工程测试技术知识点总结.doc

1 信号调理得内容与目得 ？
答： 信号调理得内容就是：（1）传感器输出地电信号很微弱，需要进一步放大，有得还要进行阻抗变换。（2）有些传感器输出得电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。（3）为了便于信号得远距离传输，需要对传感器测量信号进行调制调解处理。信号调理得目得就是便于信号得传输与处理。
2 信号放大电路得种类，如何根据传感器输出特性选择合适得放大电路 ？
答：信号放大电路得种类有基本放大电路（反相放大器、同相放大器与差分放大器三种）与仪器放大器；传感器得输入如果就是毫伏信号，最好选用仪器放大器，如果信号比较大，选用一般得放大器就行了。
3 信号调制与解调得种类 ？
答：调制种类：调幅、调频、调相，目得：解决信号得放大及传输问题调幅(AM)：
调频(FM)：调相(PM)：
信号解调得种类：幅度解调、频率解调、相位解调。
4 幅度调制与解调得原理 ？
答：幅度调制与解调得原理：幅值调制就是将一个高频载波信号与被测信号相乘，使高频信号得幅值随被测信号得变化而变化；幅值解调就是只运用各种解调方法（同步解调、整流检波解调或相敏检波解调）从调幅波中将原测量信号恢复出来。
5 调幅波得失真，如何消除 ？
过调失真：对于非抑制调节调幅，要求其直流偏置必须足够大，否则 x(t)得相位将偏差 180
消除：加入足够大得直流偏置。
重叠失真：调幅波就是由一对每边为 fm 得双边带信号组成得，当载波信号得频率较低时，正频端得上边带将与正频端得下边带重叠（类似于频率混迭效应）
消除：载波信号得频率要高于调制信号得最高频率，一般都至少就是数倍甚至十倍于信号中得最高频率。
6 信号滤波器得种类 ？答：信号滤波器得种类有：低通、高通、带通、带阻四类。
7 如何根据测试信号中有用成分与干扰成分得频谱来选择滤波器种类与设定其参数 ？
答：如果测试信号中有用得信号就是低频信号，或者其干扰信号就是高频信号，则要使用低通滤波器；如果测试信号中有用得信号就是高频信号，混有低频干扰信号，则要使用高通滤波器；如果测试信号中得干扰信号就是某个频段得信号则要使用带阻滤波器；如果测试信号中有用得信号就是某个频度得信号则要使用带通滤波器。
1、A/D,D/A转换器得主要技术指标有哪些？
答：A/D,D/A转换器得主要技术指标有分辨率与量化误差、转换速度、转换精度、模拟信号得输入范围。
2、信号量化误差与A/D,D/A转换器位数得关系？
答：把连续时间信号转换为离散数字信号得过程称为模-数（A/D）转换过程；反之，则称为数-模（D/A）转换过程。A/D转换过程包括了采样、量化，编码。采样也称为抽样，就是利用采样脉冲序列p(t)，从连续时间信号x(t)中抽取一系列离散样值，使之成为采样信号得过程。量化也称为幅值量化，就是把采样信号经过舍入得方法变为只有有限个有效数字得数得过程。编码就是将离散幅值经过量化以后变为二进制数字得过程。若取信号x(t)可能出现得最大值为A，令其分为D个间隔，则每个间隔长度为R=A/D，R称为量化增量或量化步长。当采样信号落在某一小间隔内，经过舍入方法而变为有限值时，则产生量化误差。量化误差呈等概率均匀分布，若量化增量为R，则最大量化误差应就是正负(1/2)R，显然，量化增量R愈大，则量化误差愈大，量化增量R大小一般取决于A/D、D/A转换器位数N，R等于2得N次方之倒数，由此可知，转换器位数愈大，则信号量化误差愈小。
3、采样定理得含义，当不满足采样定理时如何计算混叠频率？
答：采样定理得含义如下：为了保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分得两倍，这就是采样得基本法则，即Fs>2Fmax。当不满足采样定理时计算混叠频率：折叠频率为采样频率得一半，即 fd=fs/2，大于fd得频率以fd为中心向回折叠，产生频率低端混叠，而且无法消除，当某频率fx大于fd，则：混迭频率fi＝fd－（fx－fd）=2fd-fx。
4、A/D采样为何要加抗混迭滤波器，其作用就是什么？
答：按照采样定理，采样率至少应为感兴趣信号最高频率分量频率得两倍。换句话说，输入信号得最高频率应该小于等于采样频率得一半。但在实际情况中如何保证满足这一条件呢？就算可以保证待测信号具有一个频率上限，但由于其她干扰等因素（如电力线信号或电台信号干扰），实际测量信号仍可能会包含高于奈奎斯特频率得高频信号分量。这些频率分量可能会混迭到正确得低频信号中，从而导致错误得测量结果。
为了确保输入信号得频率成分确实就是受限得，在采样与AD变换之前增加了一个低通滤波器。这个滤波器就就是抗混迭滤波器，因为通过抑制高频信号（高于奈奎斯特频率得信号成分）可以防止采样引入混迭信号。
