介绍实时频谱测试技术的原理

前言

19世纪60年代,James Maxwell 通过计算推断出存在着能够通过真空传输能量的电磁波。此后工程师和科学家们一直在寻求创新方法利用无线电技术。接下来,随着军事和通信领域技术的深入发展，20世纪无线电技术一直在不断创新，技术的演进也推动着RF测试技术向前发展(见图1)。从军用的跳频电台、雷达到RFID，第三代移动通信、蓝牙、WLAN，各种微功率发射装置等，瞬态信号如今无处不在。瞬态信号存在的普遍性使得技术人员需要有效的仪器对其进行捕获、存储并回放分析。另外，监测间歇性干扰或频谱使用情况等也需要一种有效的手段来实现“宽带实时监测”。

早在20世纪70、80年代，已经有部分仪表供应商采用FFT方式(基于快速傅立叶变换的分析方式)实现了实时频谱分析功能。但是由于受限于半导体工艺水平，ADC的采样率无法实现高位数，因此当时的FFT频谱分析仪的频率范围均在几十兆赫兹或几百兆赫兹，这就大大限制了这种仪表的应用范围(一般主要应用在音频、振动相关的测试领域)。

实时频谱测试的原理

1.1 FFT的基本原理

FFT方法是通过傅里叶运算将被测信号分解成分立的频率分量，达到与传统频谱分析仪同样的效果。它采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样，再经FFT处理后获得频谱分布图(见图2)。

图2 FFT方式进行频谱分析的原理

离散傅立叶变换X(k)可看成是z变换在单位圆上的等距离采样值，同样，X(k)也可看作是序列傅氏变换X(ejω)的采样，采样间隔为ωN=2π/N。因此，离散傅立叶变换实质上是其频谱的离散频域采样，对频率具有选择性(ωk=2πk/N)，在这些点上反映了信号的频谱。

卡尔费休水分测定的原理介绍

卡尔－费休库仑法水分测定仪测试原理一、引言测定物质中水分含量的方法很多，现对常用的几种方法就其经济性、准确性做简单的对比分析。 1干燥法优点：仪器价格低廉。缺点：精度差;仅能测定至10-3级;在干燥蒸馏过程中挥发性物质亦被蒸发，不能测定物质中水分含量的真值，试验时间过长。 2光谱、色谱法优点：可以测至10-6级。缺点：仪器价格昂贵;环境要求高;准备时间长(几个小时);不利于产品的过程控制。 3卡氏容量法优点：测试品种多，相对于卡氏库仑法有些特殊物质在特定试剂条件下可以测定(如酮类、醛类)。缺点：在最佳状态下仅能测至10-4级;耗材(试剂)大;测定时间偏长。 4卡氏库仑法优点：仪器价格中等;耗材少;可以测定至10-6级;时间短，一般物质在掌握好进样量的前提下使用淄博华坤电子仪器有限公司DT-30系列全自动(以下简称华坤仪器)60秒内即可完成测定，是过程控制和仲裁判定的最佳方法。缺点：有些具有副反应的物质如酮类、醛类不能测定。对于多数物质而言，选择卡氏库仑法仪器做为质量控制测定水分含量是一种即经济又准确的方法。二、卡氏库仑法仪器原理 1.1935年卡尔-费休(KarlFischer)首先提出了利用容量分析测定水分的方法，这种方法即是GB6283《化工产品中水分含量的测定》中的目测法。目测法只能测定无色液体物质的水分。后来，又发展为电量法。随着科技的发展，继而又将库仑计与容量法结合起来推出库仑法。这种方法即是GB7600《运行中变压器油水分含量测定法(库仑法)》中的测试方法。现在的分类目测法和电量法统称为容量法。卡氏方法分为卡氏容量法和卡氏库仑法两大方法。两种方法都被许多国家定为标准分析方法，用来校正其他分析方法和测量仪器。 2.卡氏库仑法测定水分是一种电化学方法。其原理是仪器的电解池中的卡氏试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的，其反应如下： H2O+I2+SO2+3C5H5N 2C5H5N HI+C5H5N SO3 C5H5N SO3+CH3OH C5H5N HSO4CH3

频谱及信号分析技术

频谱及信号分析技术【摘要】随着电子技术的发展，世界各国加速了对电子领域的研究，具体体现在竞相提高通信、雷达、遥控、导航等无线电电子设备的威力和效能等方面。在这些方面，频谱分析成为必不可少的信号分析手段。频谱分析可以对信号的频率、电平、频谱纯度及抗干扰特性进行分析，使其成为电子领域必不可少的测量手段。对于信号分析，使用的仪器也是重中之重。其中使用最广泛的事频谱分析仪和矢量信号分析仪等。【关键词】频谱、信号分析、应用、频谱分析仪、矢量信号分析仪首先介绍一下信号频谱分析的方法，信号又分为周期和非周期两种。下面就连续周期和非周期信号频谱分析的方法做一个介绍和研究。在信号处理过程中，频域分析方法往往比时域分析方法更方便和有效。对于确知连续时间信号，其频域分析可以通过连续时间傅里叶变换来进行，但是，这样计算出来的结果仍然是连续函数，计算机不能直接加以处理。为了实现数值计算，还需要对其进行离散化处理，即采用离散傅里叶变换（DFT）进行分析。DFT 的快速算法的出现，使 DFT 在数字通信、图像处理、功率谱估计、系统分析与仿真、雷达信号处理、光学、医学等各个领域都得到广泛应用。对于时间连续信号f(t)，其频谱分析可以通过连续时间傅里叶变换（CTFT）来进行。连续时间傅里叶变化特别适合于对时间连续信号的理论分析，但是，由于函数 f(t)和其频谱函数都是连续函数，不能够直接用计算机来处理，因此在进行数值计算时必须将其离散化，然后利用离散傅里叶变换（DFT）实现近似计算。在已知连续信号数学解析式的情况下，非周期信号的频谱可以根据傅里叶变换的定义进行解析计算。实际应用中的多数信号不存在数学解析式，信号的频谱无法利用傅里叶分析公式方法直接计算，一般需采用数值方法进行近似计算分析频谱，在进行数字计算时，需对计算的连续变量进行离散化。由于连续非周期信号 x(t) 的频谱函数 X(jω)是连续函数，因此，需要对其进行离散化处理得到 x[n]以近似分析相应的频谱。通过建立序列 x[n]的离散傅里叶变换 X[m]与连续非周期信号 x(t)的傅里叶变换 X(jω)之间的关系，可以利用DFT对连续非周期信号频谱进行近似分析。在利用DFT分析连续时间信号的频谱时，涉及频谱混叠、频率泄漏及栅栏现象。频率混叠与连续信号的时域抽样间隔有关，频率泄漏与信号的时域加窗截短的长度及窗型有关，栅栏现象与DFT的点数有关。在大多数情况下，一般已知待分析连续信号的最高频率，以及希望的DFT的频率分辨率。频谱分析仪是功能强大并广泛应用于射频信号检测的一种仪器。现代外差式频谱分析仪由射频前端、第１级混频、多级中频处理、视频处理、检波和踪迹输出5部分组成，如图1所示。

