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1、西南交机械电测技术离线作业1一、单项选择题(只有一个选项正确，共9道小题)1. 在下面四个选项中模拟信号为（ C ）(A)(B)(C)(D)2. 在下面四个选项中数字信号为（ D ）(A)(B)(C)(D)3. 数字信号的特点是（ A ）(A)时间与幅值均离散(B)时间连续，幅值离散(C)时间与幅值均连续(D)时间离散，幅值连续4. 关于随机信号，以下描述中正确的是（ D ）(A)随机信号是能量信号(B)随机信号的频域特性可以用相关函数来研究(C)平稳的随机信号一定是各态历经的随机信号(D)随机信号就是样本函数的总体5. 时域信号持续时间压缩，则频域中低频成分（ C）(A)不变(B)增加(C)
2、减少(D)变化不定6. 信号中的高频成分增加，则信号的持续时间（ C ）(A)不变(B)增加(C)减少(D)变化不定7. 已知信号x（t）的频谱是X(f)，若x（t）为虚奇函数，则X(f)是（ D ）(A)实偶函数(B)虚奇函数(C)虚偶函数(D)实奇函数8. A(A)偶函数(B)奇函数(C)非奇非偶函数(D)无法判断9. 周期的离散时间信号的频谱是（ B ）(A)离散频率的非周期函数(B)离散频率的周期函数(C)连续频率的非周期函数(D)连续频率的周期函数四、主观题(共11道小题)10.定常线性系统的主要特性有：_、_、_、_、_等。齐次性、叠加性、频率保持性、微分特性、积分特性11.描述测
3、试装置静态特性的参数主要有_、_、_、_、_、_、_等。灵敏度、分辨力、线性度、滞环、重复性、稳定度、漂移12.在描述测量仪表静态特性的指标中_，灵敏度是指，而滞后性是指_。测试装置在稳态下输出的变化量对输入的变化量之比测量仪表的正向（加载）和反向（卸载）特性的不一致程度13.根据基准直线的不同，常见的线性度包括_、_、_等。理论线性度、端基线性度、最小二乘法线性度14.测试系统的动态特性是指 ，常用的动态特性指标有 和 。研究测试装置（系统）的输出量随时间变化的曲线与被测量随同一时间变化的曲线的一致程度或接近程度时间常数上升时间等15.信号是指_，随机信号是指_。传载信息的物理量函数，随时间
4、变化的某种物理量该信号不能重复出现，不能表示为时间的函数16.按信号的性质可将其分为_信号和_信号，按信号数学表示式中的独立变量的取值方式又可将其分为_信号和_信号。确定性随机连续离散17.信号的时域描述反映了_，信号的频域描述反映了_。以时间为独立变量、直接观测或记录到的信号以频率为独立变量、研究信号中各频率成分的幅值、相位与频率之间的关系18.信号的时域描述以_为独立变量，而信号的频域描述则_以为独立变量。时间频率19.周期信号是_的信号，从能量与功率的角度分类，周期信号属于_信号，而瞬变非周期信号属于_信号。按一定时间间隔重复出现、无始无终功率能量20.周期信号的频谱特点：_、_、_。离
5、散性、谐波性、收敛性西南交机械电测技术离线作业2三、主观题(共38道小题)1.在时间域研究测试系统动态特性的数学模型为_，在频率域研究动态特性的数学模型为_，在复数域为_。微分方程频率响应函数传递函数2.3.在时间域内，系统实现不失真测试的条件为：_，在频率域内，系统实现不失真测试的条件为：_。4.什么是传递函数？请简述传递函数的特点。5.6.什么是负载效应？试举一例简单分析。答：某装置（系统）由于后接另一装置而产生的种种现象，称为负载效应。原因： 多环节串联、并联之后，各环节之间可能会产生相互影响，发生能量交换，故整个系统对外表现的特性就不再简单的等于各环节特性的相加或相乘。减轻负载效应的措
6、施：（1）提高后续环节的输入阻抗（2）加入阻抗变换电路（3）使用反馈或零点测量原理，使后面环节几乎不从前一环节吸取能量7.想用一个一阶系统做100Hz余弦信号的测量，如要求限制振幅误差在3%以内，则时间常数应取多少？若用该系统测试50Hz正弦信号，问此时的振幅误差和相角差是多少？8.9.10.传感器是指_的器件或装置，主要组成部分包括_元件和_元件。能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用信号输出 敏感 转换11.你学过的可实现非接触式测量的传感器有_、_，能量控制型的传感器有_、_，能量转换型的传感器有_，能够用来测量加速度的传感器有_、_等。电容传感器、热电偶传感器 电容传感器、电感传感器
