測試技術基礎考試題

1、測試技術基礎考試題1-01. 測試技術的基本任務是（獲取有用的信 息）。*2. 從時域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng) （脈沖響應函數(shù)）的卷積。*3. 信號的時域描述，以（時間（t）為獨立變 量；而信號的頻域描述，以（頻率f或（）為 獨立變量。4. 如果一個信號的最高頻率為 50Hz,為了防 止在時域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象， 采樣頻率 應該大于（100 ） Hz。5. 仔橋式測量電路中，根據(jù)其（激勵電壓（或 工作電壓或橋壓或電源）的性質(zhì)，可將其分 為直流電橋與交流電橋。6. 金屬電阻應變片與半導體應變片的主要區(qū)別在于：前者利用 引起的電阻變化，后者利用（導體機械形變、半 導體電阻率的（或半導體壓

2、阻效應）變化引 起的電阻變化。7. 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的（壓電效 應）而工作的。8 帶通濾波器的上下限截止頻率為fc 2、fc i, 其帶寬B = （ fc2 fci ）；若其帶寬為1/3倍 頻程則 fc2 = （ 32 （或 1.26 ） fC1。9.屬于能量控制型的傳感器有（）、（）等。（電阻式傳感器、渦電流傳感器、電容式 傳感器、電感式傳感器等，答對任何兩個均得2 分）10 根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為（ 挑夫 ）、（ 調(diào)頻 ）、（ 調(diào)相 ）。11 相關濾波的工作原理是（同頻相關不同頻不 相關/ 同頻檢測原理）。12 測試裝置的動態(tài)特性可以用（傳遞）函數(shù)、 （頻率響應）函

3、數(shù)和（ 脈沖響應）函數(shù)進 行數(shù)學描述。1-11、測試的基本任務是獲取有用的信息， 而信息 總是蘊涵在某些物理量之中， 并依靠它們來傳 輸?shù)?。這些物理量就是（ 信號 ），其中目前 應用最廣泛的是電信號。2、信號的時域描述，以（ 時間（ t ） ）為獨 立變量；而信號的頻域描述，以（頻率（f） 為獨立變量。3、周期信號的頻譜具有三個特點： （離散性）， （諧波性），（收斂性）。4、非周期信號包括 （準周期） 信號和（瞬態(tài)非 周期）信號。 *5、描述隨機信號的時域特征參數(shù)有（均值x ）、（均方值 x2 ）、（方差 x2 ）。6、對信號的雙邊譜而言， 實頻譜（幅頻譜）總 是（ 偶 ）對稱，虛頻譜（相頻

4、譜）總是（ 奇 ）對稱1-21、某一階系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)為H(j )輸入信號x（t） sin，則輸出信號y（t）的頻率為 （1/2），幅值 y （ 1/J2），相位（45）。2、 / 2試求傳遞函數(shù)分別為和2 n 2的35S 05S2 1.4 nS n兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度（123 ）。3、為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析 方法有（傅立葉變換法）、（濾波器法）和（）。4、當測試系統(tǒng)的輸出y（t）與輸入x（t）之間的關系 為y（t） Aox（t to）時，該系統(tǒng)能實現(xiàn)（無失真條件（或常系數(shù) 人=常系數(shù)）測試。此時，系統(tǒng)的頻率特性為H（j ）（ Aejt0 ）。*5、傳感器的靈敏

5、度越高，就意味著傳感器所感 知的（被測量）越小。6、一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應 該具有（線性）關系為最佳。1-31、屬于能量控制型的傳感器有（電阻、電感、 電容、渦流）等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有（壓電、磁電）等（每個至少舉例兩個）。2、金屬電阻應變片與半導體應變片的物理基礎的區(qū)別在于：前者利用（金屬絲的幾何變形） 引起的電阻變化， 后者利用（半導體材料的電 阻率變化）變化引起的電阻變化。 *3、為了提高變極距電容式傳感器的靈敏度、 線 性度及減小外部條件變化對測量精度的影響， 實際應用時常常采用（差動）工作方式。4、壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器） 有兩種形式：（ 電荷 ）

6、放大器和（ 電壓 ） 放大器，后接（ 電荷 ）放大器時，可不受連 接電纜長度的限制。5、渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導 體在交流磁場中的（ 渦電流 ）效應。 *6、磁電 式速度計的靈敏度單位是（ mv / （m/s） ） 7、壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的（壓電效應）而工作的。*1-41、電橋的作用是把電感、 電阻、電容的變化轉(zhuǎn) 化為（ 電壓或電流 ）輸出的裝置。2、在橋式測量電路中， 按照（ 激勵電壓 ）的 性質(zhì)，電橋可分為直流和交流電橋。 *3、在橋式測量電路中， 根據(jù)工作時阻抗參與變 化的（ 橋臂數(shù) ）可將其分為半橋與全橋測量 電路。4、調(diào)幅是指一個高頻的正 （余）弦信號與被測 信號

