機械工程測試技術(shù)練習(xí)題及答案

1、第一章 緒論1、列舉出一些農(nóng)業(yè)工程中應(yīng)用測試技術(shù)的例子。2、寫一篇關(guān)于位移、速度、溫度、力或應(yīng)變測量系統(tǒng)的構(gòu)成和測量過程的簡短報告。3、何謂測量誤差？通常測量誤差是如何分類、表示的？4、為什么是用測量儀器時，不僅要考慮其準(zhǔn)確度，而且要考慮其量程？第二章測試裝置基本特性1、填空題1）某一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為，輸入信號，則輸出信號的頻率為 ，幅值，相位。2） 當(dāng)測試系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系為時，該系統(tǒng)能實現(xiàn)測試。此時，系統(tǒng)的頻率特性為。3） 傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的 越小。4） 一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)該具有關(guān)系為最佳。2、選擇題1）（）不屬于測試系統(tǒng)的靜特性。

2、（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)的相頻特性各為和，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測試系統(tǒng)，其相頻特性為（）。（1）（ 2）（ 3）（4）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)。（1）零階（2） 一階（3）二階（4）高階6）階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是（）。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)，可取輸出值達到穩(wěn)態(tài)值（）倍所經(jīng)

3、過的時間作為時間常數(shù)。（1）（2）（ 3）（4）3、判斷題1） 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)。（）2） 當(dāng)輸入信號一定時，系統(tǒng)的輸出將完全取決于傳遞函數(shù)，而與該系統(tǒng)的物理模型無關(guān)。（）3） 傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。（）4） 測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。（）5） 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。（）6） 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。（）4、問答題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

4、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？5計算題1、）某測試裝置為一線性時不變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為。求其對周期信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。2）將信號輸入一個傳遞函數(shù)為的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出的表達式。3）試求傳遞函數(shù)分別為和的兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。第三章常用傳感器1、填空題1 ）屬于能量控制型的傳感器有 等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有 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：前者利用引起的電阻變化，后者利用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

5、采用 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：放大器和 放大器，后接 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)體在交流磁場中的效應(yīng)。6） 磁電式速度計的靈敏度單位是 。7） 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的吊工作的。2、選擇題1） 電阻應(yīng)變片的輸入為 。（1）力 （2） 應(yīng)變速度（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 ）體積大小（3）結(jié)構(gòu)參數(shù) （4）電阻值3） 不能用渦流式傳感器進行測量的是 。（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

6、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- (2) k(3) k 2(4)9） 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

7、（4）阻擋層10） 光敏元件中 是直接輸出電壓的。（1）光敏電阻（2）光電阻 （3）光敏晶體管3、判斷題1） 滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測量。（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。4、問答題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, 為什么？（4 ）光導(dǎo)纖維）（ ）其主要優(yōu)點是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量?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

8、么？應(yīng)采取 什么措施改進，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。5、計算題1）某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑r 4（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 k1 100（mV pF），讀數(shù)儀表的靈敏度 k2 5 （格/ mV在1（ m）時，讀數(shù)儀表的變化量

9、為多少？第四章信號調(diào)理1、填空題1） 電橋的作用是把電感、電阻、電容的變化轉(zhuǎn)化為 輸出的裝置。2） 在橋式測量電路中，按照 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 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 ，使高頻信號的幅值隨被測信號的 而變化。信號調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的 。5) 調(diào)頻波的解調(diào)又稱為 。6) 調(diào)頻是利用信號電壓的_控制一個振蕩器，使其輸出為等幅波，而_與信號電壓成正比。7) 常用濾波器的上、下截止頻率fc1、fc2的定義為 ，其帶寬B =，若為倍頻程濾波器fc1與fc2的關(guān)系為。8) RC

10、低通濾波器中RC值愈，則上截止頻率愈低。9) 為提高靈敏度，磁記錄儀重放磁頭的線圈匝數(shù)應(yīng)用。10) 驅(qū)動振動子轉(zhuǎn)動的動力是由被記錄信號電流通過振動子線圈所產(chǎn)生的 2、選擇題1)設(shè)有一電路，則電橋輸出電壓，為補償其微分特性,重放放大器應(yīng)采(i)R14R?e0R1是工作橋臂， R2 , R3, R4是固定電阻，且 R1 R2 R3 R4。工作時 ey()。e°為電橋的電源電壓。RiR12 R1 ,RiRieo(2)-e0(3)2 R1R2) 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(3)使頻率變化

