【正文】 寬帶隨機(jī)信號(hào)其自相關(guān)函數(shù)τ=0時(shí)Rx(τ) ，τ174。 相干函數(shù) 用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的因果性。 最常用的功率譜估計(jì)方法為 周期圖法 。 巴塞伐爾定理表示在 時(shí)域 中計(jì)算的信號(hào)總能量，等于在 頻域 中計(jì)算的信號(hào)總能量。（ ╳ ） A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則量化誤差越小。（ √ ） 窗函數(shù)頻譜的主峰瓣寬度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號(hào)所引起的誤差越小。（ ╳╳ ） 利用系統(tǒng)輸入x(t)與輸出y(t)的自功率譜密度函數(shù)，可求該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。（ ╳ ）（三）簡答和計(jì)算題 已知信號(hào)，求信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，并畫出自功率譜（雙邊幅值譜）。 相關(guān)濾波器的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。 某一系統(tǒng)的輸入信號(hào)為x(t)，若輸出y(t)與輸入x(t)相同，輸入的自相關(guān)函數(shù)和輸入—輸出的互相關(guān)函數(shù)之間的關(guān)系為，試說明該系統(tǒng)起什么作用？ 應(yīng)用巴塞伐爾定理求的積分值。 單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動(dòng)，在相位共振處位移始終落后于激振力 度。 激勵(lì)方式分為 穩(wěn)態(tài)正弦激振，隨機(jī)激振，瞬態(tài)激振 。 阻抗頭的前端是 力傳感器 ，后面是測量激振點(diǎn)響應(yīng)的 加速度計(jì) 。 相對(duì)法校準(zhǔn)傳感器時(shí)，經(jīng)國家計(jì)量等部門嚴(yán)格校準(zhǔn)過的傳感器起著“振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)傳遞”的作用，稱為 參考 傳感器。（ ╳ ） 磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（ √ ） 壓電式加速度計(jì)的重量越輕，使用上限頻率越高，靈敏度越低。（ ╳ ） 低頻激振時(shí)，激振器的安裝固有頻率應(yīng)比激振頻率高3倍以上。（ √ ） 脈沖錘的錘頭越軟，則激勵(lì)的頻率范圍越大。（ √ ）（三）簡答和計(jì)算題 對(duì)單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動(dòng)，分別寫出其位移頻響函數(shù)、速度頻響函數(shù)、加速度頻響函數(shù)。 對(duì)于壓電式加速度計(jì)，畫出其工作原理圖，并說明為什么其上限頻率取決于固有頻率？ 對(duì)于磁電式絕對(duì)速度計(jì)，畫出其工作原理圖，并說明為什么其下限頻率取決于固有頻率？ 如何用實(shí)頻曲線估計(jì)系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比？畫圖說明。二）╳；╳；√；√；╳；√；√；╳；√；一、填空（每空1份，共20分）1． 測試技術(shù)的基本任務(wù)是 獲取有用的信息 。3． 信號(hào)的時(shí)域描述，以 時(shí)間（t） 為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述，以 頻率（f或w） 為獨(dú)立變量。5． 在橋式測量電路中，根據(jù)其 激勵(lì)電壓 的性質(zhì)，可將其分為直流電橋與交流電橋。 7． 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的 壓電效應(yīng) 而工作的。9． 屬于能量控制型的傳感器有 、 等。11 相關(guān)濾波的工作原理是 同頻相關(guān)不同頻不相關(guān)/同頻檢測原理 。二、選擇題（把正確答案前的字母填在空格上，每題1分，共10分）1． 不能用確定的數(shù)學(xué)公式表達(dá)的信號(hào)是 D 信號(hào)。 