北理工数据采集课后作业.doc

.第一章作业：1. 举日常生活的例子说明数据采集的应用 工业部门：可以通过对信号的测量（数据获取）、处理控制及管理，实现对生产过程的测、控自动化与一体。 天气预报：气象信息的采集、分析 网络舆情：微信、博社交媒体等息的采集分析2. 举日常生活的例子说明什么是信号上下课的铃声，交通灯信号，汽车的鸣镝声，闹钟，眼神、表情，肢体动作，体育比赛时的信令枪等。3. 用自己的语言说明信号与信息的区别与联系信号是信息系统的实际工作对象，信号是多种多样的，通常表现为随时间变化的某些物理量。信号是信息的载体。信号是信息的物理表现形式，或者说传递函数。信号是含有能量的物质，具可观测性。信息既不是物质，也不是能量。信息是号的内容。4. 什么是系统？系统是由若干相互依赖、作用的事物组合而成具有特定功能的整体。一个系统，对于给定的输入（激励），将会有既的输出（响应）。系统是一个相对的概念，可以分为多小的组成。5. 什么是数据采集，其主要目标是什么？就是将要获取的信息通过传感器转换为信号，并经信号调理、采样、量化、编码和传输等步骤，最后送到计算机系统中进行处理、分析、存储和显示。两个目标：精度、速度。6. 请画出典型的数据获取系统框图7. 数据处理的主要任务具体有哪些？ 对采集信号作标度变换 消除数据中的干扰信号 分析计算数据的内在特征8. 数据采集系统的主要性能指标有哪些？ 系统分辨率 系统精度：是指当系统工作在额定采集速率下，整个数据所能 达到的转换精度。 采集速率：系统每个通道、每秒可采集的有效数据量。 动态范围：是指某个确定的物理量变化范围。 非线性失真：是由电路系统的非线性而引起的波形失真。第二章1 下图所示信号中，acd是连续信号，b是离散信号，d是周期信号，abc是非周期信号，a是能量信号，bcd是功率信号，abc是物理可实现信号。 (c) (d)信号的自变量连续，称为连续信号。信号的自变量离散，称为离散信号。若自变量和幅值都连续变化，称为模拟信号；变量连续，幅值离散称为量化信号。若自变量和幅值均离散，则称为数字信号。自变量离散，幅值连续则可称为被采样信号。确定性信号：只要信号可以用明确数学关系式来描述，则称为确定性信号非确定性信号：也称为随机信号，是一种不能准确预测其未来瞬时值，也无法用数学关系式来描述的信号，其幅值、相位变化是不可预知的，所描述的物理现象是一种随机过程能量信号：一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号功率信号：一般持续时间无限的信号都属于功率信号，周期及随机信号一定是功率信号。2. 计算tt-3=3tt-3/t-e-tt-3dt=e-33. 下列各式中正确的是 （A） 2t= 2t/2 （B） 2t= t/2 （C） 2t= t （D） 2t=2 t4. 试用阶跃函数的组合表示下图所示信号。(a) f( t ) = u( t ) - 2u( t -1 ) + u( t -2 )(b) f( t ) = u( t ) + u( t -T ) + u( t -2T )5. cosx的复指数形式？6. 判断下列方程所表示的系统是不是线性、时不变、因果、稳定的(1) y( t ) = | f( t )|(2) yt=xtcos(2t)7. 求|cosx|的均值2/和均方值1/28 求下图所示周期信号的三角形式的傅里叶级数表示式。9求周期冲激序列信号的指数形式的傅里叶级数表示式10 求下图示信号的傅里叶变换。11 设有信号f1( t ) = cos4ptf2( t ) =试求f1( t ) f2( t )的频谱函数，并大致画出其幅度频谱。12 一滤波器的频率特性如下图所示，当输入为所示的f( t )信号时，求相应的输出y( t )。因为输入f( t )为周期冲激信号，故13 试求信号f( t ) = 1 + 2cost + 3cos3t的傅里叶变换。14. 已知某信号的自相关函数Rx()=100cos100()，试求信号的均方值和功率谱均方值为=0时，Rx(0)=100。15. 已知信号x( t )由两个频率和相位角均不相等的余弦函数叠加而成，其数学表达式为A1cos(1t+1)+A2cos(2t+2)，求该信号的自相关函数Rx()第三章作业1. 什么是系统误差？其与测量准确度的关系是什么？在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。准确度是反映测量结果的平均值与真符合程度，表征测量结果系统误差大小的量。