信號處理習題及答案

1、信號一般分為

和

兩類。

2、信號的描述方法常用的有

和

兩種。3、周期信號用

展開到頻域描述；瞬變非周期信號用

展開到頻域描述。4、周期信號頻譜的特點是

；瞬變非周期信號頻譜的特點是

。5、信號的有效值又稱為，它表示信號的

。6、繪制周期信號的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學表達式是

，雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學表達式是。

第1章習題一、填空題確定性信號隨機信號時域描述頻域描述傅里葉級數(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數(shù)的三角函數(shù)展式傅里葉級數(shù)的復指數(shù)函數(shù)展式二、判斷題（用√或×表示）

1、信號的時域描述與頻域描述包含相同的信息量。（）2、非周期信號的頻譜一定是連續(xù)的。（）3、具有離散頻譜的信號一定是周期信號。（）4、單位脈沖函數(shù)的函數(shù)值等于無窮大，強度為1。（）5、若的頻譜為，則的頻譜為。（）第1章習題三、單選題1、描述周期信號的數(shù)學工具是（

）A.相關函數(shù)B.傅氏級數(shù)C.拉氏級數(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.5B.0C.10D.任意值

C

B

第1章習題3、如果周期函數(shù)是一個奇函數(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章習題4、若的頻譜為，則頻譜為的時域函數(shù)為（）A.

B.C.

D.5、若的頻譜為，則的頻譜為

。（a為常數(shù)）（

）A.

B.C.

D.

D

第1章習題6、若的頻譜為，則的的頻譜為A.

B.C.

D.

B

四、分析計算題1、已知信號如圖所示：第1章習題求其傅立葉級數(shù)的三角函數(shù)展開和復指數(shù)函數(shù)展開式，并作出各自的頻譜圖。五、簡答題1、簡要說明信號的分類及描述方法。第1章習題第1章習題2、什么是信號的時域描述和頻域描述？兩者有何區(qū)別？3、什么是時間尺度改變特性？其對測試工作有何意義？解:直接觀測或記錄到的信號，一般是以時間為獨立變量的，稱其為時域描述。信號時域描述能反映信號幅值隨時間的變化關系，而不能明確信號的頻率組成關系。把信號的時域描述通過適當方法可變成信號的頻域描述。解:時域壓縮，頻域擴展，幅值降低；時域擴展，頻域壓縮，幅值升高。時域壓縮，提高了處理信號的效率。但頻域信號頻帶加寬，對儀器設備通頻帶的要求也提高了。反過來，時域擴展，處理信號的效率會下降，但頻域信號頻帶變窄，對儀器設備通頻帶的要求也降低了。第1章習題4、什么是時移特性？它反映了什么規(guī)律？5、簡述單位脈沖函數(shù)的采樣性質和卷積性質。信號在時域中平移，頻域中幅頻譜不變，相頻譜（相位）會變化。6、什么是各態(tài)歷經(jīng)隨機過程？答：若平穩(wěn)隨機過程任一樣本函數(shù)的時間平均統(tǒng)計特性等于該過程的集合平均統(tǒng)計特性，則稱該隨機過程是各態(tài)歷經(jīng)的（遍歷性）。思考題：圖示為一存在質量不平衡的齒輪傳動系統(tǒng)，大、中、小齒輪的齒數(shù)分別為40,20,10。大齒輪為輸入軸，轉速為600r/min，若在齒輪箱機殼上測得的振動信號頻譜如下所示：

試判斷哪一個齒輪軸存在質量不平衡問題？

第1章習題分析：轉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，轉頻600r/min，即工頻為10Hz；根據(jù)相互嚙合的齒輪轉速與齒數(shù)成反比的關系，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，故小齒輪軸存在轉子不平衡的問題。第1章習題一、填空題

1、一個理想的測試裝置應具有單值的、確定的

。2、線性系統(tǒng)可用

方程描述。3、測試裝置的特性可分為

特性和

特性。4、為了求取測試裝置本身的動態(tài)特性，常用的實驗方法是

和

。5、描述測試裝置動態(tài)特性的數(shù)學模型有

、

、

述。階躍響應法靜態(tài)常系數(shù)線性微分脈沖響應函數(shù)h(t)頻率響應函數(shù)H(ω)習題傳遞函數(shù)H(s)動態(tài)頻率響應法輸入輸出關系

