测试技术与信号处理题库.doc

第一章习题 测试信号的描述与分析一、 选择题1.描述周期信号的数学工具是（ ）。 A.相关函数 B.傅氏级数 C. 傅氏变换 D.拉氏变换2. 傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（ ）。 A.相位 B.周期 C.振幅 D.频率3.复杂的信号的周期频谱是（ ）。A离散的 B.连续的 C.函数 D.sinc函数 4.如果一个信号的频谱是离散的。则该信号的频率成分是（ ）。A.有限的 B.无限的 C.可能是有限的，也可能是无限的 5.下列函数表达式中，（ ）是周期信号。A.B.C.6.多种信号之和的频谱是（ ）。A. 离散的 B.连续的C.随机性的D.周期性的.描述非周期信号的数学工具是（ ）。A.三角函数 B.拉氏变换C.傅氏变换 D.傅氏级数.下列信号中，（ ）信号的频谱是连续的。A.B.C.连续非周期信号的频谱是（ ）。A.离散、周期的 B.离散、非周期的 C.连续非周期的 D.连续周期的10.时域信号，当持续时间延长时，则频域中的高频成分（ ）。A.不变 B.增加 C.减少 D.变化不定11.将时域信号进行时移，则频域信号将会（ ）。A.扩展 B.压缩 C.不变 D.仅有移相12.已知 为单位脉冲函数，则积分的函数值为（ ）。A6 B.0 C.12 D.任意值13.如果信号分析设备的通频带比磁带记录下的信号频带窄，将磁带记录仪的重放速度（ ），则也可以满足分析要求。A.放快 B.放慢 C.反复多放几次14.如果，根据傅氏变换的（ ）性质，则有。A.时移 B.频移 C.相似 D.对称15.瞬变信号x（t），其频谱X（f），则X（f）表示（ ）。A. 信号的一个频率分量的能量 B.信号沿频率轴的能量分布密度C.信号的瞬变功率16.不能用确定函数关系描述的信号是（ ）。A.复杂的周期信号 B.瞬变信号 C.随机信号18.时域信号的时间尺度压缩时，其频谱的变化为（ ）。A.频带变窄、幅值增高 B.频带变宽、幅值压低C.频带变窄、幅值压低 D.频带变宽、幅值增高19.信号 ，则该信号是( ).A.周期信号 B.随机信号 C. 瞬变信号20.数字信号的特性是（ ）。A.时间上离散、幅值上连续 B.时间、幅值上均离散C.时间、幅值上都连续 D.时间上连续、幅值上量化二、填空题1. 信号可分为 和 两大类。2. 确定性信号可分为 和 两类，前者的频谱特点是离散的。后者的频谱特点是连续的。3. 绘制周期信号x（t）的单边频谱图，依据的数学表达式是傅氏三角级数中的各项系数（，而双边频谱图的依据数学表达式是|。4. 周期信号的傅氏三角级数中的n是从 到展开的。傅氏复指数级数中的n是从到展开的。5. 周期信号x（t）的傅氏三角级数展开式中：表示，表示，表示，表示，表示,表示。6. 工程中常见的周期信号，其谐波分量幅值总是随谐波次数n的增加而的，因此，没有必要去那些高次的谐波分量。7. 周期方波的傅氏级数：周期三角波的傅氏级数：，它们的直流分量分别是和。信号的收敛速度上，方波信号比三角波信号。达到同样的测试精度要求时，方波信号比三角波信号对测试装置的要求有更宽的。8. 窗函数（t）的频谱是，则延时后的窗函数的频谱应是。9. 信号当时间尺度在压缩时，则其频带其幅值。10. 单位脉冲函数的频谱为，它在所有频段上都是，这种信号又称。11. 余弦函数只有谱图，正弦函数只有谱图。12. 因为为有限值时，称为信号。因此，瞬变信号属于，而周期信号则属于。13. 计算积分值：。14. 单位脉冲函数与在点连续的模拟信号的下列积分：。这一性质称为。15. 已知傅氏变换对，根据频移性质可知的傅氏变换为。16. 已知傅氏变换对：时，则=。17. 非周期信号，时域为x（t），频域为，它们之间的傅氏变换与逆变换关系式分别是：=，x（t）= 。三、计算题1. 三角波脉冲信号如图1-1所示，其函数及频谱表达式为图1-1 求：当时，求的表达式。2. 一时间函数f（t）及其频谱函数F（）如图1-2所示已知函数，示意画出x（t）和X（）的函数图形。当时，X（）的图形会出现什么情况？（为f（t）中的最高频率分量的角频率） 图1-2 3. 图1-3所示信号a（t）及其频谱A（f）。试求函数的傅氏变换F（f）并画出其图形。图1-34. 求图1-4所示三角波调幅信号的频谱。图1-4参考答案一、选择题1.B 2.C 3.A 4.C 5.B 6.C 7.C 8.C 9.C 10.C 11.D 12.C 13.B 14.A 15.B 16.C 17.C 18.B 19.C 20.B二、填空题1.