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1.1求周期方波(图1-4)的傅立叶级数(复指数函数形式)。画出频谱图|Cn|—ω ;φn—ω 图并与表1-1对比。
解:傅立叶级数的复指数形式表达式:
式中:
所以:
幅值频谱:
相位频谱:
傅立叶级数的复指数形式的幅值频谱图和相位频谱都是双边频谱图。
1.4求符号函数(题图1-1a)和单位阶跃函数(题图1-1b)的频谱.
解:1) 符号函数的频谱:
令:
2)单位阶跃函数的频谱:
2.2用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期分别为1s,2s,5s的正弦信号,问幅值误差将是多少?
解:, 当T=1s时,,即,误差为59%
当T=2s时,,误差为33%,当T=5s时,,误差为8% 2.7将信号输入一个传递函数为H(s)=1/(2s+1)的一阶装置后,试求其包括瞬态过程在内的输出的表达式。
解: ,
,
=
4.1 以阻值R=120、灵敏度Sg=2的电阻丝应变片与阻值120的固定电阻组成电桥,供桥电压为3V,并假定负载电阻为无穷大,当应变片的应变为2me和2000me时,分别求出单臂、双臂电桥的输出电压,并比较两种情况下的灵敏度。
解:这是一个等臂电桥,可以利用等比电桥和差特性表达式求解解 :m=2mm时,
单臂,,, 双臂,,,
m=2000mm时,
单臂,,
双臂,,,
双臂的灵敏度比单臂的提高一倍。
4.4用电阻应变片接成全桥,测量某一构件的应变,已知其变化率为
解:,
4.5已知调幅波其中—求所包含的各分解:
4-9 设一带通滤器的下截止频率为fc1,上截止频率为fc2,中心频率为f0,试指出下列记述中的正确与错误。 1)倍频程滤波器212ccff=。 --------
解:除了第一个其他都是正确 1)倍频程滤波器n=1 正确的是fc2=2` fc1=2 fc1
2-1 进行某动态压力测量时,所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa,将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连,而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上,记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa时,记录笔在记录纸上的偏移量是多少? 解:若不考虑负载效应,则各装置串联后总的灵敏度等于各装置灵敏度相乘,即 S=90.9(nC/MPa)´0.005(V/nC)´20(mm/V)=9.09mm/MPa。 偏移量:y=S´3.5=9.09´3.5=31.815mm。
3-21 选用传感器的基本原则是什么?试举一例说明。
解答:灵敏度、响应特性、线性范围、可靠性、精确度、测量方法、体积、重量、价格等各方面综合考虑。
4-2 有人在使用电阻应变仪时,发现灵敏度不够,于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问,在下列情况下,是否可提高灵敏度?说明为什么? 1)半桥双臂各串联一片; 2)半桥双臂各并联一片。 解答:电桥的电压灵敏度为S=U0/(△R /R),即电桥的输出电压U0=S△R /R和电阻的相对变化成正比。由此可知:
1)半桥双臂各串联一片,虽然桥臂上的电阻变化增加1倍,但桥臂总电阻也增加1倍,其电阻的相对变化没有增加,所以输出电压没有增加,故此法不能提高灵敏度; 2)半桥双臂各并联一片,桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一半,电阻的相对变化也没有增加,故此法也不能提高灵敏度。
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