7、（ 相乘 ），使高頻信號的幅值隨被測信號的（幅值）而變化。信號調(diào)幅波可以看作 是載波與調(diào)制波的（相乘）。5、調(diào)頻波的解調(diào)又稱為（鑒頻）6、調(diào)頻是利用信號電壓的（幅值）控制一個振 蕩器，使其輸出為等幅波，而（頻率）與信號 電壓成正比。7、常用濾波器的上、下截止頻率 仁1、fc2的定義 為（幅頻特性曲線降為最大值的1、2倍時對應 的頻率為截止頻率），其帶寬B = （ B fc2 G ）, 若為倍頻程濾波器fc1與fc2的關系為2 fc1 ) O& RC低通濾波器中RC值愈（大）則上截 止頻率愈低。1-51、為了識別信號類型，常用的信號分析方法有 （概率密度函數(shù)）、和（自相關函數(shù)）。2、為了獲得測試

8、信號的頻譜，常用的信號分析 方法有（帶通濾波法）、 和（傅立葉變換法）。3、在數(shù)字信號處理中，為避免頻率混疊，應使 被采樣的模擬信號成為（有限帶寬），還應使 采樣頻率滿足采樣定理即（fs 2fh ） O4、如果一個信號的最高頻率為 50Hz,為了防 止在時域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率 應該大于（100 ） Hz。5、若x（t）是均值為ux為零的寬帶隨機信號其自相關函數(shù)T =0時R（ T ） （ x2 ）, T S 時 R（ T ）（ 0）O6、（相干函數(shù)）用于評價系統(tǒng)的輸出信號和輸 入信號之間的因果性。7、若某一信號的自相關函數(shù)為Acos（），則該信 號的均方值為x2=（）均方根值為Xr

9、ms = （ ）O& 最常用的功率譜估計方法為（周期圖法）。9、Sx（f）為信號的（功率密度）沿頻率軸的分布， x（f）|2稱為（能譜）。10、巴塞伐爾定理表示在（時域）中計算的信號 總能量，等于在（頻域）中計算的信號總能量。1-61、單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振 動，位移共振頻率（小于）系統(tǒng)固有頻率， 速度共振頻率（等于）系統(tǒng)固有頻率，加速 度共振頻率（大于）系統(tǒng)固有頻率。2、單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振 動，在相位共振處位移始終落后于激振力（90 ）度。3、單自由度系統(tǒng)基礎運動所引起的受迫振動， 當激振頻率（遠大于）固有頻率時，質(zhì)量塊 和殼體之間的相對運動和基礎振動近于相等

10、。*4、 激勵方式分為（穩(wěn)態(tài)正弦激振），（隨機激 振），（瞬態(tài)激振）。5、按所測的振動性質(zhì)可將拾振器分為（相對式）和（絕對式）。6、阻抗頭的前端是（力傳感器） ，后面是測量 激振點響應的（加速度計） 。7、壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器） 有兩種形式：（電荷放大器）、和（電壓放大器）。8、機械系統(tǒng)的主要振動參數(shù)是（固有頻率） ， （阻尼比）和（振型） 。9、相對法校準傳感器時， 經(jīng)國家計量等部門嚴 格校準過的傳感器起著 “振動標準傳遞” 的作 用，稱為（ 參考 ）傳感器。二、判斷題1. （ X ）凡頻譜是離散的信號，必然是周期 信號。*2. （ X ） sine t是周期信號。3. （

11、X ） 一個在時域內(nèi)有限的信號，其頻 譜也是有限的。4. （ V ）傳遞函數(shù)相同的不同物理系統(tǒng) 其動態(tài)特性是相同的。 *5. （ V ） 典型二階測量系統(tǒng)固有頻率越 大越好。6. (7. (高8. (X ） 測量電橋是一個非線性系統(tǒng)。X ） 濾波器帶寬越寬 , 頻率分辨率越V ） 兩個同頻的諧波信號總是相關的。9. ( x )如果信號中含有周期成分，則當時, Rx( ) 0 。10. ( x ) 穩(wěn)態(tài)正弦激振和脈沖激振都是 寬帶激振。11. ( x ) 要提高測試結(jié)果的信噪比 ， 必 須先提高測試系統(tǒng)的靈敏度。12. ( x ) 二階測量裝置的固有頻率越大 ， 可測量信號的頻率范圍越小。13.