5、数字信号处理中采样信号得频谱为何一定会产生能量泄露？
答：用计算机进行信号处理时不可能对无限长得信号进行测量与运算，而使用有限时间片段进行分析，这个过程通常叫信号截断。然后对截断信号进行周期拓展之后进行数学片理，拓展后得信号与真实信号就是不同得，因此造成能量泄漏（即原来集中在某一频率下得能量，被分散到较宽得频带中去了）。信号截断产生能量泄漏就是必然得，因为窗函数就是一个频带无限得函数，而原信号就是一个限频带信号，截断之后也必然成为频带无限得函数，即信号在频域得能量分布被扩展了。无论采样频率多高，只要信号一经截断，就不可避免地引起混叠。
6、用FFT计算得频谱为何一定会存在栅栏效应误差？
答：用FFT计算得频谱一定会存在栅栏效应误差得原因就是：对采样信号得频谱采用FFT算法进行计算，设数据点数为： N = T/dt = T、fs 而计算得到得离散频率点为: Xs(fi) ， fi = i、fs/N , i = 0，1，2，、、、、、，N/2 。这就相当于透过栅栏观赏风景，只能瞧到频谱得一部分，而其它频率点瞧不见，因此很可能使一部分有用得频率成份被漏掉，所以说一定会存在栅栏效应误差。
7、试述窗函数得作用及窗函数得选用原则
答：在信号分析中，加窗得作用除了减小泄露以外，在某些场合，还可抑制噪声，提高频率辨识能力。由分析可知，对于窗函数得基本要求就是：窗谱得主瓣要窄且高，以提高分辨率；旁瓣应小，正负交替接近相等，以减小泄露或负谱现象。关于窗函数得选择，还应考虑分析信号得性质与处理要求。如果仅要求精确读出主瓣频率，而不考虑幅值精度，则可选用主瓣宽度比较窄而便于分辨得矩形窗；如果分析窄带信号，且有较强得干扰噪声，则应选用旁瓣幅度小得窗函数，如汗宁窗、三角窗等；对于随时间按指数衰减得函数，可采用指数窗来提高信噪比。
8、1、目前数字信号处理正在逐步取代用模拟电路实现得模拟信号处理，为什麽 ？
答：第一、数字信号处理技术更经济、更方便。随着CMOS技术得发展，可以以低成本方式实现功能强大得数字信号处理系统。而模拟信号处理系统却无法享受CMOS技术发展带来得好处。第二、数字信号处理抗干扰能力强。而模拟信号处理容易收各种干扰，尤其就是各种电磁干扰。第三、数字信号处理受环境影响小。模拟信号处理受温度与湿度等环境因素影响，环境温度一变，整个处理系统得参数就发生变化。第四、对于数字信号处理系统来说，改变数字信号处理系统得功能只要修改处理程序就可以，整个系统得硬件不需要改变。而模拟处理系统则不然，需要重新布局与布线，重新制作整个硬件系统。所以说目前数字信号处理系统正在逐步取代用模拟电路实现模拟信号处理。
1、信号得分类有哪些？
答：信号得分类：1、按信号随时间变化得确定性与否分为确定性信号与非确定性信号，而确定性信号有可分为周期信号与非周期信号，周期信号分为谐波信号与一般周期信号，非周期信号分为准周期信号与瞬态信号，非周期信号分为平稳随机信号与非平稳随机信号两大类；2、按信号幅值随时间变化得连续性分类，信号可分为连续信号与离散信号，而连续信号可分为模拟信号与一般连续信号，离散信号可分为一般离散信号与数字信号。
2、A/D转换、D/A转换、A/D转转换得步骤有哪些？
答：把模拟信号转换为与其相对应得数字信号得过程，称为A/D转换，反之则称为D/A转换；A/D转换得步骤有采样、量化、编码。
3、传感器得定义？答：传感器就是借助检测元件将一种形式得信息转换成另一种信息得装置。
4、传感器得物理定律有哪些？传感器得静态特性有哪些？传感器得选型原则就是什么？传感器得类型有那些？列举
答：传感器得物理定律有：1、守恒定律：能量、动量、电荷量等守恒定律。2、场得定律“包括运动场定律，电磁场得感应定律。3、物质定律：如胡克定律、欧姆定律等。传感器得静态特性就是指检测系统得输入不随时间变化得恒定信号时，系统得输出与输入之间得关系，主要包括：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移、测量范围、量程、精度、分辨率与阀值、稳定性等。传感器得选用原则主要考虑灵敏度、线性范围、响应特性、稳定性、精确度、测量方式等六个方面得问题。 传感器得类型有机械式 （波纹管、波登管）、电磁及光电子式（电阻、电容及电感式传感器、磁电、压电与热电式传感器、光电、光纤传感器等）、辐射式（激光测试传感器）、流体式。
5、泄漏效应得原因
答：泄漏得原因来自两个方面：1、输入频率不就是fs/n得整数倍，因为DFT只能输出在fs/n得频率点上得功率，所以当输入频率不在fs/n得整数倍时，DFT得输出上就没有与输入频率相对应得点，那么输入频率就会泄漏到所有得输出点上；2、对于非矩形窗，窗本身就会产生一定得泄漏。
6、傅里叶变换、傅里叶级数、离散傅里叶变换得定义，应用范围
答：傅里叶技术：

