1、機械電子工程測試技術一、采集及傳輸部分思考題第2節.信號調理的內容和目的？答：信號調理的的目的是便于信號的傳輸與處理。內容：（1）把傳感器輸出的微弱電壓或電流信號放大，以便于傳送、信噪分離或驅動其他測量顯示電路；（2）多數傳感器的輸出是電阻、電感或電容等不便于直接記錄的電參量，需要用電橋電路等把這些電參量轉換為電壓或電流的變化；（3）抑制傳感器輸出信號中噪聲成分的濾波處理；其他內容：如阻抗變換、屏蔽接地、調制與解調、信號線性化等。.信號調制與解調的種類？答：根據載波受調制的參數不同，使載波的幅值、頻率或相位隨調制信號而變化的過程分別稱為調幅（AM、調頻（FM）和調相（PM。調幅是將一個高頻簡諧

2、信號（載波）與測試信號（調制信號）相乘，使高頻信號的幅值隨測試信號的變化而變化。在實際的調幅信號的解調中一般不用乘法器而采用二極管整流檢波器和相敏檢波器；調頻是利用信號電壓的幅值控制載波的頻率，調頻波是等幅波,但頻率偏移量與信號電壓成正比。調頻波的解調又稱為鑒頻，調制波的解調電路又叫鑒頻器。調相：載波的相位對其參考相位的偏離值隨調制信號的瞬時值成比例變化的調制方式，稱為相位調制，或稱調相。.隔離放大器有何特征和特點，主要用在哪些場合？它分哪幾類？答：隔離放大器是帶隔離的放大器，其輸入電路、輸出電路和電源之間沒有直接的電路耦合，信號的傳遞和電源的傳遞均通過變壓器耦合或光電耦合（多用變壓器耦合，因

3、光電耦合線性度較差）實現。隔離放大器不僅具有通用運放的性能，而且輸入公共地與輸出公共地之間具有良好的絕緣性能。變壓器耦合隔離放大器有兩種結構：一種為雙隔離式結構，另一種為三隔離式結構。光隔離放大器，最簡單的光隔離放大器可用光電耦合器件組成。但是，光電耦合器的電流傳輸系數是非線性的，直接用來傳輸模擬量時，會造成非線性失真較大和精度差等問題。.信號濾波器的種類？答：濾波器按其階次可分為一階濾波器、二階濾波器、三階濾波器等；根據濾波器的電路是數字的還是模擬的，可將濾波器分為數字濾波器和模擬濾波器兩類；根據構成濾波器的元件類型，可分為RGLC或晶體諧振濾波器；根據構成濾波器的電路性質，可分為無源濾波器

4、和有元濾波器；最常用的是根據濾波器的通頻帶可將濾波器分為低通、高通、帶通和帶阻類型。第3節A/D,D/A轉換器的主要技術指標有那些？答：分辨率：A/D對輸入模擬信號白分辨能力；D/A轉換器的分辨力可用輸入的二進制數碼的位數來表示。位數越多，則分辨力也就越高。常用的有8位、10位、12位、16位等。12D/A轉換器的分辨力為1/212=0.024%。轉換誤差：通常以輸出誤差的最大值形式給出，它表示A/D實際輸出的數字量和理論上的輸出數字量之間的差別，常用最低有效位的倍數表示；轉換精度定義為實際輸出與期望輸出之比。以全程的百分比或最大輸出電壓的百分比表示。理論上D/A轉換器的最大誤差為最低位的1/

5、2,10位D/A轉換器的分辨力為1/1024，約為0.1%,它的精度為0.05%。如果10位D/A轉換器的滿程輸出為10V,則它的最大出誤差為10V*0.0005=5mV。具有某種分辨力的轉換器在量化過程中由于采用了四舍五入的方法，因此最大量化誤差應為分辨力數值的一半。如上例8位轉換器最大量化誤差應為40mV（80mV2Fmax或0s-20m離散采樣把連續信號xftWMtMT發為離散序列x(nAtKn=0,1,2)，那么，如何選才i采樣間隔用就是一個十分重要的問題。也就是說，采樣的基本問題是如何確定合理的采樣間隔At以及采樣長度T,以保證采樣所得的數字信號能真實地代表原來的連續信號x(t一般來

6、說，采樣頻率fs越高，采樣點越密，所獲得的數字信號越逼近原信號。當采樣長度T一定時，fs越高，數據量N=T/AT越大，所需的計算機存儲量和計算量就越大；反之，當采樣頻率降低到一定程度，就會丟失或歪曲原來信號的信息。x(nAt)能否復原到連續信號x(t)與x(t)波形的幅值變化劇烈程度和采樣間隔及的大小有關。而x(t/形的幅值變化劇程度又取決于x(t)的頻率分量。香農采樣定理給出了帶限信號不丟失信息的最低采樣頻率為：fs2fmMEos2cm,其中fm,com為原信號中最高頻率成分的頻率，若不滿足此采樣定理，將會產生頻率混疊現象。.當不滿足采樣定理時如何計算混迭頻率？答：為了使計算的頻率在0,f范

7、圍內與原始信號的頻譜一樣，采樣頻率必須滿足采樣定理。但在實際中，口可能很大，多數情況下人們并不需要分析到這么高的頻率，由于噪聲的干擾，使得fm不能確定，故通常首先對信號進行低通濾波，低通濾波器的上限頻率由分析的要求確定，采樣頻率由低通濾波器而定。由于不存在理想的低通，一、一，一,一,，一,、一.1濾波器，而實際計算中總是使用有限序列，所以在實際應用時選擇的采樣頻率為：fs=(3-5)fc,式中fct低通濾波器的上限頻率。.A/D采樣為何要加抗混迭濾波器？其作用是什麼？答：用低通濾波器濾掉不必要的高頻成分以防止頻率混疊的產生，此時的低通濾波器也稱為抗混疊濾波器。.采樣信號的頻譜為何一定會產生能量