12、 ( V )測量小應變時，應選靈敏度高 的半導體應變片。14. ( x ) 傳感器一般是由敏感元件和變 換元件組成 ， 其中變換元件是傳感器的 核心。15. ( x ) 在使用電阻應變儀時 ， 發(fā)現(xiàn)靈 敏度不夠 ， 可在各個工作橋臂上增加電 阻應變片數(shù)以提高靈敏度。16. ( x ) 阻尼率為 0.707 的慣性拾振器 ， 其幅頻特性曲線會出現(xiàn)“共振峰” 。 *17. ( x ) 試驗測得的構(gòu)件的位移共振頻 率就是其固有頻率。18. ( V ) 要提高壓電式加速度計的靈敏19. ( x )用差動變壓器式電感傳感器作 位移測量時，根據(jù)其輸出就能辨別被測 位移方向的正負極性。x)一個線性系統(tǒng)不滿足

13、不失真測量條 100Hz的正弦波信號,則輸20.(件，若用它傳輸一個 出波形必然失真。1、計算題3-11、求正弦信號x(t)根值Xrms。答案：求正弦信號x(t) xsin( t，和概率密度函數(shù)p(x) o.、. 2案：0,牛,1；2X0 cos( t )求指數(shù)函數(shù)x(t) Ae at(a Aa j2 f4、求被截斷的余弦函數(shù)2、2x3、xsin t的絕對均值卩x。；)的均值x0 -2xo|x|和均方，均方值答0，t 0)的頻譜x(t)cos0答案:立葉變換。Tsinc(2 f0)T Tsin c (2 f5、求指數(shù)衰減振蕩信號譜。02 20 j 4 fa3-20)Tx(t)e at sint

14、(a黑的傅答案：0,t 0)的頻答案：1、已知信號x(t)號的自相關函數(shù)幅邊 答案：Ao A1 cos( 1t 1)A2sin( 2t 2)，求彳信 Rx()，并畫出自功率譜Sx()(雙 值Rx()2、譜A 2A12A0cos2A222 ( 2) 。A22cos 2，2 ?( 2)Sx() A0求頻率相同的單位方波和正弦波的互相關 函數(shù)。答案：Rxy( ) -sin)( 1)3、相關濾波器的基本原理是什么？舉例說明 其工程應用。答案：同頻相關、不同頻不相關；4、試根據(jù)一個信號的自相關函數(shù)圖形，討論如 何確定該信號中的常值分量和周期成分。答案：信號的常值分量為其自相關函數(shù)均值的 開方，周期成分與

15、其自相關函數(shù)周期成分的頻 率相同、幅值成比例關系；5、 某一系統(tǒng)的輸入信號為 x(t)，若輸出y(t) 與輸入x(t)相同，輸入的自相關函數(shù)Rx()和輸 入一輸出的互相關函數(shù)Rxy()之間的關系為 Rx( ) Rx( T)，試說明該系統(tǒng)起什么作用？答案：該系統(tǒng)的作用是使信號幅值不變、相位提前T；6、 應用巴塞伐爾定理求sinc2(t)dt的積分值。答案：sin c2(t )dt2 1df3-31.已知低通濾波器的頻率響應函數(shù)為H( )1, 式中 0.05s1 j當輸入信號為 x(t) 0.6cos(60t) 0.5cos(100t 45)時，求 濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出y(t)。答： x(t) 0.6

16、cos(60t)0.5cos(100t 45 )令 x, (t)0.6cos(60t) , x2(t)0.5cos(100t 45 )根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性A( ) 1 1 ( )2，( ) tan()由i 60，可以得到：A( J 10.316Ji (0.05 60) arctg () arctg (0.05 100)78.69分y2(t)0.196 0.5cos(100t 4578.69 )0.098cos(100t 123.69 )由線性系統(tǒng)的疊加性可得?分%(t)(J arctg ()0.6 0.316 cos(60tarctg (0.05 60)71.56571.565

17、 )0.1896 cos(60t 71.565 )由2 100，可以得到:A( 2)0.1961.1 (0.05 100)2分2.有一信號x(t) Acos( t )，初始相角 為一隨機 變量；試求：1) 求其自相關函數(shù)；2) 確定其均值和方差。答：自相關函數(shù)：Rx( ) lim T 0x(t)x(t )dtlim1TT 0?分Acos( t)Acos (t)dt=A2()cos()2?分方差21IIX1 述X(t)T 02AJdt ；?分3.以阻值R 120，靈敏度S 2.5的電阻絲應變片 與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓 為4V并假定負載電阻無窮大，當應變片的應 變?yōu)?000時，

18、分別求出單臂、雙臂電橋的輸 出電壓。答：單臂:Uy4R_R4 RU01S U01 2.5 1000 10 642.5 104雙臂：-2.5 1000 10 645 102R1 RUyUoUo S Uoy 2R2 R23-41. 求如圖周期三角波信號的傅立葉級數(shù)并畫出幅值頻譜。(?分)x(t)A蘭tTA冷T(0 t TL/(T /224A/nt 0)224A/ 9nw 03 w 05 w 0x(t)a。(an cosnn 10t bsin n0t)a。A/2;bnanT2r x(t) cos n 0tdt24A0(n 1,3,5,7.)(n 2, 4,6,8.)x(t)4A2ncosn1 n0t