A 連續(xù) B統(tǒng)計(jì)特征與時(shí)間無關(guān) C 各態(tài)歷經(jīng) D 統(tǒng)計(jì)特征等于時(shí)間平均3． 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是 C 。A 回程誤差 B 絕對(duì)誤差 C 相對(duì)誤差 D 非線性誤差5． 電阻應(yīng)變片的輸入為 B 。A 傳遞函數(shù) B 互相關(guān)函數(shù) C 互譜密度函數(shù) D 相干函數(shù)7． 為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應(yīng)選用 B 放大器。A 電容式 B 壓電式 C 電阻式 D 電渦流式9． 信號(hào)分析設(shè)備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號(hào)的頻率，可將磁帶 B ，也可達(dá)到分析的目的。 A 存在，但5％ B 存在，但1 C 在時(shí)間常數(shù)很小時(shí)存在 D 不存在三、判斷題（用√或表示，在正確的題目對(duì)應(yīng)的括號(hào)里填√，反之填 ，每題1分，共10分）1． （ F ）非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)的。3． （ F ）調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號(hào)的疊加。5． （ T ）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。7． （ F ）恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。9． （ F ）壓電式加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。四、簡答題（每題5分，共30分）1． 已知周期方波的傅立葉級(jí)數(shù)展開式為 試?yán)L出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點(diǎn)。 3． 何謂不失真測試？實(shí)現(xiàn)測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應(yīng)如何？輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系y(t)=A0x(tt0), 其中A0和t0為常數(shù),則為不失真測試。 6． 測得兩個(gè)同頻正弦信號(hào)的相關(guān)函數(shù)波形如圖1，問：圖1（1） 這一波形是自相關(guān)函數(shù)還是互相關(guān)函數(shù)？為什么？（2） 從波形中可以獲得信號(hào)的哪些信息？（1）互相關(guān)函數(shù)，因?yàn)槭欠瞧娣桥己瘮?shù)。解：令， 根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性　　　　， 由，可以得到： 由，可以得到： 由線性系統(tǒng)的疊加性可得 2． （4分）有一信號(hào)，初始相角為一隨機(jī)變量；試求 1）求其自相關(guān)函數(shù)；2）確定其均值和方差。 2．（10分）（1）（6分）測試系統(tǒng)組成框圖：（4分）測試過程（2分）：信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)由功率放大器放大后傳送給激振器，激振器通過壓電式力傳感器對(duì)簡支梁激振；壓電力傳感器拾取激振力信號(hào)，壓電加速度傳感器拾取振動(dòng)信號(hào)，分別經(jīng)電荷放大器放大后送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，最后由顯示設(shè)備顯示頻率響應(yīng)函數(shù)。 （2）（4分）圖3 (b) 一， 簡答題？它和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有何關(guān)系?答：測試裝置輸出信號(hào)的傅里葉變換和輸入信號(hào)的傅里葉變換之比稱為裝置的頻率響應(yīng)函數(shù)，若在系統(tǒng)中的傳遞函數(shù)H(s)已知的情況下，令H(s)中的s=jw便可求得頻率響應(yīng)函數(shù)。