湖南科技大學(xué)信號(hào)處理習(xí)題庫(kù)(2017)演示文檔

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.,,緒論作業(yè)： 簡(jiǎn)述測(cè)試系統(tǒng)的組成及應(yīng)用。,.,重點(diǎn)：周期信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)分析方法；非周期信號(hào)傅里葉變換分析方法；二者的頻譜特征的區(qū)別和聯(lián)系；,3,1、信號(hào)一般分為 和 兩類(lèi)。 2、信號(hào)的描述方法常用的有 和 兩種。 3、周期信號(hào)用 展開(kāi)到頻域描述； 瞬變非周期信號(hào)用 展開(kāi)到頻域描述。 4、周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)是 ； 瞬變非周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)是 。 5、信號(hào)的有效值又稱(chēng)為 ，它表示信號(hào)的 。 6、繪制周期信號(hào) 的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是 ，雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學(xué)表 達(dá)式是 。,第1章 習(xí) 題,,一、填空題,傅里葉級(jí)數(shù),傅里葉變換,離散性、諧波性、收斂性,連續(xù)性,均方根值,平均能量,傅里葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展式,傅里葉級(jí)數(shù)的復(fù)指數(shù)函數(shù)展式,4,,二、判斷題（用√或×表示）,1、信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述包含相同的信息量。（ ） 2、非周期信號(hào)的頻譜一定是連續(xù)的。（ ） 3、具有離散頻譜的信號(hào)一定是周期信號(hào)。 （ ） 4、 單位脈沖函數(shù)的函數(shù)值等于無(wú)窮大，強(qiáng)度為1。（ ） 5、若 的頻譜為 ，則 的頻譜為 。（ ）,,,,第1章 習(xí) 題,,,5,三、單選題,1、描述周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是（ ） A.相關(guān)函數(shù) B.傅氏級(jí)數(shù) C.拉氏級(jí)數(shù) D.傅氏變化 2、已知,為單位沖擊函數(shù)，則積分,的函數(shù)值為（ ）,A. 5 B. 0 C. 10 D. 任意值,C,B,第1章 習(xí) 題,6,3、如果周期函數(shù)是一個(gè)奇函數(shù)，則傅里葉系數(shù) ， 和 中 （ ） A. , B. C. 是偶函數(shù) D. 是奇函數(shù),C,A,第1章 習(xí) 題,4、若 的頻譜為 ，則頻譜為 的時(shí)域函數(shù)為（ ） A. B. C. D.,7,5、 若 的頻譜為 ，則 的頻譜為 。（a為常數(shù)） （ ） A. B. C. D.,D,第1章 習(xí) 題,6、 若 的頻譜為 ，則的 的 頻譜為 A. B. C. D.,B,,四、分析計(jì)算題,1、已知信號(hào)如圖所示：,第1章 習(xí) 題,求其傅立葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展開(kāi)和復(fù)指數(shù)函數(shù)展開(kāi)式，并作出各自的頻譜圖。,9,已知信號(hào)如圖所示： 求其傅立葉變換。,,課后習(xí)題1-5,10,,,解：,w(t)為矩形脈沖信號(hào),,,,11,,根據(jù)頻移特性和疊加性得：,,被截?cái)嘤嘞液瘮?shù)的頻譜就是將矩形脈沖的頻譜一分為二，各向左右移動(dòng)f0，幅值減小一半。,12,設(shè)有一時(shí)間函數(shù)f(t),及其頻譜圖，現(xiàn)乘以余弦振蕩cosw0t(w0>wm)。