8、泄漏答：數字信號處理只能對有限長的信號進行分析運算，因此需要取合理的采樣長度對信號進行截斷。截斷是在時域將該信號函數與一個窗函數相乘。相應地，在頻域中則是兩函數的傅立葉變換相卷積。因為窗函數的帶寬是有限的，所以卷積后將使原帶限頻譜擴展開來而占據無限帶寬，這種由于截斷而造成的譜峰下降、頻譜擴展的現象稱為頻譜泄露。當截斷后的信號再被采樣，由于有泄露就會造成頻譜混疊，因此泄露是影響頻譜分析精度的重要原因之一。如上所述，截斷是必然的，頻譜泄露是不可避免的。.如何計算高速巡回采集的最小采樣間隔？答：如果在t/10時間內A/DC可完成一次采集，則在t內可巡回采集10個通道，而且保證均每一通道有相同的采樣頻

9、率fs=1/t,A/DC(最小)采樣間隔：/t/10;A/DC采樣頻率10/t,每一通道(信號)采樣間隔：/t;信號采樣頻率1/t。.如何根據采樣通道數、采樣模式、最高分析頻率來選擇采集板？答：采樣通道數表明了采集卡所能采集的最多信號的路數，在選擇時要根據實際要測信號的路數考慮，以保證所有通道數滿足待測信號的要求。采樣模式的選擇要根據被測物理量變化的快慢程度，對于快變信號，要選擇轉換時間小的采樣模式，反之，則可以選擇轉換時間大的采樣模式。最高分析頻率則要根據采樣定理來選擇，以防止信號發生混疊而產生失真。.什么是同步采集？同步采集有什么好處？答：同步采集就是采集頻率與回轉件的頻率相同。同步采集保

10、證了基頻及其倍頻分量的精確/無損采集。.什么是異步采集？答：異步采集就是采樣頻率與分析頻率不等。通常取采樣頻率=分析頻率X2.56.第4節.減少能量泄漏方法答：1）增大截斷長度T,即矩形窗口加寬，則窗譜W了瓣將變窄，主瓣以外的頻率成分衰減較快，因而泄露誤差將減小。2）采用泄漏小的窗函數，進行時域加窗處理。3）進行整周期采集（此法只能用于周期信號）.窗函數的作用是什麼？答：減少泄漏，抑制噪音，提高頻率分辨能力.什么FIR濾波器？其作用是什么？答：數字濾波器的功能是將一組輸入的數字信號通過一定的運算后變換成一組具有（或接近）規定特性的數字信號輸出。數字濾波器按其單位沖激響應的長度分成無限長單位沖激

11、響應（IIR）濾波器和有限長單位沖激響應（FIR）濾波器。不論哪種濾波器，其設計過程大致包括三個步驟：1、根據需求制定濾波器的技術指標；2、用一個因果穩定的系統函數去逼近這個技術指標；3、用一個有限精度的運算去實現這個系統。第5節.數據傳輸的目的答：在機械量測試過程中，由傳感器檢測出的微弱信號經中間轉換電路將信號放大處理后，還必須經有線或無線裝置傳輸到信號分析處理中心進行分析；或者用示波器或記錄儀顯示或記錄下來，以供測試人員直接觀察和分析，或日后供給后續處理儀器對所測量信號作進一步的分析和處理。.如何準備數據答：在數據傳輸之前要對數據進行組織，使其傳輸效率高，結構和尺寸應盡可能合理及緊湊，使得

12、在組織、傳輸、存儲和使用時快捷方便。組織后得到數據信息包，數據包全面反映被測設備在某一特定的時間段內的各種實時信號以及運行、采集參數等。接收到數據包的網上任何客戶機在不需更多幫助的情況下就可進行一般的處理和分析。.數據傳輸的幾種主要方式答：電話線傳輸、工業級GPRS專輸、現場總線技術、專用網的傳輸、在互聯網上的傳輸.什么是現場總線？答：現場總線：用于現場儀表與控制室系統之間的一種開放、全數字化、雙向、多站的通信系統。主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。.什么是FF總線？主要用于什么場合？答：現場總線的一種

13、，一種全數字的、雙向傳輸、多點通訊由總線供電、用于連接智能設備和自動化系統的通訊鏈路；一種現場的局域網（LAN）,國際現場總線標準，無專利許可要求，供任何人使用用于連接各種儀表、閥門定位器等智能設備，其自身可向整個網絡提供控制應用程序；應用于石油化工（50%）、連續工業過程控制中的儀表。.什么是can總線？答：現場總線的一種，一個簡易的兩條線差分串行總線系統，有效支持分布式控制或定時控制，解決眾多的控制與測試儀器之間的數據交換。較強的糾錯能力，支持差分收發，適合高干擾環境，并具有較遠的傳輸距離通信介質：光纖、同軸電纜、甚至雙絞線通信速率：從5kbps/10km到1Mbps/40m通信數據塊編碼

