5章 信号调理与记录
机械工程测试技术教案
机械工程测试技术教案第一章绪论一、教学目的及要求使学生掌握测试系统的基本概念。
学生应了解测试系统的功能结构，静、动态测试的概念等。
二、主要内容测试技术的在机械工程中的意义；测试系统的组成；课程性质；基本内容及学习方法四、教学重点：静态测试与动态测试的概念。
测试系统的组成。
五、教学难点：动态测试概念的建立六、教学过程：(见讲义)八、思考题：根据日常观察，是建立一套结构应力测试系统，要求画出框图即可。
九、作业：静态测试与动态测试系统的构成有何不同十、教学参考书：黄长艺，严普强. 机械工程测试技术基础. 机械工业出版社. 1994年11第二章信号分析一、教学目的及要求使学生掌握确定性信号分析的基本理论和方法；二、主要内容信号的分类；信号的时域和频域描述；周期信号与离散频谱；瞬变非周期信号与连续频谱；脉冲信号及其频谱；正弦函数和余弦函数的频谱四、教学重点：周期信号的时域定义、傅立叶级数表达及其离散频谱λ瞬变非周期信号的傅立叶变换及其连续频谱λ傅里叶变换的主要性质λ五、教学难点：信号时域分析与频域表达的概念、方法及其相互关系六、教学过程：(见讲义)八、思考题与作业：1、什么是信号的频域描述2、周期信号的时域定义及其判断方法3、确定任意一个谐波的三个要素是什么4、周期信号频谱特点是什么5、周期信号双边频谱与单边频谱间的幅值、相位关系6、傅立叶变换的六个主要性质7、单位脉冲函数的描述（函数值、强度）；t0)，及A，t0的意义-(tδ8、一般脉冲函数的表示方法，即A9、叙述脉冲函数的采样性质、卷积性质、频谱10、写出正弦函数、余弦函数的傅立叶变换习题2-1~2-4第三章测量系统分析一、教学目的及要求使学生们掌握测试系统的静、动态特性分析基本概念、表达方法。
二、主要内容测试系统的误差表达方式，静态特性曲线与静态特性参数λ测试系统的动态特性：线性系统的时域描述、频域描述λ理想频向函数—测试系统实现不失真测试的条件λ四、教学重点：线性系统的时域描述、频域描述，二阶系统的频率特性五、教学难点：线性系统的频率保持特性及其应用；系统时域、频域响应的计算六、教学过程：(见讲义)八、思考题与作业：1、绝对误差、相对误差的表达式2、灵敏度、非线性度、回程误差的定义3、叙述线性系统的5个性质4、什么是系统的脉冲响应函数、频率响应函数，两者的关系是什么5、测试系统在时域和频域分别用什么描述6、输入信号、输出信号、测试装置三者关系的时域描述和频域描述7、测试装置实现不失真测试的时域条件和频域条件8、写出线性定常系统微分方程的一般形式（式3.8）9、根据已知二阶系统的微分方程，推导频率响应函数以及系统的固有频率及阻尼比第四章信号的获取一、教学目的及要求使学生们掌握常用传感器的转换原理、评价以及选用原则。
【学习】第五章信号调理电路
一般采用音频交流电压（5～10kHZ）作为电桥电源。 这时，电桥输出将为调制波，外界工频干扰不易从线路 中引入，并且后接交流放大电路简单无零漂。
采用交流电桥时，必须注意影响测量误差的一些因素。
如：电桥中元件之间的互感影响；无感电阻的残余阻抗； 邻近交流电路对电桥的感应作用；泄漏电阻以及元件之间、 元件与地之间的分布电容等。
整理课件
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§2 调频与解调
（1）调频
调频（频率调制）是利用信号电 压的幅值控制一个振荡器，振荡 器输出的是等幅波，但其振荡频 率偏移量和信号电压成正比。
当信号电压为零时，调频波的频率等于中心频率（载波频 率）；信号电压为正值时频率提高，负值时则降低。所以调 频波是随信号而变化的疏密不等的等幅波。
-fm
fm
－f0
f0
时域分析
频域分析
由脉冲函数的卷积性质知：一个函数与单位脉冲函数卷积的结
果，就是将其以坐标原点为中心的频谱平移到该脉冲函数处。
即调制后的结果就相当于把原信号的频谱图形由原点平移至
载波频率 f 0 处，幅值减半。
整理课件
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从调幅原理看，载波频率 f 0 必须高于原 信号中的最高频率 f m 才能使已调波仍 保持原信号的频谱图形，不致重叠。
整理课件
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g(t)1 2x(t)1 2x(t)co4sf0t
据傅里叶变换性质可得：
G (f) 1 2X (f) 1 4X (f 2 f0 ) 1 4X (f 2 f0 )
若用一个低通滤波器滤去中心
频率为 2 f 0 的高频成分，那
么将可以复现原信号的频谱 （幅值减小为一半），若用放 大处理来补偿幅值减小，可得 到原调制信号。
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 ） 。