用频谱分析仪测量通信信号

用频谱分析仪测量通信信号一、GSM信号的测量现代高度发达的通信技术可以让人们在地球的任意地点控制频谱分析仪，因此就更要懂得不同参数设置和不同信号条件对显示结果的影响。典型的全球移动通信系统(GSM)的信号测量如图1所示，它清楚地标明了重要的控制参数设置和测量结果。IFR2399型频谱分析仪利用彩色游标来加亮测量区域，此例中，被加亮的测量区域是占用信道和上下两个相邻信道的中心50kHz频带。显示的水平轴(频率轴)中心频率为900MHz，扫频频宽为1MHz，而每一小格代表l00kHz。顶部水平线表示0dBm，垂直方向每一格代表10dB。信号已经被衰减了10dB，测量显示的功率电平已考虑了此衰减。图1 GSM信道带宽显示和功率测量 GSM是以两个25MHz带宽来传送的：从移动发射机到基站采用890MHz到915MHz，从基站到移动接收机采用935MHz到960MHz。这个频带被细分为多个200kHz信道，而第50个移动发送信道的中心频率为900MHz，如图1所示。该信号很明显是未调制载波，因为它的频谱很窄。实际运用中，一个GSM脉冲串只占用200kHz稍多一点的信道带宽。按照GSM标准，在发送单个信道脉冲串时，时隙持续0.58ms，而信道频率以每秒217次的变化速率进行慢跳变，再加上扫频仪1.3s的扫描时间，根据这些条件可以判定这是一个没有时间和频率跳变的静态测试，没有迹象表明900阳z的信号是间断信号。为了保证良好的清晰度，选用1kHz的分辨带宽(RBW)滤波器。较新的频谱分析仪中的模拟滤波器的形状系数(3dB：60dB)为11，意思是60dB时滤波器带宽(从峰值衰减60dB)是3dB时滤波器带宽(从峰值衰减3dB)的11倍，即11kHz比1kHz。与此相比，数字滤波器的形状系数还不到5。例如一个3dB带宽为50kHz的带通滤波器，其60dB带宽只有60kHz，这几乎是矩形通带。它保证在计算平均功率时只含有50kHz以外区域很小一点的功率。作为对比，如果分辨带宽RBW50kHz，使用前面提及的模拟滤波器而不是数字滤波器，其60dB带宽将为550kHz。标记1处的信号电平是4.97dBm。为了使噪声背景出现在屏幕上，显示轨迹线已向上偏移了10dB(在图中不易察觉)，这是由于信号峰值被预先衰减10dB使其不超过顶部水平线，这也是信号峰值读数比参考电平高的原因。图中，主信道功率(CHP)读数为7.55dBm，与峰值(标记1处)的读数4.978m不一致，其原因就是主信道功率是在50kHz测量带宽内计算的，而标记1的读数是峰值。公式1定义了在整个带宽内计算主信道功率的方法。其中， CHPwr：信道功率，单位dBm CHBW：信道带宽 Kn：噪声带宽与分辨带宽之比 N：信道内象素的数目 Pi：以1mW为基准的电平分贝数(dBm)