在這個(gè)關(guān)系中f(t)叫做調(diào)制信號(hào)，余弦型振動(dòng)cosw0t叫做載波。試求調(diào)幅信號(hào)f(t)cosw0t的傅里葉變換，示意畫(huà)出調(diào)幅信號(hào)及其頻譜。若w0>wm時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么情況？,,課后習(xí)題1-7,13,,五、簡(jiǎn)答題,1、簡(jiǎn)要說(shuō)明信號(hào)的分類(lèi)及描述方法。,第1章 習(xí) 題,,第1章 習(xí) 題,2、什么是信號(hào)的時(shí)域描述和頻域描述？?jī)烧哂泻螀^(qū)別？ 3、什么是時(shí)間尺度改變特性？其對(duì)測(cè)試工作有何意義？,解:直接觀測(cè)或記錄到的信號(hào)，一般是以時(shí)間為獨(dú)立變量的，稱(chēng)其為時(shí)域描述。信號(hào)時(shí)域描述能反映信號(hào)幅值隨時(shí)間的變化關(guān)系，而不能明確信號(hào)的頻率組成關(guān)系。把信號(hào)的時(shí)域描述通過(guò)適當(dāng)方法可變成信號(hào)的頻域描述。,解:時(shí)域壓縮，頻域擴(kuò)展，幅值降低；時(shí)域擴(kuò)展，頻域壓縮， 幅值升高。時(shí)域壓縮，提高了處理信號(hào)的效率。但頻域 信號(hào)頻帶加寬，對(duì)儀器設(shè)備通頻帶的要求也提高了。反 過(guò)來(lái)，時(shí)域擴(kuò)展，處理信號(hào)的效率會(huì)下降，但頻域信號(hào) 頻帶變窄，對(duì)儀器設(shè)備通頻帶的要求也降低了。,,第1章 習(xí) 題,4、什么是時(shí)移特性？它反映了什么規(guī)律？ 5、簡(jiǎn)述單位脈沖函數(shù)的采樣性質(zhì)和卷積性質(zhì)。,信號(hào)在時(shí)域中平移，頻域中幅頻譜不變，相頻譜（相位）會(huì)變化。,,6、什么是各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過(guò)程？,答：若平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程任一樣本函數(shù)的時(shí)間平均統(tǒng)計(jì)特性等于該過(guò)程的集合平均統(tǒng)計(jì)特性，則稱(chēng)該 隨機(jī)過(guò)程是各態(tài)歷經(jīng)的（遍歷性）。,17,,思考題：圖示為一存在質(zhì)量不平衡的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，大、中、小齒輪的齒數(shù)分別為40,20,10。大齒輪為輸入軸，轉(zhuǎn)速為600r/min，若在齒輪箱機(jī)殼上測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)頻譜如下所示：,試判斷哪一個(gè)齒輪軸存在質(zhì)量不平衡問(wèn)題？,第1章 習(xí) 題,18,分析：轉(zhuǎn)子不平衡的典型故障特征為工頻突出。齒數(shù)為40的大齒輪為輸入軸，轉(zhuǎn)頻600r/min，即工頻為10Hz；根據(jù)相互嚙合的齒輪轉(zhuǎn)速與齒數(shù)成反比的關(guān)系，可知齒數(shù)為20的中齒輪，工頻為20Hz；齒數(shù)為10的小齒輪，工頻為40Hz。由頻譜圖可知，40Hz的頻率成分最為突出，故小齒輪軸存在轉(zhuǎn)子不平衡的問(wèn)題。,第1章 習(xí) 題,19,20,,一、填空題 1、一個(gè)理想的測(cè)試裝置應(yīng)具有單值的、確定的 。 2、線性系統(tǒng)可用 方程描述。 3、測(cè)試裝置的特性可分為 特性和 特性。 4、為了求取測(cè)試裝置本身的動(dòng)態(tài)特性，常用的實(shí)驗(yàn)方法是 和 。 5、描述測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型有 、 、 述。