测试技术与信号处理总复习

4 从分析域上分 →时域信号与频域信号；
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•周期信号的频谱分析 （三角函数、复指数函数）
1. 傅里叶级数的三角函数展开式
x(t )
a0 2
n1
An
sin(n0t
n )
2. 利用三角函数与复指数函数展开式不同点 单边谱与双边谱；实频谱、虚频谱
3. 周期信号频谱的特性
——离散性、谐波性、收敛性
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•测试装置对典型输入的响应
• 对任意输入的响应 时域卷积↔频域乘积
• 单位阶跃和脉冲
•实现不失真测量的条件
y(t ) A0 x(t - t0 ) H () A()e j () A0e jt0
A() A0 & () -t 0
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第三章 常用传感器与敏感元件
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测试技术与信号处理 总复习
绪论
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• 测试技术的基本概念
• 工程测试的分类（静态与动态）
• 测量的基础知识（概念）
量与量纲；基准；
测量、计量和测试；
测量方法；测量装置；
测量误差（定义、分类、表示方法）
传感器
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信
被测
号
对象
测量装置
测量结果传输 测量结果分析
自相关函数和互相关函数的计算方法
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•采样定理 为保证采样后信号能真实地保留原始
模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原 信号中最高频率成分的2倍。这是采样的基 本法则，称为采样定理。
fs ＞ 2 fh
满足采样定理，只保证不发生频率混叠，而不 能保证此时的采样信号能真实地反映原信号x(t)。 工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分 的3到5倍。
(1)自相关函数是 的偶函数，Rx( )=Rx(- )；
(2)当 =0 时，自相关函数具有最大值。
(3)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。
(4)两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号， 且保留原两个信号之间的相位信息(相位差)。
(5)两个非同频率的周期信号互不相关。
•非周期信号的频谱分析
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• 傅里叶变换 • 傅里叶变换的主要性质
尺度改变、时移、频移、卷积、微分、积分等
• 典型信号的频谱
矩形脉冲信号、 函数及性质、正、余弦函数
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第二章 测试装置的基本特性
•测试装置的概念 •掌握测量装置的静态特性（概念）
线性度、灵敏度等
•掌握测量装置的动态特性
滤波器
•基本参数
A0
值应越小越好
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2
0.707A0
Q 越大，则相对பைடு நூலகம்宽
越小，滤波器的选择
Q=f0 / B
B
B=fc2 - fc1
性越好。
0
fc1
f0
fc2
f
(1) 截止频率fc：0.707A0 所对应的频率。 (2) 带宽B：上下两截止频率之间的频率范围。
又(3)称纹-3波dB幅带度宽：，通单带位中为幅Hz频。特带性宽值表的示起滤伏波变器化的值分。辨 能(4)力品，质即因滤子波Q器：分中离心信频号率中和相带邻宽频之率比成。分的能力。
lim Rxy ( )
1 T T
T
x(t) y(t )dt
0
周期信号
Rxy
(
)
1 T0
T0 x(t ) y(t )dt
0
瞬变信号
Rxy ( )
x(t) y(t )dt
•相关函数的性质
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相关函数描述了两个信号间或信号自身不同时刻 的相似程度，通过相关分析可以发现信号中许多有规 律的东西。
传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数
•掌握典型系统（一阶和二阶系统）的特性 •测试装置对典型输入的响应 •掌握实现不失真测试的条件
•系统特性的划分
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• 静态特性：当被测量不随时间变化或变化缓 慢时，输出量与输入量之间的关系成为静态 特性，可以用代数方程表示。
• 动态特性：当被测量随时间迅速变化时，输 出量与输入量之间的关系称为动态特性，可 以用微分方程表示。（频响函数）
•典型系统的特性
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微分方程、传递函数、 主要参数
频响函数、频率特性（幅频、相频）
1. 一阶系统
0
20lgA()
-10
H ( ) 1
-20
1 j
()
-45 -90
2. 二阶系统
H ( ) Y ( ) X ( )
1
1 ( )2 j2 ( )
n
n
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•实际滤波电路
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在测试系统中，常用RC滤波器。因为RC滤波 器电路简单，抗干扰强，有较好的低频性能，并且 选用标准阻容元件 。
RC无源滤波器：
R
+
C
+
ui
C
uo
ui
R
uo
低通滤波器
高通滤波器
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第五章 数字信号处理技术
•掌握信号处理、预处理的目的 •掌握信号采样定理 •掌握相关分析方法
•信号的自相关函数
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各态历经随机信号
lim Rx ( )
1 T T
T
x(t)x(t )dt
0
周期信号
Rx
(
)
1 T0
T0 x(t )x(t )dt
0
瞬变信号
Rx ( )
x(t)x(t )dt
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•信号的互相关函数 同频率相关，不同频不相关。
各态历经随机信号
• 掌握传感器的定义和分类 • 掌握常用传感器工作原理及优缺点
（电阻，电容，电感，压电）各种效应 • 掌握传感器测量电路的基本工作原理
（重点掌握电桥）
定义电桥 S Uo
灵敏度为
R R0
电桥三种接法的比较：
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电桥接法不同， 灵敏度也不同， 全桥连接最大。
①单臂电桥连接 ②半桥连接 ③全桥连接
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第一章 信号及其描述
• 掌握信号的分类 • 掌握信号的描述方法（时域和频域） • 掌握周期信号的频谱分析 • 掌握非周期信号的频谱分析
•信号的分类
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1 从信号描述上分 →确定性信号与非确定性信号；
2 从连续性上分 →连续时间信号与离散时间信号；
3 从信号的幅值和能量上分 →能量信号与功率信号；
一个工作桥臂 两个工作桥臂 四个工作桥臂
R Uo 4R0 Ue
有非线性误差
R Uo 2R0 Ue
无非线性误差
R Uo R0 Ue
无非线性误差
S Ue 4
S Ue 2
S Ue
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第四章 测试信号调理技术
• 掌握调制与解调的基本原理 •掌握滤波器的分类、基本参数和特性 • 实际RC滤波电路