19、(n13,5,.)幅值頻譜圖-T/2 0 T/2X(t)題2.求信號x(t)Ae ata 0, t0)的頻譜并畫出幅值譜(?分)fftdt3.求信號h（t）0.0）的自相關函數(shù)。（?分） 答：當x（t）為能量信號時，Rx（ ） x（t）x（t ）dt（?分） Rh()h(t)h(t)dtat a(t e e)dt1e2a4.想用一個一階系統(tǒng)作100 Hz正弦信 號的測量，如要求限制振幅誤差在5% 之內(nèi)，則時間常數(shù)應取多少？若用具 有該時間常數(shù)的同一系統(tǒng)作50 Hz正弦信號的測量，問此時振幅誤差和相角差是多少？（?分)A()1 ( )2() arctg(?分)A(1,A( ) 15% (A()1

20、)A()95%(?分) 1 (2 100)2 295%532106秒11.3%.1(250 532 106)() arctg (250 532 106)9 205試求傳遞函數(shù)分別為41 2n3.5s 0.5s2 1.4 ns 2兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的靈敏度。（？分）答:37s 1（?分）-2S411.4 n-S241（?分） S Si S2 S 123（?分）（?分）四、綜合題1.（?分）某車床加工外圓表面時，表面振紋主要是由主軸箱轉(zhuǎn)動軸上齒輪不平衡慣性 力使主軸箱振動所引起，實驗測得振紋的頻譜 如圖1（a）所示，主軸箱內(nèi)的傳動示意圖如圖 2（b）所示，傳動軸I、H和主軸川上的齒輪齒 數(shù)分

21、別為 乙=30, Z 2 = 40, Z 3=20, Z 4=50,傳 動軸I的轉(zhuǎn)速為n 1 = 2000轉(zhuǎn)/分（根據(jù)傳動比 計算可知：傳動軸H的轉(zhuǎn)速為 n2 = 1500轉(zhuǎn)/ 分，主軸川的轉(zhuǎn)速為n2 = 600轉(zhuǎn)/分），試分析 哪一根軸上的齒輪不平衡量對加工表面的振 紋影響較大？為什么？（a）（b）答：轉(zhuǎn)動軸I的轉(zhuǎn)動頻率為：2000/60=33.3HZ;?分轉(zhuǎn)動軸II的轉(zhuǎn)動頻率為： 1500/60=25H Z;?分轉(zhuǎn)動軸III的轉(zhuǎn)動頻率為：600/60=10H Z;?分與實驗測得振紋的頻譜圖比較 可知軸II上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋 影響最大。2. （ ?分）測量一個約80V的電壓，現(xiàn)

22、有兩塊電壓表，一塊量程300V, 0.5級，另一塊量程100V, 1.0級，問選哪一塊為好？解：使用300V, 0.5級電表，示值相對誤差為：300 0.5%80100%1.88%分）使用100V, 1.0級電表，示值相對誤差為:100 1.0%80100%1.25%分）故選用 100V，1.0 級電表為好（?分）3. （ ?分）為測量長方形面積，實際測量的是長度a的寬均值及其標準偏據(jù)如下，求長度a和寬序號12345a（m）9810110099102b（m）109.910.29.810.1解：(1)計算a和b的算數(shù)平均ain i 198 101100 99102100 m（?分）bin i 1

23、109.910.2 9.810.110 m（?分）(2)計算a和b的標準偏差a（?分）2bi b2 2 2 2 210109.91010.2109.8 1010.1100.158 m（?分）計算a和b的標準偏差（?分）a 1.5810.707五、5-11.簡答題已知周期方波的傅立葉級數(shù)展開式為8A11x（t）sin 0t sin3 0t sin5 0t35試繪出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其 頻譜特點。答：I8A8A3譏I0 仏3叫5処 皿?分頻譜特點：離散性、諧波性、遞減 性 ？分（每答對一個得？分）2.二階測試裝置的兩個動態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實現(xiàn)不失真測試，如何確定其取值范圍？答：固有頻率（n ）和阻尼比()?分（每答對一個得？分）為了實現(xiàn)不失真,阻尼比（）取值0.60.8;工作頻率取值小于等于0.58n?分（每答對一個得？分）3 何謂不失真測試？實現(xiàn)測試不失真的測試 裝置的幅頻和相頻特性應如何？答： 輸出 y（t） 與輸入 x（t） 滿足 關系 y（t）=A 0x（t-t 0）,其中 A0 和 t 0 為常數(shù), 則為不失真測 試。? 分 或者用文字描述上述關系，描述正確 ?分， 不完整 ?