)(0t t x -)(0t t x +t f j e t x 02)(π-t f j e t x 02)(πA )(d)()(t xttttx=-⎰∞∞-δB )()(*)(ttxtttx-=-δC )()(*)(t xtt x=δ D 1)(⇔tδ2.6 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=0.06/3.5S2) 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。
测试技术模拟题含答案
5 信号的调理和记录5.1单选题1、下列（）为不正确叙述。
(A)低通滤波器带宽越窄，表示它对阶跃响应的建立时间越短；(B) 截止频率为幅频特性值为A0/21/2所对应的频率；(C) 截止频率为对数幅频特性衰减-3dB所对应的频率；(D) 带通滤波器的带宽为上、下截止频率之间的频率范围。
2、调幅波（AM）是（）。
(A) 载波与调制信号（即被测信号）相加；(B) 载波幅值随调制信号幅值而变；(C) 载波频率随调制信号幅值而变；(D) 载波相位随调制信号幅值而变。
3、调幅信号经过解调后必须经过（）。
(A) 带通滤波器；(B)低通滤波器；(C) 高通滤波器；(D)相敏检波器。
4、用磁带记录对信号进行快录慢放，输出信号频谱的带宽（）。
(A) 变窄，幅值压低；(B)扩展，幅值增高；(C) 扩展，幅值压低；(D) 变窄，幅值增高。
5、除了（）以外的其他项目可能是信号调理包括的内容。
(A) 信号放大；(B) 信号衰减；(C) 滤波；(D) 调制6、在1/3倍频程分析中，带宽是（）。
(A)常数；与中心频率成正比的；(B)与中心频率成指数关系的；最高频率的三分之一7、如果比较同相放大器和反相放大器，下列说法中，（）是不符合实际的。
(A) 它们都具有低输出阻抗的特性，一般小于1 Ω(B) 它们的增益取决于反馈电阻与输入电阻的比值，而非实际电阻值(C) 它们的增益带宽积相同(D) 对于这两种放大器，相角与频率之间的关系相同8、为了减少测量噪声，除了（），应避免以下做法。
(A) 为了节省导线，使传感器外壳和测量仪器的外壳分别接地(B) 为了安装方便，把仪器的接地点连接到电源插头的地线(C) 为了减小电磁干扰，两电源线尽可能互相靠近并互相缠绕，两信号线也应如此(D) 为了减小耦合电容，使用屏蔽电缆并且使屏蔽层在传感器端和仪器端接地5.2填空题1、交流电桥4个桥臂的阻抗按时针顺序分别是Z1、Z2、Z3、Z4，其平衡条件是（）。
机械工程测试技术基础
全性测试等。
测试技术的应用： 广泛应用于汽车、 航空、航天、机 械制造等领域。
古代：手工测量经验判断 近代：仪器测量数据记录 现代：计算机辅助测试自动化测试 未来：智能化测试远程测试大数据分析
传感器：用于采集 被测对象的物理量
数据采集系统：用 于将传感器采集到 的信号转换为数字 信号
温度传感器：通过热敏电阻或热电 偶等元件测量温度变化广泛应用于 工业、医疗等领域。
流量传感器：通过电磁感应或超声 波等原理测量流体流量广泛应用于 供水、供气等领域。
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压力传感器：通过压敏电阻或压电 晶体等元件测量压力变化广泛应用 于液压、气动等领域。
加速度传感器：通过压电晶体或电容 式等元件测量加速度变化广泛应用于 汽车安全、航空航天等领域。
数据处理系统：用 于对采集到的数据 进行处理和分析
显示系统：用于显 示测试结果和图表
信号及其描述
信号的定义：信号是信息的载体是物理量随时 间变化的过程
信号的分类：根据信号的性质和特点可以分为 连续信号和离散信号
连续信号：信号的取值是连续的如正弦波、三 角波等
离散信号：信号的取值是离散的如数字信号、 脉冲信号等
实时化：测试技 术将更加实时化 能够实时监测和 预警设备状态
绿色化：测试技 术将更加绿色化 减少对环境的影 响提高能源利用 效率
智能化：测试技术将更加智能化能够自动识别和诊断机械故障 集成化：测试技术与其他技术如物联网、大数据等更加紧密地集成提高测试效率和准确性 实时化：测试技术将更加实时化能够实时监测和预警机械设备的运行状态 绿色化：测试技术将更加注重环保和节能降低机械设备的能耗和污染排放
《计算机控制技术》 习题2
第一、二章复习题一、选择题1.GPIB的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（）电平为逻辑“0”状态。
A. －10V B．－2VC. 0.5VD. 3V2.GPIB的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（）电平为逻辑“1”状态。
A. 10V B．3VC. 0.5VD. 2V3.下列各个环节中，不属于数字量输入通道的是（）A. 调理电路B. 锁存器C. 译码器D.I/V变换电路4.在确定A／D变换器的精度时，通常要求它的精度应（）与其相连的传感器精度。