确定性信号；随机信号2.周期信号；非周期信号；离散的；连续的3. 均方根值；均方值4. 傅氏三角级数中的各项系数（等 ）傅氏复指数级数中的各项系数（）。5.0；+；+6. 余弦分量的幅值；正弦分量的幅值；直流分量；- n次谐波分量的幅值；-n次谐波分量的相位角；-n次谐波分量的角频率7.衰减8.A；A/2；更慢；工作频带 9.展宽；降低；慢录快放10. 1；等强度；白噪声11. 实频；虚频12.能量有限；能量有限；功率有限13. 14. ；脉冲采样15.16.17.三、计算题1. 解：函数图形见图1-5所示。图1-52.解：见图1-6所示。图（a）为调幅信号波形图，图（b）为调幅信号频谱图。当 时，两边图形将在中间位置处发生混叠，导致失真。3.解：由于并且所以F（f）的频谱图见图1-7所示： 图1-74.解：图1-8所示调幅波是三角波与载波 的乘积。两个函数在时域中的乘积，对应其在频域中的卷积，由于三角波频谱为： 余弦信号频谱为卷积为第二章习题 测试系统的基本特性一、选择题1.测试装置传递函数H（s）的分母与（ ）有关。 A.输入量x（t） B.输入点的位置 C.装置的结构2.非线性度是表示定度曲线（ ）的程度。 A.接近真值 B.偏离其拟合直线 C.正反行程的不重合3.测试装置的频响函数H（j）是装置动态特性在（ ）中的描述。 A幅值域 B.时域 C.频率域 D.复数域4.用常系数微分方程描述的系统称为（ ）系统。 A.相似 B.物理 C.力学 D.线性5.下列微分方程中（ ）是线性系统的数学模型。 A. B. C.6.线性系统的叠加原理表明（ ）。 A.加于线性系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响 B.系统的输出响应频率等于输入激励的频率 C.一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍数7.测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（ ）。 A.精度 B.灵敏度 C.精密度 D.分辨率8.一般来说，测试系统的灵敏度越高，其测量范围（ ）。 A.越宽 B. 越窄 C.不变9.测试过程中，量值随时间而变化的量称为（ ）。 A.准静态量 B.随机变量 C.动态量10.线性装置的灵敏度是（ ）。 A.随机变量 B.常数 C.时间的线性函数11.若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为 ，则该系统总的传递函数为（ ）。若两个环节并联时，则总的传递函数为（ ）。 A. B. C. D.12.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系就是（ ）。A.幅频特性 B.相频特性 C.传递函数 D.频率响应函数13.时间常数为的一阶装置，输入频率为 的正弦信号，则其输出与输入间的相位差是（ ）。 A.-45 B-90 C-18014.测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是（ ）。 A.卷积 B.傅氏变换对 C.拉氏变换对 D.微分15.对不变线性系统的频率响应函数等于（ ）。 A. 系统的正弦输出与正弦输入比 B. 系统稳态正弦输出的傅氏变换与正弦输入的傅氏变换之比 C. 用虚指数函数表示系统稳态正弦输出与正弦输入之比16.对某二阶系统输入周期信号 ，则其输出信号将保持（ ）。 A.幅值不变，频率、相位改变 B.相位不变，幅值、频率改变 C.频率不变，幅值、相位改变 17.二阶装置，用相频特性中（）=-90时所对应的频率作为系统的固有频率的估计值，则值与系统阻尼频率的大小（ ）。 A.有关 B.无关 C.略有关系 D.有很大关系18.二阶系统的阻尼率越大，则其对阶跃输入的时的响应曲线超调量（ ）。 A.越大 B.越小 C.不存在 D.无关19.二阶装置引入合适阻尼的目的是（ ）。 A.是系统不发生共振 B.使得读数稳定 C.获得较好的幅频、相频特性20.不失真测试条件中，要求幅频特性为（ ），而相频特性为（ ）。 A.线性 B.常数 C.是频率的函数二、填空题1.一个理想的测试装置应具有单值的、确定的。2.测试装置的特性可分为特性和特性。3.测试装置的静态特性指标有、和。4.描述测试装置动态特性的数学模型有、等。5.测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统，则称为系统。