声波测试技术的原理及其运用

声波测试技术的原理及其运用 1.声波测试原理声波探测技术是一种岩土体测试技术，它根据弹性波在岩体中传播的原理，用仪器的发射系统向岩土体中发射声波，由接受系统接收。由于岩体的岩性、结构面情况、风化程度、应力状态、含水情况等地质因素都能直接引起声波波速、振幅和频率发生变化，因此可通过接收器所接受的声波波速、频率和振幅了解岩土体地质情况并求得岩土体某些力学参数（如泊松比、动弹性模量、抗压强度、弹性抗力系数等）和其他一些工程地质性质指标（如风化系数、裂隙系数、各向异性系数等）。声波仪是声波探测使用的仪器。声波仪有多种型号，主动测试的仪器一般都由发射系统和接收系统两大部分组成。发射系统包括发射机和发射换能器，接收系统包括接收机和接收换能器。发射机是一种声源讯号的发射器，由它向压电材料制成的换能器(图中的1)输送电脉冲，激励换能器的晶片，使之振动而产生声波，向岩体发射。于是声波在岩体中以弹性波形式传播，然后由接收换能器(图中的2)加以接收，该换能器将声能转换成电子讯号送到接收机，经放大后在接收机的示波管屏幕上显示波形。声波仪的主要部件示意图 2.声波测试技术的运用声波探测可分为主动测试和被动测试两种工作方法。主动测试所利用的声波由声波仪的发射系统或槌击方式产生；被动测试的声波则是岩体遭受自然界的或其它的作用力时，在变形或破坏过程中由它本身发出的(如滑坡)。主动测试包括波速测定，振幅衰减测定和频率测定，其中最常用的是波速测定。目前在工程地质勘探中，已较为广泛地采用声波探测解决下列地质问题：根据波速等声学参数的变化规律进行工程岩体的地质分类；根据波速随岩体裂隙发育而降低及随应力状态的变化而改变等规律，圈定开挖造成的围岩松驰带，为确定合理的衬砌厚度和锚杆长度提供依据；测定岩体或岩石试件的力学参数如杨氏模量、剪切模量和泊松比等；利用声速及声幅在岩体内的变化规律进行工程岩体边坡或地下硐室围岩稳定性的评价；探测断层、溶洞的位置及规模，张开裂隙的延伸方向及长度等；利用声速、声幅及超声电视测井的资料划分钻井剖面岩性，进行地层对比，查明裂隙、溶洞及套管的裂隙等；划分浅层地质剖面及确定地下水面深度；天然地震及大面积地质灾害的预报。声波探测的工作方法：（1）测网的布置测网的布置一般应选择有代表性的地段，力求以最少的工作量解决较多的地质问题。测点或观测孔的布置一般应选择在岩性均匀、表面光洁、无局部节理裂隙的地方，以避免介质不均匀对声波的干扰。如果是为了探测某一地质因素，测量地段应选在其他地质因素基本均匀的地方，以减少多种地质因素变化引起的综合异常给资料解释带来困难。装置的距离要根据介质的情况、仪器的性能以及接收的波型特点等条件而定。（2）工作方式

IDDQ测试原理及方法

电流测试 1 电流测试简介功能测试是基于逻辑电平的故障检测，逻辑电平值通过测量原始输出的电压来确定，因此功能测试实际上是电压测试。电压测试对于检测固定型故障特别是双极型工艺中的固定型故障是有效的，但对于检测CMOS 工艺中的其他类型故障则显得有些不足，而这些故障类型在CMOS 电路测试中是常见的对于较大电路，电压测试由于测试图形的生成相当复杂且较长，因而电流测试方法被提出来电流测试的测试集相当短，这种测试方式对于固定型故障也有效。 CMOS 电路具有低功耗的优点，静态条件下由泄漏电流引起的功耗可以忽略，仅表示，Q 代表静态在转换期间电路从电源消耗较大的电流。电源电压用V DD （quiescent) ，则IDDQ 可用来表示MOS电路静态时从电源获取的电流，对此电流的测试称为IDDQ 测试，这是一种应用前景广泛的测试。 IDDQ 测试概念的提出时间并不很长，但自半导体器件问世以来，基于电流的测量一直是测试元器件的一种方法，这种方法即所谓的IDDQ 测试，用在常见的短接故障检测中。自从Wanlsaa 于1961 年提出CMOS 概念, 1968 年RCA 制造出第一块CMOS IC 和1974 年制造出第一块MOS 微处理器以来，科研人员一直研究CMOS 电路的测试，而静态电流测试则作为一项主要的参数测量1975 年Nelson 提出了IDDQ 测试的概念和报告，1981 年M.W Levi 首次发表了关于VLSI CMOS 的测试论文，这就是IDDQ 测试研究的开端。其后，IDDQ 测试用来检测分析各种DM0S 缺陷，包括桥接故障和固定型故障1988 年W.Maly 首次发表了关于电流测试的论文, Levi, Malaiya, C.Crapuchettes, M.Patyra , A .Welbers 和S.Roy 等也率先进行了片内电流测试的研究开发工作，这些研究奠定了IDDQ 测试的基础、1981 年Philips semiconductor 开始在SRAM 产品测试中采用片内IDDQ 检测单元，其后许多公司把片内IDDQ 检测单元用在ASIC产品中，但早期的IDDQ 测试基本上只为政府、军工资助的部门或项目所应用。直到20 世纪80 年代后期，半导体厂商认识到IDDQ 测试是检测芯片物理缺陷的有效方法，IDDQ 测试才被普遍应用, CAD 工具也开始集成此项功能。目前，IDDQ 测试也逐渐与其他DFT结构，例如扫描路径测试、内建自测试、存储器测试等，结合在一起应用。20 世纪80 年代，电流测量基本上是基于片外测量电路的，80 年代末片上电流传感器的理论和设计方法得以提出，随后这方面所开展的理论和方法研究纷纷出现，IEEE Technical Committee on Test Technology 于1994 年成立一个称做QTAG ( Quality Test Action Group ) 的技术组织，其任务是研究片上电流传感器的标准化问题，但该组织得出了电流传感器不经济的结论，因此，1996 年结束标准化研究工作，目前电流传感器的研究主要针对高速片外传感器。 IDDQ 测试是源于物理缺陷的测试，也是可靠性测试的一部分1996 年SRC (Semiconductor Research Corporation ）认定IDDQ 测试是20 世纪90 年代到 21 世纪主要的测试方法之一。IDDQ 测试已成为IC 测试和CAD 工具中一个重要内容，许多Verilog/HDL 模拟工具包含IDDQ 测试生成和故障覆盖率分析的功能。 IDDQ 测试引起重视主要是测试成本非常低和能从根本上找出电路的问题（缺陷）所在。例如，在电压测试中，要把测试覆盖率从80％提高10% ，测试图形一般要