A．高于B．低于C．等于 D. 无法确定5.监督控制系统中的SCC计算机计算出（）送给模拟调节器或DDC计算机。
A.最优控制值B.最优给定值C.最少拍数D. 最优测量值6.RS-232C的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（）电平为逻辑“0”状态。
A. －10V B．－2VC. 1VD. 10V7.一个8位的A/D转换器，其量化精度约为（）A. 1%B. 0.5%C. 0.4%D. 0.2%8.计算机参与控制的最典型的一种形式是（）A.操作指导控制B.直接数字控制C.监督控制D.现场总线控制9.一个12位的A/D转换器，其量化精度约为（）A. 0.01%B. 0.1%C. 0.4%D. 0.02%10.抑制共模干扰可以采取的措施是（）A．增大共模电压 B．最大共模增益C．提高共模抑制比 D．提高滤波器1.属于内部总线的是（）A.地址总线 B．数据总线C.PCI总线D. USB总线2.输出信号属于模拟信号的装置是（）A. 感应开关 B．行程开关C. 角度编码器D. 压力变送器3.一个10位的A/D转换器，其量化精度约为（）A. 1%. B．0.4%.C. 0.2%D. 0.1%4.采用差分放大器做信号的前置放大器，是抑制（）干扰的有效方法。
A.串模B.CPUC.电源D.共模5.属于外部总线的是（）A.RS-232C串行总线 B．STD总线C. ISA总线D. 控制总线11.输出信号属于数字量信号的装置是（）。
测试技术 课程总结
∑H
i =1
i
(s)
3.5 实现不失真测试的条件
幅频特性： A ( ω ) = A 0 相频特性： ϕ ( ω ) = － t 0 ω
3.6 测试系统静态特性和动态特性的测定
一、测试系统静态特性的测定 “标准”的静态量输入→定度曲线→拟合直线→非线性度、 灵敏度等
二、测试系统动态特性的测定 1.频率响应法（稳态正弦法） 频率响应法（稳态正弦法） 频率响应法
第四章 常用传感器
本章学习要求： 本章学习要求：
1.熟悉传感器的定义、作用和分类 2.了解传感器的选用原则 3.掌握电阻式、电感式、电容式、压电式等常用传感 器的原理、特点、应用。
4.1 传感器概述
1.传感器定义 传感器——将被测量按一定规律转换成便于应用的 传感器 某种物理量的装置。 2.传感器的作用 将被测量转换成电信号,传送给测试系统中的后续环节。 3.传感器的构成 传感器由一次敏感元件、敏感器件与辅助器件组成。 。
2、截断、泄漏和窗函数 截断、 （1）截断—将无限长的信号乘以有限宽的窗函数。 截断— （2）窗函数—在模数转换过程中对时域信号取样时所采用 窗函数— 的截断函数。 （3）泄漏—由于时域上的截断而在频域上出现附加频率 泄漏— 分量的现象。 减小泄漏的措施： 增长截断长度，加大窗宽。 选用汉宁窗、三角窗等较好的窗函数。
n =1 ∞
其中，
2 An＝ a n + b n2
ϕ n = − arctan
bn an
由上式可作出周期信号的单边频谱
幅频图
相频图
(2) 傅里叶级数的复指数展开式与周期信号的双边频谱 利用欧拉公式： x (t ) = 式中，
1 Cn = T0
《测试技术》课程教学大纲
《测试技术》课程教学大纲适用于本科机械设计制造及其自动化专业学分：2.5 总学时：40 理论学时：32 实验/实践学时：8一、课程的性质、任务和要求《测试技术》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业必修课。
本课程共40学时，2.5学分。
《测试技术》课程的主要任务是：通过本课程的学习可以获得各种机械量、热工量的测量原理、测量方法和测试系统的构成，培养学生掌握常见工程量检测的方法和仪器工作原理，具备根据具体测试对象、测试要求、测试环境选择合适测量原理和测量方法的能力，具备设计简单测试系统的能力。
课程以课堂讲述为主，突出基本概念，并配以适量实验环节，增强学生的感性认识。
为后续课程的学习、从事工程技术工作与科学研究打下坚实的理论基础。
学习本课程后，应达到下列基本要求：1. 熟悉信号的分类与描述方法，掌握测量信号分析的主要方法，具备从示波器、频谱分析仪中解读测量信息的能力；2. 掌握传递函数和频率响应函数的概念和物理意义。
掌握测试系统的静态特性和动态特性及其测量方法。
掌握实现不失真测试的条件。
熟悉负载效应及其减轻措施以及测量系统的抗干扰措施；3. 掌握常用传感器的种类和工作原理，能针对工程测量问题选用合适的传感器；4. 掌握电桥测量电路的工作原理及应用。
了解信号的调制与解调。
了解滤波器的类型和实际滤波器的特征参数；5. 掌握压力、位移、振动、温度等常见工程量的测量方法，了解其在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用；6. 了解测试技术中的常用软件，例如Matlab、LabVIEW等；7. 了解计算机测试系统及虚拟测试系统的构成。
