【正文】 器的鎖存結(jié)果即為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。之后移位寄存器右移一位，將當(dāng)前最高位寄存1，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后再比較，VE時(shí)鎖1（否則為0）。將被測的輸入電壓V與一個(gè)推測電壓E相比較，根據(jù)比較結(jié)果大于或小于推測電壓的值，使之向輸入電壓逼進(jìn)。試設(shè)計(jì)一軟件模擬該A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程。 4． 采用12位A/D轉(zhuǎn)換器對10Hz信號進(jìn)行采樣，若不加采樣保持器，同時(shí)要求A/D采樣孔徑誤差小于1/2LSB時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間最大不能超過多少？ 解：(1)由shannon定理：采樣間隔為：Δf≤1/(2fmax)= 所以采樣頻率為：f≥20Hz (2)由f=1/(2n*T)≥20得 轉(zhuǎn)換最大時(shí)間：T≤1/(20*2n)= 3． 解：(1)參考電壓：VREF=*26= (2) 數(shù)字輸出量的數(shù)值：Dn=int(*26)＝44 第6章 現(xiàn)代測試系統(tǒng)1．問如何與磁帶紀(jì)錄儀配合使用，使其分別當(dāng)作帶寬為 和 的低通濾波器使用？ 解：(1)把記錄磁帶慢錄快放即使時(shí)間尺度壓縮，這樣所得到信號頻帶就可以加寬。2），必須把多大的電阻附加在電路中？改進(jìn)后系統(tǒng)的靈敏度為多少？ 圖: 動(dòng)圈式磁電指示機(jī)構(gòu) 圖所示的磁電指示機(jī)構(gòu)和內(nèi)阻的信號源相連，其轉(zhuǎn)角 和信號源電壓 的關(guān)系可用二階微分方程來描述， 即 設(shè)其中動(dòng)圈部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為 ，彈簧剛度為 ，線圈匝數(shù) 為 ，線圈橫截面積 為 ，線圈內(nèi)阻 為 ，磁通密度 為 和信號內(nèi)阻 為 。 解：(1)由 可得頻率響應(yīng)函數(shù) (2)所以幅頻特性： 相頻特性： 根據(jù)它的幅頻特性可知：低通濾波器 13． 一濾波器具有如下傳遞函數(shù) ，求其幅頻、相頻特性。 解: 1） = 2） = = 3） = = = (C是常數(shù)) 12. 上、下截止頻率 、 3）求該濾波器： 1） .根據(jù)（1）式中的公式推導(dǎo)。 2） 解：1）錯(cuò)誤： 　　　式中n稱為倍頻程數(shù)。 2) 3) 濾波器的截止頻率就是此通頻帶的幅值 處的頻率。 1）濾波器的分辨力與濾波器的帶寬有關(guān)，通常越窄則分辨率越高。（2）調(diào)幅波頻率成份為10100~10500Hz以及－9900~－9500Hz。 若載波頻率為 ，在調(diào)幅波中將出現(xiàn)那些頻率成分。 一個(gè)信號具有 從到 范圍的頻率成分，若對此信號進(jìn)行調(diào)幅，試求： 1）解：(1)電橋輸出電壓 (2)因?yàn)?，所以：7．設(shè)供橋電壓為 ，電阻變化量為 ，其中 。 (3)第二次乘法運(yùn)算后頻譜圖：低通處理后時(shí)域波形： （幅值為原信號的一半），頻譜圖：6． 各環(huán)節(jié)輸出信號的時(shí)域波形；2) 各環(huán)節(jié)輸出信號的頻譜圖。 圖為利用乘法器組成的調(diào)幅解調(diào)系統(tǒng)的方框圖。 2）調(diào)制信號頻譜圖： 調(diào)幅波的頻譜圖：5．解：(1)電橋輸出電壓 ，其中 為電阻應(yīng)變片的靈敏度，所以得： 因?yàn)椋? 所以： (2) 4． 已知調(diào)幅波 其中 ， 試求：1）所包含的各分量的頻率及幅值； 2）繪出調(diào)制信號與調(diào)幅波的頻譜。 用電阻應(yīng)變片接成全橋，測量某一構(gòu)件的應(yīng)變，已知其變化規(guī)律為 如果電橋激勵(lì)電壓是 。3.解：(1)未增加電阻應(yīng)變片時(shí)，半橋雙臂的靈敏度為： 當(dāng)半橋雙臂各串聯(lián)一片時(shí)： 簡化電路，設(shè) 時(shí)，計(jì)算得：，所以不能提高靈敏度。 半橋雙臂各串聯(lián)一片。2． 有人在使用電阻應(yīng)變片時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提高靈敏度。 第5章 信號的調(diào)理與記錄1． 以阻值 ，靈敏度S=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為 的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3 V，并假定負(fù)載為無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?με和2000με是，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。測拉力的電橋輸出電壓U0將ΔR2=ΔR1代入上式有可見，ΔRT互相抵消，對電橋的輸出無影響。測定拉力的電橋如圖b，R1和R2組成電橋的相對臂。沒有力、彎矩作用時(shí)，R1=R2=R，電橋輸出電壓U0為零。因?yàn)?(2) 12.試推導(dǎo)Ku和Kq的關(guān)系。 如果測量電路的靈敏度k1=10O(mv/pF),讀數(shù)儀表的靈敏度k2=5(格/mV)，在Δδ=士1(um)時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少? 答：1)已知ε0=1012（F/M），傳感器的靈敏度為k 2） 11.