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第5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.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，但使相移增加 C.幅频、相频都得到改善 14.理想滤波器的滤波因素（ ）。 A. -1 B. 0 C. 1 15.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 16.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. 17.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.1/2 18.重复频率为1000的方波，经过一截止频率为2000的理想低通滤波器 后的输出量为（ ）。 A.1000的失真的方波 B.1000的正弦波 C.2000的正弦波 D.不知是什么波形 19.滤波器的频率分辨力越高，则测量时的响应速度（ ）。 A.越快 B. 越慢 C. 不变 20.已知某倍频程滤波器的下截止频率为3000，则其上截止频率为（ ），其中心频率为（ ）。 A.150 B1000 C.600 D.300 E.450 F.300 G.100 H.225 21.倍频程滤波器是一种（ ）滤波器，跟踪滤波器是一种（ ）滤波 器。 A.高通 B.低通 C. 恒带宽 D. 恒带宽比 22.1/3倍频程滤波器是一种恒带宽比滤波器，因此当分析的频率范围越 高时它的分辨率（ ）。 A. 越高 B.越低 C.不随分析频率的变化而变化 23.光线示波器高频振子的阻尼率达到0.7的方法是（ ）。 A.充入硅油 B.保证要求的外电阻 C.串联合适的电阻 D.并联合适的电阻 24.为了保证光线示波器的输出不产生幅、相频失真，应使玄远的振动 子满足条件（ ）和( )。 A.=0.7 B.振子的电流大 C. 振子的光臂长 D. 25.用光线示波器振子的电流灵敏度和要求的光点偏移量y来计算输入振 子的交流电流，这里的是指通过振子电流的（ ）。 A.平均值 B.有效值 C.单峰值 D.双峰值 26. 光线示波器的振子的固有频率越高，其电流灵敏度（ ）。 A. 越高 B. 越低 C.不变 27.为了使油阻尼的振子不受温度影响，应采用的方法是（ ）。 A.冷却恒温 B.加热恒温 C. 冷却 D.加热 28.为了用分析仪或计算机进行测试数据的处理，再现场记录实验数据 时应选用（ ）。 A.光线示波器 B.伺服式记录仪 C.磁带记录仪 D.阴极射线示波器 29.不做校正，直录式磁带记录仪失真的主要原因是（ ）。 A.运带机构的抖晃和带速不稳定 B.剩磁曲线的非线形和重放感应电动势的微分性质 C.磁带厚薄不均匀和磁头不洁 30.自动平衡式记录仪适宜与记录的频程范围（ ） A.02.5 B.2.530 C.0100 31.磁带记录一个最高频率分量为500的信号，用上限频率为300的放大 器作回放信号的放大，为了使放大后的信号不失真，应采用方法是（ ）。 A.快录慢放 B.慢录快放 C.录放速度不作变化 32.为了记录变量X与Y之间的关系，应选用（ ）。 A.检流计式 B.光线示波器 C.磁带机 D.XY函数记录仪 二、填空题 1.交流供桥的应变仪电桥，在压应变时，假如已调波与载波相同，则在 拉应变时，已调波与载波，因而可利用作比较基准进行 。 2.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。 3.将电桥接成差动方式可以提高，改善，进行补 偿。 4.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。 5.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。 6.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。 7.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。 8.调幅波的解调器是，调频波的解调器是。 9.调幅波经过相敏检波后，既能恢复信号电压的，又能反映其 。 10.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。 11.滤波器的和要求是相互矛盾的。 12.RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限频带越。 13.高通滤波器的截止频率 ，在条件下可作为用，在 条件下，可作为微分器用。 14.滤波器因素=，理想的滤波器的=。 15.带通滤波器的中心频率与上、下截止频率间的关系是。 16.要使得重复频率为同品了的方波信号转换为500的正弦波信号，应使 用滤波器，其截止频率应为。 17.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。 18.用下列三种滤波器组分别邻接成谱分析仪：（A）倍频程滤波器， （B）1/10倍频程滤波器，（C）1/3倍频程滤波器。若覆盖频率范围 一定，则频率分辨率最高。 19.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 。 