操作系统原理复习题库完整

计算机操作系统期末复习题声明：本题库容仅供参考注：1-简单2-一般3-较难4-难第一部分操作系统基本概念一、选择题(选择最确切的一个答案，将其代码填入括号中) 1、操作系统是一种（）。 A、应用软件 B、系统软件 C、通用软件 D、工具软件答案-1：B 2、计算机系统的组成包括（）。 A、程序和数据 B、处理器和存 C、计算机硬件和计算机软件 D、处理器、存储器和外围设备答案-1：C 3、下面关于计算机软件的描述正确的是（）。 A、它是系统赖以工作的实体 B、它是指计算机的程序及文档 C、位于计算机系统的最外层 D、分为系统软件和支撑软件两大类答案-2：B 4、财务软件是一种（）。 A、系统软件 B、接口软件 C、应用软件 D、用户软件答案-2：C 5、世界上第一个操作系统是（）。 A、分时系统 B、单道批处理系统 C、多道批处理系统 D、实时系统答案-1：B 6、批处理操作系统提高了计算机的工作效率，但（）。 A、系统资源利用率不高 B、在作业执行时用户不能直接干预 C、系统吞吐量小 D、不具备并行性答案-3：B 7、引入多道程序的目的是（）。 A、为了充分利用主存储器 B、增强系统的交互能力

C、提高实时响应速度 D、充分利用CPU，减少CPU的等待时间答案-3：D 8、在多道程序设计的计算机系统中，CPU（）。 A、只能被一个程序占用 B、可以被多个程序同时占用 C、可以被多个程序交替占用 D、以上都不对答案-2：C 9、多道程序设计是指（）。 A、有多个程序同时进入CPU运行 B、有多个程序同时进入主存并行运行 C、程序段执行不是顺序的 D、同一个程序可以对应多个不同的进程答案-3：B 10、从总体上说，采用多道程序设计技术可以（）单位时间的算题量，但对每一个算题，从算题开始到全部完成所需的时间比单道执行所需的时间可能要（）。 A、增加减少 B、增加延长 C、减少延长 D、减少减少答案-4：B 11、允许多个用户以交互使用计算机的操作系统是（）。 A、分时系统 B、单道批处理系统 C、多道批处理系统 D、实时系统答案-2：A 12、下面关于操作系统的叙述正确的是（）。 A、批处理作业必须具有作业控制信息 B、分时系统不一定都具有人机交互功能 C、从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多 D、由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源答案-3：A 13、操作系统是一组（）。 A、文件管理程序 B、中断处理程序 C、资源管理程序 D、设备管理程序答案-1：C 14、现代操作系统的两个基本特征是（）和资源共享。 A、多道程序设计 B、中断处理 C、程序的并发执行 D、实现分时与实时处理答案-1：C 15、（）不是操作系统关心的主要问题。 A、管理计算机裸机

频谱分析报告仪地使用方法

频谱分析仪的使用方法 13MHz信号。一般情况下，可以用示波器判断13MHz电路信号的存在与否，以及信号的幅度是否正常，然而，却无法利用示波器确定13MHz电路信号的频率是否正常，用频率计可以确定13MHz电路信号的有无，以及信号的频率是否准确，但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而，使用频谱分析仪可迎刃而解，因为频谱分析仪既可检查信号的有无，又可判断信号的频率是否准确，还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号，特别是VCO信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。另外，数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的，所以在待机状态下，频率计很难测到射频电路中的信号，对于这一点，应用频谱分析仪不难做到。一、使用前须知在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一简要介绍。 1．分贝(dB) 分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下：分贝数：101g(dB) 分贝数=201g(dB) 分贝数=201g(dB) 例如：A功率比B功率大一倍，那么，101gA／B=10182’3dB，也就是说，A功率比B功率大3dB， 2．分贝毫瓦(dBm) 分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：分贝毫瓦=101g(dBm) 例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：101glmw／1mw=0dBm。如果发射功率为40mw，则10g40w／1mw--46dBm。二、频谱分析仪介绍生产频谱分析仪的厂家不多。我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。相比之下，惠普的频谱分析仪性能最好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。 1．性能特点 AT5010最低能测到2.24uv，即是-100dBm。一般示波器在lmv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000倍。如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不稳定，甚至测不出来。这主要足频率计灵敏度问题，即信号低于20mv频率计就无能为力了，如用示波器测量时，信号5％失真示波器看不出来，在频谱仪上万分之一的失真都能看出来。

实时频谱仪—工作原理

实时频谱分析仪（RTSA），这是基于快速傅利叶（FFT）的仪表，可以实时捕获各种瞬态信号，同时在时域、频域及调制域对信号进行全面分析，满足现代测试的需求。一、实时频谱分析仪的工作原理在存在被测信号的有限时间内提取信号的全部频谱信息进行分析并显示其结果的仪器主要用于分析持续时间很短的非重复性平稳随机过程和暂态过程，也能分析40兆赫以下的低频和极低频连续信号，能显示幅度和相位。傅里叶分析仪是实时式频谱分析仪，其基本工作原理是把被分析的模拟信号经模数变换电路变换成数字信号后，加到数字滤波器进行傅里叶分析；由中央处理器控制的正交型数字本地振荡器产生按正弦律变化和按余弦律变化的数字本振信号，也加到数字滤波器与被测信号作傅里叶分析。正交型数字式本振是扫频振荡器，当其频率与被测信号中的频率相同时就有输出，经积分处理后得出分析结果供示波管显示频谱图形。正交型本振用正弦和余弦信号得到的分析结果是复数，可以换算成幅度和相位。分析结果也可送到打印绘图仪或通过标准接口与计算机相连。二、实时频谱分析仪中的数字信号处理技术 1. IF 数字转换器一般会数字化以中间频率(IF)为中心的一个频段。这个频段或跨度是可以进行实时分析的最宽的频率范围。在高IF 上进行数字转换、而不是在DC 或基带上进行数字转换，具有多种信号处理优势(杂散性能、DC抑制、动态范围等)，但如果直接处理，可能要求额外的计算进行滤波和分析。 2. 采样内奎斯特定理指出，对基带信号，只需以等于感兴趣的最高频率两倍的速率取样 3. 具有数字采集的系统中触发能够以数字方式表示和处理信号，并配以大的内存容量，可以捕获触发前及触发后发生的事件。数字采集系统采用模数转换器(ADC)，在深内存中填充接收的信号时戳。从概念上说，新样点连续输送到内存中，最老的样点将离开内存。