6、輸入、輸出，裝置的脈沖響應函數(shù)，它們三者間的關系是

。7、測試裝置在穩(wěn)態(tài)下，其輸出信號的變化量與其輸入信號的變化量之比值，稱為

。8、相同測試條件下，當輸入量由小增大和由大減小時，所得輸出量最大差值稱為

。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）回程誤差時間常數(shù)τ固有頻率阻尼比二、判斷對錯題（用√或×表示）

1、傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其頻率響應函數(shù)與脈沖響應函數(shù)亦相同。（）

2、幅頻特性是指系統(tǒng)輸出與輸入信號的幅值比與頻率的關系。（）

3、相頻特性是指系統(tǒng)輸出與輸入信號的相位比與頻率的關系。（）

4、各系統(tǒng)串聯(lián)時，總的相頻特性等于各組成系統(tǒng)相頻特性的乘積。（）

5、頻率保持特性指的是任何測試裝置輸出信號的頻率總等于輸入信號的頻率。（）6、一階系統(tǒng)時間常數(shù)τ越小越好。（）

7、二階系統(tǒng)阻尼比越小越好。（）

8、測試裝置進行不失真測試的條件是其幅頻特性為常數(shù)，相頻特性為零（）三、單項選擇題

1、傳感器的靜態(tài)特性中，單位輸出所需要的輸入量，稱為（）

A.線性度B.靈敏度C.分辨力D.回程誤差

2、關于傳遞函數(shù)的特點，下列敘述正確的是。（

）

A.與具體的物理結構有關B.反映系統(tǒng)的傳輸和響應特性C.與輸入有關D.不能反映了測試系統(tǒng)的動態(tài)特性CB

3、線性度表示靜態(tài)標定曲線

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、測試裝置的頻響函數(shù)是裝置動態(tài)特性在

中的描述。A.幅值域B.時域C.頻率域D.復數(shù)域

BC

5、時間函數(shù)為的一階裝置，輸入頻率為=的正弦信號，則其輸出與輸入間的相位差是

。 A.0oB.-45oC.-90oD.-180o

6、測試裝置的脈沖響應函數(shù)與它的頻率響應函數(shù)間的關系是

。 A.傅氏變換對B.卷積C.拉氏變換對D.微分。

BA四、分析計算題1、某測試裝置為一線性系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為：

求其對周期信號的穩(wěn)態(tài)響應y(t)。

線性系統(tǒng)具有疊加性和頻率保持特性。解：已知

則：即：

四、分析計算題2、一個一階系統(tǒng)在測100Hz正弦信號時要求幅值誤差不超過5%，則其時間常數(shù)應取多少？若該裝置測200Hz信號時其幅值誤差和相位差各是多少？四、分析計算題3、設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，問使用該傳感器測頻率為400Hz正弦力時，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？四、簡答題1、什么是線性系統(tǒng)的頻率保持特性？有何意義？一個系統(tǒng)處于線性工作范圍內，當其輸入是正弦信號時，它的穩(wěn)態(tài)輸出一定是與輸入信號同頻率的正弦信號，只是幅值與相位有所變化。若系統(tǒng)的輸出信號含有其他頻率成分時，可以認為是外界干擾的影響或系統(tǒng)內部噪聲等原因所致，可采用濾波等方法予以排除。2、一階系統(tǒng)中的時間常數(shù)對系統(tǒng)有何意義？時間常數(shù)是反映系統(tǒng)特性的重要參數(shù)，實際上決定了該裝置適應的頻率范圍。3、影響二階系統(tǒng)動態(tài)特性的參數(shù)有哪些？對系統(tǒng)有何意義？二階系統(tǒng)的動態(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)。固有頻率應避開工作頻率。當屬入接近固有頻率時，系統(tǒng)將發(fā)生共振，應避開。阻尼比一般選在0.6~0.8之間。4、測試裝置的靜態(tài)特性包括哪些？答：測試裝置靜態(tài)特性描述指標:(1)線性度,(2)靈敏度,(3)回程誤差,(4)分辨率,(5)零點漂移和靈敏度漂移5、如何測定測試裝置的頻率響應函數(shù)？