知晓用计算机测试系统进行测量的方法、步骤和应该注意的问题。
二、本课程与其它课程的关系、主要参考教材本课程的先修课程为：高等数学、概率论与数理统计、大学物理、材料力学、电工电子技术等。
参考教材：[1] 《机械工程测试技术基础》（第3版），熊诗波，黄长艺，机械工业出版社，2006.5[2] 《测试技术基础》，李孟源，西安电子科技大学出版社，2006.2[3]《机械工程测试技术》周生国，北京理工大学出版社，2003[4]《测试技术基础》王伯雄，清华大学出版社，2003[5]《传感器与测试技术》徐科军，电子工业出版社，2004[6]《传感器及其应用》栾桂冬，西安电子科技大学出版社，2006三、课程内容（一）、绪论主要内容：测试技术的概念与研究对象；测试技术在本专业中的作用和地位；测试技术课程的主要内容及其各部分的内在联系；测试技术课程的特点及任务要求；测试技术的过去、现在和未来。
大学生《机械工程测试技术基础》期末试题及答案
第一章 信号及其描述（一）填空题1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。
这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。
2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。
3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。
4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬变周期 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方差 。
6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 关于Y 轴 （偶） 对称，虚频谱（相频谱）总是 关于原点（奇） 对称。
（二）判断对错题（用√或×表示）1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
（ √ ）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（ √ ）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。
（ × ）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
（ × ）5、 随机信号的频域描述为功率谱。
（ √ ）（三）简答和计算题1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。
2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。
3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。
4、求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=T t T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。
5、求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。
第二章 测试装置的基本特性（一）填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。
2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
第5章 数字信号分析-DFT
N 1 2 2 E[ x (t )] x (n) N n 0
5.1 数字信号处理概述
广西大学机械工程学院
2)计算机软硬件技术发展的有力推动 a)多种多样的工业用计算机。
5.1 数字信号处理概述
广西大学机械工程学院
b)灵活、方便的计算机虚拟仪器开发系统
5.1 数字信号处理概述
广西大学机械工程学院
编码――将经过量化的值变为二进制数字的过程。
5.2 模数(A/D)和数模(D/A)
广西大学机械工程学院
4位A/D: XXXX
X(1) 0101 X(2) 0011 X(3) 0000
5.2 模数(A/D)和数模(D/A)
广西大学机械工程学院
实验：
5.2 模数(A/D)和数模(D/A)
5.4
信号的截断、能量泄漏
用计算机进行测试信号处理时，不可能对无 限长的信号进行测量和运算，而是取其有限的时 间片段进行分析，这个过程称信号截断。
为便于数学处理，对截断信号做周期延拓，得到虚拟的无限长信号。
5.4 信号的截断、能量泄漏
广西大学机械工程学院
周期延拓后的信号与真实信号是不同的，下面 我们就从数学的角度来看这种处理带来的误差情 况。
