【導(dǎo)讀】教材：機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)，熊詩(shī)波黃長(zhǎng)藝主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2020年9月第3版第二次印刷。0-1敘述我國(guó)法定計(jì)量單位的基本內(nèi)容。0-4請(qǐng)將下列諸測(cè)量結(jié)果中的絕對(duì)誤差改寫(xiě)為相對(duì)誤差。國(guó)際計(jì)量局于1980年提出的建議《實(shí)驗(yàn)不確定度的規(guī)定建議書(shū)。INC-1》的要點(diǎn)是什么？其中的引用值一般是儀表的滿(mǎn)度值(或量程)，所以用電表測(cè)量的結(jié)果的絕對(duì)誤差大小與量程有關(guān)。大，引起的絕對(duì)誤差越大，所以在選用電表時(shí)，不但要考慮它的準(zhǔn)確度，而且要考慮它的量程。從中可知，電表測(cè)量所帶來(lái)的絕對(duì)誤差=精度等級(jí)×量程/100，即電表所帶來(lái)的絕對(duì)誤差是一定的，表量程上限的三分之二以上使用。150V的級(jí)電壓表所帶來(lái)的絕對(duì)誤差=×150/100=；30V的級(jí)電壓表所帶來(lái)的絕對(duì)誤。對(duì)某量進(jìn)行8次測(cè)量，測(cè)得值分別為：，，，，，如何表示此項(xiàng)間接測(cè)量的

　　

【正文】 Ir? ?????? ? ????? 固有角頻率： 1510 2 0r a d s2 . 5 1 0n rI? ??? ? ?? 2）設(shè)需串聯(lián)的電阻為 R，則 50 40 30 20 10 0 Magnitude (dB) 10?1 100 101 102 103 104 90 45 0 45 90 Phase (deg) Bode Diagram Frequency (rad/sec) 25 453i11 1 1 0 0 1 0 1 5 0 0 . 7( ) ( 1 2 5 7 5 )2 2 2 . 5 1 0 1 0n A BR R R RIr? ?????? ? ?? ? ? ??? 解得： 7500 2 0 0 6 5 7 6 . 30 . 7 2 . 5R ? ? ? ?? 改進(jìn)后系統(tǒng)的靈敏度 ： 4 13i1 1 0 0 1 0 1 5 0 0 . 2 2 1 r a d V( ) 1 0 ( 1 2 5 7 5 6 5 7 6 . 3 )n A BK r R R R? ?? ??? ? ?? ? ? ? ? 26 第五章 信號(hào)處理初步 51 求 h(t)的自相關(guān)函數(shù) 。 ? ( 0 , 0 )() 0 ( 0 )ate t aht t? ??? ? 解：這是一種能量有限的確定性信號(hào)，所以 ()0 1( ) ( ) ( ) 2at a t ahR h t h t dt e e dt ea?????? ? ? ? ???? ? ? ??? 52 假定有一個(gè)信號(hào) x(t)，它由兩個(gè)頻率、相角均不相等的余弦函數(shù)疊加而成，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 x(t)=A1cos(?1t+?1)+ A2cos(?2t+?2) 求該信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)。 解：設(shè) x1(t)=A1cos(?1t+?1)； x2(t)= A2cos(?2t+?2)，則 1 1 2 2 1 21 2 1 21 1 1 22 1 2 21( ) l im [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ]211l im ( ) ( ) l im ( ) ( )2211l im ( ) ( ) l im ( ) ( )22( ) ( ) ( ) ( )Tx TTTTTTTTTTx x x x x xR x t x t x t x t d tTx t x t d t x t x t d tTTx t x t d t x t x t d tTTR R R R? ? ?????? ? ? ??????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?????? 因?yàn)??1??2，所以12( ) 0xxR ? ?，21( ) 0xxR ? ?。 