华中科技大学工程测试与信息处理08009650作业与答案.docx

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华中科技大学工程测试与信息处理08009650作业与答案

1请给出3种家用电器中的传感器及其功能。

洗衣机：

水位传感器冰箱：

温度传感器彩电：

亮度传感器热水器：

温度传感器空调：

温度传感器

2请给出智能手机中用到的测试传感器。

重力传感器、三维陀螺仪、GPS、温度传感器、亮度传感器、摄像头等。

3系统地提出（或介绍）你了解的（或设想的）与工程测试相关的某一（小）问题。

考虑通过本门课程的学习，你如何来解决这一问题。

（注意：

本题的给出的答案将于课程最后的综合作业相关联，即通过本课程的学习，给出详细具体可行的解决方案）

第二章普通作业1

请写出信号的类型

1）

简单周期信号

2）

复杂周期信号

3）

瞬态信号

准周期信号

4）

平稳噪声信号

5）

非平稳噪声信号

第二章信号分析基础测试题

1.设时域信号x（t）的频谱为X（f），则时域信号（C）的频谱为X（f＋fo）。

 A.

B.

  C.

 D.

2.周期信号截断后的频谱必是（A）的。

 A.连续    B.离散    C.连续非周期   D.离散周期

3.不能用确定的数学公式表达的信号是（D）信号。

A复杂周期B非周期C瞬态D随机

4.信号的时域描述与频域描述通过（C）来建立关联。

A拉氏变换B卷积C傅立叶变换D相乘

5.以下（B）的频谱为连续频谱。

A周期矩形脉冲B矩形窗函数C正弦函数D周期方波

6.单位脉冲函数的采样特性表达式为（A）。

A

B

C

D

2.6思考题

1）从下面的信号波形图中读出其主要参数。

解答提示：

峰值9.5V，负峰值-9.5V，双峰值19V，均值0V。

周期=0.06/3.5S

2）绘出信号的时域波形

解答提示：

3）为什麽能用自相关分析消去周期信号中的白噪声信号干扰。

如何在噪声背景下提取信号中的周期信息，简述其原理？

解答提示：

根据自相关函数的性质：

周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不保留原信号的相位信息；随机噪声信号的自相关函数将随t的增大快速衰减。

原始信号做自相关后噪声部分快速衰减，而周期信号部分保留。

4）简述相关测速、相关测距的原理？

解答提示：

利用两个传感器，做互相关分析。

互相关曲线上的最大点表明了两个传感器测量信号之间的时间延迟，已知两个传感器之间的距离则可以算出信号的传播速度（例如声音）；已知信号的传播速度（例如超声波），则可以测出距离。

