重慶大學(xué)材料成型測試與控制技術(shù)期末復(fù)習(xí)

1、材料成型測試與控制技術(shù) 小肥羊22材料成型測試與控制技術(shù)總結(jié)1.信號及其描述1.1信號的分類與描述 1）根據(jù)信號和時間變量是否連續(xù)可將信號分為兩類（連續(xù)時間信號、離散時間信號）模擬信號：時間和幅值均為連續(xù)的（在所在時間區(qū)間，信號值）是確定的）數(shù)字信號：時間和幅值均為離散的（在幅值、時間的某些點有值，其余未知 3）按信號的變化規(guī)律分：確定性信號：可用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式來描述，可知其過去，現(xiàn)在及將來的變化。（周期信號，非周期信號）隨機(jī)信號：無法用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式來描述，具有不確定性和事先不可預(yù)知性。1.2確定性信號及其描述（計算題）1.2.1周期信號1）時域描述2）頻域描述（傅里葉級數(shù)展開） 三角函

2、數(shù)形式、復(fù)指數(shù)形式3）周期信號的頻譜（重點）周期信號頻譜特點離散性：每條譜線代表一個頻率分量；諧波性：譜線出現(xiàn)在基波的整數(shù)信頻率上收斂性：諧波次數(shù)越高，諧波分量越小。信號的頻帶指信號包含頻率成份的范圍。4）周期信號的強度表述周期信號的強度：峰值、絕對均值、有效值、平均功率等。通常測試儀表的刻度過程相當(dāng)于把檢波電路輸出和簡諧信號有效值的關(guān)系“固化”在電壓表中，非簡諧信號因波形不同，這種關(guān)系已改變，從而造成電壓表在測量復(fù)雜信號有效值時的系統(tǒng)誤差，應(yīng)根據(jù)檢波電路和波形來修正有效值的讀數(shù)。1.2.2非周期信號1）準(zhǔn)周期信號：由一系列頻率比為無理數(shù)的正弦波組成，其頻率譜為離散的，但不滿足諧波性。2）瞬變

3、非周期信號與連續(xù)頻譜： 瞬變非周期信號常見的有矩形脈沖信號、指數(shù)脈沖信號、衰減振蕩和單位脈沖。3）（簡答）將周期函數(shù)的復(fù)指數(shù)形式的傅立葉級數(shù)展開與非周期函數(shù)的傅立葉變換相比較，看出兩點不同： 周期函數(shù)中所包含的頻率成分，是基頻0的整倍數(shù)。而非周期函數(shù)中包含了一系列從0到無窮大的所有頻率成分，是連續(xù)變量。 周期函數(shù)的傅立葉系數(shù)Cn反映的是對應(yīng)頻率成分幅值的大小，而非周期函數(shù)的傅立葉變換X()反映的是單位頻率寬度上的振幅。所以又稱 X()為頻譜密度函數(shù)。4）傅里葉變換的主要性質(zhì)：（重點計算:傅里葉變換）對稱性時間尺度改變特性時移和頻移卷積特性微分和積分特性1.2.3幾種典型信號的頻譜矩形窗函數(shù)的頻

4、譜、正弦函數(shù)的頻譜、周期單位脈沖序列的頻譜周期信號通過傅立葉級數(shù)展開進(jìn)行分析，具有離散頻譜；非周期瞬變信號通過傅立葉變換得到連續(xù)的頻譜密度，反映信號是由各種頻率的正余弦函數(shù)連續(xù)疊加而成。1.3隨機(jī)信號1.3.1概述隨機(jī)信號是不能用確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式來描述的，不能預(yù)測其未來任何瞬時值，任何一次觀測值只代表在其變動范圍中可能產(chǎn)生的結(jié)果之一，但其值的變動服從統(tǒng)計規(guī)律。樣本函數(shù)：按時間歷程所作的各次長時間觀測記錄樣本記錄：樣本函數(shù)在有限時間區(qū)間上的部分隨機(jī)過程：全部樣本函數(shù)的集合 自相關(guān)函數(shù)：和兩時刻瞬時值乘積的總合平均。 一般情況下：隨時間的改變而變化，成為非平穩(wěn)隨機(jī)過程；若不隨時間的改變而變化，成為