,階躍響應(yīng)法,靜態(tài),常系數(shù)線性微分,脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t),頻率響應(yīng)函數(shù)H(ω),習(xí) 題,傳遞函數(shù)H(s),動(dòng)態(tài),頻率響應(yīng)法,輸入輸出關(guān)系,21,,6、輸入、輸出，裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)，它們?nèi)唛g的關(guān)系是 。 7、測(cè)試裝置在穩(wěn)態(tài)下，其輸出信號(hào)的變化量與其輸入信號(hào)的變化量之比值，稱(chēng)為 。 8、相同測(cè)試條件下，當(dāng)輸入量由小增大和由大減小時(shí)，所得輸出量最大差值稱(chēng)為 。 9、一階系統(tǒng)的主要特征參數(shù)有 。 10.二階系統(tǒng)的主要特征參數(shù)有 和 。,靈敏度,y（t）=x（t）*h（t）,回程誤差,時(shí)間常數(shù)τ,固有頻率,阻尼比,22,,,,,,二、判斷對(duì)錯(cuò)題（用√或×表示） 1、傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其頻率響應(yīng)函數(shù)與脈沖響應(yīng)函數(shù)亦相同。（ ） 2、幅頻特性是指系統(tǒng)輸出與輸入信號(hào)的幅值比與頻率的關(guān) 系。（ ） 3、相頻特性是指系統(tǒng)輸出與輸入信號(hào)的相位比與頻率的關(guān) 系。 （ ） 4、各系統(tǒng)串聯(lián)時(shí)，總的相頻特性等于各組成系統(tǒng)相頻特性的乘積。（ ）,,,,,23,,,5、頻率保持特性指的是任何測(cè)試裝置輸出信號(hào)的頻率總等于輸入信號(hào)的頻率。（ ） 6、一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)τ越小越好。（ ） 7、二階系統(tǒng)阻尼比 越小越好。（ ） 8、測(cè)試裝置進(jìn)行不失真測(cè)試的條件是其幅頻特性為常數(shù)，相頻特性為零（ ）,,,,,24,,三、單項(xiàng)選擇題 1、傳感器的靜態(tài)特性中，單位輸出所需要的輸入量，稱(chēng)為（ ） A.線性度 B.靈敏度 C.分辨力 D.回程誤差 2、關(guān)于傳遞函數(shù)的特點(diǎn)，下列敘述正確的是。（ ） A.與具體的物理結(jié)構(gòu)有關(guān) B.反映系統(tǒng)的傳輸和響應(yīng)特性 C.與輸入有關(guān) D.不能反映了測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,C,B,25,,3、線性度表示靜態(tài)標(biāo)定曲線 的程度。 A.接近真值 B.偏離理想曲線 C.正反行程的不重合 D. 輸出比輸入 4、測(cè)試裝置的頻響函數(shù)是裝置動(dòng)態(tài)特性在 中的描述。 A.幅值域 B.時(shí)域 C.頻率域 D.復(fù)數(shù)域,B,C,26,,5、時(shí)間函數(shù)為的一階裝置，輸入頻率為 = 的正弦信號(hào)，則其輸出與輸入間的相位差是 。 A. 0 o B. -45o C.-90o D.-180o 6、測(cè)試裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)與它的頻率響應(yīng)函數(shù)間的關(guān)系是 。 A.傅氏變換對(duì) B. 卷積 C.拉氏變換對(duì) D.微分。,B,A,27,四、分析計(jì)算題 1、某測(cè)試裝置為一線性系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為： 求其對(duì)周期信號(hào) 的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)y(t)。,線性系統(tǒng)具有疊加性和頻率保持特性。