機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)期末試題及答案

1、第一章信號及其描述（一）填空題1、測試的基本任務(wù)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(yīng)用最廣泛的是電信號。2、信號的時域描述，以時間為獨立變量；而信號的頻域描述，以頻率 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(zhǔn)周期信號和瞬變周期信號。5、描述隨機信號的時域特征參數(shù)有均值、均方值、方差。6、對信號的雙邊譜而言，實頻譜（幅頻譜）總是關(guān)于 Y 軸 （偶） 對稱，虛頻譜（相頻譜）總是關(guān)于原點（奇）對稱。（二）判斷對錯題（用或表示）1、各態(tài)歷經(jīng)隨機過程一定是平穩(wěn)隨機過程。 （ ）2、信號的時域描

2、述與頻域描述包含相同的信息量。（ ）3、非周期信號的頻譜一定是連續(xù)的。 （ ）4、非周期信號幅頻譜與周期信號幅值譜的量綱一樣。（ ）5、隨機信號的頻域描述為功率譜。（ ）（三）簡答和計算題1、求正弦信號2、求正弦信號3、求指數(shù)函數(shù)x(t)x0 sint 的絕對均值 |x|和均方根值 x rms。x(t )x0 sin(t) 的均值2x ，均方值x ，和概率密度函數(shù) p(x) 。x(t )Ae at (a0, t 0) 的頻譜。4、求被截斷的余弦函數(shù)5、求指數(shù)衰減振蕩信號（一）填空題cos0t| t |Tx(t )| t |的傅立葉變換。0Tx(t) e at sin 0 t (a0,t0) 的

3、頻譜。第二章測試裝置的基本特性1、某一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為H ( j )2 j1，輸入信號 x(t )sin t，則輸出信號y(t ) 的頻率為，幅值12y，相位。1.54122、試求傳遞函數(shù)分別為和n的兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。3.5s0.5s21.4n s2n3、為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有、和。4、當(dāng)測試系統(tǒng)的輸出y(t ) 與輸入 x(t) 之間的關(guān)系為y(t ) A0 x(tt0 ) 時，該系統(tǒng)能實現(xiàn)測試。此時，系統(tǒng)的頻率特性為 H ( j)。5、傳感器的靈敏度越高，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(yīng)該具有線性關(guān)系

4、為最佳。（二）選擇題1、不屬于測試系統(tǒng)的靜特性。（ 1）靈敏度（ 2）線性度（ 3）回程誤差 （4）阻尼系數(shù)2、從時域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng)響應(yīng)的卷積。（ 1）正弦（ 2）階躍（ 3）脈沖（4）斜坡3、兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為 Q1 () 和 Q2 () ，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測試系統(tǒng)，其相頻特性為。（ 1） Q1 ()Q2 ( )（2） Q1 ( )Q2 ( )Q1 ()Q2()（ 4） Q1 ( )Q2 ( )（3）)Q2 ()Q1 (4、一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)中，超調(diào)量。（ 1）存在，但 5（ 2）存在，但 1（ 3）在時間常數(shù)很小時存在（4）不存在5、忽略質(zhì)量的單自由度振動系統(tǒng)是系統(tǒng)。（

5、 1）零階（ 2）一階（ 3）二階（4）高階6、一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是。（ 1）固有頻率（2）線性度(3) 時間常數(shù)（4）阻尼比7、用階躍響應(yīng)法求一階裝置的動態(tài)特性參數(shù)，可取輸出值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值倍所經(jīng)過的時間作為時間常數(shù)。（ 1）0.632（2）0.865（ 3） 0.950（4）0.982（三）判斷對錯題（用或表示）1、一線性系統(tǒng)不滿足“不失真測試”條件，若用它傳輸一個1000Hz 的正弦信號，則必然導(dǎo)致輸出波形失真。（ ）2、在線性時不變系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零時，系統(tǒng)的輸出量與輸入量之比的拉氏變換稱為傳遞函數(shù)。（ ）3、當(dāng)輸入信號 x(t) 一定時，系統(tǒng)的輸出 y(t ) 將完全取決于傳遞函