20.振动子电路电阻匹配的目的，从测量电路来看是希望，从振 动子本身角度来看是为了。 21.振动子的阻尼率=0.7时，并且记录正弦信号的频率不大于固有频 率的倍时，记录信号的幅值误差将不大于。因相移所产 生的时差近似为。 22.为使光线示波器的振子达到最佳阻尼，低频振子采用 ，高频振子采用。 23.光线示波器记录f=500的方波信号时，考虑到五次谐波成分，记录误 差不大于 5时，则应选用振动子的固有频率为的振动 子。 24.磁带记录仪一般由、和组成。光线示波器由 、和。 25.光线示波器的使用频率范围是，磁带记录仪的使用频率范围 是，XY函数记录仪的使用频率范围。 参考答案 1、 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.B 14.C 15.A 16.A 17.C 18.B 19.B 20.C ；D 21.D 22.B 23.A 24.A 25.B 26.B 27.B 28.C 29.B 30.A 31.A 32.D 二、填空题 1.反相180；相位跳变；相敏检波 2.为正时与载波同相位，为负时与载波反相位180 3.灵敏度；非线形；温度 4.相邻 5.幅值；频率 6.调幅；调频；调相；调制波；载波；已调波 7. 频率搬移；乘法器；电桥 8.相敏检波器；鉴频器 9.幅值；极性 10.带宽B；510 11.选择性；响应速度 12.窄 13.时；不失真传输装置；时 14.15；1 15. 16.低通 ；上；1000 17.好；不必要 18.B组；A组 19.高通 ；低通 20.输出功率最大；获得合适的阻尼率使=0.7 21. 0.5；线形 22电磁阻尼；油阻尼 23.5000 24.磁头；放大器；磁带及走带机构；振动子及磁系统；光学系统；机 械系统；电气系统 25. 5；1；10 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2.八角环测力仪的简化图及贴片方法如图（a）所示，请说明分别测 出的组桥方法。 解：由于八角环在受方向上的作用力时，贴片位置处是应变极点（应变 值最大），而贴片位置处是应变零点（应变值近似为零）。而且，受拉 应变，受压应变，其应变值相等。 当受方向上的作用力时，贴片位置处是应变片零点，而贴片位置处 是应变极点，而且受拉应变，受压应变。 根据上述分析，如图（b）组桥时，可测出方向力，如图（c）组桥 时可测出方向力。而且，可互不干扰地进行测量。 例3.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4.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5.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。试求在电阻应变片阻值变化为 时，两电桥的输出电压表达式并加以比较。 解：图（a）中，卧式桥的输出电压为 图（b）中，立式桥的输出电压为 由此可知，当时，得，在忽略了高阶无穷小之后，两电桥的输出电压是 一样的，均为，不同之处是：立式桥有非线形误差，而卧式桥没有，所 以卧式桥更精确。 例6.用电阻应变片接成全桥，测量某一构件的应变，已知其变化规律 为：，如果电桥的激励电压，试求此电桥的输出信号频谱。画出频谱 图。 解：全桥时，电桥输出电压为：，k为常数，应变片的灵敏度及电桥的 接法有关。则 其频谱如下图所示。 例7.有一个1/3倍频程带通滤波器，其中心频率，求上、下截止频率。 解：由于： 当时，则有 例8.试设计一个邻接式的1/3倍频程谱分析装置，其频率覆盖范围为 （11Hz35Hz）求出其中心频率和带宽。 解：由于恒带宽比滤波器的并且则 例9.以一阶RC低通滤波器对单位阶跃输入响应的特性，说明带宽B与信 号建立时间的关系。 解：下图所示是一阶RC低通滤波器的构成及其对阶跃输入响应的曲线。 设：=RC，则低通滤波器的截止频率为。从响应曲线可知：当t= 时，；t=5时，；当t5时，幅值误差已小于0.7%，说明输出信号已 趋稳定，把定义为信号的建立时间，而低通滤波器的带宽为：，所以 常数 滤波器的带宽愈窄，则选择性愈好，但是对信号的响应时间将延长。这 两个参数应综合考虑，一般情况下取即可。 例10. RC有源滤波器如下图所示，求其频率特性，截止频率、放大倍 数，并说明滤波器的性质。 解：根据运算放大器的性质可得 则有 取拉氏变换 传递函数 频率特性为 截止频率为 放大倍数 该滤波器是一阶低通滤波器。 例11.现有固有频率为1200Hz的振动子记录基频为600Hz的方波信号，试 分析记录结果。 解：方波信号可用傅立叶级数展开为一正弦序列： 光线示波器的振动子，当=0.707时，则其频率特性相当于一个低通滤 波器，故所列方波的各次谐波经过振动子时均会产生不同程度的衰减和 削弱。由于： 可计算出各次谐波分量的幅值。 基波：，幅值；三次谐波：，幅值，；同样可计算出五次谐波的幅值 为：；七次谐波的幅值为： 。由以上结果可知七次谐波分量已经很微 弱了，近似用基波、三次谐波、五次谐波的合成来表示记录波形时其表 达式为 例12.磁带记录器的重放放大器有何要求，为什么？ 解：当磁带经过重放磁头时，产生的感应电动势为 （N是线圈匝数） 由于磁通（t）正比于磁带上的剩磁感应强度，也正比于记录时的信 号电流i（t），所以，感应电动势e（t）与信号电流i（t）的微分有 关。重放磁头具有微分