動(dòng)態(tài)特性：（1）傳遞函數(shù)（2）頻率響應(yīng)函數(shù)，（3）脈沖響應(yīng)函數(shù)，（4）環(huán)節(jié)的串聯(lián)和并聯(lián)。答：在單位脈沖信號(hào)作用下，（單位脈沖函數(shù)δ（t）=1)。 6. 對(duì)于有時(shí)延t0的δ函數(shù) ，它與連續(xù)函數(shù)f（t）乘積的積分將是什么？答： 對(duì)于有時(shí)延t0的δ函數(shù) ，它與連續(xù)函數(shù)f（t）乘積只有在t=t0時(shí)刻不等于零，而等于強(qiáng)度為f（t0）的δ函數(shù)，在（∞，+∞）區(qū)間中積分則==f（t0）8. 巴塞伐爾定理的物理意義是什么？在時(shí)域中計(jì)算總的信息量等于在頻域中計(jì)算總的信息量。答：測量裝置的幅頻特性A(ω)是指定常線性系統(tǒng)在簡諧信號(hào)的激勵(lì)下，其穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的幅值比。，常把兩個(gè)線圈接在一個(gè)電橋中，這樣做有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答：這樣做使得靈敏度和線性度都提高。答：時(shí)間常數(shù)τ應(yīng)越小越好，測量方法：頻率響應(yīng)法、階躍響應(yīng)法。、二階測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是什么？答：一階系統(tǒng)特性：（1）當(dāng)激勵(lì)頻率ω1/τ時(shí)，Αω≈1,輸出輸入幾乎相等。（3）一階系統(tǒng)的伯德圖可以用一條折線來近似描述。（3）二階系統(tǒng)的伯德圖可用折線來近似描述，（4）在ω﹤﹤ωn 段，φ(ω)很小，且和頻率近似成正比增加。二、填空題=500Hz，其3dB帶寬B=10Hz，該濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q= 50 。 。此時(shí)，系統(tǒng)的頻率特性為 Ａ０ｅ－ｊｗ0τ 。5. 測試系統(tǒng)的幅頻特性是指 線性定常系統(tǒng)在簡諧信號(hào)的激勵(lì)下，其穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的幅值比 的關(guān)系。 ，不滿足采樣定理，則采樣離散信號(hào)的頻譜會(huì)發(fā)生 混疊 現(xiàn)象。 半導(dǎo)體材料的壓阻 效應(yīng)，它的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù) 高 。 11. 極距變化型電容式傳感器，極距越小，靈敏度越 高 。 傅里葉變換 數(shù)學(xué)工具。21. 光電效應(yīng)有三類，即 外光電效應(yīng) 、 內(nèi)光電效應(yīng) 、光生伏特效應(yīng) 。受光照射時(shí)處于 導(dǎo)通 狀態(tài)。25. 在進(jìn)行四臂交流電橋設(shè)計(jì)時(shí)，若某兩個(gè)相對(duì)臂接入電阻，為滿足電橋平衡條件，另兩相對(duì)臂中一個(gè)用容抗，另一個(gè)用 容抗 。 29. 用于靜態(tài)測試的裝置，理想條件下其輸入和輸出之間應(yīng)該具有的 關(guān)系是 線性關(guān)系 。32. 某線性系統(tǒng)，設(shè)靈敏度為S，輸入信號(hào)為，則輸出信號(hào)=SX0sint/2 。 四、單項(xiàng)選擇題 ，采樣頻率fa與被測信號(hào)中最高頻率fc的關(guān)系應(yīng)為（B） fa≥2fc ）。3..用階躍響應(yīng)法求一階裝置的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)時(shí)，可取輸出值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的 （A）% 所經(jīng)過的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測試系統(tǒng)，其相頻特性為 （B） 。 (C)時(shí)間常數(shù) 。畫出系統(tǒng)工作原理圖，并簡要說明系統(tǒng)工作原理。由于兩光電池有間距，故反射光強(qiáng)度的波動(dòng)有時(shí)差，由互相關(guān)圖上可得處有最大值，這個(gè)就是時(shí)差，則該鋼帶的運(yùn)動(dòng)速度，畫出設(shè)計(jì)簡圖并說明其工作原理。，畫出示意圖并說明其工作原理。