5、平穩(wěn)隨機(jī)過程。如果所有樣本函數(shù)在固定時刻的統(tǒng)計特性與單一樣本在長時間的統(tǒng)計特性是一致的，稱這類隨機(jī)過程為各態(tài)歷經(jīng)過程。描述隨機(jī)過程必須采用統(tǒng)計平均方法，有關(guān)的統(tǒng)計特征參數(shù)或函數(shù)有：（掌握）幅值域：平均值、方差、均方值、概率密度函數(shù)、聯(lián)合概率密度函數(shù)等；時間域：自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)等；頻率域：自（功率）譜密度函數(shù)、互（功率）譜密度函數(shù)、相干函數(shù)等。1.3.2 隨機(jī)信號的主要特征參數(shù)平均值（直流分量）：方差（波動程度）：均方值（均方值）：上述特征參數(shù)相互關(guān)系：概率密度函數(shù)：信號幅值落在指定區(qū)間內(nèi)的概率。概率密度函數(shù)提供了隨機(jī)信號分布的信息，不同隨機(jī)信號有不同的概率密度函數(shù)圖形，可借此來識別信號的

6、性質(zhì)。概率密度函數(shù)描述隨機(jī)信號在工程上具有重要實用價值：給出了隨機(jī)信號在幅值域上的概率統(tǒng)計分布規(guī)律；可用來判斷被測信號的性質(zhì)。2.測試裝置的基本特性2.1概述測量系統(tǒng)（裝置）實際上是一個信息通道。理想的測量系統(tǒng)應(yīng)該準(zhǔn)確地真實地反映和傳送所需要的信號而將那些無關(guān)的虛假的信號（干擾）抑止掉。信號與系統(tǒng)有著十分密切的關(guān)系，為了真實地傳輸信號，系統(tǒng)必須具備一些必要的特性，通常用靜態(tài)特性和動態(tài)特性來描述。系統(tǒng)的特性是指系統(tǒng)的輸出和輸入的關(guān)系。2.1.1對測試裝置的基本要求：系統(tǒng)分析中的三類問題：系統(tǒng)辨識、反求、預(yù)測。輸出與輸入成線性關(guān)系為最佳。2.1.2線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)系統(tǒng)輸入x(t)和輸出y(t)

7、間的關(guān)系可以用常系數(shù)線性微分方程來描述：則稱系統(tǒng)為時不變線性系統(tǒng)（定常線性系統(tǒng)）。線性系統(tǒng)性質(zhì)：疊加性、比例性、微分性、積分性、頻率保持性2.1.3有關(guān)測試和測試裝置的若干術(shù)語1）測量、計量和測試測量：確定被測量對象量值為目的全部操作。計量：實現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的測量。測試：具有試驗性質(zhì)的測量。2）測量裝置的誤差和準(zhǔn)確度誤差：測量裝置的示值和被測量的真值之間的差值。約定真值：實際值、修正過的算術(shù)平均值、計量標(biāo)準(zhǔn)器所復(fù)現(xiàn)的量值準(zhǔn)確度：測量裝置給出接近于被測量真值的示值的能力。引用誤差：測量裝置的示值絕對誤差與引用值之比。測量裝置的準(zhǔn)確度等級：用以表示裝置在符合一定計量要求下，能保持誤差在規(guī)