偏心仪测量原理介绍

OptiCentric 一. 测量原理 1、透镜的检查和装配透镜定心根据ISO10110标准，当光照和镜片参考轴不一致，各自在不同的方向和位置时，中心误差就会出现。在固定，调整和粘接大量镜片时，大量的中心偏差就会导致和增加镜片的加工错误。因此，只有当所有生产步骤从中心公差测量到大量镜片的装配作为一个完整的规划和概念进行设计和测量时才能满足高精度光学系统的测量要求。 TRIOPTIC公司OptiCentric系列下的全部产品的设计已经覆盖到了任何型号的器件和不同的精细程度。OptiCentric系列同时也覆盖了所有生产步骤从中心测量到光学元件的调整，巩固和装配。OptiCentric系列包括了对任何应用有益处的工具，从简单并且能提供可视的元件到复杂，全自动和电脑控制以及实验室阶段处理。测量原理确定中心偏差的常规程序是在光发射和反射时旋转光样品。对于测量，带有光学器件的自准直仪聚焦与表面曲率中心（反射模式）或者镜头焦平面（透射模式）。对于转直仪的测量传输是额外的需要。平行光束从准直仪发射出来聚焦在焦平面用于测量。从镜头反射的图象（反射模式）和投影到镜头焦点的图象（投射模式）是通过自准直仪器的目镜，望远镜和显微镜下观察的。在透射模式中无法从两个透镜表面产生中心偏差。某些情况下，虽然镜头在安置时是倾斜的，但镜头在透射传输测试中能显示无误差中心。图象是从镜头表面反射出来的却描述出了镜头倾斜的标准和各自的中心误差。全反射方法是中心偏差测量唯一完整并且准确的方法，然而反射方法在很多情况下不好控制。另一方面，带有机械压缩的透射方法给出了令人满意的解决。一个经济的光学制造过程应该综合考虑这两种方法。当中心偏差出现时，观察图象描绘除了一个圆的，而样品是围绕一个参考或数据轴。圆形的直径是和中心偏差尺寸成比例的。测量结果可以认定为超出圆的半径或者倾斜表面和镜头轴线。

频谱分析

标题：基于MATLAB的声音信号频谱分析仪设计 2009-05-17 13:49:14 基于MATLAB的声音信号频谱分析仪设计 1．概述随着软硬件技术的发展，仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向[1]。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。基于计算机软硬件平台的虚拟仪器可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等[2]。从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能的飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来连锅端的技术更新速率。目前已经有许多较成熟的频谱分析软件，如S pectraLAB、RSAVu、dBFA等。声卡是多媒体计算机最基本的配置硬件之一，价格便宜，使用方便。MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令[3]。本文将给出基于声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法，功能包括： (1) 音频信号信号输入，从声卡输入、从WAV文件输入、从标准信号发生器输入； (2) 信号波形分析，包括幅值、频率、周期、相位的估计，以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算； (3) 信号频谱分析，频率、周期的估计，图形显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。 2．设计原理2.1波形分析原理2.1.1 信号频率、幅值和相位估计 (1)频率(周期)检测对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。这里采用过零点(ti)的时间差T(周期)。频率即为f = 1/T，由于能够求得多个T值(ti有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。 (2)幅值检测在一个周期内，求出信号最大值y max与最小值y min的差的一半，即A = (y max- y min)/2，同样，也会求出多个A值，但第1个A值对应的y max和y min不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A值的平均作为幅值的估计值。 (3)相位检测采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。φ=2π(1-t i/T)，{x}表示x的小数部分，同样，以φ的平均值作为相位的估计值。频率、幅值和相位估计的流程如图1所示。

光学测量原理与技术

第一章、对准、调焦 ?对准、调焦的定义、目的； 1.对准又称横向对准，是指一个对准目标与比较标志在垂直瞄准轴方向像的重合或置中。目的：瞄准目标（打靶）；精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。 2、调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。目的： --使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位于同一空间深度； --使物体（目标）成像清晰； --确定物面或其共轭像面的位置——定焦。人眼调焦的方法及其误差构成；清晰度法：以目标和标志同样清晰为准则；消视差法：眼睛在垂直视轴方向上左右摆动，以看不出目标和标志有相对横移为准则。可将纵向调焦转变为横向对准。清晰度法误差源：几何焦深、物理焦深；消视差法误差源：人眼对准误差；几何焦深：人眼观察目标时，目标像不一定能准确落在视网膜上。但只要目标上一点在视网膜上生成的弥散斑直径小于眼睛的分辨极限，人眼仍会把该弥散斑认为是一个点，即认为成像清晰。由此所带来的调焦误差，称为几何焦深。物理焦深：光波因眼瞳发生衍射，即使假定为理想成像，视网膜上的像点也不再是一个几何点，而是一个艾里斑。若物点沿轴向移动Δl后，眼瞳面上产生的波像差小于λ/K(常取K=6)，此时人眼仍分辨不出视网膜上的衍射图像有什么变化。（清晰度）人眼调焦扩展不确定度：（消视差法）人眼调焦扩展不确定度：人眼摆动距离为b ?对准误差、调焦误差的表示方法；对准：人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示；调焦：人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示 ?常用的对准方式； 22 22 122 8 e e e D KD αλ φφφ ???? ''' =+=+ ? ? ???? 121 11e e l l D α φ'=-= 22 21 118 e l l KD λ φ'=-= e b δ φ'=