14、，代替傳統的地址編碼，節點無限制半雙工的方式工作：一個節點發送信息，多個節點接收信息二、測試系統部分思考題第2節1.測試方案的種類答：測試方法可按多種原則分類：1、按是否直接測定被測量的原則分類：直接測量、間接測量。按照獲得測量參數結果的方法不同，通常可把測量方法分為直接測量法和間接測量法。直接測量法是指被測量直接與測量單位進行比較，或者用預先標定好的測量儀器或測試設備進行測量，而不需要對所獲取數值進行運算的測量方法。間接測量法是指被測量的數值不能直接有測試設備上獲得，而是通過所測量到數值同被測量間的某種函數關系經運算而獲得被測值的測量方法。2、按傳感器是否與被測物接觸分類：接觸式測量、非接觸

15、式測量3.按被測量是否隨時間變化：靜態測量、動態測量2.測試方案設計原則是什么？如何設計測試方案？答：1）測試目標2）確定被測試參數3）確定傳感器類型4）確定測試部位5）傳感器輸出分類6）確定被控參數7）確定執行單位8）確定被控部位9）選擇測控方案10）數據采集11）相關單元匹配12）示意方案框圖第3節.測試系統有那些靜態特性參數？答：測試系統的靜態特性是指被測信號為靜態信號（或變化極緩慢信號）時測試裝置的輸出與輸入之間的關系。靜態特性主要有線性度、靈敏度和回程誤差三項。1、線性度測試系統的線性度就是定度曲線與理想直線的接近程度。作為性能指標，它以定度曲線與擬合直線的B最大偏差B（以輸出量單位

16、計算）同標稱范圍A的百分比。即非線性度=2父100%A2、靈敏度在穩態情況下，系統的輸出信號變化量和車入信號變化量之比稱為靈敏度s,表達式為s=qyx3、回程誤差（滯后）回程誤差表示測量系統當輸入量由小到大再由大到小變化時，對于同一輸入所得輸出量不一致的程度?；爻陶`差也稱為滯后或變差，是描述測試裝置的輸出與輸入變化方向有關的特性。4、其他表示測試系統的指標精確度（表示測試裝置的測量結果與被測量真值的接近程度，反映測量的總誤差）漂移（測量裝置的測量特性隨時間的緩慢變化）信噪比（信號功率與噪聲功率之比，或信號電壓與噪聲電壓之比）測量范圍（測試系統能夠進行正常測試的工作量值范圍）動態范圍（系統不受各

17、種噪聲影響而能獲得不失真輸出的測量上下限之比值，常用分貝來表示）.如何描述測試系統的動態特性？答：當輸入量隨時間變化時，測試系統所表現出的響應特性稱為測試系統的動態特性。測試系統的動態特性好壞主要取決于測試系統本身的結構，而且與輸入信號有關。所以描述測試系統的特性實質上就是建立輸入信號、輸出信號和測試裝置結構參數三者之間的關系。即把測試系統這個物理系統抽象成數學模型，而不管其輸入輸出量的物理特性（即不管是機械量、電量或熱學量等），分析輸入信號與響應信號之間的關系。一、測試系統動態特性的描述方法當輸入量隨時間變化時，測試系統所表現出的響應特性稱為測試系統的動態特性。通過傅里葉變換建立其相應的“頻

18、率響應函數”，以此來描述測試系統的特性。脈沖響應函數，頻率響應函數，傳遞函數，微分方程1、時域微分方程當測試系統被視為線性時不變系統時，可用常系數線性微分方程式描述。若已知系統輸入，通過求解微分方程，就可求得系統的響應，根據輸入輸出之間的傳輸關系就可確定系統的動態特性。微分方程是一種基本的數學模型，在實際使用中，有許多不便。因此，在工程領域中，常通過拉普拉斯變換（拉氏變換）或傅里葉變換建立相應的傳遞函數和頻率響應函數，從而更簡便地描述系統或裝置的動態特性。2、傳遞函數H（S）在初始條件為零的前提條件下，對微分方程式的兩邊作拉普拉斯變換，將輸出量和輸入量兩者的拉普拉斯變換之比定義為該系統的傳遞函

19、數HS3、頻率響應函數H（）根據定常線性系統的頻率保持特性，若輸入為一正弦信號x(t)=X0sin4t,則穩態時的輸出是與輸入同頻率的正弦信號y(t)=Y0sin(4t+*)，但其幅值和相位角通常不等于輸入信號的幅值和相位角。輸出信號與輸入信號的幅值比A=Y0/X0和相位差小都是輸入信號頻率的函數。定常線性系統在正弦信號的激勵下其穩態時的輸出信號和輸入信號的幅值比定義為該系統的幅頻特性，記為A();穩態輸出和輸入的相位差定義為該系統的相頻特性，記為中(切卜二者統稱為系統的頻率特性。由于復雜信號可以分解成正弦信號的疊加，所以當輸入為復雜信號時，系統的頻率特性也是適用的?，F將A卜中胸成一個復數H)

20、,即H)=Ae隨)顯然，H(g)表示了系統的頻率特性，稱H(o)為頻率響應函數。4、脈沖響應函數ht若系統的輸入為單位脈沖函數6(t),則X(s)=Lb(t9=1。裝置輸出的拉氏變換為Y(s)=H(s)X(s)=H(s),然后將其進行拉氏逆變換得h(t)=L,卜(s=h(t肺h(t)為測試系統的脈沖響應函數或權函數。它是測試系統特性的時域描述形式。.測試系統的帶寬(計算)答：是指增益變化不超過某一規定分貝值的頻率范圍.什么是不失真測試？量程和測量范圍量程：是指測試裝置示值范圍的上、下之差；測量范圍是指該裝置在規定的極限誤差范圍內所能測量的被測量的范圍，對于動態測試裝置，要給出頻率的測量范圍。測

