工程測(cè)試技術(shù)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、1 信號(hào)調(diào)理的內(nèi)容和目的 ？答： 信號(hào)調(diào)理的內(nèi)容是： ( 1)傳感器輸出地電信號(hào)很微弱，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn) 行阻抗變換。(2)有些傳感器輸出的電信號(hào)中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲， 提高信噪比。(3)為了便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要對(duì)傳感器測(cè)量信號(hào)進(jìn)行調(diào)制調(diào)解處理。信號(hào)調(diào)理的 目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。2 信號(hào)放大電路的種類，如何根據(jù)傳感器輸出特性選擇合適的放大電路 ？ 答：信號(hào)放大電路的種類有基本放大電路(反相放大器、同相放大器和差分放大器三種)和 儀器放大器；傳感器的輸入如果是毫伏信號(hào)，最好選用儀器放大器，如果信號(hào)比較大，選用 一般的放大器就行了。3 信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的種類 ？ 答：

2、調(diào)制種類：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相，目的：解決信號(hào)的放大及傳輸問題調(diào)幅 (AM) ： y(t) A*x(t)cos(2 ft )調(diào)頻(FM)： y(t)Acos(2 f。x(t)*t)調(diào)相(PM)： y(t) Acos(2 ft 0x(t)信號(hào)解調(diào)的種類：幅度解調(diào)、頻率解調(diào)、相位解調(diào)。4 幅度調(diào)制與解調(diào)的原理 ？答： 幅度調(diào)制與解調(diào)的原理： 幅值調(diào)制是將一個(gè)高頻載波信號(hào)與被測(cè)信號(hào)相乘， 使高頻信號(hào) 的幅值隨被測(cè)信號(hào)的變化而變化； 幅值解調(diào)是只運(yùn)用各種解調(diào)方法 (同步解調(diào)、 整流檢波解 調(diào)或相敏檢波解調(diào))從調(diào)幅波中將原測(cè)量信號(hào)恢復(fù)出來。5 調(diào)幅波的失真，如何消除 ？過調(diào)失真：對(duì)于非抑制調(diào)節(jié)調(diào)幅，要求其直

3、流偏置必須足夠大，否則x(t)的相位將偏差 180消除：加入足夠大的直流偏置。重疊失真：調(diào)幅波是由一對(duì)每邊為 fm 的雙邊帶信號(hào)組成的，當(dāng)載波信號(hào)的頻率較低時(shí)， 正頻端的上邊帶將與正頻端的下邊帶重疊(類似于頻率混迭效應(yīng))消除： 載波信號(hào)的頻率要高于調(diào)制信號(hào)的最高頻率， 一般都至少是數(shù)倍甚至十倍于信號(hào)中的 最高頻率。6 信號(hào)濾波器的種類 ？答：信號(hào)濾波器的種類有：低通、高通、帶通、帶阻四類。7 如何根據(jù)測(cè)試信號(hào)中有用成分和干擾成分的頻譜來選擇濾波器種類和設(shè)定其參數(shù)？答： 如果測(cè)試信號(hào)中有用的信號(hào)是低頻信號(hào)， 或者其干擾信號(hào)是高頻信號(hào)， 則要使用低通濾 波器；如果測(cè)試信號(hào)中有用的信號(hào)是高頻信號(hào)，混

4、有低頻干擾信號(hào)，則要使用高通濾波器； 如果測(cè)試信號(hào)中的干擾信號(hào)是某個(gè)頻段的信號(hào)則要使用帶阻濾波器； 如果測(cè)試信號(hào)中有用的 信號(hào)是某個(gè)頻度的信號(hào)則要使用帶通濾波器。1 、 A/D,D/A 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？答： A/D,D/A 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率與量化誤差、轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換精度、模擬信號(hào) 的輸入范圍。2、信號(hào)量化誤差與 A/D,D/A 轉(zhuǎn)換器位數(shù)的關(guān)系？答：把連續(xù)時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字信號(hào)的過程稱為模-數(shù)( A/D)轉(zhuǎn)換過程；反之，則稱為數(shù)-模(D/A)轉(zhuǎn)換過程。A/D轉(zhuǎn)換過程包括了采樣、量化，編碼。采樣也稱為抽樣，是利用 采樣脈沖序列p(t)，從連續(xù)時(shí)間信號(hào)x(t)中抽取一系