5.4 信号的截断、能量泄漏
广西大学机械工程学院
周期延拓信号与真实信号是不同的：
能量泄漏误差
5.4 信号的截断、能量泄漏 能量泄漏实验：
广西大学机械工程学院
5.4 信号的截断、能量泄漏
广西大学机械工程学院
克服方法之一：信号整周期截断
第五章
数字信号分析（Ⅰ）——ＤＦＴ
广西大学机械工程学院
5.5 离散傅里叶变换（DFT）
5.2 模数(A/D)和数模(D/A)
5.2 信号调理技术-调制
y(t ) Acos(2[ f0 kf x(t )] t )
c) 相位调制(PM) ← y(t)的相位随x(t)变化而变化
y( t ) A cos{2 ft [0 kφ x ( t )]}
调制与解调
机械工程测试技术
机械工程测试技术
•重叠失真：调幅波是由一对每边为 fm 的双边带信 号组成。当载波频率 fz 较低时，正频端的下边带将 与负频端的上边带相重叠。要求: fz ＞ fm
调制与解调
机械工程测试技术
(3) 相敏检波（整流检波） 相敏检波的特点是可以 鉴别调制信号的极性，所以 采用相敏检波时，对调制信 号不必再加直流偏置。相敏 检波利用交变信号在过零位 时正、负极性发生突变，使 调幅波的相位 (与载波比较) 也相应地产生180°的相位 跳变，这样便既能反映出原 调制信号的幅值，又能反映 其极性。
y m ( t ) xm ( t ) z ( t )
放大器 放大器
乘法器 乘法器 滤波器 滤波器
z(t)
x ( t ) cos ( 2 f z t )
2
x(t)
Байду номын сангаас
1 2
x ( t ) x ( t )cos(4 f z t )
1 2
调制与解调
机械工程测试技术
幅度调制与解调过程（频谱分析） x(t) X( f ) z(t) Z( f ) 乘法器 乘法器 xm(t)
＋ － ＋
－
－
y (t )
＋
调制与解调
机械工程测试技术
调幅 与 相敏检波
高频载波 调制信号 调幅波 相敏检波后
电子电路中的信号调理方法有哪些
电子电路中的信号调理方法有哪些信号调理是指对原始信号进行处理和改变，以便于后续电路对信号进行更精确的分析和处理。
在电子电路中，信号调理方法多种多样，常见的有模拟信号调理和数字信号调理两种方法。
一、模拟信号调理方法1.放大：在信号调理过程中，经常需要将信号放大到合适的范围，以提高信号的识别和测量精度。
常用的放大电路有运算放大器、差分放大器等。
2.滤波：滤波是为了去除信号中的噪声或者不需要的频率成分，常用的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
3.补偿：有时信号在传输过程中会受到衰减或者失真，需要通过补偿电路进行修正。
比如使用补偿电路对信号进行均衡，使其在传输中恢复原始的波形。
4.整流：整流电路将交流信号转化为直流信号，常用于对传感器输出信号的处理，如光电传感器、温度传感器等。
5.调制：调制是将低频信号转化为高频信号的过程，常用于无线通信中。
常见的调制方法有幅度调制、频率调制和相位调制。
6.采样与保持：信号调理中需要进行信号采样和保持，以便于数字化处理。
采样电路可以根据一定的时间间隔对连续信号进行抽样，而保持电路可以将采样的信号保持在一定的时间内，以供后续处理。
二、数字信号调理方法1.模数转换：模数转换将模拟信号转换为数字信号，常用的模数转换器有ADC（模数转换器），其中包括逐次逼近型ADC、压缩型ADC等。
2.数模转换：数模转换将数字信号转换为模拟信号，常用的数模转换器有DAC（数模转换器），其中包括R-2R网络型DAC、Σ-Δ型DAC等。
3.数字滤波：数字滤波是对数字信号进行滤波处理，包括低通滤波、高通滤波、带通滤波等。
数字滤波常用于对采集到的信号进行去噪、滤波和频谱分析。
4.数字信号调制：数字信号调制是将数字信号转换为可以传输的模拟信号，常见的数字信号调制方法有脉冲编码调制（PCM）、频分多路复用（FDM）等。
5.数字信号编码与解码：对数字信号进行编码和解码，以实现数据的压缩、传输和恢复。
机械工程测试技术复习资料
频率响应函数、传递函数、脉冲响应函数的 定义及相互的关系 一阶系统和二阶系统的特点 系统动态特性的实验测试方法 系统不失真测试条件
一阶系统微分方程
dy(t ) y(t ) x(t ) dt
H ( j ) 一阶系统的传递函数H(s)，频率特性
幅频特性 A( ) 、相频特性 传递函数： H ( s) 频率响应函数： 幅频特性： 相频特性：
n
1 cn T0
T 2 T 2
x(t )e jn0t dt
cn cnR jcnI cn e jn
Cn e jn0t
cn cnR cnI
n cn arctg
2
2
cnI cnR
小
结
周期信号频谱的特点: 1)离散性:频谱谱线总是离散的. 2)收敛性:谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增 加而降低. 3)谐波性:谱线只出现在基频整数倍的频率处.