11、轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?) 一選頻裝置，其幅一頻特性在2)高通其中心頻率是(4)2 R1o(4)相減(1)低通5) 一帶通濾波器，(1) f。B6) 為測量和記錄(1) FC6- 120(2)使電感量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫?4)使頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鲄^(qū)間近于平直，在 f20區(qū)間急劇衰減，這叫(4)帶阻(2)200Hz的正弦信號，最好選用 FC6 120A (3)FC6 4007) 為了改善重放磁頭的電壓輸出信號，應(yīng)后續(xù)(1)放大(2 )微分放大(3)積分放大8) 記錄一基頻為 f的方波信號，應(yīng)選用固有頻率I 2(3)帶通f0 , -3dB帶寬是B，則濾波器的品質(zhì)因數(shù) Q等于(3) f°B(4) f B型號的

12、振動子比較合適。(4) FC6- 1200電路。(4 )頻率調(diào)制f的光線示波器振動子。濾波器。(1)=(2)2(3) 10(4) >>9) 伺服式記錄儀的特點是 。(1)記錄緩變信號幅值準(zhǔn)確性高(2)記錄緩變信號幅值準(zhǔn)確性低(3) 記錄中頻信號幅值準(zhǔn)確性高(4)記錄高頻信號準(zhǔn)確性高10) 在選用振動子時，除了使阻尼比接近夕卜，應(yīng)使被測正弦信號的最高頻率fm振動子的固有頻率 fn。(1)=(2) >2 倍(3)( )倍 (4) <倍3、判斷題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

13、，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。()4、問答題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、計算題1) 以阻值R 120 ，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 V 3V，若 其負載電阻為無窮大，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。2) 若x(t)為調(diào)制

14、信號，y(t) cos2 f0t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 信號及信號分析基礎(chǔ)1. 填空題1）確定信號可分為 和 兩類，前者頻譜具有的特點是 ，后者的頻譜具有特點是2）信號的有效值又稱 ；它反映信號的 ；有效值的平方稱 ，它是信號的 。3）工程中常見的周期信號，其諧波幅度總的趨勢是隨著 而 的，因此，在頻譜分析中，沒有必要取那些 的諧波分量。4）在周期方波信號的傅里葉級數(shù)式和周期三角波信號的傅里葉級數(shù)式中，信號的直流分量分別是 和 ，方波信號的幅值收斂速度比三角波信號 ，疊加復(fù)原達到同樣的精度

15、要求時， 方波信號比三角 波信號需要更多的 ，因此對測試裝置要求更寬的 。5）描述周期信號的強度用 最適宜，在信號分析中稱之為平均功率，在周期信號之中存在一個 域和 域間的功率等式為 。6）白噪聲是指 。7）對于非周期信號， 當(dāng)時間尺度在壓縮時， 則其頻譜頻帶 ，幅值 ，例如將記錄磁帶 ，即是例證。8）單位脈沖函數(shù)與在點連續(xù)的模擬信號有積分式 ，這個性質(zhì)稱為 。9）已知，則 。10）根據(jù) 可以推得：輸出信號含有什么頻率成分，輸入信號中也一定含有這種頻率成分。11）周期信號和瞬態(tài)信號都可以由無限多個正弦波的疊加來等效，但周期信號的各頻率取為 值，可用來求取，其幅值頻譜表征為各微小頻寬內(nèi)頻率分量的

16、 和 之比，因而嚴(yán)格地說，瞬態(tài) 信號的幅值頻譜應(yīng)稱之為 。12）在隨機信號的統(tǒng)計參數(shù)中均方值表示 ；均值表示 ；標(biāo)準(zhǔn)誤差表示 。13）隨即信號沒有數(shù)學(xué)表達式， 可通過對 的傅里葉變換獲得 ，用它表示信號平均功率關(guān)于頻率的分布，以獲得信號的頻率結(jié)構(gòu)。14）在相關(guān)分析時，保留了 信息，保留了 信息。15）自相關(guān)函數(shù)是一個周期函數(shù)， 則原信號是一個 ，而自相關(guān)函數(shù)是一個脈沖信號， 則原信號將是 。16）均值為零、角頻率為、幅值為、初相角為隨機變量的正弦函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)是 。17）已知某信號的自相關(guān)函數(shù)，則該信號的均方值為 。18）信號和信號的互相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換稱為它們的 。19）互相關(guān)函數(shù)在工業(yè)