5、列離散樣值，使之成為采樣信號(hào)的過程。 量化也稱為幅值量化，是把采樣信號(hào)經(jīng)過舍入的方法變?yōu)橹挥杏邢迋€(gè)有效數(shù)字的數(shù)的過程。編碼是將離散幅值經(jīng)過量化以后變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)字的過程。若取信號(hào)x(t)可能出現(xiàn)的最大值為A，令其分為D個(gè)間隔，則每個(gè)間隔長(zhǎng)度為R=A/D, R稱為量化增量或量化步長(zhǎng)。當(dāng)采樣信號(hào)落在某一小間隔內(nèi)， 經(jīng)過舍入方法而變?yōu)橛邢拗禃r(shí)， 則產(chǎn)生量化誤差。 量化誤差呈等概率 均勻分布，若量化增量為R,則最大量化誤差應(yīng)是正負(fù) (1/2)R,顯然，量化增量 R愈大，則量化誤差愈大，量化增量R大小一般取決于 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)N, R等于2的N次方之倒數(shù)，由此可知，轉(zhuǎn)換器位數(shù)愈大，則信號(hào)量化誤差

6、愈小。3、采樣定理的含義,當(dāng)不滿足采樣定理時(shí)如何計(jì)算混疊頻率？答： 采樣定理的含義如下： 為了保證采樣后信號(hào)能真實(shí)地保留原始模擬信號(hào)信息, 信號(hào)采樣 頻率必須至少為原信號(hào)中最高頻率成分的兩倍，這是采樣的基本法則，即Fs>2Fmax當(dāng)不滿足采樣定理時(shí)計(jì)算混疊頻率：折疊頻率為采樣頻率的一半，即fd=fs/2，大于fd的頻率以fd為中心向回折疊，產(chǎn)生頻率低端混疊，而且無法消除，當(dāng)某頻率fx大于fd，則：混迭頻 率 fi = fd （ fx-fd） =2fd-fx。4、A/D 采樣為何要加抗混迭濾波器，其作用是什么？ 答：按照采樣定理，采樣率至少應(yīng)為感興趣信號(hào)最高頻率分量頻率的兩倍。換句話說，輸

7、入 信號(hào)的最高頻率應(yīng)該小于等于采樣頻率的一半。 但在實(shí)際情況中如何保證滿足這一條件呢？ 就算可以保證待測(cè)信號(hào)具有一個(gè)頻率上限， 但由于其他干擾等因素 （如電力線信號(hào)或電臺(tái)信 號(hào)干擾），實(shí)際測(cè)量信號(hào)仍可能會(huì)包含高于奈奎斯特頻率的高頻信號(hào)分量。這些頻率分量可 能會(huì)混迭到正確的低頻信號(hào)中，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。 為了確保輸入信號(hào)的頻率成分確實(shí)是受限的， 在采樣和 AD 變換之前增加了一個(gè)低通濾波器。 這個(gè)濾波器就是抗混迭濾波器， 因?yàn)橥ㄟ^抑制高頻信號(hào) （高于奈奎斯特頻率的信號(hào)成分） 可 以防止采樣引入混迭信號(hào)。5、數(shù)字信號(hào)處理中采樣信號(hào)的頻譜為何一定會(huì)產(chǎn)生能量泄露？ 答：用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)不可