频谱分析仪和信号分析仪的区别

在实验室和车间最常用的信号测试仪器是电子示波器。人的思维对时间概念比较敏感,每时每刻都与时域事件发生联系,但是信号往往以频率形式出现,用示波器观察最简单的调幅载波信号也不方便,往往显示载波时看不清调制仪,屏幕上获得的是三条谱线,即载频和在载频左右的调制频。调制方式越复杂,电子示波器越难显示,频谱分析器的表达能力强,频谱分析仪是名副其实的频域仪器的代表。沟通时间一频率的数字表达方法就是傅里叶变换,它把时间信号分解成正弦和余弦曲线的叠加,完成信号由时间域转换到频率域的过程。早期的频谱分析仪实质上是一台扫频接收机,输入信号与本地振荡信号在混频器变频后,经过一组并联的不同中心频率的带通滤波器,使输入信号显示在一组带通滤波器限定的频率轴上。显然,由于带通滤波器由无源元件构成,频谱分析器整体上显得很笨重,而且频率分辨率不高。既然傅里叶变换可把输入信号分解成分立的频率分量,同样可起着滤波器类似的作用,借助快速傅里叶变换电路代替低通滤波器,使频谱分析仪的构成简化,分辨率增高,测量时间缩短,扫频范围扩大,这就是现代频谱分析仪的优点了。矢量信号分析仪是在预定,频率范围内自动测量电路增益与相应的仪器,它有内部的扫频频率源或可控制的外部信号源。其功能是测量对输入该扫频信号的被测电路的增益与相位,因而它的电路结构与频谱分析仪相似。频谱分析仪需要测量未知的和任意的输入频率,矢量信号分析仪则只测量自身的或受控的已知频率;频谱分析仪只测量输入信号的幅度(标量仪器),矢量信号分析仪则测量输入信号的幅度和相位(矢量仪器)。由此可见,矢量信号分析仪的电路结构比频谱分析仪复杂,价位也较高。现代的矢量信号分析仪也采用快速傅里叶变换,以下介绍它们的异同。频谱分析议和FFT颁谱分析议传统的频谱分析仪的电路是在一定带宽内可调谐的接收机,输入信号经下变频后由低通滤器输出,滤波输出作为垂直分量,频率作为水平分量,在示波器屏幕上绘出坐标图,就是输入信号的频谱图。由于变频器可以达到很宽的频率,例如30Hz-30GHz,与外部混频器配合,可扩展到100GHz以上,频谱分析仪是频率覆盖最宽的测量仪器之一。无论测量连续信号或调制信号,频谱分析仪都是很理想的测量工具。但是,传统的频谱分析仪也有明显的缺点,首先,它只适于测量稳态信号,不适宜测量瞬态事件;第二,它只能测量频率的幅度,缺少相位信息,因此属于标量仪器而不是矢量仪器;第三,它需要多种低频带通滤波器,获得的测量结果要花费较长的时间,因此被视为非实时仪器。既然通过傅里叶运算可以将被测信号分解成分立的频率分量,达到与传统频谱分析仪同样的结果,出现基于快速傅里叶变换(F盯)的频谱分析仪。这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。据此可知,这种频谱分析仪亦称为实时频谱分析仪,它的频率范围受到ADC采集速率和FFT运算速度的限制。

视觉检测原理介绍

技术细节本项目应用了嵌入式中央控制及工业级图像高速传输控制技术，基于CCD/CMOS与DSP/FPGA的图像识别与处理技术，成功建立了光电检测系统。应用模糊控制的精选参数自整定技术，使系统具有对精确检测的自适应调整,实现产品的自动分选功能。图1 控制系统流程图光电检测系统主要通过检测被检物的一些特征参数(灰度分布,RGB分值等)，从而将缺陷信息从物体中准确地识别出来，通过后续的系统进行下一步操作，主要分为以下几部分 CCD/CMOS图像采集部分系统图像数据采集处理板中光信号检测元件CCD/CMOS采用进口的适合于高精度检测的动态分析单路输出型、保证实际数据输出速率为320MB/s的面阵CCD/CMOS。像素分别为4000*3000和1600*1200，帧率达到10FPS。使用CCD/CMOS 作为输入图像传感器，从而实现了图像信息从空间域到时间域的变换。为了保证所需的检测精度，需要确定合理的分辨率。根据被检测产品的大小,初步确定系统设计分辨率为像素为0.2mm。将CCD/CMOS接收的光强信号转换成电压幅值，再经过A/D转换后由DSP/ FPGA芯片进行信号采集，即视频信号的量化处理过程，图像采集处理过程如图所示：