8、定極限范圍內(nèi)。（用引用誤差形式表示其準(zhǔn)確度）精密度：測定值的分散程度，以隨機(jī)誤差分布范圍或標(biāo)準(zhǔn)差表示。準(zhǔn)確度：測定值的算術(shù)平均值 偏離真值的程度，以系統(tǒng)誤差大小來評定。精確度：對裝置的隨機(jī)、系統(tǒng)誤差的綜合評定。3）量程、測量范圍 量程：示值范圍上、下限之差的模 測量范圍：誤差處于允許極限內(nèi)所能測量的被測量值的范圍。4）信噪比 信噪比：信號功率與干擾（噪聲）功率之比。2.1.4測量裝置的特性反映輸入信號通過測量裝置產(chǎn)生的輸出信號之間的聯(lián)系特性測量裝置特性。包括靜態(tài)特性和動態(tài)特性。2.2測量裝置的靜態(tài)特性靜態(tài)特性反映的是當(dāng)信號為定值或變化緩慢時，系統(tǒng)的輸出與輸入的關(guān)系。2.2.1線性度線性度：輸出

9、、輸入信號之間保持常值比例關(guān)系的程度。靜態(tài)特性曲線：在靜態(tài)校準(zhǔn)情況下由實測來確定輸出輸入關(guān)系，稱為靜態(tài)校準(zhǔn)曲線。線性誤差：校準(zhǔn)曲線與擬合直線的偏離程度2.2.2 靈敏度、鑒別力閥、分辨力靈敏度、鑒別力閥用以描述裝置對被測量變化的反應(yīng)能力。靈敏度：輸出發(fā)生變化量與輸入變化量之比鑒別力閥：引起輸出值生產(chǎn)一個可察覺的最小被測量變化值。分辨力：裝置有效辨別緊密相鄰值的能力。2.2.4 穩(wěn)定度和漂移穩(wěn)定度：裝置在規(guī)定條件下保持測量特性恒定不變的能力。漂移：測量裝置的測量特性隨時間的緩慢變化2.3 測試裝置動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述動態(tài)特性是當(dāng)輸入信號隨時間發(fā)生變化時，輸出信號輸入信號之間的關(guān)系，通常用微分方程來

10、描述。2.3.1傳遞函數(shù)拉氏變換（簡答）傳遞函數(shù)的特點：與輸入及系統(tǒng)的初始條件無關(guān)，只表達(dá)傳輸特性。只反映系統(tǒng)傳輸特性，不拘泥于系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)。傳遞函數(shù)將因具體物理系統(tǒng)、輸入、輸出的量綱而有所變化。H(s)中分母決定于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分子與系統(tǒng)外界聯(lián)系有關(guān)2.3.2頻率響應(yīng)函數(shù)（重點）頻率響應(yīng)函數(shù)是在頻率域中描述和考察系統(tǒng)特性。1）幅頻特性、相頻特性和頻率響應(yīng)函數(shù)根據(jù)系統(tǒng)的保頻特性 若 則依次用不同頻率的簡諧信號去激勵被測系統(tǒng)，同時測出激勵和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出的幅值、相位，得到幅值比Ai、相位差i。其中和是的函數(shù)。系統(tǒng)的幅頻特性，相頻特性，統(tǒng)稱為系統(tǒng)的頻率特性。定義頻率響應(yīng)函數(shù)2）頻率響應(yīng)函數(shù)的求法通過

11、傳遞函數(shù)求取頻率響應(yīng)函數(shù)已知：，令便求得頻率響應(yīng)函數(shù)。即分別對時域輸入信號和輸出信號進(jìn)行傅氏變換，得到，得通過試驗方法求取頻率響應(yīng)函數(shù)。2.3.3脈沖響應(yīng)函數(shù)設(shè)系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)（權(quán)函數(shù)）。系統(tǒng)特性在時域可用脈沖響應(yīng)函數(shù)來描述，頻率域可用頻率響應(yīng)函數(shù)來描述，復(fù)數(shù)域可用傳遞函數(shù)來描述。 拉氏變換 傅氏變換2.3.4環(huán)節(jié)的串聯(lián)和并聯(lián)兩環(huán)節(jié)串聯(lián)時： n個環(huán)節(jié)串聯(lián)系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)為：頻率響應(yīng)函數(shù)，幅頻，相頻兩環(huán)節(jié)并聯(lián)時： 并聯(lián)系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)：任何分母中s高于3次（n3）的高階系統(tǒng)總是可以看成若干個一階環(huán)節(jié)和二階環(huán)節(jié)的并聯(lián)。因此了解一、二階環(huán)節(jié)的傳輸特性，是分析了解高階、復(fù)雜系統(tǒng)傳輸特性的基礎(chǔ)。2.3.