21、試裝置的誤差測試裝置的誤差：測試裝置的指示值與被測量的真值的差值，稱為裝置的示值誤差。可簡稱為測試裝置的誤差。即：示值誤差=指示值-真值c)在實際測量中，被測量的真值是不知道的，通常用實測量的算術平均值或滿足規定準確度測量值作為真值。如用一級精度壓力表去檢定二級精度壓力表，那么一級精度壓力表的測量值就作為二級精度的壓力真值使用。引用誤差：在實際工作中，常使用反映測試裝置質量的最常用的綜合性指標是裝置的引用誤差；即引用誤差100%指示值一真值max裝置的滿量程3)測量誤差反映測量工作的最常用的一個指標是測量誤差，即測量誤差二裝置指示值-真值真值xlOO%若有相同的示值誤差，指示值愈小，相應的測量

22、誤差愈大。 顯然10mm勺測量誤差大，也就是說，它的測量精度低。 相適應，最好是被測量接近滿量程處，至少也要在滿量程的 4)信噪比例如測量100mnf口 10mm度，如果示值誤差都是 0.01mm)因此在選用測試裝置時應注意使它的量程與被測量的大小以上，才能得到較好測量精度。信噪比是信號功率與噪聲功率之比，用表示，它的分貝數為SNR=10*lg(Ns/Nn)也常用信號電壓和噪聲電壓來表示信噪比，其分貝數為SNR=20*lg(Vs/Vn)5)準確度準確度表示測量結果與被測量真值之間的一致程度。誤差越小，測量結果愈準確。.一階系統的主要指標以及含義答：主要指標：性能指標主要是調節時間ts,它表征系

23、統過渡過程進行的快慢。ts=3T(s),(對應A=5%的誤差帶)ts=4T(s),(對應A=2%的誤差帶)顯然，時間常數T是表征系統響應特性的唯一參數，系統時間常數越小，輸出響應上升得越快，同時系統調節時間ts也越小，響應過程的快速性也越好。含義：圖3 5所示系統。其輸入輸出關系為C(s)R(s)11s 1 K1Ts 1圖3-5 一階控制系統式中T=1,因為方程(1)對應的微分方程白最高階次是1,故稱一階系統。實際上，這個系統是一個非周期環節，T為系統的時間常數。.二階系統的主要指標及含義答：含義：用二階微分方程描述的系統，稱二階系統。寫成典型形式或標準形式CR(s)T 2s2 2 Ts 1C

24、(s)R(s)s2 - 2 - ns n圖3-9一般形式的二階系統結構圖L延遲時間I+0.7jt=-0)n咫n-B2.上升時間tr=-O).峰值時間.超調量5.調節時間第4節.影響測試系統正常工作的干擾源有那些？答：所謂干擾，就是指影響測量結果或作用于控制系統的各種無用信號。產生干擾信號的干擾源一般可分為外部干擾和內部干擾兩種。一、干擾的來源干擾可分為外部干擾和內部干擾兩類。使用環境中的電磁場、振動、溫度、濕度等均構成外部干擾源。測試系統的安裝固定要很好考慮，不合理的安裝固定和固定件的寄生振動會給測試信號帶來各種干擾，嚴重地影響測量結果。另外，電源、信號線、接地等也會產生干擾，這些可歸為內部干

25、擾。（一）外部干擾外部干擾主要來自自然界的干擾以及各種電氣設備運行產生的干擾（又稱人為干擾）。.自然干擾各種自然現象，如閃電、雷擊、宇宙射線、環境（溫度、濕度等）變化均可產生自然干擾。這些干擾對測量儀表及自動控制系統的運行會產生不良影響，特別是對通信、導航設備影響尤為嚴重。.人為干擾人為干擾主要是指各種電氣設備運行時所產生的電磁干擾。如大容量電氣設備起、?？赡芤痣娋W電壓波動；開關的通斷會引起電火花；霓虹燈、電焊、電車的運行也會引起射頻干擾；在大功率輸電系統中，大電流輸電線周圍會產生強大的交變電磁場，因此對安裝在輸電線附近的儀表及與之平行的信號線會產生干擾。（二）內部干擾內部干擾主要是指測量電

26、路內部各種元器件的噪聲所引起的干擾。例如，電阻中隨機性的自由電子的熱運動引起的熱噪聲；半導體、電子管內載流子的隨機運動引起的散粒噪聲；開關或兩種導體相接時，由于接觸不良會導致接觸面的電導率起伏，從而產生所謂的接觸噪聲；由于工藝設計、布線不合理等出現寄生參數、泄漏電阻等耦合形成寄生反饋造成干擾。對于電子測量裝置的內部干擾，可以通過裝置的正確設計及零部件的合理布局加以消除或削弱；對于來自外部的干擾可以通過適當的抗干擾措施加以解決。.干擾的主要來源數據采集與處理系統工作環境的干擾源很多，各有特點。下面從不同的角度對其進行分類：從干擾的來源劃分內部干擾指系統的內部電子電路的各種干擾，如元器件的老化引起