x(t ) * (t t 0 ) x( ) (t t 0 )d
x(t t 0 )
x(t)函数和 δ 函数的卷 积的结果， 就是在发生 δ 函数的坐 标位置上简 单地将x(t) 重新构图。
第二章 测试装置的基本特性
1 测试系统的特性分为静态特性和动态特性 2 常用的静态特性参数的定义 3 表征测试系统动态特性的主要指标及其计算方法； (一阶系统和二阶系统的主要指标,一阶系统的计算方 法) 3 掌握测试系统动态特性分析方法（传递函数、频 响函数）； 4 掌握不失真测量之条件； 5 系统动态特性测试方法(阶跃响应法和频率响应法)
x2 (t ) X 2 ( f )
机械工程测试技术基础试题及答案(工程部)
（二）判断对错题（用√或×表示）1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
（ ）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（ ）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。
（ ）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
（ ）5、 随机信号的频域描述为功率谱。
（ ） （二）、√。
、√。
、╳。
、╳。
、√。
1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个的正弦信号，则必然导致输出波形失真。
（）2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。
（）3、 当输入信号)(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统的物理模型无关。
（）4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。
（）5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。
（）6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。
（） （三）╳√√√╳╳（三）判断对错题（用√或×表示）1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。
（ ）2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（ ）3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。
（ ）4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。
（ ） （三）√√╳╳（二）选择题1、 不属于测试系统的静特性。
（）灵敏度（）线性度（）回程误差（）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统响应的卷积。
（）正弦（）阶跃（）脉冲（）斜坡3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。
（）)()(21ωωQ Q （）)()(21ωωQ Q +（）)()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（）)()(21ωωQ Q -4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量。
（）存在，但<％（）存在，但<（）在时间常数很小时存在（）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是系统。
测试技术基础试题库综合版（带答案）
测试技术基础试题库综合版（带答案）各章节复习题(答案在后面)第一章信号及其描述（一）填空题1、测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。
这些物理量就是，其中目前应用最广泛的是电信号。
2、信号的时域描述，以为独立变量；而信号的频域描述，以为独立变量。
3、周期信号的频谱具有三个特点：，，。
4、非周期信号包括信号和信号。
5、描述随机信号的时域特征参数有、、。
6、对信号的双边谱而b ，实频谱（幅频谱）总是对称，虚频谱（相频谱）总是对称。
（二）判断对错题（用√或×表示）1、各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
（）2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（）3、非周期信号的频谱一定是连续的。
（）4、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
（）5、随机信号的频域描述为功率谱。
（）（三）简答和计算题1、求正弦信号t x t x ωsi n )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。
2、求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。
3、求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at的频谱。