12、5一階、二階系統(tǒng)的特性2.4測試裝置對任意輸入的響應(yīng)2.4.1系統(tǒng)對任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)的輸出就是輸入與系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系的最基本的表達(dá)式。2.4.2系統(tǒng)對單位階躍函數(shù)的響應(yīng)單位階躍信號 一階系統(tǒng)對單位階躍輸入的響應(yīng)為：2.5實現(xiàn)不失真測試的條件1）（簡答）設(shè)測試系統(tǒng)的輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系 y(t)=A0x(t-t0)，該系統(tǒng)的輸出波形與輸入信號的波形精確地一致，只是幅值放大了A0倍，在時間上延遲了t0而已。這種情況下，認(rèn)為測試系統(tǒng)具有不失真的特性。不失真測試系統(tǒng)條件的幅頻特性和相頻特性應(yīng)分別滿足：2）（簡答）完全理想地實現(xiàn)不失真測試比較困難，人們只能努力把波形

13、失真限制在一定誤差范圍內(nèi)。主要措施： 1）選用合適的測試裝置； 2）應(yīng)對輸入信號做必要的前期處理，以免某些頻率位于測試裝置共振區(qū)的噪聲進(jìn)入，使信噪比變差。3.常用的傳感器（工作原理）3.1概述（名詞解釋）傳感器：直接作用于被測量，能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成同種或別種量輸出的器件。 目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號大多為電信號。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。3.2電阻式傳感器（掌握）電阻式傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器。有變阻器式、電阻應(yīng)變式、熱敏式、光敏式、電敏式等。1）電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變片工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械

14、變形時，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長或縮短)的變化而發(fā)生變化象。原理(重點)：應(yīng)變片粘固在彈性元件或需要測量變形的物體表面，外力作用下，電阻絲隨物體一起變形，電阻發(fā)生相應(yīng)變化被測量被轉(zhuǎn)化為電阻的變化。應(yīng)變片的電阻R為任何一個參數(shù)變換均會引起電阻變化電子稱原理：將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。 3.3電感式傳感器（重點掌握）電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，它是把被測量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。1）自感型可變磁阻式原理：電磁感應(yīng)；渦流式原理：渦流效應(yīng)渦流式傳感器特點：可用于動態(tài)非接觸測量，測量范圍110mm，最高分辨力可達(dá)1m；結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，不受油液等介質(zhì)影響。2

15、）互感式（差動變壓器式傳感器）工作原理：互感現(xiàn)象 應(yīng)用：板厚測量，張力測量3.4電容式傳感器（掌握）變換原理：將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化。兩平行極板組成的電容器，它的電容量為：電容量d、A或者e發(fā)生變化時，都會引起電容變化。1）極距變化型2）面積變化型 角位移型 平面線位移型 面積變化型電容傳感器特點：線性性好，靈敏度低，適用于大位移測量。3）介質(zhì)變化型3.5半導(dǎo)體傳感器1）霍爾元件：霍爾元件是一種半導(dǎo)體磁電轉(zhuǎn)換元件，它利用霍爾效應(yīng)進(jìn)行工作。2）磁阻元件：磁阻元件是利用半導(dǎo)體材料的磁阻效應(yīng)來工作。磁阻效應(yīng)3.6熱電偶式傳感器（考試重點）熱電偶是基于熱電勢效應(yīng)原理的測溫用傳感器，實質(zhì)上是一種