8、能對(duì)無限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量與運(yùn)算， 而使用有限時(shí)間片段 進(jìn)行分析， 這個(gè)過程通常叫信號(hào)截?cái)唷?然后對(duì)截?cái)嘈盘?hào)進(jìn)行周期拓展之后進(jìn)行數(shù)學(xué)片理， 拓 展后的信號(hào)與真實(shí)信號(hào)是不同的， 因此造成能量泄漏 （即原來集中在某一頻率下的能量， 被 分散到較寬的頻帶中去了） 。信號(hào)截?cái)喈a(chǎn)生能量泄漏是必然的，因?yàn)榇昂瘮?shù)是一個(gè)頻帶無限 的函數(shù)， 而原信號(hào)是一個(gè)限頻帶信號(hào)， 截?cái)嘀笠脖厝怀蔀轭l帶無限的函數(shù)， 即信號(hào)在頻域 的能量分布被擴(kuò)展了。無論采樣頻率多高，只要信號(hào)一經(jīng)截?cái)?，就不可避免地引起混疊。6、用FFT計(jì)算的頻譜為何一定會(huì)存在柵欄效應(yīng)誤差？答：用FFT計(jì)算的頻譜一定會(huì)存在柵欄效應(yīng)誤差的原因是：對(duì)采樣信號(hào)的頻譜

9、采用 FFT算法進(jìn)行計(jì)算，設(shè)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為： N = T/dt = T.fs 而計(jì)算得到的離散頻率點(diǎn)為 : Xs（fi） ， fi = i.fs/N , i = 0，1，2，N/2 。這就相當(dāng)于透過柵欄觀賞風(fēng)景，只能看到頻譜的一部分，而其它頻率點(diǎn)看不見， 因此很可能使一部分有用的頻率成份被漏掉， 所以說一定會(huì)存在柵欄效應(yīng)誤差。7、試述窗函數(shù)的作用及窗函數(shù)的選用原則 答：在信號(hào)分析中，加窗的作用除了減小泄露以外，在某些場(chǎng)合，還可抑制噪聲，提高頻率 辨識(shí)能力。由分析可知，對(duì)于窗函數(shù)的基本要求是：窗譜的主瓣要窄且高，以提高分辨率； 旁瓣應(yīng)小，正負(fù)交替接近相等，以減小泄露或負(fù)譜現(xiàn)象。關(guān)于窗函數(shù)的選擇，還應(yīng)

10、考慮分析 信號(hào)的性質(zhì)與處理要求。 如果僅要求精確讀出主瓣頻率， 而不考慮幅值精度， 則可選用主瓣 寬度比較窄而便于分辨的矩形窗； 如果分析窄帶信號(hào)， 且有較強(qiáng)的干擾噪聲， 則應(yīng)選用旁瓣 幅度小的窗函數(shù)，如汗寧窗、三角窗等；對(duì)于隨時(shí)間按指數(shù)衰減的函數(shù)，可采用指數(shù)窗來提 高信噪比。8、 1.目前數(shù)字信號(hào)處理正在逐步取代用模擬電路實(shí)現(xiàn)的模擬信號(hào)處理，為什麼？答：第一、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)更經(jīng)濟(jì)、更方便。隨著CMOS技術(shù)的發(fā)展，可以以低成本方式實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。而模擬信號(hào)處理系統(tǒng)卻無法享受CMOS技術(shù)發(fā)展帶來的好處。第二、數(shù)字信號(hào)處理抗干擾能力強(qiáng)。而模擬信號(hào)處理容易收各種干擾，尤其是各種電

11、磁干擾。第三、數(shù)字信號(hào)處理受環(huán)境影響小。模擬信號(hào)處理受溫度和濕度等環(huán)境因素影響， 環(huán)境溫度一變，整個(gè)處理系統(tǒng)的參數(shù)就發(fā)生變化。第四、對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)來說，改變 數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的功能只要修改處理程序就可以， 整個(gè)系統(tǒng)的硬件不需要改變。 而模擬處 理系統(tǒng)則不然， 需要重新布局和布線， 重新制作整個(gè)硬件系統(tǒng)。 所以說目前數(shù)字信號(hào)處理系 統(tǒng)正在逐步取代用模擬電路實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)處理。1、信號(hào)的分類有哪些？答：信號(hào)的分類： 1、按信號(hào)隨時(shí)間變化的確定性與否分為確定性信號(hào)和非確定性信號(hào)，而 確定性信號(hào)有可分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)， 周期信號(hào)分為諧波信號(hào)和一般周期信號(hào)， 非周 期信號(hào)分為準(zhǔn)周期信號(hào)和瞬態(tài)信