光電傳感器是轉(zhuǎn)軸上固定的兩圓盤光柵，如圖所示在未承受扭矩時(shí)兩光柵的明暗處正好互相遮擋，沒有光線透過光柵照到光敏元件，也沒輸出。六、分析、計(jì)算題1. 為調(diào)制信號(hào)，為載波，為調(diào)幅波。 2. 用K型熱電偶測量溫度時(shí)，已知冷端溫度為200C，試求所測溫度值。解：設(shè)熱電偶AB的熱電動(dòng)勢為EAB,其導(dǎo)體材料AB的中間溫度為Tn。查熱電偶分度表：所測溫度值T=3800C。解：利用頻率保持特性：A（ω）=1/1+(τω) 178。=Φ（ω）=acrtg(τω)= acrtg(2π)= 。解:電橋電壓(輸出):U0=Ue/4(ΔR1/RΔR2/R+ΔR3/RΔR4/R) 當(dāng)各臂應(yīng)變片的靈敏度s相同時(shí)， U0= Ue/4S(ε1ε2+ε3ε4) 由題知：U0=Ue Sε，ε= U0/ Ue S=3103/62=103 。 測量結(jié)果與（變量真值）之差稱為測量誤差。 用來定量變量的（儀器）和（技術(shù)）統(tǒng)稱為標(biāo)準(zhǔn)。 測量裝置的干擾來自多方面，干擾竄入測量裝置主要有（電磁場干擾）、（信道干擾）和（電源干擾）三種途徑。 傳感器就是（輸入量為被測量）的測量變換器。 頻率調(diào)制是指利用（調(diào)制信號(hào)）控制（高頻載波信號(hào)）頻率變化的過程。 A、靈敏度提高了一倍，非線性度降低了一倍 B、靈敏度和非線性度都降低了 C、靈敏度提高了一倍，非線性度降低了若干 D、靈敏度提高了若干，非線性度降低了一倍欲進(jìn)行旋轉(zhuǎn)齒輪的轉(zhuǎn)速測量，宜選用（B）傳感器。 A、高增益，帶電阻反饋的運(yùn)算 B、低增益，帶電容反饋的運(yùn)算 C、高增益，帶電容反饋的運(yùn)算 D、高增益的電橋基本放大電路分為三種，以下選項(xiàng)中不包括的是（D） A、反相放大器 B、同相放大器 C、差分放大器 D、電流放大器三、問答題 什么是測試裝置的靜態(tài)特性？常用哪幾個(gè)特性參數(shù)來描述？ 答：測試裝置的靜態(tài)特性就是指在靜態(tài)測量情況下描述實(shí)際測試裝置與理想定常線性系統(tǒng)的接近程度。 實(shí)現(xiàn)不失真測試的條件是什么？分別敘述一、二階裝置滿足什么條件才能基本上保證不失真測試。 答：調(diào)制波有調(diào)幅波、調(diào)頻波和調(diào)相波三種。 選用傳感器時(shí)應(yīng)考慮到哪些原則？ 答： 選用傳感器時(shí)應(yīng)考慮到以下原則： （1）靈敏度 （2）響應(yīng)特性 （3）線性范圍 （4）可靠性 （5）精確度 （6）測量方法 （7）穩(wěn)定性及其他電器式傳感器包括哪幾種，各自的工作原理如何？ 答：包括電阻式、電感式、電容式三種。三、 計(jì)算題求圖中周期性三角波的傅里葉級(jí)數(shù)。 解：y(t)=10H()|sin(+) 且 |H()|= arctg()=t(*)= 所以y(t)=() 所以幅值誤差為5*=，相位誤差為32一、填空題１、周期信號(hào)的頻譜是離散的，而非周期信號(hào)的頻譜是 的。６、傳感器按信號(hào)變換特性可分為 組合型、 一體化型 ?！础?43。８、和差特性的主要內(nèi)容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合 相鄰相反 、 相對(duì)相同 的變化，才能使輸出有最大值。1高輸入阻抗測量放大電路具有高的共模抑制比，即對(duì)共模信號(hào)有抑制作用，對(duì)　差?！⌒盘?hào)有放大作用。1壓控振蕩器的輸出電壓是方波信號(hào)，其 頻率 與輸入的控制電壓成線性關(guān)系。1濾波器的通頻帶寬和響應(yīng)時(shí)間成　　反比　　關(guān)系。1對(duì)于理想濾波器，濾波器因數(shù)λ＝　1　。1測試系統(tǒng)的線性度和滯后度是由　系統(tǒng)　誤差引起的；而重復(fù)性誤差是由　隨機(jī)　誤差引起的。（1）靜態(tài)特性方面：a、應(yīng)使被測量的變化范圍在傳感器的線性范圍以內(nèi)，并保證線性誤差在允許范圍內(nèi)；b、傳感器的分辨率（力）從數(shù)據(jù)上應(yīng)小于測量要求的分辨率（力）c、滿足實(shí)際要求的條件下，精度不宜過高。2μm，求電容的變化量。2μm時(shí)，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？（ε0 = 1012 F/m） (8分)解（1）∵S== =109F/m ∴當(dāng)=2Hm時(shí)， =S