16、將熱能轉(zhuǎn)換為電能的能量轉(zhuǎn)換型傳感器。3.8.1熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)：將兩種不同材料的導(dǎo)體A和B串接成一個閉合回路，當(dāng)兩個接點溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，形成電流，此現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱點效應(yīng)主要由兩部分構(gòu)成：1）接觸電勢，接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。2）溫差電勢A湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1時所產(chǎn)生的溫差電動勢，例如在0時，銅的 =2V/。3）回路總電勢：由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點溫度分別為T、T0,如果TT0，則必存在著兩個接觸電勢和兩個溫差電勢，回路總電勢： 4）結(jié)論（簡答題）熱電偶回路熱電勢與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)。不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或

17、半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶。當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時才能有熱電勢產(chǎn)生。導(dǎo)體材料確定后，熱電勢的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)，且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測溫的原理。3.8.2 熱電偶基本性質(zhì)1）均質(zhì)導(dǎo)體定律：一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其導(dǎo)體是否存在溫度梯度，回路中沒有電流。2）中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入電位計E，只要保證電位計與連接熱電偶處的接點溫度相等，就不會影響回路中原來的熱電勢。3） 中間溫度定律：兩種導(dǎo)體材料組成熱電偶回路，當(dāng)接點溫度為T1、T3時，其熱電勢為EAB(T1, T3)，則：EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+EAB（T2,

18、 T3）4）熱電偶匹配定律：如果任意兩種導(dǎo)體材料的熱電勢是已知的，它們的冷端和熱端的溫度又分別相等，如圖所示，它們相互間熱電勢的關(guān)系為：EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）4.信號調(diào)理、處理和記錄信號調(diào)理的的目的是便于信號的傳輸與處理。4.1電橋電橋是將電阻、電感、電容等參數(shù)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷夯螂娏鬏敵龅囊环N測量電路。 電橋測量電路具有較高的精確度和靈敏度。按激勵電壓分為：直流、交流電橋按輸出分為：不平衡、平衡橋式電路4.1.1直流電橋電橋的工作方式：偏位法：電橋失衡，輸出不平衡的電壓，反應(yīng)快。零位法：電橋失衡后，伺服機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)調(diào)整臂阻抗，使輸出恢復(fù)為零，調(diào)整量的大

19、小與被測量成正比，精度高。4.1.2交流電橋交流電橋采用交流激勵電壓，交流電橋平衡必須滿足兩個條件，相對兩臂阻抗之模的乘積相等，且阻抗角之和也必須相等。常用的電容、電感電橋，其相鄰兩臂接入電阻，而另兩橋臂接入相同性質(zhì)的阻抗，保持。4.2調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：使一個信號的某些參數(shù)在另一信號的控制下而發(fā)生變化的過程。 載波：一般是較高頻率的交變信號。 調(diào)制信號:控制信號 已調(diào)制波:輸出解調(diào)：從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號的過程。 調(diào)制可分為調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM），使載波的幅值、頻率、或相位隨調(diào)制信號變化而變化。4.2.1調(diào)制及解調(diào)1）原理：調(diào)幅是將一個高頻簡諧信號（載波）與測試信號（調(diào)制信

20、號）相乘，使高頻信號的幅值隨測試信號的變化而變化。整流檢波：把調(diào)制信號進(jìn)行偏置，疊加一個直流分量，使信號具有正電壓，通過對調(diào)制波整流、濾波可恢復(fù)原調(diào)制信號，減去偏置電壓，就得到所需要的信號。4.2.2調(diào)頻及其解調(diào)調(diào)頻是利用信號電壓的幅值控制振蕩器，振蕩器輸出的等幅波，其振蕩頻率偏移量和信號電壓成正比。1）直接調(diào)頻測量電路:在被測量小范圍變化時，電容（或電感）的變化也有與之對應(yīng)的接近線性的變化，把該電容（電感）作為自激振蕩器的諧振回路中的調(diào)諧參數(shù)。2）壓控震蕩器:壓控震蕩器的輸出瞬時頻率與輸入控制電壓成線性關(guān)系3）變壓器偶合的諧振回路鑒頻器:調(diào)頻波的解調(diào)又稱鑒頻，是將頻率變化恢復(fù)成調(diào)制信號電壓幅