12、號(hào)，非周期信號(hào)分為平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)和非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)兩大 類； 2、按信號(hào)幅值隨時(shí)間變化的連續(xù)性分類，信號(hào)可分為連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)，而連續(xù)信 號(hào)可分為模擬信號(hào)和一般連續(xù)信號(hào)，離散信號(hào)可分為一般離散信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。2、A/D 轉(zhuǎn)換、 D/A 轉(zhuǎn)換、 A/D 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的步驟有哪些？答：把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為與其相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的過程，稱為A/D 轉(zhuǎn)換，反之則稱為 D/A 轉(zhuǎn)換； A/D 轉(zhuǎn)換的步驟有采樣、量化、編碼。3、傳感器的定義？ 答：傳感器是借助檢測(cè)元件將一種形式的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。4、傳感器的物理定律有哪些？傳感器的靜態(tài)特性有哪些？傳感器的選型原則是什么？傳感器的類型有那些？列舉答：傳感器的物

13、理定律有：1、守恒定律：能量、動(dòng)量、電荷量等守恒定律。2、場(chǎng)的定律“包 括運(yùn)動(dòng)場(chǎng)定律，電磁場(chǎng)的感應(yīng)定律。3、物質(zhì)定律：如胡克定律、歐姆定律等。傳感器的靜態(tài)特性是指檢測(cè)系統(tǒng)的輸入不隨時(shí)間變化的恒定信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系，主要包括：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移、測(cè)量范圍、量程、精度、分辨率和閥值、 穩(wěn)定性等。傳感器的選用原則主要考慮靈敏度、線性范圍、響應(yīng)特性、穩(wěn)定性、精確度、測(cè) 量方式等六個(gè)方面的問題。傳感器的類型有機(jī)械式（波紋管、波登管）、電磁及光電子式（電阻、電容及電感式傳感器、磁電、壓電與熱電式傳感器、光電、光纖傳感器等）、輻射式（激光測(cè)試傳感器）、流體式。5、泄漏效應(yīng)的原

14、因答：泄漏的原因來自兩個(gè)方面：1、輸入頻率不是fs/n的整數(shù)倍，因?yàn)?DFT只能輸出在fs/n的頻率點(diǎn)上的功率，所以當(dāng)輸入頻率不在 fs/n的整數(shù)倍時(shí)，DFT的輸出上就沒有與輸入頻率 相對(duì)應(yīng)得點(diǎn)，那么輸入頻率就會(huì)泄漏到所有的輸出點(diǎn)上；2、對(duì)于非矩形窗，窗本身就會(huì)產(chǎn)生一定的泄漏。6、傅里葉變換、傅里葉級(jí)數(shù)、離散傅里葉變換的定義，應(yīng)用范圍 答：傅里葉技術(shù)：冊(cè)）=f（曾3引叫/也siiw哪）（矜以層:/f=l傅里葉變換：a(x) = rJ EAF (/ > =x(f)e離散傅里葉公式：J/-1旳00卷積分定義？公式？呦=Lr）dT =屮）界峠）7、相關(guān)定義、公式、應(yīng)用舉例答：統(tǒng)計(jì)學(xué)中用相關(guān)系數(shù)

15、來描述變量x, y之間的相關(guān)性。是兩隨機(jī)變量之積的數(shù)學(xué)期望,稱為相關(guān)性，表征了 x、y之間的關(guān)聯(lián)程度。應(yīng)用：1、機(jī)械加工表面粗糙度自相關(guān)分析2、地下輸油管道漏損位置的探測(cè)3、地震位置測(cè)量 &相干、相關(guān)、卷積對(duì)比異同答：相干”也叫相參”對(duì)兩個(gè)確定性信號(hào)，如果它們之間具有確定的相位關(guān)系，則稱這兩 個(gè)信號(hào)是相干的。相關(guān)”是用來描述兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)（過程）之間的關(guān)系，與統(tǒng)計(jì)獨(dú)立”意思相反。對(duì)兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)，如果它們之間的相關(guān)函數(shù)不是delta函數(shù)，則兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)是相關(guān)的。卷積定義：函數(shù)f（x）和h（x），其卷積運(yùn)算用符號(hào) f（x）*h（x）表示，定義為如下積分f （兀）心（x ）=匚耐12.函數(shù)f（