4、求被截断的余弦函数??≥<=Tt T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。
5、求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。
第二章测试装置的基本特性（一）填空题1、某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2sin)(tt x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。
2、试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141nn ns s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
3、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、和。
4、当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现测试。
工程测试技术期末复习考试题
工程测试技术——期末复习-19/35
KUST-MCVN
例题1
选择题1 .4
电涡流传感器是利用__材料的电涡流效应工作的。 A 金属导体； B 半导体； C 非金属； 为提高电桥灵敏度，可采用的方法是__ 。 A 在桥臂上串连应变片 B 在桥臂上并联应变片 C 增大应变 片电阻值 D 增加工作桥臂数 为提高电桥灵敏度，可采用的方法是__ 。 下列传感器中，哪种传感器的转换原理是基于压阻效应的 是。 A 金属丝应变片 B 压敏电阻 C 半导体应变片；
工程测试技术——期末复习-11/35 KUST-MCVN
例题
填空题1.4
在数字信号处理中，为避免频率混叠，应使被采样的模拟 信号成为__ ， 还应使采样频率满足采样定理即__ ； 若 不满足采样定理则会产生 __现象。 金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于： 前者基于__引起的电阻变化，后者基于__引起的电阻变 化。
工程测试技术——期末复习-14/35
KUST-MCVN
例题1
选择题1 .1 答案
描述传感器静态特性的指标有D 。（P47） A幅频特性 B稳定时间 C动态范围 D线性度 下列统计参数中，用以描述随机信号波动范围的参数为B 。 （P38） A 均值 B 方差 C 均方值 D 概率密度函 数 信号的时域描述与频域描述通过来C建立关联。 A 拉氏变换 B 卷积 C 傅立叶变换 D 相乘 理想滤波器在通带内的幅频特性为A。（P140） A常数 B零 C零或常数 D无法确定
工程测试技术——期末复习-16/35
KUST-MCVN
例题1
选择题1 .2 答案
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 低通滤波器 C 带通滤波器 D带 阻滤波器 测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为 D 。 A 量程 B灵敏度 C 精确度 D分辨力 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
第5章信号调理电路
放大器参数影响：输入失调电流、输入失调电压9
5.2电平调整
5.2.4有源电平调整实例
某差动压力传感器的输出为33mV~58mV，数据 采集卡输入范围为0.5V~4.5V，因此中间需要电 平调整电路。
调整电路应具有如下特性： 33mV~58mV调整成0.5V~4V（留0.5V余量）
43
5.4信号变换
5.4.1电压－电流转换 为了减少长线传输过程中线路电阻和负 载电阻的影响，可以将直流电压变换成 直流电流后进行传输。
电压-电流变换器：输出负载中的电流 正比于输入电压的电路。
信号制式：被测量电压→4～20mA。
44
5.4信号变换
几种电压－电流转换电路
浮地电压-电流变电路：
RL IL
+
ui2 R3
+ R2 R5
5.3线性化
用较复杂的无源电路 仍以湿敏电阻为例，下图是不同敏感区的敏感元 件进行组合来进行线性化的电路
R1 RH1
RH
R2
RH2
25
5.3线性化
电阻
电阻
a b c
Ha Hb HcHd 相对湿度RH%
Ha Hb HcHd 相对湿度RH%
湿敏电阻的线性化效果
26
5.3线性化
用传感器特性曲线上线性较好的一段改善线性
用简单的无源器件（如电阻）与敏感器件并 联或串联，只要电阻值选择合适，就可以将非 线性校正到满意的程度。
如湿敏电阻的线性化
20
5.3线性化
电阻
RHa RHb RHc
a
b c
RH
Ha Hb Hc 相对湿度RH% 湿敏电阻的线性化
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第四章 信号调理、处理与记录
一、选择题
1、在动态测试中，电桥输出量通常采用（ ）。
A ．电阻量
B ．电压量
C ．电流量
D ．电感量
2、直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将（ ）。
A ．增加
B ．减少
C ．不变
D ．变化不定
3、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是（ ）。