若其输入、输出呈线性关系时，则称为系统。6.线性系统中的两个最重要的特性是指和。7.测试装置在稳态下，其输出信号的变化量与其输入信号的变化量之比值，称为，如果它们之间的量纲一致，则又可称为。8.测试装置的输出信号拉氏变换与输入信号拉氏变换之比称为装置的。9.测试装置对单位脉冲函数（t）的响应，称为记为h（t），h（t）的傅氏变换就是装置的。10.满足测试装置不失真测试的频域条件是和。11.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是和。12.测试装置的动态特性在时域中用描述，在频域中用描述。13.二阶系统的主要特征参数有、和。14.已知输入信号 x（t）=30cos（30t+30）， 这时一阶装置的A（）=0.87， =-21.7，则该装置的稳态输出表达式是：y（t）= 。15.影响一阶装置动态特性参数是，原则上希望它。16.二阶系统的工作频率范围是。17.输入x（t），输出y（t），装置的脉冲响应函数h（t），它们三者之间的关系是。18.测试装置的频率响应函数为H（j），则H（j）表示的是，H（j）表示的是，它们都是的函数。19.信号x（t）=，输入=0.5的一阶装置，则该装置的稳态输出幅值A= ，相位滞后=。20.一个时间常数=5s的温度计，插入一个以15/min速度线性降温的烘箱内，经半分钟后取出，温度计指示值为90，这时，烘箱内的实际温度应为。参考答案一、选择题1.C 2.B 3.C 4.D 5.B 6.A 7.D 8.B 9.C 10.B 11.B ，A 12.B 13.A 14.B 15.B 16.C 17.B 18.B 19.C 20.B；A二、填空题1.输出输入关系2.静态特性；动态特性3.灵敏度；非线形度；回程误差4.微分方程；传递函数；频率响应函数5.定常（时不变）；线形6.线形叠加性；频率保持性7.灵敏度；放大倍数8.传递函数9.脉冲响应函数；频率响应函数10.幅频特性为常数；相频特性为线形11.阶越响应法；频率响应法12.微分方程；频率响应函数13.静态灵敏度；固有频率；阻尼率14. 26.1cos（30t+8.3）15.时间常数；越小越好16.17. ；卷积关系18.输出与输入的幅值比（幅频特性）；输出与输入的相位差（相频特性）；频率19.20. 88.75典型例题例1.测试系统分别由环节的串联、并联和反馈回路构成，如下图所示，求图示各系统的总灵敏度。（为各环节的灵敏度）解：（1）系统由串联环节组成时（图a）总灵敏度为（2）系统由并联环节组成时（图b）总灵敏度为（3）系统由并反馈回路组成时（图c）总灵敏度为例2.求周期信号x（t）=0.5cos10t+0.2cos（100t-45），通过传递函数为 的装置后得到的稳态响应。解：设式中，当系统有输入时，则输出为，且式中， ，同样可求得当输入为时，有输出为，且此装置对输入信号x（t）具有线形叠加性。系统输出的稳态响应为：例3.试求传递函数为和的俩每个个环节串联后组成的系统的总灵敏度。解：求当S=0时的两传递函数之值两环节串联后系统的总灵敏度为S=3.041=123例4. 设一力传感器可作为二阶凝结处理，已知传感器的固有频率 ，阻尼比=0.14时，用其测量正弦变化的外力，频率f=400Hz，求振幅比A（）及（）是多少？若=0.7时，则A（）及 （）将改变为何值？解：（1）按题意，当 时，即,且=0.14则有即此时的幅值比为A（）=1.31，相位移为-10.57。（2）当=0.7时可解得A（400）=0.975；（400）=-43.03即幅值比为：A（400）=0.975；相位移为-43.03。第三章习题 常用传感器一、选择题1.电涡流式传感器是利用（ ）材料的电涡流效应工作的。 A.金属导电 B.半导体 C.非金属 D.2.为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（ ）。 A.电压放大器 B. 电荷放大器 C.前置放大器3. 压电式加速度计，其压电片并联时可提高（ ）。A.电压灵敏度 B.电荷灵敏度 C.电压和电荷灵敏度4.调频式电涡流传感器的解调电路是（ ）。A.整流电路 B.相敏检波电路 C.鉴频器5. 压电式加速度传感器的工作频率应该（ ）其固有频率。A.远高于 B. .等于 C远低于6.下列传感器中（ ）是基于压阻效应的。A.金属应变片 B.半导体应变片 C.压敏电阻7.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（ ）成正比。