16、x）和h（x）的相關(guān)定義/ （x）® ft （x） = | 廠（f “ 0 V 恥9、幅度調(diào)制定義、原理，同步解調(diào)的定義、原理答：幅調(diào)是指將一個(gè)高頻簡(jiǎn)諧信號(hào)（載波信號(hào)）的幅值與被測(cè)試的緩變信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）相 乘，使載波信號(hào)的幅值隨測(cè)試信號(hào)的變化而變化。把調(diào)幅波再次與原載波信號(hào)相乘，則頻域圖形將再一次進(jìn)行 搬移”當(dāng)用一低通濾波器濾去頻率大于fm的成分時(shí)，則可以復(fù)現(xiàn)原信號(hào)的頻譜。與原頻譜的區(qū)別在于幅值為原來的一半， 這可以通過放大來補(bǔ)償。 這一過程稱為同步解調(diào)， 同步是指解調(diào)時(shí)所乘的信號(hào)與調(diào)制時(shí)的載 波信號(hào)具有相同的頻率和相位。用等式表示為：垃)C(J5C0s4sjZq1y(t) Ao*

17、x(t)cos(2 ft )同時(shí)極大地衰減其他頻10、濾波器定義，按通頻帶范圍分類為？按沖擊響應(yīng)時(shí)間特性分類為？ 答：濾波器是一種選頻裝置， 它可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過,率成分。按通頻帶范圍分類：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器四類。按 沖擊響應(yīng)時(shí)間分類，可以分為：無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器和有限脈沖響應(yīng)(FIR濾波器兩類。11、設(shè)f(x)是周期為2n的函數(shù)，其在-n,n 上的表達(dá)式為，將其展開為傅里葉級(jí)數(shù)f(x)=黑 加給歯數(shù)構(gòu)圧收能定用的條件.它崔點(diǎn)r = (2AM)it (* = 0p±l( 不連Rit J(r)的腎里杠敷在蔽KM + lk赴收敗干 曲)+

18、 /(*) 0-n,_ r布連綾點(diǎn)忑"工(井+訂計(jì)處吹裁于機(jī)小 和曲散的曲影即圖12-10府樂. 卄算傅塑葉系救血下丄/(j Joos Sjtdj j* jcos wjrij=1(1 -«s "It】h r0h7(TL/_T1ir/(.J：=半 jcsin rrxdxnLJ - 1O# * i匚JI wntt2.12、試述相關(guān)分析的定義，舉例說明互相關(guān)分析的應(yīng)用。變量之間的相依關(guān)系稱為相關(guān)，信號(hào)之間的相似關(guān)系稱為相關(guān)函數(shù)。統(tǒng)計(jì)學(xué)中用相關(guān)關(guān)系來描述變量x,y之間的相關(guān)性。兩隨機(jī)變量之積的數(shù)學(xué)期望稱為相關(guān)性，表征了x,y之間的關(guān)聯(lián)程度。相關(guān)分析的工程應(yīng)用：機(jī)械加工表面粗糙度自相關(guān)分析，提取出回轉(zhuǎn)誤差等周期性的故障源；自相關(guān)測(cè)轉(zhuǎn)速，提取周期性轉(zhuǎn)速成分；地下輸油管道漏損位置的探測(cè)；地震位置 測(cè)量等。13、試述窄帶信號(hào)的特點(diǎn)及解調(diào)方法。窄帶信號(hào)就是信號(hào)的（頻率）帶寬很窄，信號(hào)帶寬遠(yuǎn)小于中心頻率的是窄帶信號(hào)。窄帶信號(hào)的 功率集中在中心頻率附近，與寬帶信號(hào)的功率譜密度和頻譜密度圖有很大的差距處理方法也有很大差距調(diào)制信號(hào)的幅度越小，被調(diào)信號(hào)的頻率偏移越近的信號(hào)是