准确度越高，测量的系统误差越小。2. 什么叫测量结果的不确定度？其能用于表示测量结果与真值之间的差异吗？不确定度是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。不能。3. 测量结果质量的评价内容有哪些？具体含义是什么？4. 测量误差的来源分哪几类？人为误差。环境误差。量化误差。设备误差。5. 随机误差有哪些特点？6. 测量不确定度的方法有哪两种？统计方法（A类不确定度）非统计方法（B类不确定度）7. 指出下列情况属于偶然误差还是系统误差？（1）视差；（2）游标尺零点不准；（3）天平零点漂移；（4）水银温度计毛细管不均匀。偶然误差1，3 系统误差2，48. 一个物体经过五次重复称重，其质量（以克计）分别为738.29、738.21、738.27、738.28、738.25，求此物体的平均质量、平均误差和标准误差9. 测量某电路的电流I=22.5mA，电压U=12.6V，测量的标准差分别为I=0.5mA，U=0.1V，求所耗功率P=UI及其标准差P10将下列数据舍入到小数点后3位：3.14159=3.142；2.71729=2.717；4.510150=4.510；3.21650=3.216；5.6235=5.624；7.691499=7.691。11. 根据某次实验获取的数据，用回归分析法求出与的近似关系。1234567X385.73380.59373.76364.90358.49351.31345.60Y226.24236.92244.99257.00268.24277.50287.5412. 对某电阻进行了12次等精度测量，测得的数值（）为20.46、20.52、20.50、20.52、20.48、20.47、20.50、20.49、20.47、20.49、20.51、20.51，若要求置信概率95%，其真值的置信区间是多少？13. 对某电压三组不等精密度测量的算术平均值分别为20.5V、20.1V、20.3V，标准差分别为：0.05、0.02、0.10。求电压的估计值和标准偏差。14：用一个测量系统测量电压，由使用的经验可知测量系统的不确定度1%，某次测量共计获取了16个数据，按时间顺序列在下表所示。试分析测量误差并且给出被测电压的数值。12345678205.3204.94205.63205.24206.65204.97205.36205.16910111213141516205.71204.70204.86205.35205.21205.19205.21205.32第四章1. 理想的测量系统应该具有什么关系？理想的测量系统应该具有单值的、确定的输入输出关系。对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。2. 衡量测量系统静态特征的主要指标有哪些？灵敏度非线性度回程误差重复性3. 测量系统的动态特性是指什么？测量系统的动态特性是指测量系统对随时间变化的输入量的响应特性4. 实现不失真测量的理想条件是什么？对一个理想的测量系统，必须能够精确地复制被测信号的波形，且在时间上没有任何的延时从频率上分析，要求测量系统的频率响应函数H(w)满足放大倍数为常数，相位为零。5. 电子信息系统中噪声产生的三种主要机制是什么？6. 电子测量系统中的干扰形成的三要素是什么？干扰形成的三要素干扰源传播路径（传导、辐射）敏感器件（容易被干扰的对象)第五章1. 如周期为Ts的理想冲激脉冲信号，对一最高频率为wm的信号进行采样，试推导：如要恢复原始信号，需要采用的低通滤波器的频谱响应2. 试推导理想采样定理中信号重建的公式3. 设信号f(t)为包含0 wm分量的频带有限信号，试确定f(3t)的奈奎斯特采样频率。4. “只舍不入”法和“有舍有入”法引起的量化误差各自都有哪些特点？5 量化误差信噪比与量化器位数的关系6 设有一个D/A转换器，输入二进制数码为：110101，基准电压UREF = FSR = 10V，求 UOUT 7一个8位系统的满量程电压是10V +10V，如果测量电压为5V，请分别给出符号-数值码和偏移二进制码的表示。第六章作业：1.前置放大器的主要作用是什么？2. 隔离放大器的原理是什么？4. 已知A/D转换器的转换时间CONV=100，位数=8，允许信号变化为1/2LSB，采样/保持器的孔径时间=50ns、捕捉时间AC=6s，计算系统分别在使用/不使用采样/保持器的条件下可采集的最高信号频率是多少。5. 模拟信号的数字化过程一般包括具体哪三个步骤？采样、量