,,28,,解：已知 則： 即：,29,,30,,31,四、分析計(jì)算題 2、一個(gè)一階系統(tǒng)在測(cè)100Hz正弦信號(hào)時(shí)要求幅值誤差不超 過(guò)5%，則其時(shí)間常數(shù)應(yīng)取多少？若該裝置測(cè)200Hz信號(hào) 時(shí)其幅值誤差和相位差各是多少？,,32,,33,,34,四、分析計(jì)算題 3、設(shè)某力傳感器可作為二階系統(tǒng)處理。已知傳感器的固有 頻率為800Hz，阻尼比為0.14，問(wèn)使用該傳感器測(cè)頻率 為400Hz正弦力時(shí)，其幅值比和相位差各是多少？若將 阻尼比改為0.7，則幅值比和相位差作何變化？,,35,,36,,37,四、簡(jiǎn)答題 1、什么是線性系統(tǒng)的頻率保持特性？有何意義？,,一個(gè)系統(tǒng)處于線性工作范圍內(nèi)，當(dāng)其輸入是正弦信號(hào)時(shí)，它的穩(wěn)態(tài)輸出一定是與輸入信號(hào)同頻率的正弦信號(hào)，只是幅值與相位有所變化。若系統(tǒng)的輸出信號(hào)含有其他頻率成分時(shí)，可以認(rèn)為是外界干擾的影響或系統(tǒng)內(nèi)部噪聲等原因所致，可采用濾波等方法予以排除。,38,2、一階系統(tǒng)中的時(shí)間常數(shù)對(duì)系統(tǒng)有何意義？,,時(shí)間常數(shù)是反映系統(tǒng)特性的重要參數(shù)，實(shí)際上決定了該裝置適應(yīng)的頻率范圍。,3、影響二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)有哪些？對(duì)系統(tǒng)有何 意義？,二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是固有頻率和阻尼比。然而在通常的頻率使用范圍中，有以固有頻率的影響最為重要。二階系統(tǒng)固有頻率的選擇要以其工作頻率范圍為依據(jù)。固有頻率應(yīng)避開(kāi)工作頻率。當(dāng)屬入接近固有頻率時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)生共振，應(yīng)避開(kāi)。阻尼比一般選在0.6~0.8之間。,39,4、測(cè)試裝置的靜態(tài)特性包括哪些？ 答：測(cè)試裝置靜態(tài)特性描述指標(biāo):(1)線性度,(2)靈敏度,(3)回 程誤差,(4)分辨率,(5)零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移 5、如何測(cè)定測(cè)試裝置的頻率響應(yīng)函數(shù)？ 答：依次用不同頻率的正弦信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)，測(cè)出系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的幅值和相位。則對(duì)某一個(gè)頻率，輸出與輸入信號(hào)的幅值比就是該頻率對(duì)應(yīng)的幅頻特性，輸出 與輸入信號(hào)的相位差就是該頻率對(duì)應(yīng)的相頻特性。,,40,6、測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是什么？,,,不失真測(cè)試的時(shí)域條件： y（t）=A0x（t-t0） 不失真測(cè)試的頻域條件： 幅頻特性和相頻特性應(yīng)分別滿足: A(ω)=A0=常數(shù) (ω)=-t0ω,41,41,,42,第3章 習(xí) 題,一、填空題,1、傳感器的工作原理中，金屬電阻應(yīng)變片是基于 。 半導(dǎo)體應(yīng)變片的是基于 。 電感式傳感器是基于 。 磁電式傳感器是基于 。 壓電式傳感器是基于 。 光電式傳感器是基于 。 熱電式傳感器是基于 。 霍爾元件是基于 。 磁阻元件是基于 。,應(yīng)變效應(yīng),壓阻效應(yīng),電磁感應(yīng)原理,電磁感應(yīng)原理,壓電效應(yīng),光電效應(yīng),熱電效應(yīng),霍爾效應(yīng),磁阻效應(yīng),43,第3章 習(xí) 題,2、利用外界環(huán)境變化導(dǎo)致電阻率變化工作的傳感器有 、 、 、 、 、 。 