采样过程所应遵循的规律,又称取样定理、抽样定理。采样定理说明采样频率与信号频谱之间的关系,是连续信号离散化的基本依据。
在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56~4倍如果对信号的其它约束是已知的,则当不满足采样率标准时,完美重建仍然是可能的。 在某些情况下(当不满足采样率标准时),利用附加的约束允许近似重建。 这些重建的保真度可以使用Bochner定理来验证和量化。
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1. 何为传感器静态特性?静态特性主要技术指标有哪些? 答:
静态特性:通过标定,得到测量系统的响应值yi和激励值xi之间的一一对应关系,称为测量系统的静态特性。
技术指标:描述测量系统静态工作特性的技术指标主要有灵敏度、线性度、迟滞、分辨率、量程等。
2. 何为传感器动态特性?动态特性主要技术指标有哪些? 答:
动态特性:系统对激励(输入)的响应(输出)特性。一个动态特性好的测量系统,其输出随时间变化的规律(变化曲线),将能同时再现输入随时间变化的规律(变化曲线),即具有相同的时间函数。
技术指标:阶跃响应特性(最大偏离量,延滞时间,上升时间,峰值时间,响应时间) 频率响应特性(幅频特性(传感器的动态灵敏度/增益),相频特性)
3. 测量系统实现不失真测量的条件是什么? 答:
不失真条件:系统的频率响应
Hj(?)应满足
Y(j?)?j??0H(j?)??Ae0X(j?)
即:
A(?)?A0=常数,
?()?????0
所以要使测量系统实现不失真,它的幅频特性应是常数,相频特性应是线性关系。、
4. 何为动态误差?为了减少动态误差,在一、二阶测量系统中可采取哪些相应的措施?
答:
控制系统在任意的输入信号作用下达到稳态时的控制误差。 减少动态误差:一阶系统时间常数?越小越好,二阶系统一般之间。
?n选择尽可能的大,?在0.6-0.8
5. 已知某二阶系统传感器的自振频率f0=20kHz,阻尼比=0.1,若要求该系统的输出幅值误差小于3%,试确定该传感器的工作频率范围。 答:
1?A(?)?3%
?0.97??A()1.03(1)
?A(?)?122??w????w2?1?4???????ww??nn??????(2)
2结合(1)和(2)式可得:
ww0??0.171.39??1.41wwnn或
(舍去)
又得
wf?,f?20kHz0wfn0
0?f?3.4kHz
H(j?)?11?0.05j?6. 某测量系统的频率响应曲线,若输入周期信号
x(t)?2cos10t?0.8cos(100t?30?)答:
答:
,试求其响应
y(t)。
A(?)?幅频特性 相频特性
11?0.05???2?(?)a??rctan0.05?
由响应的叠加性和频率不变性可得:
2A(10)=1.79 , 0.8A(100)=0.157
??(10)??26.6,(100)?30??108.7
?y(t)?1.79cos(10t?26.6)?0.157cos(100t?108.7)
7. 有一个传感器,其微分方程为,其中 y输出电压(mV),x为输入温度(℃),试求传感器的时间常数和静态灵敏度k。 答:
(30s+3)Y(s)=0.15X(s);Y(s)/X(s)=0.15/(30s+3)=0.05/(10s+1).所以时间常数T=10, 静态灵敏度k=0.05 mV/°C
30dydt?3y?0.15x8. 某力传感器为一典型的二阶振荡系统,已知该传感器的自振频率f0=1000Hz,阻尼比
??0.7相位差
,试求用它测量频率为600Hz的正弦交变力时,其输出与输入幅值比
?(?)和
A(?)各为多少?
