内蒙古工业大学 测试技术 课后答案 第四章

4-7：逐次逼近 A/D 转换器是如何工作的？ 以 8 位 A/D 转换过程为例，A 输入范围 0～10V，Ux=6.6V 启动脉冲输入后，控制逻辑开始工作，移位寄存器清零，同时给时钟脉冲开门，系统在 时钟脉节拍控制下同步操作； “ 1” 脉 冲 使 最 高 位 D 置 1 满 标 度 1/2 10 ， 其 余 为 “0”10000000 Ux<Ur 保持“1”.“2”脉冲使 D6 置 1，则加在 D/A 上的二进制数字为 11000000 D/A 输出电压：Ux=75V（1/2+1/4）满标度值，则因 Ux<Ur，D6 复位到 “0”数字输出为“1”10000000， D5 置“1”，数字量为 10100000 这样定义过程，
2
(
) 1 ( ) 1 ( ) = 2 1 ( ) 0 0 0 0 0
0.1
A1 0
0.995
A 0
0.990
1 0
-5.710 °
0.2
0.980
0.962
-11.30 9° -16.69 9°
0.3
0.958
0.917
24
0.4
21
直至第八个脉冲使 D0 置“1”，Dx>Dr 数字输出为 6.582V，与 6.6V 有一个量化误差。 4-8：简述双斜积分式 A/D 转换器的工作原理。并对逐次副近 A/D 转换器和双斜积分式 A/D 转换器的特点加以比较。开始由控制电路 S 由接地 ∫输出为“0”同时计数器复 “0”整个电路处于预备状态。然后分以下 2 个阶段进入工作。
2 (100) tg 1 (0.05 100) 78.69
2 =-45°-78.69°=-123.69°
y2(t)=0.039cos(100t-123.69°) y(t)= 0.447cos(10t-26.56°)+ 0.039cos(100t-123.69°) x(t)= 0.5cos(10t)+ 0.2cos(100t-45°)
计数 N1.复零 S 接入与 Ux 极性相反的标准量改电压 Ur 特点：T1 定时，∫器输出 UCD 决定 Ux 的平均值。
1、采样阶段（定时积分段） 。S 接 Ux ∫器，同时打开计数门计数器计数，定时 T1
U ox
1 1 U x dt ， RC 0
T
Ux
1 U x dt ， T1 0
H1(jω)
H1(jω)
H ( j )
y1 ( j ) 1 x ( j ) 1 j
A1 ( f ) 1
1 (2f ) 2
1
1 ( ) 2
；
1 ( f ) tg 1 (2f ) tg 1
H ( j ) y ( j ) 1 1 H 1 ( j ) H 1 ( j ) x ( j ) (1 j )(1 j ) 1 ( ) 2 2 j
第四章
习题
4-1：以阻值 R=120 ，灵敏度 K=2 的电阻丝 应变片与阻值为 120 的固定电阻组成电桥， 供 桥电压为 3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变 片的应变为 2 和 2000 时， 分别求出单臂、 双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏 度（注： ——微应变，即 10-6 ） 。 已知：R=120 , K=2 R1=R2=R3=R4=R Rm= Usr=3V 求：当应变片的应变为 2 和 2000 时，Usc 单=？与 Usc 双=？ 解：单臂：Usc 单= 1 R U = 1 K U sr 4 4 R
Un(t)=Ax(t)usin t A——是与组桥方式有关的系数。 单臂 A=1/4 双臂 A=1/2 全桥=1
X(t) 乘 被测信号 （调制信号） 载波 法 器
U(t)
调幅波 U(t)=usin t
——高频
调幅装置实质是乘法器，所以调幅波是调制信号与载波相乘而不是迭加。 下限频率相同时， 倍频程滤波器的中心频率是 1/3 倍频程滤波器中心频率的多少倍？ 4-4： 已知：n=1，n=1/3 时 fc1 相同 求：fn=1 占 fn=1/3 多少倍 解：fn= 2 2 f c1 n=1 时 fn=1= 2 2 f c1
A( f ) 1
= 1
1 ( )
2Baidu Nhomakorabea
2
(2 )
2
= 1
1 (2f ) 2 2 (2f ) 2
1 ( )
2 2
23
( f ) tg 1
2f tg 1 2 1 ( 2f ) 1 ( ) 2
由坐标
0.928
0.862
-21.80 1° -26.56 5° -45° -63.43 5° -75.96 4° -80.53 8° -84.28 9°
0.5
0.894
0.800
1
0.707
0.500
2
0.447
0.200
4
0.243
0.059
6
0.164
0.027
10
0.100
0.010