3、它又可分為 和 兩種。 4、電容式傳感器分為 、 和 。 5、對(duì)非線性傳感器采用 來(lái)改善其性能。 6、可用于實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量的傳感器有 、 、 等。,半導(dǎo)體應(yīng)變片,熱電阻傳感器,氣敏傳感器,磁阻元件,熱敏傳感器,濕敏傳感器,自感型,互感型,極距變化型,面積變化型,介質(zhì)變化型,差動(dòng)型,變極距型電容式傳感器,變氣隙型可變磁阻式傳感器,渦流式傳感器,44,第3章 習(xí) 題,7、利用外界環(huán)境變化導(dǎo)致電阻率變化工作的傳感器有 、 、 、 、 、 。 8、它又可分為 和 兩種。 9、電容式傳感器分為 、 和 。 10、對(duì)非線性傳感器采用 來(lái)改善其性能。 11、可用于實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量的傳感器有 、 、 等。,半導(dǎo)體應(yīng)變片,熱電阻傳感器,氣敏傳感器,磁阻元件,熱敏傳感器,濕敏傳感器,自感型,互感型,極距變化型,面積變化型,介質(zhì)變化型,差動(dòng)型,變極距型電容式傳感器,變氣隙型可變磁阻式傳感器,渦流式傳感器,45,第3章 習(xí) 題,11、光電效應(yīng)按其作用原理又可分 、 、 。 12、光纖傳感器按調(diào)制方式可分為 、 、 、 。 6、光纖傳感器由 、 和 3層組成。,強(qiáng)度調(diào)制,頻率調(diào)制,相位調(diào)制,偏振調(diào)制,外光電效應(yīng),內(nèi)光電效應(yīng),光生伏特效應(yīng),芯子,包層,保護(hù)層,46,二、選擇題,D,1、壓電式傳感器目前多用于測(cè)量（ ） A.靜態(tài)的力 B.動(dòng)態(tài)的力 C.速度 D.加速度與動(dòng)態(tài)的力. 2、能夠感受濕度的電容式傳感器屬于（ ）的電容傳感器 A.相對(duì)面積 B.極距 C.介質(zhì) D.參數(shù) 3、電渦流效應(yīng)中，線圈阻抗的變化與（ ）有關(guān) A.線圈和金屬板間的距離 B.被測(cè)物體的材料 C.渦流的大小 D.線圈所通電流的大小 4、光電池能把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能，是基于（ ） A.霍爾效應(yīng) B.壓電效應(yīng) C.內(nèi)光電效應(yīng) D.光生伏特效應(yīng),C,A,D,47,二、選擇題,B,5、下列傳感器中 是基于壓阻效應(yīng)的。 A.金屬應(yīng)變片 B.半導(dǎo)體應(yīng)變片 C.壓敏電阻 D.變阻器式傳感器 6、金屬絲應(yīng)變片在測(cè)量構(gòu)件的應(yīng)變時(shí)，電阻的相對(duì)變化主要由 來(lái)決定的。 A.貼片位置的溫度變化 B.電阻絲幾何尺寸的變化 C.電阻絲材料的電阻率變化 D.貼片位置強(qiáng)度的變化 7.下列傳感器中，屬于能量控制型傳感器是 和 ，能量轉(zhuǎn)換型傳感器是 和 。 A.熱電偶 B.應(yīng)變片 C.電容式 D.壓電式,B,B,C,A,D,48,三、簡(jiǎn)答題 1、請(qǐng)闡述傳感器的多種分類(lèi)方法？ 2、簡(jiǎn)述壓電傳感器原理，為什么壓電傳感器不適于靜態(tài)測(cè)量？ 3、光纖傳感器和電類(lèi)傳感器相比，主要區(qū)別在哪里，有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 4、傳感器選用的基本原則是什么，請(qǐng)舉一例說(shuō)明。,,49,50,第4章 習(xí) 題,一、填空題,1、電橋按所采用激勵(lì)電源類(lèi)型分為 和 兩種。 2、在調(diào)制解調(diào)技術(shù)中，將被調(diào)制的低頻信號(hào)稱(chēng)為 ，高 頻振蕩信號(hào)稱(chēng)為 。 3、RC低通濾波器的RC越 ，則截至頻率越高。 4、調(diào)幅波可以看作載波與調(diào)制波的 。 