图2 图像采集处理过程数据处理部分在自动检测中，是利用基于分割的图像匹配算法来进行图像的配对为基础的。图像分割的任务是将图像分解成互不相交的一些区域，每一个区域都满足特定区域的一致性，且是连通的，不同的区域有某种显著的差异性。分割后根据每个区域的特征来进行图像匹配，基于特征的匹配方法一般分为四个步骤：特征检测、建立特征描述、特征匹配、利用匹配的“特征对”求取图像配准模型参数。算法基本步骤如下: 1)利用图像的色彩、灰度、边缘、纹理等信息对异源图像分别进行分割，提取区域特征； 2)进行搜索匹配，在每一匹配位置将实时图与基准图的分割结果进行融合，得到综合分割结果； 3)利用分割相似度描述或最小新增边缘准则找出正确匹配位置。设实时图像分割为m个区域，用符号{A1，A2，… Am}表示，其异源基准图像分割为n个区域，用符号{B1，B2，…Bn}表示。分割结果融合方法如下: 在每一个匹配位置，即假设的图像点对应关系成立时，图像点既位于实时图中，又位于其异源基准图像中，则融合后区域点的标识记为：（A1B1，A1B2，…，A2B1，A2B2，…）。标识AiBj表示该点在实时图中位于区域i，在基准图中位于区域j。算法匹配过程如下图所示：

频谱泄露的分析及其处理方法

频谱泄露的分析及其处理方法在现代信号处理中，由于信号的频域分析比时域分析具有更加清晰的物理概念和深刻含义，因而在信息技术领域中，FFT运算和频谱分析是一种常用的分析手段。对信号进行频谱分析首先需要通过信号的傅里叶变换计算出信号对应的频谱函数，但是由于实际应用中接触到的大量非周期连续信号x(t)的频谱函数X(j ω)是连续函数，利用计算机对其进行频谱分析时往往需要对信号进行离散化处理以近似分析相应的频谱。在离散化处理过程中由于被处理信号的有限记录长度和时域、频域的离散性往往造成在频谱分析中会出现一些特殊的效应，例如混叠现象、泄漏现象以及栅栏现象，频谱泄漏就是这样出现的。一．频谱泄漏的分析所谓频谱泄露，就是信号频谱中各谱线之间相互影响，使测量结果偏离实际值，同时在谱线两侧其他频率点上出现一些幅值较小的假谱，导致频谱泄漏的原因是采样频率和信号频率的不同步，造成周期采样信号的相位在始端和终端不连续。设X(t)为实际信号，T0为信号周期，f0=1/T0为信号频率，Ts为采样周期，fs=1/Ts为采样频率，L是截取的周期数，N是采样点数，L、N均为正整数，X(t)经过长度为LT0的时间窗后得到离散序列X(n)，必须满足采样频率和信号频率同步，即同步采样的要求: LT0/Ts=Nfs/f0。当信号X(t)的频率f0是fs/N的整数倍时，这说明在处理长度NT内有信号的K个整周期。这时由X(t)构成的以NT为周期的周期性信号是连续的。当信号X(t)的频率f0不是fs/N的整数倍时，则在NT的处理长度内，就不是恰好为信号周期的整数倍，有X(t)以NT为周期进行周期延拓所得到的周期性信号就出现了不连续点，造成了频谱分量从其正常频谱扩展开来，就这样形成了频谱泄漏现象。在对信号做FFT分析时，如果采样频率固定不变，由于被采样信号自身频率的微小变化以及干扰因素的影响，就会使数据窗记录的不是整数个周期。从时域来说，这种情况在信号的周期延拓时就会导致其边界点不连续，使信号附加了高频分量；从频域来说，由于FFT算法只是对有限长度的信号进行变换，有限长度信号在时域相当于无限长信号和矩形窗的乘积，也就是将这个无限长信号截短，对应频域的傅里叶变换是实际信号傅里叶变换与矩形窗傅里叶变换的卷积。

武汉理工大学-现代检测理论与技术网课题目和答案

第一讲： 1、传感器是一种将特定的被测信号按照一定的规律转换为可用输出信号的装置，它主要由敏感元件和转换元件组成。 2、基本型现代检测系统一般包括传感器、信号处理、数据采集、计算机、输出显示等五部分。 3、传感器技术发展趋势及重点研究开发主要体现在高精确度、小型化、集成化、多功能化、智能化等方面。 4、检测技术的发展主要体现在①不断拓展测量范围，努力提高检测精度和可靠性②传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展③重视非接触式检测技术研究④检测系统智能化等方面。 5、一个完整的检测过程包括信息数据采集、信号处理、信号传输、信号记录、信号显示等方面。 6、现代检测系统的基本结构大致可分为智能仪器、个人仪器和自动测试系统等三类。 7、传感器按能量关系可分为能量变换型和能量控制型两类。 8、传感器按输出量可分为模拟式和数字式两类。 9、智能传感器一般具有①自校零、自标定、自矫正②自动补偿③自动采集数据。并对数据进行预处理④自动进行检测、自选量程、自寻故障⑤数据存储、记忆与信息处理功能⑥双向通讯、标准化数字输出或符号输出等功能。第二讲： 1．仪表的精度等级是指仪表的（） A．绝对误差 B．最大误差C．相对误差D．最大引用误差 2.属于传感器动态特性指标的是( ) A.重复性 B.线性度 C.灵敏度 D.固有频率 3.按照分类，阈值指标属于( ) A.灵敏度 B.静态指标 C.过载能力 D.量程 4.与价格成反比的指标是( ) A.可靠性 B.经济性 C.精度 D.灵敏度 5.属于传感器静态指标的是( ) A.固有频率 B.临界频率 C.阻尼比 D.重复性 6. 属于传感器动态特性指标的是( ) A.量程 B.过冲量 C.稳定性 D.线性度 7.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的( ) A.线性度越好 B.迟滞越小 C.重复性越好 D.灵敏度越高 8.传感器的灵敏度越高，表示传感器( ) A.线性度越好 B.能感知的输入变化量越小 C.重复性越好 D.迟滞越小 9.传感器的标定是在明确传感器的输入与输出关系的前提下，利用某种( )对传感器进行标定。 A.标准元件 B.正规器件 C.标准器具 D.精度器件 10.传感器的静态指标标定是给传感器输入已知不变的( )，测量其输出。 A.标准电量 B.正规电量 C.标准非电量 D.正规非电量 11.传感器的动态标定是检验传感器的( ) A.静态性能指标 B.频率响应指标 C.动态性能指标 D.相位误差指标