27、的參數變化，以及電阻的熱噪聲，晶體管、場效應管等器件內部分配噪聲和閃爍噪聲，放大電路正反饋引起的自激振蕩等。外部干擾指外界竄入系統內的各種干擾。如電動機電刷引起的電火花，其它設備的脈沖開關接觸所產生的電磁信號，自然界的雷電、宇宙輻射的電磁波等。按干擾的出現規律劃分固定干擾指系統附近固定的電氣設備運行時發出的干擾。如鄰近的“強電”設備的啟停所引入的一個固定時刻的干擾。半固定干擾指某些偶然使用的電氣設備（如行車、電鉆等）引起的干擾，有可預測性。隨機干擾指偶發性干擾，如閃電、供電系統繼電保護的動作等干擾，難以預測發生時刻。從干擾產生和傳播的方式分類靜電干擾指電場通過電容耦合的干擾，是由于元器件及導線

28、之間的寄生電容所產生的。此外，也包括化纖、纖維之間的摩擦而使人體帶電，從而由人體對電子設備所產生的干擾。磁場耦合干擾磁場耦合干擾是一種感應干擾。是由于動力線、變壓器、電動機、繼電器、電風扇等產生的交變磁場穿過傳輸線或閉合導線形成的回路，而在傳輸線上或閉合導線上感應出的交流干擾電壓。電磁輻射干擾由各種大功率高頻、中頻發生裝置及電火花產生的高頻電磁波向周圍空間輻射產生的干擾。電導通路耦合干擾指電導通路由于接地電位的不同而在各單元回路之間的公共阻抗上產生的干擾。因為是多接地點，會在接地環路上形成環行電流，這種環行電流通過接地環路阻抗把瞬態噪聲干擾耦合到下一級電路。漏電耦合干擾是由于儀器內部的電路絕緣

29、不良，而出現的漏電流引起的電阻耦合產生的干擾；也可能是由高輸入阻抗器件組成的系統，因其阻抗與電路板絕緣電阻可以相比擬，通過電路板產生漏電流而形成的干擾。從干擾輸入信號的關系劃分串模（差模）干擾串模干擾是指干擾信號與被測信號串聯在一起，它成為被測信號的一部分，被送到放大器進行放大，影響很大。產生的原因：外部高壓供電線交變電磁場通過寄生電容耦合進傳感器一端；電源交變電磁場對傳感器一端的漏電流耦合。共模干擾共模干擾指在信號地和儀器地（大地）之間的干擾。產生的原因：（1）在數據采集系統附近有大功率的電器設備，電磁場以電感或電容形式耦合到傳感器和傳輸導線中；（2）電源絕緣不良而引起的漏電或三相動力電網負

30、載不平衡致使零線有較大的電流時，存在著較大的地電流和地電位差。如果系統有兩個以上的接地點，則地電位差就會造成共模干擾；（3）電氣設備的絕緣性能不良時，動力電源會通過漏電阻耦合到數據采集系統的信號回路，形成干擾；（4）在交流供電的儀器中，交流電會通過原、副邊繞組間的寄生電容、整流濾波電路、信號電路與地之間的寄生電容到地構成回路，形成干擾。軟件方面的干擾源主要表現在以下幾個方面：（1）不正確的算法產生錯誤的結果，最主要的原因是由于計算機處理器中的程序指數運算是近似計算，產生的結果有時有較大的誤差，容易產生誤動作；（2）由于計算機的精度不高，而加減法運算時要對階，大數“吃掉”了小數，產生了誤差積累，

31、導致下溢的出現，也是噪聲的來源之一；（3）由于計算機處理器是高速數字器件，所長它的運算器、控制器及控制寄存器易受電磁干擾。以上硬件受到干擾引起的計算機出現的諸如：程序計數器PC值變化、數據采集誤差增大、控制狀態失靈、RAMB（據受干擾發生變化以及系統出現“死鎖”等現象。.什么是信噪比和共模抑制比？-NSNR=10lg n答：信號功率與噪聲功率之比，或信號電壓與噪聲電壓之比，稱為信噪比，單位為分貝，即優化測試裝置本身特性，重要的一點就是=20lgVsdB。信噪比是測試系統的一個重要特性參數,Vn必須注意提高系統的信噪比。共模抑制比.例舉日常生活中的噪聲耦合現象答：唱歌時麥克風尖叫.干擾抑制有那些

32、方法？答：（一）屏蔽技術屏蔽技術是抑制電、磁場干擾的重要措施。正確的屏蔽可抑制干擾源（如電源變壓器、線圈等干擾源），或阻截干擾進入儀表內部。根據干擾源的形式可采用不同的屏蔽措施。1、靜電屏蔽，2、電磁屏蔽，3、磁屏蔽，4、驅動屏蔽（二）隔離技術隔離是抑制干擾的有效手段之一，儀器中的隔離可分為空間隔離和器件隔離?？臻g隔離的實現手段有：1）包裹干擾源2）功能電路合理布局3）信號之間的隔離。器件隔離一般有隔離放大器，信號隔離變壓器和光電隔離器。（三）接地技術在抗干擾措施中接地是與屏蔽緊密相關的，無論是電纜屏蔽還是屏蔽罩都必須有一個適當的接地點，才能有效地抑制干擾。如果接地點選擇不當，不但不能抑制干擾

33、，反而會引起干擾，而使系統無法正常工作?？梢娊拥丶夹g不容忽視。一點接地準則如果一個測量系統分別設有信號地線（信號公共基準零電位），又有交流電源地線和安全保護地線時，則需將三種地線連在一起，再通過一點接地。這就是一點接地的準則，其接線原理見圖6-13。圖6-14接地測量系統a）兩點接地b）信號源與地隔離的一點接地如果一個測量系統在兩個不同點接地，因兩接地點不易獲得同一地電位，故對兩點（多點）接地電路造成干擾。這時地電位差就成為測量系統的共模干擾源，見圖6-14a。在信號源處有一接地點，在測量放大器處又有一個接地點，這兩個接地點的地電位差就是引入共模干擾的主要來源。圖中Un是兩點接地之間的電位差，