5）求周期为T，幅值为A的方波信号的自相关函数？

解答提示：

6）从下面的幅值谱中读出信号的主要频率成分。

解答提示：

1、55Hz,2V2、110Hz,1V

3、130Hz,4V4、175Hz,2.2V

7）已知信号

绘出信号的实频－虚频谱、幅值—相位谱和功率谱。

解答提示：

虚频谱实频谱

幅值谱相位谱

功率谱

第3章传感器原理及应用基础--普通作业1

1.电阻应变片的输入为（B）。

A力B应变C速度D加速度

2.结构型传感器是依靠（C）的变化实现信号变换的。

A本身物理性质B体积大小C结构参数D电阻值

3.不能用涡流式传感器进行测量的是（D）。

A位移B材质鉴别C探伤D非金属材料

4.变极距面积型电容传感器的输出与输入，成（B）关系。

A非线性B线性C反比D平方

5.半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是（C）。

A长度B截面积C电阻率D高通

6.在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是（D）传感器。

A电容式B压电式C电阻式D电涡流式

7．用电涡流传感器探测金属零件表面裂纹，则电涡流传感器是（D）式的。

A互感和高频反射B自感和低频投射C互感和低频投射D自感和高频反射

8．压电式传感器目前多用于测量（D）。

A静态力B温度C速度D加速度与动态力

第3章传感器原理及应用基础--普通作业2

1.热电偶可以测量（C）。

A压力B电压C温度D热电势

2.属于传感器动态特性指标的是（D）。

A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率

3.下列测力传感器中，属于发电型测力传感器的是（B）。

A．自感式传感器B．磁电感应式传感器C．电容式传感器D．应变式传感器

4.在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称（B）。

Ａ．光电效应B．光生伏特效应C．内光电效应D．外光电效应

5.在霍尔元件的主要指标中，KH是指（A）灵敏度。

Ａ．磁　　　Ｂ．乘积　　　　Ｃ．电流　　　Ｄ．电势

6.传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合称为（B）。

A．非线性B．迟滞C．重复性D．灵敏度误差

第三章综合作业

1）在什么条件电阻式传感器的输出量与输入量之间有较好的线性关系？

解答提示：

测量负载电阻趋近于无穷大。

2）简述应变式电阻传感器的工作原理，其测量电路有何特点？

解答提示：

测量原理，

测量电路为电桥。

3）电容式传感器的工作原理是什么？

解答提示：

平板电容

当被测的量使δ、A或

发生变化时，都会引起电容C的变化。

根据电容器变化的参数，电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三类，。

4）何谓涡流效应？

怎样利用涡流效应进行位移测量？

解答提示：

把一块金属板置于一只线圈的附近，当线圈中通入高频交变电流时，产生交变磁，在金属板表层上产生感应电流，这种现象称为涡流效应。

涡流效应反作用于线圈产生的感抗是金属板与线圈距离的函数

通过分压电路测量出感抗Z的变化就可以实现距离测量。

5）请设计几种测量物体位移的方法，描述其基本原理，各种方法的特点，局限性。

解答提示：

电阻传感器，大量程，低精度，接触测量

电容传感器，小量程，高精度，接触测量

超声波传感器，超大量程，低精度，非接触测量

6）试比较热电偶测温与热电阻测温原理有什么不同。

解答提示：

热电偶测温是基于材料的热电效应，热电阻测温是基于半导体材料的电阻效应。

7）选择传感器时，一般主要考虑哪些因素？

解答提示：

灵敏度、响应特性、线性性、稳定性、精确度、测量方式。

第4章测试系统特性-普通作业1

1.（D）不属于测试系统的静特性。

A灵敏度B线性度C回程误差D阻尼系数

2.从时域上看，系统的输出是输入与该系统（C）响应的卷积。

A正弦B阶跃C脉冲D斜坡

3.两环节的相频特性各为

和

，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为（B）。

A

B

C

D

4.一阶系统的阶跃响应中，超调量（D）。

A存在，但<5％B存在，但<1

C在时间常数很小时存在D不存在

5.忽略质量的单自由度振动系统是（B）系统。

A零阶B一阶C二阶D高阶

6.一阶系统的动态特性参数是（C）。

A固有频率B线性度C时间常数D阻尼比

第4章测试系统特性-普通作业2

1.用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值（A）倍所经过的时间作为时间常数。

A0.632B0.865C0.950D0.982

