工程測試技術知識點總結工程測試技術知識點總結工程測試技術知識點總結xxx公司工程測試技術知識點總結文件編號：文件日期：修訂次數：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度1信號調理的內容和目的答：信號調理的內容是：（1）傳感器輸出地電信號很微弱，需要進一步放大，有的還要進行阻抗變換。（2）有些傳感器輸出的電信號中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。（3）為了便于信號的遠距離傳輸，需要對傳感器測量信號進行調制調解處理。信號調理的目的是便于信號的傳輸與處理。2信號放大電路的種類，如何根據傳感器輸出特性選擇合適的放大電路答：信號放大電路的種類有基本放大電路（反相放大器、同相放大器和差分放大器三種）和儀器放大器；傳感器的輸入如果是毫伏信號，最好選用儀器放大器，如果信號比較大，選用一般的放大器就行了。3信號調制與解調的種類答：調制種類：調幅、調頻、調相，目的：解決信號的放大及傳輸問題調幅(AM)：調頻(FM)：調相(PM)：信號解調的種類：幅度解調、頻率解調、相位解調。4幅度調制與解調的原理答：幅度調制與解調的原理：幅值調制是將一個高頻載波信號與被測信號相乘，使高頻信號的幅值隨被測信號的變化而變化；幅值解調是只運用各種解調方法（同步解調、整流檢波解調或相敏檢波解調）從調幅波中將原測量信號恢復出來。5調幅波的失真，如何消除過調失真：對于非抑制調節調幅，要求其直流偏置必須足夠大，否則x(t)的相位將偏差180消除：加入足夠大的直流偏置。重疊失真：調幅波是由一對每邊為fm的雙邊帶信號組成的，當載波信號的頻率較低時，正頻端的上邊帶將與正頻端的下邊帶重疊（類似于頻率混迭效應）消除：載波信號的頻率要高于調制信號的最高頻率，一般都至少是數倍甚至十倍于信號中的最高頻率。6信號濾波器的種類答：信號濾波器的種類有：低通、高通、帶通、帶阻四類。7如何根據測試信號中有用成分和干擾成分的頻譜來選擇濾波器種類和設定其參數答：如果測試信號中有用的信號是低頻信號，或者其干擾信號是高頻信號，則要使用低通濾波器；如果測試信號中有用的信號是高頻信號，混有低頻干擾信號，則要使用高通濾波器；如果測試信號中的干擾信號是某個頻段的信號則要使用帶阻濾波器；如果測試信號中有用的信號是某個頻度的信號則要使用帶通濾波器。1、A/D,D/A轉換器的主要技術指標有哪些答：A/D,D/A轉換器的主要技術指標有分辨率與量化誤差、轉換速度、轉換精度、模擬信號的輸入范圍。2、信號量化誤差與A/D,D/A轉換器位數的關系答：把連續時間信號轉換為離散數字信號的過程稱為模-數（A/D）轉換過程；反之，則稱為數-模（D/A）轉換過程。A/D轉換過程包括了采樣、量化，編碼。采樣也稱為抽樣，是利用采樣脈沖序列p(t)，從連續時間信號x(t)中抽取一系列離散樣值，使之成為采樣信號的過程。量化也稱為幅值量化，是把采樣信號經過舍入的方法變為只有有限個有效數字的數的過程。編碼是將離散幅值經過量化以后變為二進制數字的過程。若取信號x(t)可能出現的最大值為A，令其分為D個間隔，則每個間隔長度為R=A/D，R稱為量化增量或量化步長。當采樣信號落在某一小間隔內，經過舍入方法而變為有限值時，則產生量化誤差。量化誤差呈等概率均勻分布，若量化增量為R，則最大量化誤差應是正負(1/2)R，顯然，量化增量R愈大，則量化誤差愈大，量化增量R大小一般取決于A/D、D/A轉換器位數N，R等于2的N次方之倒數，由此可知，轉換器位數愈大，則信號量化誤差愈小。3、采樣定理的含義，當不滿足采樣定理時如何計算混疊頻率答：采樣定理的含義如下：為了保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高頻率成分的兩倍，這是采樣的基本法則，即Fs>2Fmax。當不滿足采樣定理時計算混疊頻率：折疊頻率為采樣頻率的一半，即fd=fs/2，大于fd的頻率以fd為中心向回折疊，產生頻率低端混疊，而且無法消除，當某頻率fx大于fd，則：混迭頻率fi＝fd－（fx－fd）=2fd-fx。4、A/D采樣為何要加抗混迭濾波器，其作用是什么答：按照采樣定理，采樣率至少應為感興趣信號最高頻率分量頻率的兩倍。換句話說，輸入信號的最高頻率應該小于等于采樣頻率的一半。但在實際情況中如何保證滿足這一條件呢就算可以保證待測信號具有一個頻率上限，但由于其他干擾等因素（如電力線信號或電臺信號干擾），實際測量信號仍可能會包含高于奈奎斯特頻率的高頻信號分量。這些頻率分量可能會混迭到正確的低頻信號中，從而導致錯誤的測量結果。