34、Rn為地電阻；Ri為放大器的輸入阻抗；R1、R2為信號線的等效電阻；Rs、Us為信號源內阻和信號源電壓。（四）濾波技術共模干擾并不是直接干擾電路，而是通過輸入信號回路的不平衡轉成串模干擾來影響電路的，而抑制串模干擾最常用的方法是濾波。.測試系統為何要一點接地？答：因為地線是測試系統中各個測試裝置公共的零電平參考點.理論上，地線所有位置的電平均應該相同.由于所有的導線都具有一定的阻抗，若各個測試裝置在地線的不同位置接地，在地電流作用下，各個測試裝置的接地點的電位可能會不等。各個測試裝置在地線的不同位置接地，也可能會產生環路電流并與其它電路產生藕合。另外地線是所有信號電流都要流經的公共點，這可能引

35、起公共地電阻的藕合干擾。所以為了減少測試誤差，就要求一點接地。使得系統具有確定、統一的參考電位.第5節.調試的一般過程？答：1、各環節的單獨調試接地檢查，單個儀器的檢測，短路檢查，輸出檢查；2、連接編號，對傳感器、電纜和通道進行編號。極性，有些電纜是有極性的，要按極性連接，特別是屏蔽線。斷電連接；3、統調系統檢測，用標準信號源對測試系統的線性、滿度、靈敏度、精度零漂、溫漂等進行監測。校準，用標準被測量對測試系統的輸出進行檢查，并對測試系統的精度進行校準和標定。實測實驗4、故障排除（排除法、隔離法）.調試中首要注意什么？為什么？答：接地檢查。接地好壞不僅直接影響到測試精度，而且關系到儀器設備的安

36、全。接地是抗干擾的有效措施，但不良的接地或不合適的接地地點，會在測試中產生較大的電氣干擾，同樣會使測試受到嚴重的影響，甚至導致整個測試系統無法正常工作，對于大型設備和結構的多點測量，更應引起重視。.排除故障方法答：當測試系統工作不正常時，要對測試系統進行系統故障排除，然后方可進行測試。檢查故障的方法有隔離法和排除法兩種。(1)排除法。首先按下述方法對測試系統進行逐級檢測，以確定故障發生的范圍：A、系統檢測。用標準信號源對測試系統的線性、滿度、靈敏度、精度、零漂、溫漂等指標逐一進行檢測和記錄，以便準確了解測試系統的工作狀態，為測試誤差分析提供依據。日校準。用標準被測量對測試系統的輸出進行檢查，并

37、對測試系統的精度進行系統校準和標定。C實測實驗。按下圖測試系統進行初步實驗，以檢查測試系統是否能正常工作。(2)隔離法。然后按下述方法對有問題的子系統中的儀器進行單獨檢測，以發現問題的所在。A接地檢查日單個儀器的檢測C短路檢查D輸出檢查檢測界面在用上述方法檢測故障時，還可以通過輸入短路來查看輸出變化，以發現問題。查錯界面如圖所示:查錯界面傳感器信號處理f數據采集計算機三、虛擬儀器部分思考題第1節.什么是ATS?答：自動測試系統(ATS):在人最少參與的情況下，利用計算機執行軟件程序，控制測試過程并進行數據處理，直至以適當方式給出測試結果的測試系統。ATS的特點一一體積小、成本低、性能高、可移動

38、、模塊化、多用途和標準化。.何為虛擬儀器？答：虛擬儀器是智能化儀器向開放型發展的創新產品，是虛擬技術在測試技術中的發展應用的成果。它通過應用程序將通用計算機與模塊化硬件結合起來，用戶通過友好的圖形界面(稱做虛擬面板)進行操作的智能化儀器。“軟件就是儀器”這一口號表示虛擬儀器是軟件儀器的代名詞，它的含義是當給定計算機和必要的儀器硬件模塊以后，構造和使用虛擬儀器的關鍵在于應用軟件。虛擬儀器：是基于計算機的儀器.即將儀器裝入計算機，以通用的計算機硬件及操作系統為依托，實現各種儀器功能。虛擬儀器強調通用硬件和測試軟件.虛擬儀器中虛擬的含義？答：“軟件就是儀器”這一口號表示虛擬儀器是軟件儀器的代名詞，它

39、的含義是當給定計算機和必要的儀器硬件模塊以后，構造和使用虛擬儀器的關鍵在于應用軟件。虛擬含義：一方面是指儀器面板是一個虛擬顯示的儀器面板，由軟件構造，斷電后就消失了.另一方面是指儀器所有的功能是以軟件的形式存在和實現的，同一硬件平臺可以虛擬出不同功能的測試儀器.虛擬儀器和傳統儀器的區別？答：虛擬儀器傳統儀器功能由用戶自己定義功能由儀器廠家定義可方便也與網絡外設、應用等連接與其它儀器設備的連接計分有限展現全漢化圖形界面、計算機直接讀數、分析處理圖形界面小，人工讀數，信息量小數據可編輯、存儲、打印數據無法編輯軟件是關鍵部分硬件是關鍵部分價格低廉價格昂貴基于計算機技術開放的功能模塊可構成多種儀器系統