A.位移 B.速度 C.加速度8.石英晶体沿机械轴受到正应力时，则会在垂直于（ ）的表面上产生电荷量。A.机械轴 B.电轴 C.光轴9.石英晶体的压电系数比压电陶瓷的（ ）。A.大得多 B.相接近 C.小得多10.金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由（ ）来决定的。A.贴片位置的温度变化 B. 电阻丝几何尺寸的变化C.电阻丝材料的电阻率变化11.电容式传感器中，灵敏度最高的是（ ） 。A.面积变化型 B.介质变化型 C.极距变化型12. 极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为（ ）A.电容量微小影响灵敏度 B.灵敏度与极距的平方成反比，间距变化大则产生非线形误差C.非接触测量13.压电材料按一定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生变化，这称为（ ）效应。A.压电 B.压阻 C.压磁 D.逆压电14.下列传感器中，能量控制型传感器是（ ）和（ ），能量转换型传感器是（ ）和（ ）。A.光电式 B.应变片 C.电容式 D.压电式二、填空题1.可用于实现非接触式测量的传感器有和等。2.电阻应变片的灵敏度 表达式为，对于金属应变片来说：S=，而对于半导体应变片来说S=。3.具有的材料称为压电材料，常用的压电材料有和。4.当测量较小应变值时应选用效应工作的应变片，而测量大应变值时应选用效应工作的应变片。5.电容器的电容量，极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为：。6. 极距变化型的电容传感器存在着非线形度，为了改善非线形度及提高传感器的灵敏度，通常采用的形式。7. 差动变压器式传感器工作时，如果铁芯做一定频率的往复运动时，其输出电压是波。8.光电元件中常用的有、和。9.不同的光电元件对于不同波长的光源，其灵敏度是。10.发电式传感器有、等，而参量式的传感器主要是、和等。11.压电传感器在使用放大器时，其输出电压几乎不手电缆长度变化的影响。12.超声波探头是利用压电片的效应工作的。13.电阻应变片的电阻相对变化率是与成正比的。14.电容式传感器有、和3种类型，其中型的灵敏度最高。15.霍尔元件是利用半导体元件的特性工作的。参考答案一、选择题1.A 2.B 3.B 4.C 5.C 6.B 7.B 8.B 9.C 10.B 11.C 12.B 13.D 14.B；C；A；D二、填空题1.涡流式；电容式2.3.压电效应；石英晶体；压电陶瓷4.压阻效应；应变效应5.6.差动连接7.调幅波8.光敏电阻；光敏晶体管；光电池9.不相同的10.磁电式；压电式；电阻；电容；电感11.电荷12.逆压电13.应变值14.面积；极距；介质；极距15.磁敏特性（霍尔效应）典型例题例1.以阻值R=120，灵敏度S=2的电阻应变片与阻值R=120的固定电阻组成的电桥，供桥电压为3V，并假定负载为无穷大，当应变片的应变值为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电桥的灵敏度。 （：微应变，即 ）解：（1）单臂电桥输出电压。 当应变片为2时， 当应变值为2000时的输出电压为（2）双臂电桥输出电压。当应变片为2时，当应变值为2000时的输出电压为（3）双臂电桥比单臂电桥的电压输出灵敏度提高一倍。例2.有一钢板，原长，钢板弹性模量，使用BP-3箔式应变片R=120，灵敏度系数S=2，测出的拉伸应变值为300。求：钢板伸长量，应力及。如果要测出1应变值则相应的是多少？解：因为，则有如果要测出1应变值，则第四章习题 模拟信号处理一、选择题1.在动态测试中，电桥的输出量通常采用（ ）。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.增大 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当连接成（ ）。A.并联电路 B.串联电路 C.电桥电路5.交流电桥的供桥电压频率为，输出信号最高频率为。它们之间的关系应满足（ ）。A. B. C. D.6.电阻应变仪常用交流供桥的原因是（）。.为了提高电桥的灵敏度.为了使放大器设计简单及提高抗电源干扰能力.可以使用相敏检波电路.调制可以看成是调制信号与载波信号（）。.相乘 .相加 .相减 .相除.在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是（）。.