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1、工程測試與信號處理復(fù)習(xí)題及答案工程測試與信號處理復(fù)習(xí)題及答案一、一、在信號的分析中常用傅里葉級數(shù)作為數(shù)學(xué)工具進(jìn)行頻率分析,已在信號的分析中常用傅里葉級數(shù)作為數(shù)學(xué)工具進(jìn)行頻率分析,已知某知某信號信號,寫出其,寫出其FTFT的公式,并說明其物理意義。的公式,并說明其物理意義。()xt答:傅里葉變換FT公式2()()jftXfxtedt????????2()()jftxtXfedf????????傅里葉變換的物理意義:傅里葉變換可將非周期信號
2、從時域描述換到頻域描述。反之,傅里葉逆變換可將非周期信號從頻域描述轉(zhuǎn)換到時域描述。二、二、預(yù)測量某機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速,問選用什么傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量,并說預(yù)測量某機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速,問選用什么傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量,并說明其原理及意義。明其原理及意義。答:工程中轉(zhuǎn)速的測量可選用:渦流傳感器,霍爾效應(yīng)傳感器,光電式傳感器。1)渦流傳感器:當(dāng)金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場中或者在磁場中運(yùn)動時其內(nèi)部都會產(chǎn)生感應(yīng)電流,由于這種電流在金屬導(dǎo)體內(nèi)是自然閉合的,
3、因此稱為渦電流或渦流。其特點(diǎn):其結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,不受油污等介質(zhì)影響以及可實現(xiàn)非接觸式測量的南方一系列優(yōu)點(diǎn),動態(tài)特性好,分辨率較高,一般線性范圍較大。2)霍爾效應(yīng)傳感器:將霍爾元件置于磁場中,如果在激勵電極端口通以電流,在霍爾電極端就會出現(xiàn)電位差既霍爾電勢,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)可以進(jìn)行位移、磁場的測量。其應(yīng)用還包括精確定位、接近開關(guān)、無損探傷。3)光電式傳感器:是一種將光信號變化轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器,在工程中用這種傳感器
4、測量其他非電量時,只需將這些非電量轉(zhuǎn)換成光信號,然后通過光電元件將相應(yīng)的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。其特點(diǎn):這種測量方法具有結(jié)構(gòu)簡單、非接觸、反應(yīng)快、精度高、不易受電磁干擾的特點(diǎn)并且對被測系統(tǒng)沒有影響,使用的波長范圍廣,成本較低,應(yīng)用十分廣泛。三、三、工程中常用的溫度傳感器有哪幾類?試在家用空調(diào)選用適宜的溫度傳感工程中常用的溫度傳感器有哪幾類?試在家用空調(diào)選用適宜的溫度傳感器,并分析說明原因。器,并分析說明原因。答:工程中常用的溫度傳感器包括接
5、觸式和非接觸式的。1)接觸式的有:熱膨脹式、熱電偶、熱電阻。2)非接觸式:輻射溫度計、光高溫計、熱電探測器、熱敏電阻探測器、光電探測器。1)量化誤差:模擬信號在數(shù)字化過程中采樣點(diǎn)的幅值若落在兩個相鄰比值之間,就要舍入到相近的一個量化值上。2)減小量化誤差的方法:選用位數(shù)較高的AD轉(zhuǎn)換器。3)混頻現(xiàn)象:模擬信號X(t)在時域內(nèi)按照時間間隔△t離散化對應(yīng)著頻域內(nèi)按照1△t周期化,如果時間間隔△t過大,即采樣不夠密時,就會造成頻域內(nèi)周期化的間
6、隔過小,從而在重復(fù)頻譜交界處造成局部重疊。4)避免混頻現(xiàn)象的方法:a)采樣前使用低通濾波器,降低信號的最高頻率fmaxb)提高采樣頻率。5)經(jīng)離散傅里葉變換計算的頻譜,普線位置為f=k(1T)=K(fsN)即在基頻1T的整數(shù)倍上才有譜線,離散之間的頻譜顯示不出來。這樣,即使是重要的峰值也會被忽略,如同柵欄一樣,故稱為柵欄效應(yīng);6)較小柵欄效應(yīng)的方法:a)提高頻率分辨率△f也就是增加窗的寬度;b)整周期截取是解決柵欄效應(yīng)有效的方法。七、七
7、、信號是時域統(tǒng)計特征量有哪些?已知某信號信號是時域統(tǒng)計特征量有哪些?已知某信號X(t)X(t),寫出其數(shù)學(xué)表達(dá),寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式,并說明其物理意義?其中哪些可用來表示信號的強(qiáng)度?式,并說明其物理意義?其中哪些可用來表示信號的強(qiáng)度?答:信號是時域統(tǒng)計特征量有峰值、峰峰值、均值、方差、均方差和均方根差值;1)峰值:在時間間隔T內(nèi)的最大值用Xf表示,即Xf=|X(t)|max;2)峰峰值:信號在時間間隔T內(nèi)的最大值和最小值之差,用Xff表示,
8、即Xff=|X(t)|max|X(t)|min,它表示信號的動態(tài)范圍,即信號大小的分布區(qū)間;3)均值:信號在時間間隔T內(nèi)的平均值,用μx表示,即,它表示了信號大小的中心位置或常量分量,也稱固定分量或直流分量;4)方差:它表示了信號分散程度或波動程度;5)均方值差:它表示了信號的強(qiáng)度;6)均方根值:也可稱平均功是均方根的正平方根,也稱為有效值,它表示了信號的平均能量;一般可用均值、峰值、峰峰值、絕對均值、有效值、平均功率來表述信號的強(qiáng)度。
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