17、中的主要應(yīng)用有 ， 。20）兩同頻正弦周期信號的互相關(guān)函數(shù)包含下列信息 ，而不同頻的正弦信號的互相關(guān)函數(shù)值為 。21）被測信號被截斷的實質(zhì)是指 。22）頻混是由于 引起的，泄漏是由于 引起的。23） 測試信號中最高頻率為100Hz,為了避免混疊，時域中采樣的間隔必須小于 s。24） 要不產(chǎn)生頻混現(xiàn)象就要求采樣頻率與信號的截止頻率滿足 關(guān)系。2. 計算題1）、求正弦信號的單邊、雙邊頻譜、實頻圖、虛頻圖,如果該信號延時后,其各頻譜又如何變化？2）、已知方波的傅里葉級數(shù)展開式為 求該方波的均值、頻率成分、各頻率的幅值,并畫出其頻譜圖。3） 、一時間函數(shù)及其頻譜函數(shù)圖如圖5.2.3 所示,已知函數(shù),設(shè)

18、 為中最高頻率分量的角頻率 ,試畫出和的示意 圖形,當(dāng)時,的圖形會出現(xiàn)什么樣的情況？（a）的時域波形（b）的頻譜圖 5.2.3 的時域波形及其頻譜4）、圖 5.2.4 所示周期三角波的數(shù)學(xué)表達式為 求出傅里葉級數(shù)的三角函數(shù)展開式并畫出單邊頻譜圖。圖 5.2.4 周期三角波5）、已知某信號的自相關(guān)函數(shù)。試求：（1）該信號的均值；（2）均方值；（3）自功率譜。6）求自相關(guān)函數(shù)的自譜密度函數(shù)，并畫出它們的圖形。3. 問答題3-1 如果一個信號的自相關(guān)函數(shù)含有不衰減的周期成分，那說明含有什么樣的信號？3-2 圖所示為某信號的自相關(guān)函數(shù)圖形，試確定該信號是什么類型信號，并在圖中表示，圖 習(xí)題 3-13

19、插圖3-3 信號送入信號分析儀繪得自相關(guān)函數(shù)的圖形如圖所示 （均值為零 ） ，完成下列題目： （1） 根據(jù)圖形判斷中包含哪些類型的信號。（2）根據(jù)坐標(biāo)值估算所含信號的特征參數(shù) （ 即主要信息值 ）的大小。3-4 兩個同頻率周期信號和的互相關(guān)函數(shù)中保留著這兩個信號中哪些信息？圖 習(xí)題 3-14 插圖3-5 測得某一信號的相關(guān)函數(shù)圖形如圖所示，試問：（1） 是圖形，還是圖形？說明其原因。（2）可以獲得該信號的哪些信息？圖 習(xí)題 3-16 插圖3-6不進行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，試分析周期相同（T=100ms）的方波和正弦波的互相關(guān)函數(shù)是什么結(jié)果。3-18 試求圖所示信號的頻譜函數(shù) （提示：可將看成矩形窗函數(shù)與、

20、脈沖函數(shù)的卷積 ）。圖 習(xí)題 3-18 插圖3-19 已知某信號的自相關(guān)函數(shù)。試求：（1）該信號的均值；（2）均方值；（3）自功率譜。3-20 求自相關(guān)函數(shù)的自譜密度函數(shù)，并畫出它們的圖形。第六章 計算機輔助測試1、自動測試系統(tǒng)主要由哪些部分組成？各部分的作用是什么？2、在設(shè)計計算機測試系統(tǒng)時，選擇模擬多路開關(guān)要考慮的主要因素是什么？ 3、測量信號輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器前是否一定要加采樣保持電路？為什么？4、. 在選擇采樣保持器時，要考慮的主要因素是什么？5、 一個計算機測試系統(tǒng)的測試對象是溫室大棚的溫度和濕度，要求測量精度分別是+1°C 和+3%RH每10min采集 一次數(shù)據(jù)，應(yīng)選擇