又因?yàn)?x1(t)和 x2(t)為周期信號(hào)，所以 ? ? ? ?? ?? ?1111111 1 1 1 1 101211 1 1 1 1 1 1 101211 1 1 10012211111 01( ) c os( ) c os[ ( ) ]1c os ( ) c os ( )2c os 2 2 c os( )20 c os( ) c os( )22TxTTTTR A t A t dtTAt t t t dtTAt dt dtTAAtT? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ?????? ? ????? 同理可求得1222( ) c o s( )2x AR ? ? ?? 所以12221212( ) ( ) ( ) c o s ( ) c o s ( )x x x AAR R R? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 53 求 方波和正弦波（見(jiàn)圖 524）的互相關(guān)函數(shù)。 27 解法 1：按方波分段積分直接計(jì)算。 00344304411( ) ( ) ( ) ( ) ( )1 ( 1 ) sin ( ) 1 sin ( ) ( 1 ) sin ( )2 sin ( )TTxyTTTR x t y t d t x t y t d tTTt d t t d t t d tT? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ????? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ????????? ? ? 解法 2：將方波 y(t)展開(kāi)成三角級(jí)數(shù)，其基波與 x(t)同頻相關(guān)，而 三次以上 諧波 與 x(t)不同頻不相關(guān)，不必計(jì)算，所以只需計(jì)算 y(t)的 基波與 x(t)的互相關(guān)函數(shù)即可。 4 1 1( ) c os c os 3 c os 535y t t t t? ? ?? ??? ? ? ? ????? 所以? ?? ?000001 1 4( ) ( ) ( ) sin ( ) c o s( )41sin ( ) sin ( )22sin ( 2 ) sin ( )220 sin ( ) sin ( )TTxyTTTR x t y t d t t t d tTTt t t t d tTt d t d tTTT? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ? ? ?????? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?????? ? ? ?????? 解法 3：直接按 Rxy(?)定義式計(jì)算 (參看下圖 )。 034430441( ) ( ) ( )1 ( 1 ) sin ( ) 1 sin ( ) ( 1 ) sin ( )2 sin ( )TxyTT TTTR x t y t dtTt dt t dt t dtT??????? ? ? ? ????????????? ? ? ? ? ???????? ? ? t y(t) t x(t) 1 1 1 T 1 圖 524 題 53 圖 sin(?t) 0 0 28 參考上圖可以算出 圖中 方波 y(t)的自相關(guān)函數(shù) 41024() 32( ) 0 , 1 , 2 ,yyTT TR TTR nT n??? ???? ? ? ????? ? ???? ? ? ? ?? 54 某一系統(tǒng)的輸人信號(hào)為 x(t)（見(jiàn) 圖 525） ，若輸出 y(t)與輸 入 x(t)相同，輸 入 的自相關(guān)函數(shù) Rx(?)和輸 入— 輸出的互相關(guān)函數(shù) Rx(?)之間的關(guān)系為 Rx(?)=Rxy(?+T)，試說(shuō)明該系統(tǒng)起什么作用？ t y(t) t x(t) 1 1 1 T 1 sin(?t) 0 0 t y(t+?) 1 1 0 ? 4T 34TT T 34T ??4T??? Ry(?) 0 方波的自相關(guān)函數(shù)圖 T T/2 29 解：因?yàn)?Rx(?)=Rxy(?+T) 所以0011l im ( ) ( ) l im ( ) ( )TTTTx t x t dt x t y t T dtTT??? ? ? ?? ? ? ??? 所以 x(t+?)=y(t+?+T) 令 t1 = t+?+T，代入上式得 x(t1 T)=y(t1)，即 y(t) = x(t T) 結(jié)果說(shuō)明了該系統(tǒng)將輸入信號(hào)不失真地延遲了 T 時(shí)間。 55 試根據(jù)一個(gè)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)圖形，討論如何確定該信號(hào)中 的常值分量和周期成分。 