7、 热电偶传感器电容传感器、电阻传感器12.从材料来看，常用的应变片包括_和_，它们的工作原理分别为_和_，能够测量的非电物理量包括_和_等金属应变片 半导体应变片 应变效应 压阻效应 位移 力13.直流电桥的四个桥臂按顺时针方向依次为R1、R2、R3、R4，则该电桥的平衡条件为_14.电感式传感器是利用电磁线圈的_和_现象来进行工作的，能够测量的非电物理量包括_,_,_等。自感 互感 位移、速度、载荷15.自感式的电感传感器分为两种类型：_和_，灵敏度高的是_，线性度好的是_。变气隙型 变面积型 变气隙型 变面积型16.根据电容器变化参数的不同，可将电容式传感器分为三类，分别为：_、_、_，其
8、典型的测量电路有：_、_、_、_等。变面积型、变介质介电常数型和变极板间距型 电桥电路、调频电路、脉冲调宽电路和运算放大器电路17.两种不同材料的导体组成一个封闭回路，如果两端结点的温度不同，则回路中就将产生一定大小的电流，这个电流的大小与导体材料的性质以及结点温度有关，热电效应产生的电动势包括_和_。温差电动势和接触电动势18.热电偶是指_，短期测量温度可达到1800C的热电偶是_。由两种不同材料的热电极构成封闭回路，当两端节点温度不同时该回路可产生一定的热电势的温度测量传感器 双铂铑热电偶19.直流电桥的典型接桥方式有哪些？请分别画出其结构图并比较各种接桥方式下电桥的输出大小和灵敏度。20
9、.在电桥电路中，采用等臂电桥有何好处？21.金属应变片和半导体应变片的工作原理分别是什么？试分析它们的优、缺点。答：金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用导体形变引起电阻的变化，后者利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。金属电阻应变片分辨率高，非线性误差小；温漂系数小；测量范围大，可从弹性变形一直测至塑性变形（1%-2%），可超载达20%；既能测量静态应变，又能测量动态应变；价格低廉，品种繁多，便于选择和大量使用，因此在各行各业都得到广泛应用。半导体应变片突出的优点是灵敏度系数高，可测微小应变（一般600微应变以下）；机械滞后小；动态特性好；横向效应小；体积小。22.什么是零点残
10、余电压？它对测量有何不良影响？答： 当差动变压器铁心位于中间位置时，由于对称的两个二次线圈反向串联，理论上感生电动势大小相等、方向相反，因而差动输出电压应该为零，但实际情况并不为零，总会有一个很小的输出电压U0，这个电压一般称为“零点残余电压”。零点残余电压的存在使得传感器输出特性在零位附近的范围内不灵敏，不利于测量，并会带来测量误差。因而零点残余电压的大小是评定差动变压器性能优劣的重要指标。23.简述补偿导线的特点和作用。答：在一定的温度范围内（0100C），其热电性能与其所连接的热电偶的热电性能相同的一种廉价的导线。补偿导线的作用： 用廉价的补偿导线作为贵重金属热电偶的延长线，以节约贵重金
11、属；将热电偶的冷端迁移至离被测对象较远而且环境温度较恒定的地方，便于冷端温度的修正和减小测量误差；用较粗的补偿导线作为热电偶的延长线，可以减小热电偶回路的电阻，以利于显示仪表的正常工作。24. 25.26.27.28.求图（1）所示锯齿波信号（幅值为，周期为T0）的频谱，并画出其单边谱和双边谱。 29.30.31.32.测量仪表的基本功能包括_、_、_、_。变换功能、选择功能、比较功能、显示功能33.测量仪表的基本结构包括_、_、_。直接变换型结构、平衡变换型结构和差动变换型结构34.精确度简称_，是_和_的综合反映，二者缺一不可。精度 精密度 准确度35.国际单位制中的基本单位包括哪些？它们
12、是哪些物理量的单位？36.什么是导出单位？试举例说明。答：由7个基本单位推导、组合而成的单位。例如：赫兹37.试画出差动变换型结构仪表的结构框图，并分析这种结构的优点。38.图（1）是平衡式电桥测量电路，请简述其工作过程并分析这种测量方法的优、缺点。 答：该电桥测量之前达到平衡状态，输出电压为零。测量时，被测量变化，电桥不平衡，输出电压不为零，此时调整电阻R5，直至电桥重新回到平衡状态，电流表指示值为零。电阻R5的调整量与被测量的关系事先已在刻度盘H上表定好，所以电流表指示值为零时，直接读取刻度盘H的值，即为被测量的大小。 特点：（1）测量精度高（2）没有负载效应（3）适合测量静态信号西南交机