21、值變化的過程。4.3 濾波器濾波器是一種選頻裝置，可使信號中特定的頻率成分通過，極大衰減其他頻率成分。4.3.1 濾波器分類1）按功能分：低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器，帶阻濾波器 2）按處理信號的類型分：模擬濾波器、數(shù)字濾波器模擬濾波器：由R、L、C電路組成；數(shù)字濾波器：由一定的算法在計算機(jī)上實現(xiàn)。4.3.2理想濾波器理想濾波器是指能使通帶內(nèi)信號的幅值和相位都不失真，阻帶內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器，其通帶和阻帶之間有明顯的分界線。4.3.3 實際RC 調(diào)諧式濾波器1）實際濾波器的基本參數(shù)理想濾波器是不存在的，在實際濾波器的幅頻特性圖中，通帶和阻帶之間應(yīng)沒有嚴(yán)格的界限。在通帶和阻帶之間

22、存在一個過渡帶。在過渡帶內(nèi)的頻率成分不會被完全抑制，只會受到不同程度的衰減。 與理想濾波器相比，實際濾波器需要用更多的概念和參數(shù)去描述它，主要參數(shù)有紋波幅度、截止頻率、帶寬、品質(zhì)因數(shù)、倍頻程選擇性等。紋波幅度d：在一定頻率范圍內(nèi)，實際濾波器的幅頻特性可能呈波紋變化，其波動幅d與幅頻特性的平均值A(chǔ)0相比，越小越好，一般應(yīng)遠(yuǎn)小于-3dB。截止頻率fc：幅頻特性值等于0.707A0所對應(yīng)的頻率稱為濾波器的截止頻率。以A0為參考值，0.707A0對應(yīng)于-3dB點，即相對于A0衰減3dB。若以信號的幅值平方表示信號功率，則所對應(yīng)的點正好是半功率點。帶寬B和品質(zhì)因數(shù)Q值 ：上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為

23、濾波器帶寬。帶寬決定著濾波器分離信號中相鄰頻率成分的能力頻率分辨力。對于帶通濾波器，通常把中心頻率f0和帶寬 B之比稱為濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q。Q值越大，表明濾波器頻率分辨力越高。 倍頻程選擇性：倍頻程選擇性是指在上截止頻率fc2與 2fc2之間，或者在下截止頻率fc1與fc1/2之間幅頻特性的衰減值，即頻率變化一個倍頻程時的衰減量 。 濾波器因素 2） RC調(diào)諧式濾波器的基本特性一階RC低通濾波器 當(dāng)近似一直線，不失真。上截止頻率當(dāng)起積分器作用 RC高通濾波器 當(dāng)不失真。截止頻率：當(dāng)，輸出與輸入的微分成正比，起微分器作用。4.3.4數(shù)字濾波器 數(shù)字濾波實際上是利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)運算對信號進(jìn)行頻率選擇

24、。5.信號初步處理信號分析：研究信號的構(gòu)成和特征值。信號處理：將信號經(jīng)過必要的變換以獲得所需信息的過程。信號處理的目的（簡答）： 分離信號和噪聲，提高信噪比；從信號中提取有用的特征信號； 修正測試系統(tǒng)的某些誤差。5 .1數(shù)字信號處理的基本步驟（簡答）預(yù)處理：將信號變成適于數(shù)字處理的形式模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換：模擬信號經(jīng)過采樣、保持、量化并轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的過程。采樣：將一個時間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為時間上斷續(xù)變化的（離散的）模擬量。保持：將采樣得到的模擬量保持下來，即s(t)=0期間，使輸出不等于0，而等于采樣控制脈沖存在的最后瞬間的采樣值。量化：用基本的量化電平的個數(shù)來表示采樣保持電路得到的模擬