40、封閉，功能固定，擴展性低技術更新快技術更新慢多種功能，基于軟件體系的結構，硬件利用率高功能單一，不向儀器具有許多重復的硬件，有條件利用率低在線幫助功能沒有幫助系統，完全靠使用說明手冊以硬件利用的形態出現，儀器的效率極高以傳統的儀器形態出現基于計算機和模塊化儀器總線，具有軟硬件開放性，很容易實現了模塊化，系列化，網絡化第2節.虛擬儀器的構成元素？答：虛擬儀器是由1t算機硬件資源，模塊化儀器硬件和用于數據分析，過程通訊及圖形用戶界面軟件組成的測控系統，是一種由計算機操縱的模塊化儀器系統.它主要由三大模塊構成：信號的采集與控制（將輸入的信號進行調理，經A/D轉換成數字信號以待處理），信號的分析與處理

41、（由微處理器按照功能要求對采集的數據作必要的分析和處理），結果的表達與輸出（將處理后的數據存儲、顯示或經D/A轉換成模擬信號輸出）。.計算機系統資源在虛擬儀器中作用？答：計算機管理著虛擬儀器的軟硬件資源，是虛擬儀器的硬件基礎。信號的采集與控制：將輸入的模擬信號進行調理，經A/D轉換成數字信號以待處理.信號的分析與處理：由微處理器按照功能要求對采集的數據作必要的分析和處理.結果的表達與輸出：將處理后的數據存儲，顯示或經D/A轉換成模擬信號輸出.第3節.虛擬儀器硬件有那些？答：計算機硬件資源、模塊化儀器硬件。虛擬儀器硬件一般分為計算機硬件平臺和測控功能硬件計算機硬件平臺可以是各種類型的計算機，如普

42、通計算機，便攜式計算機，工作臺，嵌入式計算機等.測控功能硬件按功能不同有：GPIB,VXI,PXI和DAQB種標準體系結構.LXI總線有何優勢？LXI儀器分哪3種？答：LXI總線的優勢：基于Ethernet的模塊化、高性能、靈活的儀器平臺（1）LAN代替（VXI/PXI）機箱背板;方便組建更大范圍的分布式系統模塊化(三種標準尺寸)；直接利用PC標準I/O:無須昂貴的專用機箱、0槽和電纜儀器平臺IEEE1588(PrecisionTimeProtocolPTP)納秒同步與定時協議靈活性;IVI-COMdriverAPI保證不同廠商模塊的互操作性高性能；RF/UWM端儀器模塊LXI儀器等級：國際L

43、XI協會初步將基于LXI的儀器分為以下三個等級：等級C:具有通過LAN的編程控制能力，可以與其他廠家的儀器很女?地協同工作等級。B:擁有等級C的一切能力，并且加上了IEEE1588網絡實時同步標準等級。A:擁有等級B的一切能力，同時具備硬件觸發能力。第4節常見的軟件平臺有那些？答：NI公司的LabVIEWLabWindows/CVI,HP公司的HPVEE和HPTIG,Tektronix公司的Ez-Test和Tek-TNS等。VISA庫，儀器驅動程序和應用軟件什么是CLF？答：中文翻譯：通用日志格式(CommonLogFormat)作用：直接調用DLLCLF是Web服務器用于記日志的標準化的格式

44、，此標準化有助于多種日志分析軟件的通用。CLF每行的格式如下：hostidentauthuserdaterequeststatusbytes即：主機用戶身份作者日期請求報文狀態字節數在LabVIEW中，如彳S利用DLL庫創建驅動控件？答：在LabVIEW中調用DLL時，以創建驅動控件，應根據應用程序的需要，確定參數個數和參數類型及調用規則，然后在LabVIEW中正確地配置DLL。首先從函數模板Function中選擇Advanced”下的CallLibraryFunctionNode圖標并將其拖放到diagram面板中適當位置，然后右鍵單擊它，在彈出的菜單選項中選擇Configer彈出CallL

45、ibraryFunction對話框。在此對話框中，第一個參數LibraryNameorPath，填入需要調用的動態連接庫文件的名字和路徑。第二個參數FunctionName，是連接庫中要調用的函數名稱。第三個參數CallingConventions是對DLL的調用規則，可選擇C或stdcall,該項的選擇應與用C+斑言編寫的動態庫的編譯模式相一致。如果C+勺調用方式為externCdeclspec(dllexport),那么CallingConventions的選項為C,如果調用方式為extern-declspec(dllexport)-stdcall，則Conventions的選項為默認值“

46、stdcall”，否則發生不可預見的錯誤而退出程序。接下來的4個選項Parameter，Type，DataType，Pass分別是參數名稱，參數類型，數據類型轉換，參數傳遞方式。其中需要注意的是，DataType(數據類型轉換)選項，在不同的編譯平臺下，數據類型的定義名稱是不一樣的為了將數據類型一一對應，在LabVIEW中必須將數據類型名稱定義進行轉換。緊接著單擊對話框右側的AddParameterAfter給函數添加輸入參數，同樣需要輸入參數名稱，選擇參數類型，數據類型轉換和參數傳遞方式。最后一個需要注意的參數選項是線程安全選擇，如果編譯生成的DLL是線程安全時(即能同時為其他程序調用)，則

47、選擇Reentrant選項，否則，選RunInUIThread。然后單擊“OK”返回LabVIEW的Diagram界面。我們會發現，CallLibraryFunction已經根據剛剛配置的參數個數和數據類型設置好了輸入輸出端口，我們只需要連線就行了，和使用其他的函數節點沒有什么差別。虛擬儀器設計步驟答：虛擬儀器的設計方法與實現步驟和一般軟件的設計方法及實現步驟基本相同，只不過虛擬儀器在設計時要考慮硬件部分。(1)確定所設計儀器的接口形式如果儀器設備具有RS-232串行接口，則不用進行處理，直接用連線將儀器設備與計算機的RS232串行接口連接即可；如果是GPIB接口，需要額外配備一塊GPIB-4