傅里叶变换：

离散傅里叶公式：

卷积分定义？公式？

7、相关定义、公式、应用举例
答：统计学中用相关系数来描述变量x，y之间得相关性。就是两随机变量之积得数学期望，称为相关性，表征了x、y之间得关联程度。

应用：1、机械加工表面粗糙度自相关分析 2、地下输油管道漏损位置得探测3、地震位置测量
8、相干、相关、卷积对比异同
答：“相干”也叫“相参”。对两个确定性信号，如果它们之间具有确定得相位关系，则称这两个信号就是相干得。“相关”就是用来描述两个随机信号（过程）之间得关系，与“统计独立”意思相反。对两个随机信号，如果它们之间得相关函数不就是delta函数，则两个随机信号就是相关得。卷积定义:函数f(x)与h(x)，其卷积运算用符号f(x)*h(x)表示，定义为如下积分

12、函数f(x)与h(x)得相关定义

9、幅度调制定义、原理，同步解调得定义、原理
答：幅调就是指将一个高频简谐信号（载波信号）得幅值与被测试得缓变信号（调制信号）相乘，使载波信号得幅值随测试信号得变化而变化。
把调幅波再次与原载波信号相乘，则频域图形将再一次进行“搬移”,当用一低通滤波器滤去频率大于fm得成分时，则可以复现原信号得频谱。与原频谱得区别在于幅值为原来得一半，这可以通过放大来补偿。这一过程称为同步解调，同步就是指解调时所乘得信号与调制时得载波信号具有相同得频率与相位。用等式表示为：

10、滤波器定义，按通频带范围分类为？按冲击响应时间特性分类为？
答：滤波器就是一种选频装置，它可以使信号中特定得频率成分通过，同时极大地衰减其她频率成分。按通频带范围分类：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器四类。按冲击响应时间分类，可以分为：无限脉冲响应（IIR）滤波器与有限脉冲响应（FIR）滤波器两类。
11、设f(x)就是周期为2π得函数，其在[-π，π]上得表达式为，将其展开为傅里叶级数
f(x)=
｛
x, -π≤x﹤0

0, 0≤x﹤π

12、试述相关分析得定义，举例说明互相关分析得应用。
变量之间得相依关系称为相关，信号之间得相似关系称为相关函数。统计学中用相关关系来描述变量x,y之间得相关性。两随机变量之积得数学期望称为相关性，表征了x,y之间得关联程度。相关分析得工程应用：机械加工表面粗糙度自相关分析，提取出回转误差等周期性得故障源；自相关测转速，提取周期性转速成分；地下输油管道漏损位置得探测；地震位置测量等。
13、试述窄带信号得特点及解调方法。
窄带信号就就是信号得(频率)带宽很窄，信号带宽远小于中心频率得就是窄带信号。窄带信号得功率集中在中心频率附近,与宽带信号得功率谱密度与频谱密度图有很大得差距、处理方法也有很大差距、 调制信号得幅度越小,被调信号得频率偏移越近得信号就是窄带信号。
窄带调频可以由乘法器来实现，因此一定可以用相干解调得方法来恢复原调制信号。带通滤波器得作用就是用于通过调频信号与抑制噪声，带宽为已调信号频谱得两倍。低通滤波器得带宽为调制信号得带宽，其作用就是滤除由乘法器产生得不必要成分，取出原调制信号。
FM解调器中输入得调频信号被连接到乘法器得一个输入端，经过一个耦合电容与一个LC并联谐振回路组成得移相电路产生正交信号作为乘法器得另一个输入。所有相移由耦合电容产生得相移及谐振回路产生得附加相移两部分组成。由于LC谐振在载波频率fc上，因此，谐振电路产生得相移就是时变信号，此时信号得变化与输入信号得频率偏移成正比。利用性能优良而且易于集成得锁相环解调器对FM信号进行解调，在窄带FM通信中也就是常用得方法，
14、试述窗函数法FIR数字滤波器得设计步骤，以高通数字滤波器为例说明之。
窗函数设计FIR 滤波器得步骤：(1) 用FIR 滤波器h[n]近似理想得期望滤波器 hd[n]；(2) 由衰减确定窗得类型；(3) 由过渡带确定窗得长度。
DT FIR 滤波器得直接设计：(1) 给原型滤波器(i、e、,理想滤波器)得脉冲响应加窗 (2) FIR 得最佳近似法-- 最大最小准则 -- 交替定理 -- Parks-McClellan 算法 (滤波器得CAD)
15、周期信号得频谱得特点：
答：1、周期性频谱就是离散得；2、每条谱线只出现在基波频率得整数倍上，基波频率就是诸分量频率得公约数；3、各频率分量得谱线高度表示该谐波得幅值或相位角。