6、數(shù)H (s) ，而與該系統(tǒng)的物理模型無關(guān)。（ ）4、傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。（）5、測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。（）6、幅頻特性是指響應(yīng)與激勵信號的振幅比與頻率的關(guān)系。（ ）（四）簡答和計算題1、什么叫系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)？它和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有何關(guān)系？2、測試裝置的靜態(tài)特性和動態(tài)特性各包括那些？3、測試裝置實現(xiàn)不失真測試的條件是什么？4、 某 測 試 裝 置 為 一 線 性 時 不 變 系 統(tǒng) ， 其 傳 遞 函 數(shù) 為 H (s)1。 求 其 對 周 期 信 號1x(t )0.5 cos10t0.2 cos(100t45 ) 的穩(wěn)態(tài)響應(yīng) y(t ) 。0.005s

7、5、將信號 cost 輸入一個傳遞函數(shù)為H ( s)1y( t) 的表達(dá)式。的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出1s第三章 常用傳感器（一）填空題1、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(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的物理基礎(chǔ)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(dǎo)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(yīng)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 放大器和電壓 放大器

8、，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(dǎo)體在交流磁場中的渦電流效應(yīng)。6、磁電式速度計的靈敏度單位是mv / (m/s)。壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)而工作的。（二）選擇題1、電阻應(yīng)變片的輸入為。（1）力 （2） 應(yīng)變（ 3）速度（ 4）加速度2、結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠的變化實現(xiàn)信號變換的。（1）本身物理性質(zhì)（2）體積大?。?3）結(jié)構(gòu)參數(shù)（ 4）電阻值3、不能用渦流式傳感器進(jìn)行測量的是。（1）位移（2）材質(zhì)鑒別（3）探傷（4）非金屬材料4、變極距面積型電容傳感器的輸出與輸入，成關(guān)系。（1）非線性（2）線性（3）反比（4）平方5、半導(dǎo)體式應(yīng)變片在外

9、力作用下引起其電阻變化的因素主要是。（1）長度（2）截面積（3）電阻率（4）高通6、壓電式傳感器輸出電纜長度的變化，將會引起傳感器的產(chǎn)生變化。（1）固有頻率（2）阻尼比（3）靈敏度（ 4）壓電常數(shù)7、在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量，而且不受油污等介質(zhì)影響的是傳感器。（1）電容式（2）壓電式（ 3）電阻式（4）電渦流式8、自感型可變磁阻式傳感器，當(dāng)氣隙變化時，其靈敏度S 與之間的關(guān)系是： S 。（1） k 1（ 2） k（ 3） k2（4） k29、光電倍增管是利用效應(yīng)制成的器件。（1）內(nèi)光電（ 2）外光電（3）光生伏特（ 4）阻擋層（三）判斷對錯題（用或表示）1、滑線變阻器式傳感器不適于

10、微小位移量測量。（）2、渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器（ ）3、壓電加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（）4、磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（ ）（四）簡答和計算題1、哪些傳感器可選作小位移傳感器？2、渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量？為什么？3、電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？4、電渦流傳感器能否測量塑料物體移動的位移？若能測量理由是什么？不能測量理由是什么？應(yīng)采取什么措施改進(jìn)，就可以用電渦流傳感器測量了。5、壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么？6、試用雙螺管線圈差動型電感

11、傳感器做成一個測力傳感器。（ 1）用簡圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡要說明其作用原理；（ 2）兩個線圈通常應(yīng)該接在什么電路中？用圖說明如何接法。7、某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑r4(mm) ，工作初始極板間距離0 0.3( mm) ，介質(zhì)為空氣。問：（ 1）如果極板間距離變化量1(m)，電容的變化量C 是多少？（ 2）如果測量電路的靈敏度k1100(mVpF ) ，讀數(shù)儀表的靈敏度k25 （格 mV ）在1(m) 時，讀數(shù)儀表的變化量為多少？第四章信號調(diào)理、記錄和顯示（一）填空題1、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

