传感器与测试技术》习题讲解2011.ppt

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1、《传感器与测试技术》习题讲解李建伟第一章思考题(1)信号的分类方式有哪些？各有什么样的分类结果？(2)信号的时域描述、频域描述、时差域描述各有什么特点？(3)为什麽能用自相关分析消去周期信号中的白噪声信号干扰。(4)已知信号x(t)由幅值为4的50Hz正弦波信号和幅值为2的100Hz余弦波信号组成，画出信号的实频－虚频谱，幅值－相位谱和功率谱。(5)已知周期矩形脉冲信号在一个周期内的表达式为试求其幅值谱。(6)求指数函数x(t)=Ae-at(a>0,t>0)的频谱。(1)信号的分类方式有哪些？各有什么样的分类结果？a从

2、信号描述上分--确定性信号与非确定性信号；b从信号的幅值和能量上--能量信号与功率信号；c从分析域上--时域与频域；d从连续性--连续时间信号与离散时间信号；e从可实现性--物理可实现信号与物理不可实现信号。(2)信号的时域描述、频域描述、时差域描述各有什么特点？(3)为什麽能用自相关分析消去周期信号中的白噪声信号干扰。考察知识点：信号的相关分析（1）自相关函数是的偶函数，RX()=Rx(-)；（2）当=0时，自相关函数具有最大值。（3）周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不保留原信号的相位信息。（4

3、）随机噪声信号的自相关函数将随的增大快速衰减。（5）两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号，且保留原了信号的相位信息。（6）两个非同频率的周期信号互不相关。(4)已知信号x(t)由幅值为4的50Hz正弦波信号和幅值为2的100Hz余弦波信号组成，画出信号的实频－虚频谱，幅频－相位谱和功率谱。考察知识点：信号的频域分析cnRf-1001001余弦正弦cnRf-f0f01/2所求：cnIf-f0f01/2-1/2cnIf-50502-2cnIf-f0f0cnRf-f0f0实频－虚频谱000000f-1001001余

4、弦正弦

5、cn

6、f-f0f01/2所求：02幅频－相位谱

7、cn

8、00

9、cn

10、f-f0f01/2-5050f-1001002-50500Pi/2-Pi/2功率谱f-100100104

11、Cn

12、2-5050(5)已知周期矩形脉冲信号在一个周期内的表达式如下，试求其幅值谱。考察知识点：信号的频域分析解题思路：周期信号求幅值谱——傅立叶级数1）采用三级函数法2）展成指数形式的傅里叶级数(6)求指数函数x(t)=Ae-at(a>0,t>0)的频谱。考察知识点：信号的频域分析解题思路：非周期信号求频谱——傅立叶变换例求图示单边指数函数

13、的频谱。单边指数函数解：于是§2.4.1傅里叶变换与连续频谱幅频谱相频谱第二章（2-2）用一个时间常数为0.32s的一阶装置去测量周期分别为1s、2s和5s的正弦信号，问幅值误差将是多少？考察知识点：信号的动态特性解题思路：一阶系统：信号1：f＝1信号2：f＝0.5求取A(f)幅值误差为[1-A(f)]*100%信号3：f＝0.2（2-3）求周期信号通过传递函数为的装置后所得到的稳态响应。考察知识点：信号的动态分析解题思路：根据线性系统的性质，同（1）分别求取x(t)两部分所对应的幅值变化和相位变化，叠加即可。（2-5

14、）想用一个一阶系统作100Hz正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5％以内，则时间常数应取多少？若用该系统测试50Hz正弦信号，问此时的振幅误差和相角差是多少？考察知识点：信号的动态分析解题思路：振幅误差在5％以内，则A(f)>0.95,已知f，可求出s进而可求出对应于f＝50Hz的振幅和相角变化。（2-10）设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比为0.14，问使用该传感器做频率为400Hz的正弦测试时，其幅值和相角各为多少？若该装置的阻尼比改为0.7，问幅值和相位又将如何变化。考

15、察知识点：信号的动态分析二阶系统解题思路：课本P54页，式2-26第三章（3-3）电阻式应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况选用？答题要点：电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。电阻应变片使用简便，价格便宜，性能稳定；半导体应变片灵敏度高，温度稳定

16、性差（3-5）电感传感器（自感型）的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采用哪些措施？采用这些措施会带来什么样的后果？要点：分析课本P84式3-26原理:电磁感应（3-10）欲测量液体压力，拟采用电容式、电感式、电阻应变式和压电式传感器，请绘出可行方案原理图，并作比较。要点：将压力通过适当的方式转换为电容的变化将压力通过适当的方式