21、何種類型的 A/D 轉(zhuǎn)換器和通道方案？6、請查閱資料，收集 5 個以上國內(nèi)外不同廠商生產(chǎn)的 PCI 接口的數(shù)據(jù)采集卡，并比較起特性。7、什么是虛擬儀器？并簡述其軟硬件結(jié)構(gòu)。考試試題一、簡答題（每小題 5 分，共 30 分）1 、未飽和濕空氣經(jīng)歷絕熱加濕過程，其干球溫度、濕球溫度和露點溫度如何變化？2、定壓、定溫、絕熱和定容四種典型的熱力過程，其多變指數(shù)的值分別是多少？3、 畫出燃氣輪機裝置定壓加熱理想循環(huán)的p-v 圖和 T-s 圖，并寫出其用循環(huán)增壓比表示的熱效率公式。（假設(shè) 工質(zhì)為理想氣體，比熱取定值）4、反映往復(fù)活塞式內(nèi)燃機混合加熱循環(huán)特性的設(shè)計參數(shù)有哪幾個？寫出其定義式。5、住宅用空調(diào)機

22、當(dāng)夏天環(huán)境溫度升高時，其制冷系數(shù)和耗功量如何變化？6、為什么在濕蒸汽區(qū)域進行的絕熱節(jié)流過程總是呈現(xiàn)節(jié)流冷效應(yīng)？二、計算題（共 70 分）1 .（ 18分）3kmol溫度t i = 100 C的氮氣流與Ikmol溫度t 2 = 20 C的空氣流在管道中絕熱混合。已知混合前空氣的摩爾分?jǐn)?shù)為：X N 2 = 、 X O2 =，若混合前后氮氣、空氣和混合物的壓力都相等，試求：(1) 混合后氣體的溫度；(2) 混合氣體中N2和0 2的摩爾分?jǐn)?shù)；(3) 對應(yīng)于Ikmol的混合氣產(chǎn)物，混合過程的熵增。設(shè)摩爾熱容為定值：C p, m, N2=( kmol K ) 、 C p, m ,02=( kmol K )

23、 、R =( kmol K )2.(17分) 空氣初態(tài)為p 1=、 T i = 450K，初速忽略不計。經(jīng)一噴管絕熱可逆膨脹到 p 2=。若空氣的 Rg = kJ/ (kg K) ;c p= kJ/ (kg K) ; y = c p / c v =; 臨界壓力比v cr =;試求：(1) 在設(shè)計時應(yīng)選用什么形狀的噴管？為什么？(2) 噴管出口截面上空氣的流速C f2、溫度T 2和馬赫數(shù) Ma 2；(3) 若通過噴管的空氣質(zhì)量流量為q m = 1kg/s ，求：噴管出口截面積和臨界截面積。3 .( 15分) 活塞式壓氣機每秒鐘從大氣環(huán)境中吸入p 1= 、 t1 = 17 C的空氣0.1m 3 ，

24、絕熱壓縮到 p 2= 后送入儲氣罐。若該壓氣機的絕熱效率n c,s =,空氣的Rg = J/ (kg K) ; c p = kJ/ (kg K) ; y=c p / c v =；試求：(1) 壓氣機出口的空氣溫度；(2) 拖動壓氣機所需的功率；(3) 因摩擦引起的每秒鐘的熵產(chǎn)。4. ( 20分)一單級抽汽回?zé)嵫h(huán)如圖1所示，水蒸氣進入汽輪機的狀態(tài)參數(shù)為5MPa 450C，在10kPa下排入冷凝器。水蒸氣在壓力下抽出，送入混合式給水加熱器加熱給水。給水離開加熱器的溫度為抽汽壓力下的飽和溫 度。在冷凝器和加熱器之后有一臺水泵。若忽略水泵功，求：(1) 抽汽回?zé)崃浚?2) 每千克水蒸氣循環(huán)的吸熱量q

25、 1和循環(huán)放熱量q2 ；(3) 每千克水蒸氣循環(huán)的凈功量w ;(4) 循環(huán)熱效率。圖1單級抽汽回?zé)嵫h(huán)、參考答案參考答案第一章(一)均方值(二)信號及其描述1、信號；2、時間(t )，頻率(2 2x，方差x ； 6、偶，奇；1、V; 2、V; 3、X； 4、x；22x0 x0x02 2f )； 3、離散性，諧波性，收斂性；4、準(zhǔn)周期，瞬態(tài)非周期；5、均值x0 cos( tA- ；3、； 4、T sin c (2 f) a j2 f0)T Tsinc(2 f0)T ;5、a24 20 ；2 220 j4 fa第二章測試裝置的基本特性(一) 1、1/2 , 1八2 ,45 ;2、123;3、傅立葉變換法，濾波器法；4、A