答：依次用不同頻率的正弦信號通過系統(tǒng)，測出系統(tǒng)輸出信號與輸入信號的幅值和相位。則對某一個頻率，輸出與輸入信號的幅值比就是該頻率對應的幅頻特性，輸出與輸入信號的相位差就是該頻率對應的相頻特性。6、測試裝置實現(xiàn)不失真測試的條件是什么？

不失真測試的時域條件：y（t）=A0x（t-t0）不失真測試的頻域條件：幅頻特性和相頻特性應分別滿足:A(ω)=A0=常數(shù)(ω)=-t0ω第3章習題

一、填空題1、傳感器的工作原理中，金屬電阻應變片是基于

。半導體應變片的是基于

。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

?；魻栐腔?/p>

。磁阻元件是基于。

應變效應壓阻效應電磁感應原理電磁感應原理壓電效應光電效應熱電效應霍爾效應磁阻效應第3章習題

2、利用外界環(huán)境變化導致電阻率變化工作的傳感器有

、

、

、

、、。3、電感式傳感器可分為

和

兩種。4、電容式傳感器分為

、

和

。5、對非線性傳感器采用

來改善其性能。6、可用于實現(xiàn)非接觸式測量的傳感器有

、、等。

半導體應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極距變化型面積變化型介質變化型差動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自感型互感型第3章習題

11、光電效應按其作用原理又可分

、

、。12、光纖傳感器按調制方式可分為

、

、

、。6、光纖傳感器由

、

和

3層組成。

強度調制頻率調制相位調制偏振調制外光電效應內光電效應光生伏打效應芯子包層保護層二、選擇題D1、壓電式傳感器目前多用于測量（）A.靜態(tài)的力B.動態(tài)的力C.速度D.加速度與動態(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.相對面積B.極距C.介質D.參數(shù)3、電渦流效應中，線圈阻抗的變化與（）有關A.線圈和金屬板間的距離B.被測物體的材料密度C.渦流的大小D.線圈所通電流的大小

4、光電池能把太陽能直接轉換為電能，是基于（）A.霍爾效應B.壓電效應C.內光電效應D.光生伏特效應

CAD二、選擇題B5、下列傳感器中

是基于壓阻效應的。A.金屬應變片B.半導體應變片C.壓敏電阻D.變阻器式傳感器6、金屬絲應變片在測量構件的應變時，電阻的相對變化主要由

來決定的。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

，能量轉換型傳感器是

和

。A.熱電偶B.應變片C.電容式D.壓電式

BBCAD三、簡答題1、請闡述傳感器的多種分類方法？

2、簡述壓電傳感器原理，為什么壓電傳感器不適于靜態(tài)測量？3、光纖傳感器和電類傳感器相比，主要區(qū)別在哪里，有哪些優(yōu)點？4、傳感器選用的基本原則是什么，請舉一例說明。

（P69）

(P92)(P107,P110)(P124)第4章習題

一、填空題1、電橋按所采用激勵電源類型分為

和

兩種。2、在調制解調技術中，將被調制的低頻信號稱為

，高頻振蕩信號稱為

。3、RC低通濾波器的RC越

，則截至頻率越高。4、調幅波可以看作載波與調制波的

。5、理想濾波器在通帶內的幅頻特性應為

，相頻特性的斜率為

。6、將頻率的變化復原為原來電壓幅值的變化稱為

。

直流電橋調制波交流電橋載波低乘積常數(shù)常數(shù)鑒頻二、選擇題C1、電路中鑒頻的作用是（）A.使高頻電壓轉變成直流電壓B.使電感量轉變成電壓量.C.使頻率變換轉換成電壓變化C.使頻率轉換成電流2、電橋這種測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化變?yōu)椋ǎ┑妮敵?。A.電阻B.電容C.電壓或電流D.電荷3、載波頻率為f0,調制信號的最高頻率為fm，兩者關系為（）A.f0

=fm

B.f0

>>fm

C.fm

>f0

D.fm

>>f0

4、電容傳感器如果采用調頻測量電路，此時傳感器電容是振蕩器（）的一部分。A.負載B.隔直電路C.諧振電路D.反饋回路

CBC5.在一定條件下RC帶通濾波器實際上是低通濾波器與高通濾波器(