48、88接口板，將接口板插入計算機的ISA插槽，建立計算機與儀器設備之間的通信渠道：如果使用計算機來控制VXI總線設備，則也需要配備一塊OP圓接口卡，通過G陽總線和V2慎總線、VXI主機箱零槽模塊通信，零槽模塊的GPIBVXI翻譯器將GPIB命令翻譯成VXI命令并把各模塊返回的數據以一定的格式傳回主控計算機。確定所選擇的接口卡是否具有設備驅動程序接口卡的設備驅動程序是控制各種硬件接口的驅動程序，是連接主控計算機與儀器設備的紐帶。如果有設備驅動程序，則判斷適合于何種操作系統；如果沒有，或者所帶的設備驅動程序不符合用戶所用的操作系統，用戶就有必要針對所用接口卡，編寫設備驅動程序。確定儀器應用程序的編程

49、語言既可使用本書所介紹的可視化虛擬儀器編程語言LabWindows/CVI進行編程，也可用圖形化編程語言LabVIEW進行編程。如果沒有此類軟件，可以采用通用編程語言，如VisualC+、VIsualBASIC等。設計儀器的面板，編寫用戶的應用程序在虛擬儀器開發平臺上，利用各類儀器控件創建用戶界面，即虛擬儀器的面板，并根據儀器功能要求，確定軟件所采用的算法、處理分析方法和顯示方第5節.ActiveX控件在虛擬儀器中的作用？答：ActiveX控件具有可移植性和可重用性，可以發布到WebS行共享，因此可以用于基于web的虛擬儀器中。ActiveX組件是一個ActiveX服務器，它能夠提供所有OLE

50、功能和服務、可視化編輯、拖放和OLE自動化。.什么是DataSocket?答：在不同應用程序和數據源之間共享數據的網絡編程工具。(NI公司推出了DataSocket技術，基于DataSocket技術的數據傳輸技術克服了TCP/IP的缺點，面向測試，借助它可以在不同的應用程序和數據源之間共享數據。其最大的優點就是：易于編程，動態數據的傳輸速率快。TCP/IP傳輸協議，是較為復雜的底層編程，編程的難度較大，傳輸速率較慢，特別是對動態數據的傳輸，無法滿足測試的要求。)NI公司推出的一種面向測量和自動化工程的網上實時數據交換的編程技術，它包括DSServerManager,DSServer和DS函數庫

51、這幾個工具軟件，以及DSIP協議、通用資源定位符URL和文件格式等技術規范，它能大大簡化Interent網上計算機之間的測控數據交換的編程工作，在遠程數據交換中可考慮采用該軟件。DataSocket封裝的TCP/IP通訊協議在不同網絡節點間進行數據或信息的傳輸、共享。四、測試系統在控制中的應用部分思考題.測控系統的一般框圖以及各個部分的作用測試系統可以分為兩個部分：前一部分包括傳感器和專用的測量適調線路，這一部分的功能在于將機械測量量最終變換為可以被一般分析測量儀器所接受的，并且具有歸一化機電靈敏度的電壓信號。后一部分的功能在于將前面所獲得的原始電壓信號加以分析，處理和取得所要的數據。.如何實

52、現ABS控制？答：ABSAntilockBrakingSystem防抱死制動系統15 25的邊滾邊功能：通過調節、控制制動管路壓力，避免車輪在制動過程中抱死而滑移，使其處于滑移率滑的運動狀態，從而實現以很高的頻率進行點剎?控制方案A雙參數控制車速：車身相對地面的速度輪速：車輪的線速度控制：計算、比較滑移率，再通過電磁閥增減制動器的制動力A單參數控制輪速：車輪的線速度控制：估算車速，計算滑移率，控制制動力.什么是DCS系統？它的基本思想是什么？答：定義：一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統4c技術：計算機（Computer）、通訊（Communication）、顯示

53、（CRT）、控制（Control）基本思想：分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便西安交通大學研究生考試北專業班極學號考試課程現代機械測試技術/W核H期姓名成情2012 年 S 月 16I號方式一、填空題（每空1分，共計17分）： TOC o 1-5 h z .據采樣定理，采樣頻率啟,領4，泮N_.簡諧振動的三要素是、.信息融合通?？煞譃镴R融合、層H合.非平穩信號的源域特在有、|0.5.設冬運h時,需要*的4。、.撥.:試判斷卜列傳感M的安公正的.聶倩R的（1,3.4.三、問答題（35）1、信號調理（預處理）的基本要求/目標是什么？隔高通元和刑制解訓配元各有哪此作用和種類？（5）2、數據采集中為何會產生混筑？如何計算折登物*?如何克*維林？（5）3.什么是dcs系統？它的M4思想是什么？什么Mahs?如何去冊ah、衿（W?（5）4、LX1總技外何優勢？LXI儀需分為哪三個等級？主要區別顯什么？（5）5、什么站信噪比和共模抑制比？測試系統中抑制干擾有那些方法？（5）6,什么處置化誤差？量化謨差與什么有關？（5）7、常用的壓電式傳感戕眼料美飛？壓電K傳博H的工作朦印M什么？（S）四、解析胭.在線監測一臺壓機姐的轉run.要求測量成*rQjyjb上的徑向振動