問: a)10.傳感器的精確度也并非愈高愈好，因?yàn)檫€要考慮到經(jīng)濟(jì)性。 5） 穩(wěn)定性：經(jīng)過長期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。但實(shí)際傳感器的響應(yīng)總有一遲延，但遲延時(shí)間越短越好。 3） 2） 選用傳感器應(yīng)注意哪些問題? 答： 1）靈敏度: 傳感器的量程范圍是和靈敏度是緊密相關(guān)的。但由千這類傳感器是被測對象與傳感器之間的能量傳輸，必然導(dǎo)致被測對象狀態(tài)的變化，而造成測量誤差。此外電感式測微儀、電容式測振儀等均屬此種類型。 答：(1)有源型傳感器即能量控制型傳感器，是從外部供給輔助能量使其工作的，并由被測量來控制外部供給能量的變化。 8. (2)結(jié)構(gòu)型傳感器則是依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化而實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換的。 答：(1)物性型傳感器是依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號變換的。7.6.(4)另一種方法是采用雙屏蔽傳輸電纜，適當(dāng)降低分布電容的影響。這不僅使傳感器的電容相對變化大大降低，靈敏度也降低，更嚴(yán)重的是電纜本身放置的位置和形狀不同，或因振動(dòng)等原因，都會(huì)引起電纜本身電容的較大變化，使輸出不真實(shí)，給測量帶來誤差。 為什么電容式傳感器易受干擾？如何減小干擾？ 答： (1)傳感器兩極板之間的電容很小，僅幾十個(gè)μμF，小的甚至只有幾個(gè)μμF。(3)由于具備了這些優(yōu)點(diǎn)，而靈敏度低的問題可在放大電路方面加以解決，故目前螺管式自感傳感器應(yīng)用中最廣泛。 在自感式傳感器中，螺管式自感傳感器的靈敏度最低，為什么在實(shí)際應(yīng)用中卻應(yīng)用最廣泛？ 答：(1)在自感式傳感器中，雖然螺管式自感傳感器的靈敏度最低，但示值范圍大、線性也較好。 4. 答：(1)不同點(diǎn)： 1)自感式傳感器把被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)的變化；2)差動(dòng)變壓器式傳感器把被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化。 金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何不同？ 答：前者利用金屬形變引起電阻的變化；而后者是利用半導(dǎo)體電阻率變化引起電阻的變化（壓阻效應(yīng)）。 2)絲柵轉(zhuǎn)角及接線的影響。 1)(2)原因是： 常用傳感器1. 傳遞函數(shù)為：將 ， ， 將 ， 和 代，可得該裝置在無阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng) 設(shè)已知裝置的靜態(tài)增益為3，試求該裝值的傳遞函數(shù)和裝置在無阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)。解：（1）fn=800HZ, ξ= , f=400HZ 帶入頻譜特性。（2）解得w= 。 解：（1）已知一階系統(tǒng)誤差公式。若將幅度誤差限制在5%以下，試求所能測量的最高頻率成分。 ，如果要求振幅誤差在10%以內(nèi),時(shí)間常數(shù)應(yīng)為多少？如果用該系統(tǒng)對50Ｈz的正旋信號進(jìn)行測試時(shí)，則此時(shí)的幅值誤差和相位誤差是多少？解：（1）一階系統(tǒng)幅頻誤差公式。 （2）溫度計(jì)為一階系統(tǒng)，其幅頻特性為（3）輸入為200℃、400℃時(shí)，其輸出為：y=A(w)200=(℃) y=A(w) 400=( ℃) 若要將總靈敏度調(diào)到 ，電荷放大器的靈敏度應(yīng)作如何調(diào)整？解：，當(dāng)爐溫在200℃—400℃之間，以150s為周期，按正弦規(guī)律變化時(shí)，溫度計(jì)輸出的變化范圍是多少？解： （1）已知條件。 （2）求壓力值。 ，首先將他與增益為 5mV/nC的電荷放大器相連，電荷放大器接到靈敏度為25mm/V的筆試記錄儀上，試求該壓力測試系統(tǒng)的靈敏度。因?yàn)樵趯?shí)際測試中，測試得到的信號常常會(huì)受到其他信號或噪聲的干擾，這時(shí)依據(jù)頻率保持特性可以認(rèn)定測得信號中只有與輸入信號相同的頻率成分才是真正由輸入引起的輸出。第三章 。(2)在測試技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域中，無論分析兩個(gè)隨機(jī)變量之間的關(guān)系，還是分析兩個(gè)信號或一個(gè)信號在一定時(shí)移前后的關(guān)系，都需要應(yīng)用相關(guān)分析。 答：(1)通常，兩個(gè)變量之間若存在著一一對應(yīng)關(guān)系，則稱兩者存在著函數(shù)關(guān)系,相關(guān)函數(shù)又分為自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)。(2)為了避免頻率混疊，應(yīng)使被采樣的模擬信號ｘ（ｔ）成為有限帶寬的信號，同時(shí)應(yīng)使采樣頻率ｆｓ大于帶限信號的最高頻率ｆｈ的２倍。要注意以下一些問題：要適當(dāng)?shù)倪x取采樣間隔，采樣間隔太小，則對定長的時(shí)間記錄來說其數(shù)字序列就很長，計(jì)算工作量迅速增大；如果數(shù)字序列長度一定，則只能處理很短的時(shí)間歷程，可能產(chǎn)生較大的誤差；若采樣間隔大（采樣頻率低），則可能造成頻率