為了確保輸入信號的頻率成分確實是受限的，在采樣和AD變換之前增加了一個低通濾波器。這個濾波器就是抗混迭濾波器，因為通過抑制高頻信號（高于奈奎斯特頻率的信號成分）可以防止采樣引入混迭信號。5、數字信號處理中采樣信號的頻譜為何一定會產生能量泄露答：用計算機進行信號處理時不可能對無限長的信號進行測量與運算，而使用有限時間片段進行分析，這個過程通常叫信號截斷。然后對截斷信號進行周期拓展之后進行數學片理，拓展后的信號與真實信號是不同的，因此造成能量泄漏（即原來集中在某一頻率下的能量，被分散到較寬的頻帶中去了）。信號截斷產生能量泄漏是必然的，因為窗函數是一個頻帶無限的函數，而原信號是一個限頻帶信號，截斷之后也必然成為頻帶無限的函數，即信號在頻域的能量分布被擴展了。無論采樣頻率多高，只要信號一經截斷，就不可避免地引起混疊。6、用FFT計算的頻譜為何一定會存在柵欄效應誤差答：用FFT計算的頻譜一定會存在柵欄效應誤差的原因是：對采樣信號的頻譜采用FFT算法進行計算，設數據點數為：N=T/dt=而計算得到的離散頻率點為:Xs(fi)，fi=N,i=0，1，2，.....，N/2。這就相當于透過柵欄觀賞風景，只能看到頻譜的一部分，而其它頻率點看不見，因此很可能使一部分有用的頻率成份被漏掉，所以說一定會存在柵欄效應誤差。7、試述窗函數的作用及窗函數的選用原則答：在信號分析中，加窗的作用除了減小泄露以外，在某些場合，還可抑制噪聲，提高頻率辨識能力。由分析可知，對于窗函數的基本要求是：窗譜的主瓣要窄且高，以提高分辨率；旁瓣應小，正負交替接近相等，以減小泄露或負譜現象。關于窗函數的選擇，還應考慮分析信號的性質與處理要求。如果僅要求精確讀出主瓣頻率，而不考慮幅值精度，則可選用主瓣寬度比較窄而便于分辨的矩形窗；如果分析窄帶信號，且有較強的干擾噪聲，則應選用旁瓣幅度小的窗函數，如汗寧窗、三角窗等；對于隨時間按指數衰減的函數，可采用指數窗來提高信噪比。8、1.目前數字信號處理正在逐步取代用模擬電路實現的模擬信號處理，為什麼答：第一、數字信號處理技術更經濟、更方便。隨著CMOS技術的發展，可以以低成本方式實現功能強大的數字信號處理系統。而模擬信號處理系統卻無法享受CMOS技術發展帶來的好處。第二、數字信號處理抗干擾能力強。而模擬信號處理容易收各種干擾，尤其是各種電磁干擾。第三、數字信號處理受環境影響小。模擬信號處理受溫度和濕度等環境因素影響，環境溫度一變，整個處理系統的參數就發生變化。第四、對于數字信號處理系統來說，改變數字信號處理系統的功能只要修改處理程序就可以，整個系統的硬件不需要改變。而模擬處理系統則不然，需要重新布局和布線，重新制作整個硬件系統。所以說目前數字信號處理系統正在逐步取代用模擬電路實現模擬信號處理。1、信號的分類有哪些答：信號的分類：1、按信號隨時間變化的確定性與否分為確定性信號和非確定性信號，而確定性信號有可分為周期信號和非周期信號，周期信號分為諧波信號和一般周期信號，非周期信號分為準周期信號和瞬態信號，非周期信號分為平穩隨機信號和非平穩隨機信號兩大類；2、按信號幅值隨時間變化的連續性分類，信號可分為連續信號和離散信號，而連續信號可分為模擬信號和一般連續信號，離散信號可分為一般離散信號和數字信號。2、A/D轉換、D/A轉換、A/D轉轉換的步驟有哪些答：把模擬信號轉換為與其相對應的數字信號的過程，稱為A/D轉換，反之則稱為D/A轉換；A/D轉換的步驟有采樣、量化、編碼。3、傳感器的定義答：傳感器是借助檢測元件將一種形式的信息轉換成另一種信息的裝置。4、傳感器的物理定律有哪些傳感器的靜態特性有哪些傳感器的選型原則是什么傳感器的類型有那些列舉答：傳感器的物理定律有：1、守恒定律：能量、動量、電荷量等守恒定律。2、場的定律“包括運動場定律，電磁場的感應定律。3、物質定律：如胡克定律、歐姆定律等。傳感器的靜態特性是指檢測系統的輸入不隨時間變化的恒定信號時，系統的輸出與輸入之間的關系，主要包括：線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移、測量范圍、量程、精度、分辨率和閥值、穩定性等。