4-11：请证明 n 倍频程滤波器是恒带宽比滤波器。 证明如下：恒带宽比滤波器：Q= B——带宽 Q——滤波器的品质因数； fn——中心频率 f n n——倍频程
1 应变为 2 时，Usc 单= 2 2 10 6 3V 3V 4 1 应变为 2000 时，Usc 单= 2 2 10 3 3V 3mV 4
双臂：Usc 双= 1 R U =
1 KU sr 2 2 R 1 应变为 2 时，Usc 双= 2 2 10 6 3V 6 V 2
x2(t)= 0.2cos(100t-45°)
则：Ax1=0.5， 1=10Hz， 1 =0
Ax2=0.2， 2=100Hz， 2 =-45°
1 (10) tg 1 (0.05 10) 26.56
y1(t)=0.447cos(10t-26.56°)
y 2 (100) Ax 2 H (100) 0.2 1 1 (100 0.05) 2 0.039
1 1 f 变换 其中 0 RC f0 0 1
A1 (
) 0
1 ( )2 0
2f
二个一阶系统串接 则A (
) = A1 ( ) · A1 ( ) 0 0 0
= 1 1 = 2 1 ( ) 1 ( ) 0 0
由上可见： 逐次逼近 A/D 转换器是直接比较型， 而双斜积分式 A/D 转换器是间接比较型。
22
4-9：检波电路图请参见本章图 4-13a，已知 r 、 x 、的波形如图 4-38 所示，画出图 中 f 的波形图。
4-10：两个固有相同，静态灵敏度一样的低通滤波器串接后组成一个新的低通滤波器，这 个新的低通滤波器和原来单个滤波器的选择性相比有何变化，请在一个坐标中分别定性画出 其幅频特性曲线，并说明哪些特性参数发生了变化。 X(jω) y1(jω) y(jω)
19
1 n
1
n=1/3 时 fn=1/3= 2 2 f c1 = 2 6 f c1 答：
3
1
f n 1
f
n
1 3
= 2 2 f c1
1
2 6 f c1 = 2 3 = 3 2 倍
1
1
4-5：已知低通滤波器的频率响应函数 H（ j ）=1/（1+ j ）其中 =0.05s，当输入 信号 x(t)=0.5cos(10t)+0.2cos(100t-45°)时，求其输出 y(t) ，并比较 y(t) 与 x(t) 的幅 值与相位有何区别？ 已知：n(j )=
T
U ox
T1 Ux RC
平为“0”零值比较器发出关门信号，并发出记忆指令 N2，T2 则决定于 U ox （平均值） 。 0=-
2、测量阶段。S 接 Ur ∫器反向积分（定值积分段）同时打开计数门计数 输出电
T1 1 2 Ux U r dt RC RC 0
T
T1 T T N T2= 1 U x N2= 1 U x Ux 2 Ur N2 U x ， ， ， RC RC Ur Ur
1 1 j
1 1 (0.05 ) 2
=0.05s
则得：H( j )=
( j ) tg 1 (0.05 )
x(t)=0.5cos(10t)+0.2cos(100t-45°) 会：x1(t)= 0.5cos(10t) 求：y(t)= y1(t)+ y2(t)
y1 (10) Ax1 H (10) 0.5 1 1 (10 0.05) 2 0.447
fn ① B
下截止频率关系式： f c 2 2 f c1 ③ B= f c 2 f c1 ； n 倍频程滤波器上、
n
f c1 f c 2 ②
f c1 ——下截止频率
f c 2 ——上截止频率
25
根据②③式： f n
f c1 f c 2
n n 2 2 f f 2 f c1 c1 c1 = n 2 n f f 2 2 f c2 c2 c2 n 2 n 2
20
4-6：倍频程选择性为一 60dB 的滤波器和倍频程选择性为一 40dB 的滤波器相比，哪台 好？为什么？ 倍频程选择性：20lg
A( ) 2 或 20lg A(2 f c 2 ) A( f c 2 ) A( f c1 ) f c1
根据式因带宽外信号的衰减为 60dB 的滤波器比衰减为 40dB 的滤波器要快 10 倍， 所以倍频程选择性为一 60dB 的滤波器好。
f c1 2

n 2
fn
n 2
f c2 2 f n
B = f c 2 f c1 ( 2 2 根据①式 Q=
) fn 1
n 2
fn B
2 2
n 2
常数
26
18
1 应变为 2000 时，Usc 双= 2 2 10 3 3V 6mV 2
由一式可见，双臂比单臂同样应变情况输出电 压大 1 倍，灵敏度高一倍。 4-2：为什么在动态电阻应变仪上除了设有电阻平 衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？ Y6D-6 型动态电阻应变仪具有 R、 C 平衡电桥 两部分，即使 Y6D-6 具有纯电阻电桥，但因是交 流电桥，必须考虑分布电容的存在，因此要设电容的平衡。 4-3：调幅波是否可以看成是载波与调制信号的迭加？为什么？