2014检测答案.pdf

2 信号采样中为何使用采样保持器 采样是对连续变化的模拟信号定时测量 抽取样值 通过采样 一个在时间上连续变化的模 拟信号就转换为随时间变化的脉冲信号 为了便于量化和编码 需要将每次采样取得的样值暂存 保持不变 直到下一个采样脉冲的 到来 4 什么事智能传感器 什么是多传感器信息融合技术 智能传感器是传感器与计算机或微处理器赋予智能的结合 从而是兼有信息获取与信息 处理双重功能的传感器系统 利用不同时间与空间的多传感器信息资源 采用计算机技术对多传感器的观测信息在一 定准则下加以自动分析 综合 以获得对被测对象的一致性解释与描述 并进行决策和估计 的信息处理过程 信息融合就是将多个信息源的信息进行综合处理 从而得出准确 深入和 全面的结论 6 请解释是么是模拟信号 离散信号 数字信号 物理可实现信号 模拟信号 模拟信号是指在某一自变量间隔内 信号的幅值可以取连续范围内的任意数值 离散信号 离散信号是指自变量在某些不连续数值时才具有幅值的信号 数字信号 作为离散信号特例 各离散点的幅值也作离散化 如以二进制的编码表示 则称 之为数字信号 能量信号 能量信号 在所分析的区间 能量为有限值的信号称为能量信号 满足条件 2 x t dt 矩形脉冲 减幅正弦波 衰减指数等信号均为能量信号 物理可实现信号 物理可实现信号又称为单边信号 满足条件 t 0 时 x t 0 即在时 刻小于零时的一侧全为零 信号完全有时刻大于零的一侧确定 在实际中出现的信号 大量 的是物理可实现信号 因为这种信号反映了物理上的因果律 8 自相关函数与互相关函数哪一个保留相位信息 哪一个为偶函数 自相关函数为偶函数 互相关函数保留相位信息 10 什么是倒频谱 其有何应用价值 倒频变换 频 时变换 它是将自功率谱密度函数的对数值再做一次傅里叶变换 变换的 结果以 为参数 的量纲为时间的量纲 与 1 f 量纲相同 因此又称 为倒频率 运用倒 频变换的结果得到倒频谱 1 倒谱变换与自相关函数相比较 其特点主要在于变换之前要对功率谱密度取对数 2 倒频谱是频谱的频谱 它能分析出复杂频谱图上的周期结构 分离和提取频谱中的 周期成分 3 在功率谱密度图上 边频间距的分辨力受分析带宽的限制 分析带宽越宽 分辨力 越差 甚至使某些边频信号不易分辨 12 请说明为何最大熵谱分析能够避免经典功率谱分析中常常存在的功率泄露 MEM 谱没有数据家常带来的问题 起他是连续普 谱光滑 谱峰陡峭 频率分辨力强 适用于段样本分析 14 设计出一个应用相关函数解决的问题 并说明如何解决 传声器和离它最近的墙壁的距离约等于该墙壁反射波所走过的全部路程 计算过程是 墙壁距离 路程差 扬声器和传声器的距离 2 互相关函数的包络波峰之间的时序距离反映两种声波之间的路程时序差 利用这个特点 和声波在空气中的传播速度 可以计算反射物与传声器之间的距离 这个距离 声速 路程 时序 采样频率 声速 335m s 采样频率 48kHz 16 结合公式说明短时傅里叶变换 小波变换较经典功率谱分析有何优点 短时傅里叶变换 为了解决时频局部化的问题 可以给傅立叶变换加一个滑动的 时间窗 这就是短时傅 立叶变换 通常也称之为加窗傅立叶变换 短时傅立叶变换的基本思想是把信号划分成许多小的时间间隔 用傅立叶变换分析每一 个时间间隔 以便确定该时间间隔存在的频率 可以起到时频双限作用 小波变换 是强有力的时频分析 处理 工具 是在克服傅立叶变换缺点的基础上发展而来的 它在 时域和频域均具有很好的局部化特征 能够提供目标信号各个频率子段的频率信息 被誉为 数学显微镜 11 请说明噪声测量中为何采用分贝和倍频程的概念 分贝 正常人耳的听觉范围从Pa 20至Pa20 其绝对值相差数百万倍 因此 用它来评价 声音的强弱很不方便 为了减少评价指标的数量级 改用它的对数来表示 这就是常称的声 压级 一个声压级 等于这个声音的有效声压和基准声压比值的常用对数乘以 20 单位为 d 这样人耳的听觉范围相当于声压级 0 120dB 这样就显著地减少了数量级 倍频程 可闻声的频率为 20 20 000 z 范围较宽 变化较大 为了方便起见 将这个频率带 宽划分为几个频率段 称为频段或频程 每个频程的中心频率为该频段上下限频率的比例中 项 即 210 fff 1 何为实时处理 何为在线测量 