長(zhǎng)沙理工大學(xué)測(cè)試技術(shù)復(fù)習(xí)試題

1、?機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)根底?課程試題二一、填空每空1份,共20分1 .信號(hào)可分為確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)兩大類.2 .確定性信號(hào)可分為 周期信號(hào) 和非周期信號(hào) 兩類,前者的頻譜特點(diǎn)是 離散的.后者的頻譜特點(diǎn)是 連 續(xù)的.3 .信號(hào)的有效值又稱為 均方根值,有效值的平方稱為 均方值,它描述測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度信號(hào)的平均功率4 .繪制周期信號(hào)x t的單邊頻譜圖,依據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是傅氏三角級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù)a0,an,bn,從等,而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式是傅氏復(fù)指數(shù)級(jí)數(shù)中的各項(xiàng) 系數(shù)gj,葡.1、周期信號(hào)的頻譜是離散的,而非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù) 的.2、均方值里、2表示的是信號(hào)的強(qiáng)度,它與均值 心方差bJ的關(guān)系

2、是_Q2=H2+ 62_o3、測(cè)試信號(hào)調(diào)理電路主要有 電橋、放大、調(diào)制解調(diào)電路 _4、測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有 _非線性度、靈敏度、回程誤差 .5、靈敏度表示系統(tǒng)輸出與輸入之間的比值,是定度曲線的斜率.6、傳感器按信號(hào)變換特性可分為 組合型、一體化型 .7、當(dāng)_ 6 <00 時(shí),可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關(guān)系,其靈敏度S趨于定位 o8、和差特性的主要內(nèi)容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合 相鄰相反相對(duì)相同的變化,才能使輸出有最大值.9、信號(hào)分析的過(guò)程主要包括： 信號(hào)分析、信號(hào)處理 .10、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性在時(shí)域可用傳遞函數(shù)來(lái)描述,在復(fù)數(shù)域可用頻率函數(shù) 來(lái)描述,在頻域可用一脈沖

3、響應(yīng)函數(shù) 來(lái)描述.11、高輸入阻抗測(cè)量放大電路具有高的共模抑制比,即對(duì)共模信號(hào)有抑制作用,對(duì)差模信號(hào)有放大作用.12、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上同時(shí)設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕,原因是導(dǎo)線間存在分布電容13、壓控振蕩器的輸出電壓是方波信號(hào),其頻率與輸入的限制電壓成線性關(guān)系.14、調(diào)頻波的解調(diào)又稱 鑒頻,其解調(diào)電路稱為 _鑒頻器 o15、濾波器的通頻帶寬和響應(yīng)時(shí)間成 反比關(guān)系.16、濾波器的頻率分辨力主要由其 帶寬決定.17、對(duì)于理想濾波器,濾波器因數(shù) 入=_串聯(lián)18、帶通濾波器可由低通濾波器電和高通濾波器、1而成、2> fc1.19、測(cè)試系統(tǒng)的線性度和滯后度是由系統(tǒng) 誤差引起的；而重復(fù)性誤差是由 隨機(jī)誤差引

4、起的.1測(cè)試技術(shù)的根本任務(wù)是 獲取有用的信息1從時(shí)域看,系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積.2信號(hào)的時(shí)域描述,以時(shí)間為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述,以 頻至f或6為獨(dú)立變量3如果一個(gè)信號(hào)的最高頻率為 50Hz,為了預(yù)防在時(shí)域采樣過(guò)程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象,采樣頻率應(yīng)該大于100 Hz.4在橋式測(cè)量電路中,根據(jù)其鼓勵(lì)電壓或工作電壓或橋壓或電源的件質(zhì)、可將其分為直流電橋與交流電橋.5金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要區(qū)別在于：前者利用導(dǎo)體機(jī)械形變 引起的電阻變 化,后者利用半導(dǎo)體電阻率的或半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)變化引起的電阻變化.6壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)而工作的.7帶通濾波器的上下限截止頻率

5、為fC2、死1,其帶寬B = J fc2 _ fc1 J；假設(shè)其帶寬為1/3倍頻程那么(fC2 =V2 fci o)8屬于能量限制型的傳感器有(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 )等.9根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同,調(diào)制可分為(調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相 ).10相關(guān)濾波的工作原理是(同頻相關(guān)不同頻不相關(guān) /同頻檢測(cè)原).11測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性可以用 (傳遞函數(shù),頻率響應(yīng)函數(shù),脈沖響應(yīng))進(jìn)行數(shù)學(xué)描述.2 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是(時(shí)間常數(shù)).3系統(tǒng)在全量程內(nèi),輸入量由小到大及由大到小時(shí),對(duì)于同一個(gè)輸入量所得到的兩個(gè)數(shù)值不同的輸出量之 間的最大差值稱為 (回程誤差.)4電阻應(yīng)變片的輸入

6、為(應(yīng)變).5 (相干函數(shù))用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的因果性.6為使電纜的長(zhǎng)短不影響壓電式傳感器的靈敏度,應(yīng)選用(電荷)放大器.7在測(cè)量位移的傳感器中,符合非接觸測(cè)量而且不受油污等介質(zhì)影響的是(電渦流式)傳感器.8信號(hào)分析設(shè)備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號(hào)的頻率,可將磁帶(重放速度放慢),也可到達(dá)分析的目的.1 .在相關(guān)分析中,自相關(guān)函數(shù) R.),保存了原信號(hào)x的幅值與頻率 信息,喪失了相位信息,互相關(guān)函數(shù) Rxy() 那么保存了幅值、頻率、相位差信息.2 .信號(hào)x (t)的自相關(guān)函數(shù)的定義式是 Rx(w ) =互相關(guān)函數(shù)的定義式是 Rxy (7 ) =.1 T1 Tlimx(