5、理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性應(yīng)為 ，相頻特性的 斜率為 。 6、將頻率的變化復(fù)原為原來(lái)電壓幅值的變化稱(chēng)為 。,直流電橋,調(diào)制波,交流電橋,載 波,低,乘積,常數(shù),常數(shù),鑒頻,51,二、選擇題,C,1、電路中鑒頻的作用是（ ） A.使高頻電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓 B.使電感量轉(zhuǎn)變成電壓量. C.使頻率變換轉(zhuǎn)換成電壓變化 C.使頻率轉(zhuǎn)換成電流 2、電橋這種測(cè)量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化變?yōu)椋? ） 的輸出。 A.電阻 B.電容 C.電壓或電流 D.電荷 3、載波頻率為f0,調(diào)制信號(hào)的最高頻率為fm，兩者關(guān)系為（ ） A. f0 =fm B. f0 >>fm C. fm >>f0 D. fm >>f0 4、電容傳感器如果采用調(diào)頻測(cè)量電路，此時(shí)傳感器電容是振蕩器（ ）的一部分。 A.負(fù)載 B.隔直電路 C.諧振電路 D.反饋回路,C,B,C,52,5.在一定條件下RC帶通濾波器實(shí)際上是低通濾波器與高通濾波器( )而成的。 A.串聯(lián) B.并聯(lián) C.串并聯(lián) D. 疊加 6.調(diào)制可以看成是調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)( )。 A.相乘 B.相加 C.相減 D. 相除,二、選擇題,D,A,53,三、簡(jiǎn)答題 1、信號(hào)調(diào)理和轉(zhuǎn)換在測(cè)試系統(tǒng)中的作用是什么？ 2、什么是幅值調(diào)制，解調(diào)的方法有哪些？ 3、濾波器的作用是什么，有哪些基本類(lèi)型？,,54,,四、計(jì)算題 1、現(xiàn)有4個(gè)電路元件：電阻R1,R2,電感L和電容C，擬接成四臂交流電橋，試畫(huà)出能滿足電橋平衡的正確接橋電路，并寫(xiě)出該電橋的平衡條件？,解：設(shè)電橋激勵(lì)為ui,電橋輸出為uo,正確的接橋方法如圖所 示。電橋平衡條件是：,55,四、計(jì)算題 1、已知RC低通濾波器R=1kΩ,C=1μF,試求:(1)確定該濾波器的H(s)、H(f)，A(f)，φ(f)；(2)輸入信號(hào)ux=10sin1000t,輸出信號(hào)uy？ 2.以阻值R=120?、靈敏度Sg=2?/?的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120?的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)??時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并繪制相應(yīng)電橋(標(biāo)識(shí)出電阻應(yīng)變片）。,,56,57,,第5章 習(xí) 題,一、填空題,1、采樣定理： 2、不滿足采樣定理的時(shí)域采樣會(huì)導(dǎo)致時(shí)域 頻域的 3、頻域采樣相當(dāng)于時(shí)域的 頻域會(huì)出現(xiàn) 4、自相關(guān)函數(shù)的最大值出現(xiàn)在 的位置。 5、互相關(guān)函數(shù)的最大值出現(xiàn)在,采樣頻率必須大于最高頻率的2倍。,失真，,混疊 。,周期擴(kuò)延，,柵欄效應(yīng)。,58,二、問(wèn)答題,1、什么是采樣定理，工程測(cè)試中未滿足采樣定理會(huì)出現(xiàn)什么后果？ 2、簡(jiǎn)述信號(hào)數(shù)字話的典型環(huán)節(jié)及可能出現(xiàn)的問(wèn)題。,59,課后習(xí)題,1-1、1-5、1-6、1-7； 2-1、2-2、2-3、2-5、2-10； 3-1、3-4、3-7、3-11 4-1、4-2、4-10、4-11 5-5,