测试技术主要内容

机械工程测试技术主要知识点绪论 1)测试系统的组成第一章信号的描述 2)信号的分类什么是确定信号，什么是周期信号什么是非周期信号什么是准周期信号什么是非确定性信号确定性信号：能用明确的数学关系式或图像表达的信号称为确定性信号非确定性信号：不能用数学关系式描述的信号周期信号(period signal)：依一定的时间间隔周而复始、重复出现；无始无终。一般周期信号：（如周期方波、周期三角波等）由多个乃至无穷多个频率成分（频率不同的谐波分量）叠加所组成，叠加后存在公共周期。准周期信号(quasi-periodic signal)：也由多个频率成分叠加而成，但不存在公共周期。（实质上是非周期信号） 3)离散信号和连续信号能量信号和功率信号什么是能量（有限）信号—总能量是有限的什么是功率（有限）信号信号在有限区间（t1, t2）上的平均功率是有限的 4)时域信号和频域信号以时间为独立变量，描述信号随时间的变化特征，反映信号幅值与时间的函数关系以频率为变量建立信号幅值、相位与频率的函数关系 5)一般周期信号可以利用傅里叶展开成频域信号 6)傅里叶级数展开和傅里叶变换的定义和公式傅里叶变换的主要性质

傅里叶变换：傅里叶变换：性质：对称性：X(t) ? x(-f )尺度改变性频移特性

7)把时域信号变换为频域信号，也叫做信号的频谱分析。 8)求方波和三角波的频谱，做出频谱图，分别用三角函数展开式和傅里叶级数展开式傅里叶变换…… 9)非周期信号的频谱分析通过傅里叶变换 10)周期信号和非周期信号的频谱的主要区别周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱是连续的求单边指数衰减函数的傅里叶变换（频谱） 11)随机信号的描述，可分成足什么条件在随机信号的实际测试工作中，为什么要证明随机过程是各态历经的随机信号必须采用概率和统计的方法进行描述工程中绝大多数随机过程假定符合各态历经过程，则可用测得的有限样本记录来代表总体过程，否则理论上要测量无穷个样本才能描述该过程 12)脉冲函数的频谱什么是脉冲函数的筛选性质矩形窗函数平稳随机过程和非平稳随机过程，平稳随机过程又可分为各态历经和非各态历经两类，各态历经随机过程的统计特征参数满的频谱sinc函数的定义单边指数函数的频谱单位阶跃函数的频谱δ函数具有等强度、无限宽广的频谱，这种频谱常称为“均匀谱”。 Sinc（x）=sinx/x

单片机实时操作系统RTOS

51单片机实时操作系统作者：徐少伟日期：2013年12月07日摘要本文着重介绍了运行在51单片机上基于片轮询式实时操作系统RTOS的构建，讨论了实时操作系统的运行原理和设计思路。关键词：51单片机、片轮询、实时操作系统RTOS 1前言随着计算机技术的发展，计算机已经被广泛地应用到各个领域中。而在控制领域，人们更多地关心计算机的低成本、小体积、运行的可靠性和控制的灵活性。特备是智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统要求计算机嵌入这些设备中。而作为嵌入式计算机的单片机因其体积小、可靠性高、控制功能强以及非凡的嵌入式应用形态，使得单片机应用技术已经成为电子应用系统设计中最为常用的技术手段。在工业控制方面，因工业环境对计算机的可靠性和实时性的要求特别高，而诸如51系列的单片机的片上资源比较有限，因此开发并构建一种应用于单片机上的实时多任务操作系统已成为一种迫切的需求。 2实时操作系统设计概述2.1实时多任务操作系统(RTOS)简介过去一个单片机应用程序所控制的任务和外设不多，采用一个主程序和几个子程序模块的调用，即可满足要求。但随着应用的复杂化，对单片机软件提出了更高的要求。一个控制器系统可

能需要同时控制或监控很多外设，要求有实时响应；有很多处理的任务，各种任务之间有信息的传递。如果仍采用原来的程序设计方法，将会存在两个问题。一是中断可能得不到及时响应，处理时间过长。二是系统任务多，要考虑的各种可能也多，各种资源如调度不当就会发生死锁，降低软件的可靠性，程序编写的任务量成指数增加。实时操作系统是一段系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运行在RTOS之上的各个任务。RTOS根据各个任务的要求，进行资源（包括存储器、外设等）管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。实时多任务操作系统，以分时方式运行的多个任务，看上去好像是多个任务“同时”运行。标准的RTOS应具有任务调度、中断处理、事件管理、定时器管理、循环队列管理、资源管理、存储管理、自动掉电管理等功能，基于优先服务方式的RTOS才是真正的实时操作系统。本文主要讨论了基于时间分片轮询方式，即片轮询方式的多任务操作系统，重点介绍多任务实时操作系统的原理和构建方法，为深入研究真正意义上的实时多任务操作系统RTOS奠定一定的理论和思想基础。 2.2实时多任务操作系统（RTOS）任务切换在实时操作系统RTOS中，任务的切换方式有三种：协同方式、时间片轮询方式以及抢占优先级方式。 2.2.1协同方式所谓“协同方式”，是指一个任务在持续运行而不释放资源，其他任务是没有机会获得运行