答:
wf? =0.6 wnf0A(?)?12??w????w2?1?4???????ww??nn??????22=0.95
??()??arctanw2?wn2?w?1???n??w ??52.79.某压力传感器的标定数据如表4.1所列。分别求以端点连线、端点连线平移线、最小二乘
直线作为参考工作直线的线性度、迟滞误差及重复性。
系统输出/mV X压力/MPa 第一轮 第二轮 第三轮 反行程 -2.67 0.69 4.11 7.52 10.99 14.46 正行程 反行程 正行程 反行程 正行程 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 -2.74 0.56 3.95 7.39 10.88 14.42 -2.72 0.66 4.05 7.49 10.94 14.42 -2.71 0.61 3.99 7.42 10.92 14.47
-2.68 0.68 4.09 7.52 10.88 14.47 -2.68 0.64 4.02 7.45 10.94 14.46 答:
两端点(0,-2.70),(0.10,14.45) 两点成线得直线:y=-2.7+171.5。
YFS=14.45-(-2.70)=17.15。
0.12???100%?0.7%L17.15。
0.09???100%?0.52.15H。
0.055???100%?0.32.15R。
(2) 端点平移线:令y=171.5x+b。 理想 b b+2.7 3.43+b 2.79+b 6.86+b 2.82+b 10.29+b 2.82+b 13.72+b 2.79+b 17.15+b 2.7+b ?L y=171.5x-2.67
通过上面线性关系可求得b=-2.67
YFS=14.45-(-2.70)=17.15。
0.06???100%?0.35.15L
0.09???100%?0.52.15H
0.055???100%?0.32.15R
(3)最小二乘直线
通过最小二乘法可求直线为y=171.5x-2.77 理想 -2.77 0.07 0.66 0.02 4.09 0.05 7.52 0.05 10.95 0.02 14.38 0.07 ?L YFS=14.38-(-2.77)=17.15。
0.07???100%?0.41.15L
??0.52%H ??0.32%H
第4章 计算机测试技术 书本:
4-1简述现场总线协议参考模型的组成及各层含义。 1)物理层(第1层)
物理层并不是物理媒体本身,它只是开放系统中利用物理媒体实现物理连接的功能描述和执行连接的规程。物理层提供用于建立、保持和断开物理连接的机 械的、电气的、功能的和
过程的条件。简而言之,物理层提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段,常用的接口协议有RS232C、RS422、RS485等标准。数据链路层用于建立、维持和折除链路连接,实现无差错传输的功能,在点到 2)数据链路层(第2层)
点或点到多点的链路上,保证信息的可靠传递。该层对连接相邻的通路进行差控制、数据成帧、同步等控制。检测差错一般采用循环冗余校验(CRC),纠正差错采用计时器恢复和自动请求重发(ARQ)等技术。其典型的协议有OSI标准协议集中的高级数据链路控制协议HDLC网络层规定了网络连接的建立、维持和拆除的协议。它的主要功能是利用数 3)网络层(第3层)
据链路层所提供的相邻节点间的无差错数据传输功能,通过路由选择和中继功能实现两个系统之间的连接。在计算机网络系统中,网络还具有多路复用的功能 4)传输层(第4层)
传输层完成开放系统之间的数据传送控制。主要功能是开放系统之间数据的收发确认。同时,还用于弥补各种通信网络的质量差异,对经过下三层之后仍然存在的传输差错进行恢复,进一步提高可靠性。另外,还通过复用、分段和组合、连接和分离、分流和合流等技术措施,提高吞吐量和服务质量。 5)会话层(第5层)
会话层依靠传输层以下的通信功能使数据传送功能在开放系统间有效地进行。其主要功能是按照在应用进程之间的约定,按照正确的顺序收、发数据,进行各种形式的对话。控制方式可归纳为两类:一是为了在会话应用中易于实现接收处理和发送处理的逐次交替变换,设置某一时刻只有一段发送数据。因此,需要有交替改变发信端的传送控制。二是在类似文件传送等单方向传送大量数据的情况下,为了防备应用处理中出现意外,在传送数据的过程中需要给数据打上标记,当出现意外时,可由标记处重发。例如,可将文件分页发送,当收到上页的接收确认后,再发下页的内容。 6)表示层(第6层)
表示层的主要功能是将应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式,如提供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。表示层仅对应用层信息内容的形式进行变换,而不改变其内容本身。 7)应用层(第7层)
应用层是OSI参考模型的最高层。其功能实现应用进程(如用户程序、终端操作员等)之间的信息交换,同时,还具有一系列业务处理所需要的服务功能。 4-2根据你的理解请给智能传感器下一个确切的定义。
答:智能传感器是其于现场总线数字化、标准化、智能化的要求,带有总线接口,能自行管理自己,在将检测到的信号进行处理变抑郁后,能以数字量形式通过现场总线与上位机进行信息传递。具备学习、推理、感知、通信以及管理功能的新型传感器。
4-3挂接在GBIB接口总线上的器件按它们的作用不同可分为讲者、听者和控者三类,分别解释何为讲者器件、听者器件和控者器件,在该控制总线上三者之间的关系有何规定。 答:控者器件:指定谁是讲者,谁是听者的器件 讲者器件:指发送数据到其它器件的器件 听者器件:指导接收讲者发送的数据的器件 规定:控者由系统定义,只有一个,讲者一次只能有一个器件被寻址为讲者,而听者有多个, 一台用作控者的PC可以同时扮演上述三种角色。 4-4简答下列有关IEEE-488接口的基本#性问题: (1)IEEE488接口采用何种信息传递方式?