12、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）弦信號與被測信號相乘，使高頻信號的幅值隨被測信號的變換而變化。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f c1 、 f c2的定義為幅頻特性曲線降為最大值的1倍時對應(yīng)的頻率為截止頻率，其帶寬 B 2Bf c2f c1，若為倍頻程濾波器fc1 與 f c 2 的關(guān)系為f c22 fc1。8、RC 低通濾波器中

13、RC 值愈大，則上截止頻率愈低。（二）選擇題1、設(shè)有一電路， R1 是工作橋臂， R2， R3 ， R4 是固定電阻，且R1R2R3R4 。工作時 R1R12 R1 ，則電橋輸出電壓 ey（）。 e0 為電橋的電源電壓。（1）R1 e0（2）R1 e0（3）R1 e0（ 4） 2 R1 e04R12R1R1R12、調(diào)幅過程相當(dāng)于在時域中將調(diào)制信號與載波信號。（1）相乘（ 2）相除（3）相加（ 4）相減3、電路中鑒頻器的作用是。（1）使高頻電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓（2）使電感量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫浚?）使頻率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?）使頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?、一選頻裝置，其幅頻特性在f 2區(qū)間近于平直，在f 20 區(qū)

14、間急劇衰減，這叫濾波器。（1）低通（2）高通（3）帶通（4）帶阻5、一帶通濾波器，其中心頻率是f 0 ，-3dB 帶寬是 B ，則濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q 等于。（1） f 0B（2） f 0B（3） f 0 B（4） f0 B（三）判斷對錯題（用或表示）1、平衡純電阻交流電橋須同時調(diào)整電阻平衡與電容平衡。（）2、調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。（）3、帶通濾波器的波形因數(shù)值越大，其頻率選擇性越好。（）4、將高通與低通濾波器串聯(lián)可獲得帶通或帶阻濾波器。（）（四）簡答和計算題1、何謂電橋平衡？要使直流電橋平衡，橋臂參數(shù)應(yīng)滿足什么條件？交流電橋應(yīng)滿足什么條件？2、調(diào)幅波的解調(diào)方法有哪幾種？3、抗混濾波器的

15、作用是什么？它選用何種濾波器？其截止頻率如何確定？4、相關(guān)濾波器的的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。5、以阻值 R120，靈敏度 S 2 的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓V03V，若其負(fù)載電阻為無窮大，應(yīng)變片的應(yīng)變2000。（ 1）求單臂電橋的輸出電壓及其靈敏度。（ 2）求雙臂電橋的輸出電壓及其靈敏度6、若 x(t ) 為調(diào)制信號，y(t )cos 2 f 0t 為載波， xm (t) 為調(diào)幅波（如圖所示）（ 1）利用傅里葉變換性質(zhì)說明調(diào)幅過程的原理。（ 2）畫出載波與調(diào)幅波的雙邊頻譜圖。第五章信號處理初步（一）填空題1、為了識別信號類型，常用的信號分析方法有、和。

16、2、為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有、和。3、在數(shù)字信號處理中，為避免頻率混疊，應(yīng)使被采樣的模擬信號成為，還應(yīng)使采樣頻率滿足采樣定理即。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(yīng)該大于100Hz。5、若 x(t) 是均值為 ux 為零的寬帶隨機信號其自相關(guān)函數(shù)=0 時 Rx ( )Rx ( )。6、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(guān)函數(shù)為A cos() ，則該信號的均方值為2，均方根值為 xrms=。x =8、最常用的功率譜估計方法為。9、Sx ( f ) 為信號的沿頻率軸的分布， X ( f )2稱為

17、。10、 巴塞伐爾定理表示在中計算的信號總能量，等于在中計算的信號總能量。（二）判斷對錯題（用或表示）1、頻率分辨力越高，則泄漏誤差越小。 （）2、A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則量化誤差越小。（）3、對于周期信號，經(jīng)整周期采樣后，可完全避免柵欄效應(yīng)。（）4、窗函數(shù)頻譜的主峰瓣寬度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。（）5、互相關(guān)函數(shù)是偶實函數(shù)。 （）6、利用系統(tǒng)輸入 x(t) 與輸出 y(t) 的自功率譜密度函數(shù)，可求該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。（）7、若系統(tǒng)是完全線性的，則輸入- 輸出的相干函數(shù)一定為1。（）（三）簡答和計算題1、已知信號 x(t)A0A1 cos( 1t1 )A2 s