实时处理 指在测量过程中要求立刻得到测量结果 意思是不舍弃观测信号 其处理时间能跟 上信号变化的需要 或者说信号处理的速度能跟上信号变化的速度 在线测量 不停机 在系统运行过程中监视或测量某些动态参数 3 传感器动态补偿解决传感器的什么问题 提高传感器动态响应的快速性 5 频响函数与传递函数有何区别与联系 传递函数 频率响应函数均是描述线性系统动态特性的基本数学工具之一 都是建立在 传递函数的基础之上 但传递函数是系统的物理参数 也就是它受硬件决定 不会随着 输入变化而变化 是分析系统的一个数学公式 而频率响应函数是输出函数 也就是说 系统的传递函数乘上输入的信号 而得到的频率响应函数 当然是在频域中分析 7 仪表的抗干扰技术有哪些 各种抑制干扰噪声的技术和方法可以归纳为 3 类 一是抑制干扰源的噪声 二是消 除或切断干扰噪声的耦合途径 三是对敏感的检测电路采取抗干扰措施 下面列出一些 常用的抗干扰方法 1 抑制干扰源的噪声 如果允许 就将干扰源围闭在屏蔽罩内 对噪声源的出线进行滤波 限制干扰源脉冲的上升沿和下降沿的斜率 用压敏电阻或其他措施抑制干扰源电感线圈的浪涌电压 将产生噪声的导线与地线绞合在一起 对产生噪声的导线采取屏蔽措施 用于抑制电磁辐射的干扰源屏蔽层要两端接地 2 消除或切断干扰噪声的耦合途径 微弱信号线越短越好 而且要远离干扰导线 低电平信号线采用双绞线或贴近地线放置 信号线加屏蔽 高频信号线采用同轴电缆 伸出屏蔽层的信号线端越短越好 用于保护低电平信号线的屏蔽层要单点接地 同轴电缆用于高频要将屏蔽层两端 接地 电路系统也要单点接地 高频电路就近接板地 对敏感电路要加屏蔽罩 进入该屏蔽罩的任何其他导线都要加滤波和去耦措施 如果低电平信号端子和带有干扰噪声的端子处于同一个连接器中 在它们之间放 置地线端子 低电平电路和高电平电路避免使用公共地线 电路接地线和设备接地线要分开 接地线越短越好 避免地线形成环状 微弱信号检测要采用差动放大电路 电路的信号源和负载对地阻抗要平衡 11 采用隔离措施 避免地电位差耦合到信号电路 3 检测电路的其他抗干扰措施 检测电路的通频带宽度要尽可能窄 尽量使用选频滤波 直流电源线一定要加去耦滤波 滤波电解电容要用高频小电容旁路 各部分电路 的电源滤波电容应尽量靠近该电路 信号地线 其他可能造成干扰的电路地线以及设备地线要分开 使用屏蔽罩 9 什么是频率混叠 什么是功率泄露 各自如何避免 当用采样频率F对一个信号进行采样时 信号中F 2以上的频率不是消失了 而是对称的映 象到了 F 2 以下的频带中 并且和 F 2 以下的原有频率成分叠加起来 这个现象叫做 混 叠 消除混叠的方法有两种 1 提高采样频率 F 即缩小采样时间间隔 然而实际的信号处理系统不可能达到很大的采样 频率 处理不了很多的数据 另外 许多信号本身可能含有全频带的频率成分 不可能将采 样频率提高到无穷大 所以 通过采样频率避免混叠是有限制的 2 采用抗混叠滤波器 在采用频率 F 一定的前提下 通过低通滤波器滤掉高于 F 2 的频率成 分 通过低通滤波器的信号则可避免出现频率混叠 信号泄漏 对于有限长信号样本进行傅里叶分析时 相当于将无限长的信号乘以有限宽 的窗函数 由此导致的误差称为泄漏 增大截断长度会使泄漏误差减小 理论上如果不截断就不会产生泄漏误差 对于周期函数而言 样本长度 等于信号周期 的整倍数 将不 产生泄漏问题 否则仍产生泄漏 一般而言 可以通过采用特地设计的窗函数来截取信号 可以减小泄漏误差 13 说明传感器灵敏度标定的实验基本过程 15 傅里叶分析如何提高频率分辨率的 请给出傅里叶分析的基本步骤 能够提高频率分辨率的方法即为选带傅里叶分析 BSFA 即在所选择的 频带 f 21 fff 内 进行与基带分析有同样多的谱线的分析 从 而能大大提高频率分辨率 选带分析时频率分辨率为 12 2 s s fff f nTnnn 2 选带傅氏分析 细化 的主要步骤是 a 输入信号先经模拟抗混滤波 滤去所需分析的最高频率 max f 基带 分析中的最高分析频率 以上的频率成分 b 经过模数转换 变为数字信号序列 r x1 2 3 1 rMn 为细 化倍数 n 为变换规模 例如 1K 的 FFT 变换 n 1024 由于采样量 变为 n 从而采样时间 或信号记录长度 也应为 为