2.测试系统动态特性的测定方法包括阶跃响应试验和（A）试验。

A频率响应B脉冲响应C传递函数D任意输入响应

3.提高二阶系统的固有频率，可以扩大系统的工作（A）范围。

A.频率B.阻尼　C.相位D.幅值

4.如果系统的权函数为h（t），系统的输入x（t）为单位脉冲函数，此时系统输出y（t）为（C）

A.h（t）x（t）　B.x（t）　　C.h（t）　　D.无法确定

5.输入x（t）和输出y（t）的相干函数的取值在０和１之间，可能是（D）。

A.有外界噪声干扰B.系统是非线性的C.输出y（t）是输入x（t）和其它输入的综合输出D.以上三种

6.一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围（B）。

A．越宽B．越窄C．不变D不确定

第5章信号调理技术-普通作业1

1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将（C）。

A增大B减少C不变D变化不定

2．调制可以看成是调制信号与载波信号（A）。

A相乘B相加C相减D相除

4．理想滤波器在通带内的幅频特性为（A）。

A常数B零C零或常数D无法确定

5.如果隔振台对低频激励起不了明显的隔振作用，但对高频激励却有很好的隔振作用，那么，隔振台属于（B）。

A高通滤波器B低通滤波C带通滤波器D带阻滤波器

6．滤波器的-3dB截止频率指信号幅值衰减为输入幅值（C）对应的频率。

A

B1C

D1/2

7．若一选频滤波器的幅频特性是：

在∞~fc间接近常数，在fc~0之间急剧衰减。

该滤波器为（B）滤波器。

 A低通  B高通   C带通   D带阻

8.设有一电路，

是工作桥臂，

，

，

是固定电阻，且

。

工作时

，则电桥输出电压

（A）。

为电桥的电源电压。

A

B

C

D

第6章数字信号处理技术-普通作业1

1.对连续信号进行采样时，若信号的记录时间不变，采样频率越高，则（C）。

A泄漏误差越大B频率混叠越严重C采样点数越多D频域分辨率越低

2．数字信号的特征是（B）。

A时间上离散，幅值上连续B时间、幅值上都离散C时间上连续，幅值上量化D时间、幅值上都连续

3．A/D转换器的位数越多，则其（B）。

A分辨力越低B转换精度越高C转换速度越快D转换时间越短

4.模拟信号在进行A/D转换前，通常要先进行（B）滤波

A高通B低通C带通D带阻

5.记录500Hz的正弦信号，宜采用采样频率为（D）Hz的模数转换器较合适。

A.120B.400C.800D.2500

6．如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大，则该窗函数的泄漏误差（A）。

A.越小B.越大C.不定D.不确定

第7章虚拟仪器技术-普通作业1

1.以下（D）不是虚拟仪器所采用的信号测量硬件模块。

AGPIB接口卡BVXICDAQD显示卡

2．以下（B）不是常用的虚拟仪器的应用软件开发平台。

ALabviewBAutocadCAgilentVEEDDasylabWindows

3．虚拟仪器主要工作集中在（A）。

A软件开发B电路设计C电路制作D电路调试

4.下列哪种总线产品对PCI总线产品完全兼容。

（A）

APXI总线BGPIB总线CVXI总线DRS-232串口总线

5.下列哪种说法是错误的？

（B）

A虚拟仪器采用的是面向对象和可视化编程技术。

B在程序运行的过程中波形的可见性是不可以改变的。

C在LabVIEW中，VI程序的运行是数据流驱动的。

D在创建子程序时，可以使用连线工具给前面板的控制器和指示器分配端口。

6.判断正误：

目前数字信号处理正在逐步取代用模拟电路实现的模拟信号处理。

（正确）

综合作业

1）用一个时间常数为0.35S的一阶装置去测量周期为1S，2S和5S的正弦波规律变化的信号，问幅度减小量是多少？

解答提示：

将时间常数为0.35S和周期1S，2S和5S转换为角频率带入。

2）信号放大电路的种类，如何根据传感器输出特性选择合适的放大电路？

解答提示：

直流放大器、交流放大器、电荷放大器、电桥。

电阻元件用直流放大器，电感和电容元件可用交流放大器。

压电传感器用电荷放大器。

3）如何消除调幅波中的过调失真？

解答提示：

直流偏置足够大，大于信号的负峰值。

4）A/D采样为何要加抗混迭滤波器，其作用是什麽？

解答提示：

滤除大于Fs/2的高频干扰信号，防止采样时出现频率混迭。

5）数字信号处理中采样信号的频谱为何一定会产生能量泄漏？

解答提示：

信号的测量区间是有限的，必须对信号进行截断。

然后用周期延拓的截断信号代替原始信号计算频谱，从而出现能量泄漏。

6）用FFT计算的频谱为何一定会存在栅栏效应误差？

解答提示：

只计算了有限个离散位置的频谱，未计算点的值看不到。

7）虚拟仪器的主要工作集中在硬件还是软件？

解答提示：

虚拟仪器的硬件为通用硬件，主要工作在软件编写方面。