A ．半桥双臂各串联一片电阻应变片
B ．半桥双臂各并联一片电阻应变片
C ．适当提高电桥的电源电压
D ．增大应变片的初始电阻值
4、为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，传感器的两个电容应该（ ）。
A ．并联电路
B ．串联电路
C ．电桥电路
5、电阻应变仪采用交流供电的原因是（ ）。
A ．提高电桥的灵敏度
B ．为了使放大器设计简单，提高电源抗干扰能力
C ．可以使用相敏检波器
6、调制可以看成是调制信号与载波信号（ ）。
A ．相乘
B ．相加
C ．相减
D ．相除
7、在调幅信号的解凋过程中，相敏检波的作用是（ ）。
A ．恢复载波信号
B ．恢复调制信号的幅值和极性
C ．恢复已调制波
D ．恢复调制信号的幅值
8．滤波器的带宽B 和建立时间e T 的乘积是（ ）。
A ．常数
B ．信号频率的函数
C ．随机变量
9．要使RC 低通滤波器的通带加宽，则RC 值应（ ）。
A ．增加
B ．减少
C ．不变
10．在一定条件下RC 带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器（ ）。
A ．串联
B ．并联
C ．串并联
D ．叠加
11．将两个中心频率相同的滤波器串联，可以（ ）。
A ．使分析频带扩大
B ．使滤波器的选择性变好，但使相栘增加
C ．幅频、相频都得到改善
12．理想滤波器的滤波因素=λ（ ）。
A ．1
B ．0
C ．-1
D ．不确定
13．若甲滤波器=λ 2.5，乙滤波器=λ 3.5，则滤波器的选择性（ ）。
A ．甲比乙好
B ．乙比甲好 14．滤波器的上下截止频率为2c f ，1c f ，中心频率为0c f ，则它们的关系为（ ）。
A ．210c c c f f f •=
B ．22
10c c c f f f += C ．22
10c c c f f f -=
15．滤波器的频率分辨力越高，则测量时的响应速度（ ）。
A ．越快
B ．趣慢
C ．不变
16．滤波器的-3dB 频率即截止频率，是指信号幅值衰减为输入幅值的（ ）处的频率。
A ．2
B ．1
C ．22
D ．1/2
17．对连续信号进行采样时，采样频率越高，当保持信号的记录时间不变时，则（ ）
A ．泄漏误差越大
B ．量化误差越小
C ．采样点数越多
D ．频域上的分辨率越低
18．把连续时间信号进行离散化时产生混叠的原因是（ ）
A ．记录时间太长
B ．采样间隔太宽
C ．记录时间太短
D ．采样间隔太窄
19．A/D 转换器是将（ ）信号转换成（ ）信号的装置。
A ．随机信号
B ．模拟信号
C ．数字信号
D ．周期信号
20．若有用信号的强度、信噪比越大，则噪声的强度（ ）
A ．不变
B ．越大
C ．越小
D ．不确定
二、填空题
1．将电桥接成差动方式可以提高（ ），改善（ ），进行（ ）补偿。
2．为了补偿温度变化绐应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在（ ）桥臂上。
3．调幅信号由载波的（ ）携带信号的信息，而调频信号则由载波的（ ）携带信号的信号。
4．调制有（ ）、（ ）和（ ）三种类型，将调制高频振荡的缓变信号称为（ ），载送缓变信号的高频振荡为（ ），经调制后的高频振荡波称为（ ）。
5．调幅过程在频域相当于（ ）过程，调幅装置实际上是一个（ ），典型调幅装置是（ ）。
6．调幅波的解调器是（ ），调频波的解调器是（ ）。
7．调幅波经相敏检波后，既能恢复信号电压的（ ），又能反应其（ ）。
8．滤波器的（ ）和（ ）要求是相互矛盾的。
9．RC 滤波器中的RC 值越大，则其上限频带越（ ）。
10．带通滤波器的中心频率0c f 与上、下截止频率间的关系是（ ）。
11．带通滤波器的通带越窄，则其选择性越（ ），但对于已定带宽的滤波器，过长的测量时间是（ ）。
12．RC 微分电路实际上是一种（ ）滤波器，而RC 积分电路实际上是一种（ ）滤波器。
三、问答与计算题
1、下图是实际滤波器的幅频特性图，指出它们分别是哪一种类型的滤波器？
2、图所示用四片灵敏度S=2的电阻应变片组成全桥电路，且测试过程中1R ∆=-2R ∆=3R ∆=-4R ∆，且4321R R R R ===，供桥直流电压为6v ，求当输出0u =3v 时，应变片的电阻值为多少？
习题答案：
一、选择题
1 B ；
2 C ；
3 D ；
4 C ；
5 B ；
6 A ；
7 B ；
8 A ；
9 B ；10 A ；11 B; 12 A ；13 A ；14 A ；15 B; 16 C; 17 C ；18 B ；19 B ；C ；20 C ；
二、填空题
1．灵敏度；非线性；温度
2．相邻
3．幅值；频率
4．调幅；调频；调相；调制波；载波；已调波
5．频率搬移；乘法器；电桥
6．相敏检波器；鉴频器
7．幅值；极性
8．选择性；响应速度
9．窄
10．210c c c f f f •=
11．好；不必要
12．高通；低通
三、问答及计算题
1、 答：高通滤波器；低通滤波器；带通滤波器
2、 解：此电路为全桥形式，输出电压表达式为
i i o U s U R
R U ••=•∆=
ε 其中，s 为灵敏度，ε为应变值。
由题意可知，s=2，i U =6v ，o U =3mv ，可以求出
10002
36=•=•=mv v U S U i O ε
则，应变片的应变值为1000。