18、in(2t2 ) ，求信號的自相關(guān)函數(shù)Rx ( ) ，并畫出自功率譜 Sx () （雙邊幅值譜）。2、求頻率相同的單位方波和正弦波的互相關(guān)函數(shù)。3、相關(guān)濾波器的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。4、試根據(jù)一個信號的自相關(guān)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。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(guān)函數(shù)Rx () 和輸入輸出的互相關(guān)函數(shù)Rxy ( ) 之間的關(guān)系為 Rx ( )Rx (T ) ，試說明該系統(tǒng)起什么作用？6、應(yīng)用巴塞伐爾定理求sin c 2 (t)dt 的積分值。第六章振動測試（一）填空題1、單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引

19、起的受迫振動，位移共振頻率系統(tǒng)固有頻率，速度共振頻率系統(tǒng)固有頻率，加速度共振頻率系統(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度。3、單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)運動所引起的受迫振動，當(dāng)激振頻率固有頻率時，質(zhì)量塊和殼體之間的相對運動和基礎(chǔ)振動近于相等。4、激勵方式分為，。5、按所測的振動性質(zhì)可將拾振器分為和。6、阻抗頭的前端是，后面是測量激振點響應(yīng)的。7、壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式：、和。8、機械系統(tǒng)的主要振動參數(shù)是，和。9、相對法校準(zhǔn)傳感器時，經(jīng)國家計量等部門嚴(yán)格校準(zhǔn)過的傳感器起著“振動標(biāo)準(zhǔn)傳遞”的作用，稱為傳感器。（二）判斷對錯題（用或

20、表示）1、壓電式加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（）2、磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（）3、壓電式加速度計手持探針法測振時，加速度計的使用上限頻率最低。（）4、壓電式加速度計的重量越輕，使用上限頻率越高，靈敏度越低。（）5、渦流位移傳感器屬于絕對式拾振器。 （）6、低頻激振時，激振器的安裝固有頻率應(yīng)比激振頻率高3 倍以上。（）7、快速正弦掃描激振屬于寬帶激振法。 （）8、脈沖錘的錘頭越軟，則激勵的頻率范圍越大。（）9、在振動測試中，測得的激勵和響應(yīng)之間的相位差包括了測試系統(tǒng)中所有儀器的相移。（）（三）簡答和計算題1、對單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動，分別寫出其

21、位移頻響函數(shù)、速度頻響函數(shù)、加速度頻響函數(shù)。2、對單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)位移所引起的受迫振動，分別寫出其相對位移頻響函數(shù)、絕對位移頻響函數(shù)。3、對于壓電式加速度計，畫出其工作原理圖，并說明為什么其上限頻率取決于固有頻率？4、對于磁電式絕對速度計，畫出其工作原理圖，并說明為什么其下限頻率取決于固有頻率？5、如何用實頻曲線估計系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比？畫圖說明。參考答案第一章信號及其描述（一） 1、信號； 2、時間（ t），頻率（ f）；3、離散性，諧波性，收斂性；4、準(zhǔn)周期，瞬態(tài)非周期；5、均值2x ，均方值x ，方差2x ； 6、偶，奇；（二） 1、； 2、； 3、； 4、； 5、；2x0，x0；2、0，x021；3、A、T sin c (2 f0 )T T sin c ( 2 f0 )T ；（三）1、22，；4x0 cos( t)aj 2 f5、02a24 2 f 20；j 4 fa第二章測試裝置的基本特性（一） 1、 1/2， 1/2 ，45 ； 2、123； 3、傅立葉變換法，濾波器法；4、 A0 e j t0 ； 5、被測量； 6、線性；（二）（ 4）（ 3）（ 2）（ 4）（ 2）（ 3）（1）（三） （四）略第三章常用傳感器（一） 1、電阻、電感、電容、渦流；壓電、磁電；2、金屬絲的幾何變形，半導(dǎo)體材料的電阻率變化；3、差動； 4、電荷，電壓，電荷； 5、