傳感器的選用原則主要考慮靈敏度、線性范圍、響應特性、穩定性、精確度、測量方式等六個方面的問題。傳感器的類型有機械式（波紋管、波登管）、電磁及光電子式（電阻、電容及電感式傳感器、磁電、壓電與熱電式傳感器、光電、光纖傳感器等）、輻射式（激光測試傳感器）、流體式。5、泄漏效應的原因答：泄漏的原因來自兩個方面：1、輸入頻率不是fs/n的整數倍，因為DFT只能輸出在fs/n的頻率點上的功率，所以當輸入頻率不在fs/n的整數倍時，DFT的輸出上就沒有與輸入頻率相對應得點，那么輸入頻率就會泄漏到所有的輸出點上；2、對于非矩形窗，窗本身就會產生一定的泄漏。6、傅里葉變換、傅里葉級數、離散傅里葉變換的定義，應用范圍答：傅里葉技術：傅里葉變換：離散傅里葉公式：卷積分定義公式7、相關定義、公式、應用舉例答：統計學中用相關系數來描述變量x，y之間的相關性。是兩隨機變量之積的數學期望，稱為相關性，表征了x、y之間的關聯程度。應用：1、機械加工表面粗糙度自相關分析2、地下輸油管道漏損位置的探測3、地震位置測量8、相干、相關、卷積對比異同答：“相干”也叫“相參”。對兩個確定性信號，如果它們之間具有確定的相位關系，則稱這兩個信號是相干的。“相關”是用來描述兩個隨機信號（過程）之間的關系，與“統計獨立”意思相反。對兩個隨機信號，如果它們之間的相關函數不是delta函數，則兩個隨機信號是相關的。卷積定義:函數f(x)和h(x)，其卷積運算用符號f(x)*h(x)表示，定義為如下積分12.函數f(x)和h(x)的相關定義9、幅度調制定義、原理，同步解調的定義、原理答：幅調是指將一個高頻簡諧信號（載波信號）的幅值與被測試的緩變信號（調制信號）相乘，使載波信號的幅值隨測試信號的變化而變化。把調幅波再次與原載波信號相乘，則頻域圖形將再一次進行“搬移”,當用一低通濾波器濾去頻率大于fm的成分時，則可以復現原信號的頻譜。與原頻譜的區別在于幅值為原來的一半，這可以通過放大來補償。這一過程稱為同步解調，同步是指解調時所乘的信號與調制時的載波信號具有相同的頻率和相位。用等式表示為：10、濾波器定義，按通頻帶范圍分類為按沖擊響應時間特性分類為答：濾波器是一種選頻裝置，它可以使信號中特定的頻率成分通過，同時極大地衰減其他頻率成分。按通頻帶范圍分類：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器四類。按沖擊響應時間分類，可以分為：無限脈沖響應（IIR）濾波器和有限脈沖響應（FIR）濾波器兩類。11、設f(x)是周期為2π的函數，其在[-π，π]上的表達式為，將其展開為傅里葉級數f(x)=f(x)=｛x,-π≤x﹤00,0≤x﹤π12、試述相關分析的定義，舉例說明互相關分析的應用。變量之間的相依關系稱為相關，信號之間的相似關系稱為相關函數。統計學中用相關關系來描述變量x,y之間的相關性。兩隨機變量之積的數學期望稱為相關性，表征了x,y之間的關聯程度。相關分析的工程應用：機械加工表面粗糙度自相關分析，提取出回轉誤差等周期性的故障源；自相關測轉速，提取周期性轉速成分；地下輸油管道漏損位置的探測；地震位置測量等。13、試述窄帶信號的特點及解調方法。窄帶信號就是信號的(頻率)帶寬很窄，信號帶寬遠小于中心頻率的是窄帶信號。窄帶信號的功率集中在中心頻率附近,與寬帶信號的功率譜密度和頻譜密度圖有很大的差距.處理方法也有很大差距.調制信號的幅度越小,被調信號的頻率偏移越近的信號是窄帶信號。窄帶調頻可以由乘法器來實現，因此一定可以用相干解調的方法來恢復原調制信號。帶通濾波器的作用是用于通過調頻信號和抑制噪聲，帶寬為已調信號頻譜的兩倍。低通濾波器的帶寬為調制信號的帶寬，其作用是濾除由乘法器產生的不必要成分，取出原調制信號。FM解調器中輸入的調頻信號被連接到乘法器的一個輸入端，經過一個耦合電容與一個LC并聯諧振回路組成的移相電路產生正交信號作為乘法器的另一個輸入。所有相移由耦合電容產生的相移及諧振回路產生的附加相移兩部分組成。由于LC諧振在載波頻率fc上，因此，諧振電路產生的相移是時變信號，此時信號的變化與輸入信號的頻率偏移成正比。利用性能優良而且易于集成的鎖相環解調器對FM信號進行解調，在窄帶FM通信中也是常用的方法，14、試述窗函數法FIR數字濾波器的設計步驟，以高通數字濾