13、械电测技术离线作业3一、单项选择题(只有一个选项正确，共9道小题)1. 采样定理是指（ D ）(A)(B)(C)(D)2. 连续信号f（t）的占有频带为010k Hz，经均匀采样后，构成一离散时间信号。为了保证能够从离散时间信号中恢复原信号f（t），则采样周期的值最大不得超过（ A ）(A)510-5s(B)2.510-5s(C)10-4s(D)10-3s3. (A)2秒钟和400(B)2秒钟和4000(C)10秒钟和400(D)10秒钟和4000正确答案：B4. (A)(B)(C)(D)正确答案：C5. 时域信号被截断之后其频谱会形成（ D ）现象(A)频谱混叠(B)量化误差(C)栅栏效应(
14、D)频谱泄漏6. 采用下列窗函数对信号截取后造成的频谱泄漏最小的对称窗函数是（ C ）(A)三角窗(B)矩形窗(C)汉宁窗(D)指数窗7. B(A)选择合适的窗函数(B)频谱细化(C)提高时域采样频率(D)整周期截断信号8. 两个不同频率的周期信号是（ D ）(A)相关的(B)无法判断(C)有时相关有时不相关(D)不相关的9. 相关函数是在（ A ）域上来描述随机信号的。(A)时间(B)空间(C)幅值(D)频率四、主观题(共15道小题)10.什么是频谱泄漏？请简述其产生原因及抑制的方法。答：由于矩形窗函数的频谱W()是无限带宽的sinc函数，故X()*S()*W()也将变成无限带宽的信号，这种
15、信号能量在频率轴分布扩展的现象称为频谱泄漏。由于计算机只能处理有限长时间序列，故无限长信号必须做截断处理，即乘以有限宽矩形窗函数，即：x(t)s(t)w(t)，所以就造成了频谱泄漏为了减小或抑制泄漏，可以选用不同形式的窗函数来对时域信号进行加权处理，以改善时域截断处的不连续状况。所选择的窗函数应力求其频谱的主瓣宽度窄些、旁瓣幅度小些。窄的主瓣可以提高频率分辨力；小的旁瓣可以减小泄漏。11.什么是栅栏效应？试分析时域栅栏效应和频域栅栏效应对信号及其频谱有何影响。答：对一函数实行采样，实质上就是“摘取”采样点上对应的函数值。其效果有如透过栅栏的缝隙观看外景一样，只有落在缝隙前的少数景象被看到，其余
16、景象都被栅栏挡住，视为零。这种现象被称为栅栏效应。不管是时域采样还是频域采样，都有相应的栅栏效应。只不过时域采样如满足采样定理要求，栅栏效应不会有什么影响。然而频域采样的栅栏效应则影响颇大，“挡住”或丢失的频率成分有可能是重要的或具有特征的成分，以致于整个处理失去意义。12.请简述相关函数在工程实际中有哪些应用？答：互相关函数的性质使它在工程应用中具有重要的价值，它是在噪声背景下提取有用信息的一个非常有效的手段。如果我们对一个线性系统（例如某个部件、结构或某台机床）激振，所测得的振动信号中常常含有大量的噪声干扰。根据线性系统的频率保持性，只有和激振频率相同的成分才可能是由激振而引起的响应，其它
17、成分均是干扰。因此只要将激振信号和所测得的响应信号进行互相关处理，就可以得到由激振而引起的响应幅值和相位差，消除了噪声干扰的影响。这种应用相关分析原理来消除信号中的噪声干扰、提取有用信息的处理方法叫做相关滤波。它是利用互相关函数同频相关、不同频不相关的性质来达到滤波效果的。13.14.平稳随机信号经低通滤波器后作数字频谱分析，设仅对信号中500Hz以下频率成分感兴趣，希望以0.5Hz的频率分辨力分析其频谱，求： （1）采样频率fs；（2）采样点数N；（3）截断长度T。15.16.模数转换的主要步骤包括采样、_和_，其中采样是指_。保持 量化 对连续的模拟信号按一定时间间隔抽取相应的瞬时值的过程
18、17.量化是指把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量单位的倍数来代替该幅值，这一过程称为量化，对分辨率为12位、量程为10V的A/D转换芯片来说，最大量化误差为_（V）。0.001218.根据滤波器的选频作用可将其分为_、_、_、_四种。低通、高通、带通、带阻19.从函数的奇偶性来看，自相关函数是_函数，而互相关函数则_是函数。偶 非奇非偶20.测量测量是指把待测量直接或间接地与另一同类的已知量进行比较，用已知量作为计量单位，求得待测量的过程。21.频率的单位“赫兹”是国际单位制中的_单位。导出22.反映测量结果和真值接近程度的量称为_ ，其中表示测量结果中系统误差大小的量为 _ ，表示测量结果中随机误差大小的量为_。精确度 准确度 精密度23.24.