25、電壓值，把時間上離散而數(shù)字上連續(xù)的模擬量，以一定的準(zhǔn)確度變化為時間上、幅值上都為離散的、量級化的等效數(shù)字值。量化過程就是把采樣保持下來 的模擬量舍入成整數(shù)的過程 。編碼：把量化得到的數(shù)值（量化電平的整數(shù)倍）用二進(jìn)制數(shù)碼、BCD 碼或其他碼來表示。通過采樣、保持、量化、編碼過程，將各采樣點的模擬電壓轉(zhuǎn)化成與之一一對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)碼。AD轉(zhuǎn)化電路： ADC（Analog-to-Digital Converter）電路分成直接法和間接法兩大類。A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)：分辨率、轉(zhuǎn)換速度、模擬信號的輸入范圍。數(shù)字信號處理器或計算機(jī)：對離散的時間序列進(jìn)行運算處理。結(jié)果顯示：顯示或打印運算結(jié)果。5.2信號數(shù)字

26、化出現(xiàn)的問題（重點）模擬信號數(shù)字化過程可能引起信號和蘊含信息的失真。5.2.1 時域采樣、混疊和采樣定理時域采樣：將連續(xù)時間信號變成離散時間序列的過程，相當(dāng)于在連續(xù)時間信號上“摘取”許多離散時刻上的信號瞬時值。采樣間隔的選取很重要（簡答）采樣間隔太小，定長時間記錄數(shù)字序列就很長，計算工作量大；如序列長度一定，處理很短的時間歷程。采樣間隔太大，則可能丟失有用的信息。采樣間隔Ts太大，fs太小，平移距離1/Ts過小，那么移至各采樣脈沖所處的頻譜X(f)就會有一部分相互交疊?；殳B?；殳B出現(xiàn)在f=fs/2,左右兩側(cè)頻率處，fs/2折疊頻率。任何一個大于折疊頻率的高頻成分f1都將和一個低于折疊頻率f2相

27、混疊，將高頻f1誤認(rèn)為低頻f2。要求不產(chǎn)生頻率混疊，首先x(t)成為有限帶寬的信號，其次應(yīng)使采樣頻率fs大于帶限信號的最高頻率fh的2倍。采樣定理：5.2.3截斷、泄露和窗函數(shù)截斷：將信號乘以時域的有限寬矩形窗函數(shù)。有限帶寬信號截斷后變成無限帶寬信號，這種信號信號的能量在頻率軸分布擴(kuò)展的現(xiàn)象稱為泄露。5.2.4 頻率采樣、時域周期延拓和柵欄效應(yīng)頻率采樣：在頻域中用脈沖序列D(f)乘信號的頻譜函數(shù)。5.2.5 頻率分辨力、正周期截斷頻率采樣間隔f是頻率分辨力的指標(biāo)。間隔越小頻率分辨力越高。f，N即提高分辨力，計算點數(shù)必然增加，工作量增大。對周期信號實行整周期截斷是獲得準(zhǔn)確頻譜的先決條件。因為DF

28、T的效果相當(dāng)于將窗內(nèi)信號向外周期延拓。5.3相關(guān)分析及其應(yīng)用5.3.2 信號的自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)自相關(guān)函數(shù)在時取得最大 。-均方值足夠大，（隨機(jī)信號）自相關(guān)函數(shù)為偶函數(shù)， 周期函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)仍為同頻率的周期函數(shù)，其幅值與周期信號的幅值有關(guān)，而丟失了原信號的相位信息。自相關(guān)函數(shù)是區(qū)別信號類型的一個非常有效的手段。5.3.3信號的互相關(guān)函數(shù) 兩各態(tài)歷經(jīng)過程的隨機(jī)信號x(t)和y(t)的互相關(guān)函數(shù)定義為： 互相關(guān)函數(shù)是噪聲背景下提取有用信息的一個非常有效的手段。例 設(shè)兩個周期信號x(t)和y(t)求 互相關(guān)函數(shù)。應(yīng)用相關(guān)分析原理來消除信號中的噪聲干擾、提取有用信息的處理方法稱為相關(guān)濾波。6