恢复载波信号.恢复调制信号的幅值和极性.恢复已调制波.恢复调制信号的幅值.用一缓变的综合信号来调制一载波，得到的调幅波的频带宽度为（）。.（1000-10）（100010）.-（1000+100）（1000100）. （1000100）（1000100）10.滤波器的带宽B和建立时间的乘积是（ ）。A.常数 B.信号频率的函数 C.随机变量11.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12.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（ ）而成的。A.串联 B.并联 C.串并联 D.叠加13.理想滤波器的滤波因素（ ）。A. -1 B. 0 C. 114.如甲滤波器2.5，乙滤波器3.5，则滤波器 的选择性（ ）。A.甲比乙好 B.乙比甲好 C.不能进行比较15.滤波器的上、下截止频率为，中心频率则它们的关系是（ ）。A. B. C.16.滤波器的3dB频率截止频率，是指信号幅值衰减为输入幅值的（ ）处的频率。A. B.1 C./2 D.1/217.已知某倍频程滤波器的下截止频率为300，则其上截止频率为（ ），其中心频率为（ ）。A.150 B1000 C.600 D.300 E.450 F.300G.100 H.225二、填空题1.载波为的电桥，当单臂输入调制信号时，其输出调幅拨的幅值为，频率相位。2.将电桥接成差动方式可以提高，改善，进行补偿。3.为了补偿温度变化给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。4.调幅信号由载波的携带信号信息，而调频信号则由载波的携带信号信息。5.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称为，经调制后的高频振荡波称为。6.调幅过程在频域相当于过程，调幅装置实际上是一个，典型的调幅装置是。7.调幅波的解调器是，调频波的解调器是。8.调幅波经过相敏检波后，既能恢复信号电压的，又能反映其。9.建立滤波器正确工作状态所需的上升时间与滤波器的成正比，它们的乘积取值在为好。10.滤波器的和要求是相互矛盾的。11.RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限频带越。12.滤波器因素=，理想的滤波器的=。13.带通滤波器的中心频率与上、下截止频率间的关系是。参考答案一、 选择题1.B 2.C 3.C 4.C 5.D 6.B 7.A 8.B 9.C 10.A 11.B 12.A 13.C 14.A 15.A 16.C 17.C ；D 二、填空题1.为正时与载波同相位，为负时与载波反相位1802.灵敏度；非线性；温度3.相邻4.幅值；频率5.调幅；调频；调相；调制波；载波；已调波6. 频率搬移；乘法器；电桥7.相敏检波器；鉴频器8.幅值；极性9.带宽B；51010.选择性；响应速度11.窄12.15；113.典型例题例1.现有四个电路元件：电阻，电感L和电容C，拟接成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设电桥激励为，电桥输出为）解：正确的接桥方法如下图所示。电桥平衡条件是： 例2.有人使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在半桥双臂上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？答：不能提高灵敏度。因为半桥双臂时，其输出电压为 当两桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为 即仍然没有发生变化，故灵敏度不变。要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥联接。这时例3.用电阻应变片及双臂电桥测量悬臂梁的应变。其贴片及组桥方法如下图所示。已知图中，上、下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数k=2。应变值，电桥供桥电压。试分别求出图（b）、图（c）组桥时的输出电压？解：如图（b）组桥时的输出电压为如图（c）组桥时的输出电压为例4.下图中所示为两支流电桥，其中图（a）称为卧式桥，图（b）称为立式桥，且。为应变片，为固定电阻。试求在电阻应变片