解： 設(shè)信號(hào) x(t)的均值為 ?x， x1(t)是 x(t)減去均值后的分量，則 x(t) = ?x + x1(t) ? ? ? ?1110021 1 1 1021 1 1 10 0 0 0211( ) l im ( ) ( ) l im ( ) ( )1l im ( ) ( ) ( ) ( )1l im ( ) ( ) ( ) ( )0 0 ( )TTx x xTTTx x xTT T T Tx x xTx x xR x t x t d t x t x t d tTTx t x t x t x t d tTd t x t d t x t d t x t x t d tTR? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?????? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ? ? ? ????? ? ? ?12 ()xR ?? 如果 x1(t)不含周期分量，則1lim ( ) 0xR? ??? ?，所以此時(shí) 2lim ( )xxR? ???? ?；如果 x(t)含周期分量，則 Rx(?)中必含有同頻率的周 期分量；如果 x(t)含 幅值為 x0的 簡(jiǎn)諧周期分量，則 Rx(?)中必含有同頻率的簡(jiǎn)諧周期分量，且該簡(jiǎn)諧周期分量的幅值為 x02/2； 根據(jù)以上分析結(jié)論，便可由自相關(guān)函數(shù)圖中確定均值 （即常值分量） 和周期分量的周期及幅值 ，參見(jiàn)下面的圖 。例如：如果 lim ( )xRC? ??? ?，則 x C? ?? 。 ? Rx(?) 0 T Rxy(?) 0 系 統(tǒng) x(t) y(t) 圖 525 題 54 圖 ? 30 56 已知信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為 Acos??，請(qǐng)確定該信號(hào)的均方值 ?x2和均方根值 xrms。 解： Rx(?)=Acos?? ?x2= Rx(0)=A 2rms xxA??? 57 應(yīng)用巴塞伐爾定理求 2sinc ( )dtt????積分值。 解：令 x(t)=sinc(t)，其傅里葉變換為 11() 220fXf ? ???? ? ? ? ?? ??? 其 他 根據(jù) 巴塞伐爾定理 得 122 2 2 2212 11s in c ( ) d ( ) d ( ) d d 22t t x t t X f f f?? ? ? ???? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?????? ? ? ? 58 對(duì)三個(gè)正弦信號(hào) x1(t)=cos2?t、 x2(t)=cos6?t、 x3(t)=cos10?t 進(jìn)行采樣，采樣頻率 fs=4Hz， 求三個(gè)采樣 輸出序列，比較這三個(gè)結(jié)果，畫(huà)出 x1(t)、 x2(t)、 x3(t)的波形及采樣點(diǎn)位置 ， 并解釋頻率混疊現(xiàn)象。 解：采樣序列 x(n) ? ?1 1 111 0 0 0( ) ( ) ( ) c os 2 ( ) c os ( )24N N Ns s sn n n nnx n x t t nT nT t nT t?? ? ? ?? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ?????? ? ? 采樣輸出序列為： 1， 0， 1， 0， 1， 0， 1， 0， ?? 自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)圖示 ? Rx(?) 0 ?x2 ?x2+ ?x2 ?x2 ?x2 ? 0 Rx(?) 202x含有簡(jiǎn)諧周期分量的 自相關(guān)函數(shù)的圖 31 12 0 3( ) c o s ( )24Nnnnx n t? ???????????? 采樣輸出序列為： 1， 0， 1， 0， 1， 0， 1， 0， ?? 12 0 5( ) c o s ( )24Nnnnx n t? ???????????? 采樣輸出序列為： 1， 0， 1， 0， 1， 0， 1， 0， ?? 從計(jì)算結(jié)果和波形圖上 的采樣點(diǎn)可以看出，雖然三個(gè)信號(hào)頻率不同，但采樣后輸出的三個(gè)脈沖序列卻是相同的，這三個(gè)脈沖序列 反映不出三個(gè)信號(hào)的頻率區(qū)別，造成了頻率混疊。原因就是對(duì) x2(t)、 x3(t)來(lái)說(shuō)，采樣頻率不滿(mǎn)足采樣定理。 x1(t) x2(t) x3(t) t t t