29、自動控制裝置2）一些名詞解釋：自動控制：在無人直接參加的情況下，利用控制裝置使被控對象和過程自動地按預(yù)定規(guī)律變化的控制過程。自動控制系統(tǒng)：是由控制裝置和被控對象所組成，它們以某種相互依賴的的方式組合成為一個有機(jī)整體，并對被控對象進(jìn)行自動控制。被控對象：要求實現(xiàn)自動控制的機(jī)器，設(shè)備或生產(chǎn)過程。控制器：對被控對象起控制作用裝置的總體，稱做控制裝置或控制器。輸出量：表現(xiàn)于控制對象或系統(tǒng)輸出端，并要求實現(xiàn)自動控制的物理量。輸入量：作用于控制對象或系統(tǒng)輸入端，并可使系統(tǒng)具有預(yù)定功能或預(yù)定輸出的物理量。擾動：所有妨礙控制量對被控量按要求進(jìn)行正?？刂频囊蛩?，稱為干擾量或擾動量。 3）自動控制的主要控制方式：

30、開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復(fù)合控制開環(huán)控制：指控制器與被控對象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程。主要特點（簡答）：1.輸出不影響輸入，對輸出不需要測量，通常容易實現(xiàn)；2.組成系統(tǒng)的元部件精度高，系統(tǒng)的精度才能高；3.系統(tǒng)的穩(wěn)定性不是主要問題；控制方式：按給定值操縱。閉環(huán)控制：是指控制器與控制對象之間既有順向作用又有反向聯(lián)系的控制過程。主要特點：1.輸出影響輸入，所以能削弱或抑制干擾；2.低精度元件可組成高精度系統(tǒng)；3.因為可能發(fā)生超調(diào)，振蕩，所以穩(wěn)定性很重要。控制方式：反饋控制復(fù)合控制： 實質(zhì)上是在閉環(huán)控制回路的基礎(chǔ)上，附加一個輸入信號(給定或擾動)的順饋通路，對信號實行加強或補償，以達(dá)到精

31、確的控制效果。 4）對控制系統(tǒng)的一般要求：穩(wěn)定性，穩(wěn)態(tài)性能（準(zhǔn)確性），過渡過程性能（快速性）對系統(tǒng)要求概括為：穩(wěn)定好，動作快，精度高。5）基本控制規(guī)律：位式控制，比例控制，積分控制，微分控制，比例微分積分控制7.電氣控制1）接觸器的結(jié)構(gòu)：接觸器是電力拖動和自動控制系統(tǒng)中使用量大，涉及面廣的一種低壓自動控制電器，用來頻繁地接通和分?jǐn)嘟弧⒅绷髦骰芈泛痛笕萘靠刂齐娐?。接觸器分類及主要技術(shù)：參數(shù)接觸器分類：交流接觸器、直流接觸器2）繼電器：繼電器是用于控制與保護(hù)電路中作信號轉(zhuǎn)換用的電器。3）熔斷器：用于供電線路和電氣設(shè)備的短路保護(hù)的保護(hù)電器。4）低壓斷路器：低壓斷路器是指能接通、承載及分?jǐn)嗾ｋ娐窏l件下的電流，也能在規(guī)定的非正常電路條件（過載、短路）下接通、承載一定時間和分?jǐn)嚯娏鞯拈_關(guān)電器，也稱自動空氣開關(guān)。低壓斷路器的功能相當(dāng)于刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器、過電流繼電器及欠電壓繼電器的組合，可用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來控制不頻繁起動的電動機(jī)，是一種既有手動開關(guān)作用又能自動進(jìn)行欠電壓、失電壓、過載和短路保護(hù)的開關(guān)電器。5）主令電器主令電器是用來發(fā)布命令、改變控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制