7、t) x(t )dt ; limx(t) y (t )dtI 一J 二二 -I- 0I-I-03.自相關(guān)函數(shù) Rx() 是一個(gè)周期函數(shù),那么原信號(hào)是一個(gè)同頻率的周期信號(hào)；而自相關(guān)函數(shù) Rx«)是一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí),那么原信號(hào)將是 帶寬隨機(jī)噪聲或白噪聲.24 .某信號(hào)的自相關(guān)函數(shù) Rx(T) =100COS50 HT ,那么該信號(hào)的均方值 甲x =100.5 .相關(guān)分析在工業(yè)中的主要應(yīng)用有 同頻檢測(cè)、相關(guān)濾波和信號(hào)成分類別的識(shí)別 等應(yīng)用.26 .自譜Sx( f )反映信號(hào)的頻域結(jié)構(gòu),由于它反映的是Z ( f ) 的平方,因此其頻域結(jié)構(gòu)特征更為明顯.7 .在同頻檢測(cè)技術(shù)中,兩信號(hào)的頻率的相關(guān)

8、關(guān)系可用同頻一定相關(guān)、相關(guān)一定同頻 來(lái)進(jìn)行概括.8 .抗混濾波器是一種 低通濾波器,是為了預(yù)防 混疊,其上截止頻率 fc與采樣頻率 fs之間的關(guān)系應(yīng)滿足關(guān)系式為fs > 2 fc. sc9 .頻率混疊是由于 采樣頻率過(guò)低 引起的,泄漏那么是由于 信號(hào)截?cái)嘁鸬?10 .測(cè)試信號(hào)中的最高頻率為 100 Hz ,為了預(yù)防發(fā)生混疊,時(shí)域中采樣間隔應(yīng)小于0.005 So11 .假設(shè)信號(hào)滿足關(guān)系式 y(t) = k x(t)(式中k為常數(shù))那么其互相關(guān)函數(shù) PxyC ) = ±1.12 .頻率不同的兩個(gè)正弦信號(hào),其互相關(guān)函數(shù)Rxv (7 ) =0xy13 .同頻率的正弦信號(hào)和余弦信號(hào),其

9、互相關(guān)函數(shù)Rxv(T ) =0xy140(f).和 Sy(f)分別為系統(tǒng)輸入和輸出的自譜,H (f )為系統(tǒng)的頻響函數(shù),那么它們間的關(guān)系式滿足：Sy(f) =.如果Sxy ( f )是它們的互譜,那么Sxy( f ) =c12H ( f ) Sx( f ); H ( f ) .Sx( f )15 .當(dāng)° =0時(shí),信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)值為 最大值,它也等于信號(hào)x (t)的均方值中x.16 .自相關(guān)函數(shù)能將淹沒(méi)在噪聲中的 周期信號(hào)提取出來(lái),其 頻率保持不變,而喪失了 相位信息.17采樣定理的表達(dá)式是, 其目的是為了預(yù)防信號(hào)在頻域內(nèi)發(fā)生混疊現(xiàn)象.混疊發(fā)生在 頻率處.fs 2 fm ； fs /

10、 218.巴塞伐爾說(shuō)明了信號(hào)在時(shí)域中計(jì)算的總能量等于在頻域中計(jì)算的總能量,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 o.一一2x2(t)dt = fjZ(f ) df19 .對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行 整周期截?cái)?這是獲得準(zhǔn)確頻譜的先決條件.20 .信號(hào)經(jīng)截?cái)嗪?其帶寬將變?yōu)?無(wú)限寬,因此無(wú)論采樣頻率多高,將不可預(yù)防地發(fā)生混疊從而導(dǎo)致誤差1 .交流供橋的應(yīng)變儀電橋, 在壓應(yīng)變時(shí),假設(shè)已調(diào)波與載波相同, 那么在拉應(yīng)變時(shí),已調(diào)波與載波 反相180° 因而可利用相位跳變作比擬基準(zhǔn)進(jìn)行相敏檢波.2 .載波為E 0 sin 0 t的電橋,當(dāng)單臂輸入調(diào)制信號(hào)£ (t) = 0q ,siG時(shí),其輸出調(diào)幅撥的幅 值為,頻率 相

11、位.1/ 4 E0 % ;；名(t)為正時(shí)與載波同相位,(t)為負(fù)時(shí)與載波反相位18003 .將電橋接成差動(dòng)方式可以提升 靈敏度,改善非線形,進(jìn)行溫度補(bǔ)償.4 .為了補(bǔ)償溫度變化給應(yīng)變測(cè)量帶來(lái)的誤差,工作應(yīng)變片與溫度補(bǔ)償應(yīng)變片應(yīng)接在相鄰橋臂上.5 .調(diào)幅信號(hào)由載波的 幅值攜帶信號(hào)信息,而調(diào)頻信號(hào)那么由載波的 頻率攜帶信號(hào)信息.6 .調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)頻、和調(diào)相三種類型,將調(diào)制高頻振蕩的緩變信號(hào)稱為調(diào)制波,載送緩變信號(hào)的高頻振蕩稱為載波,經(jīng)調(diào)制后的高頻振蕩波稱為 已調(diào)波.7 .調(diào)幅過(guò)程在頻域相當(dāng)于 頻率搬移 過(guò)程,調(diào)幅裝置實(shí)際上是一個(gè) 乘法器,典型的調(diào)幅裝置是 電橋.8 .調(diào)幅波的解調(diào)器是相敏檢波器

12、,調(diào)頻波的解調(diào)器是鑒頻器.9 .調(diào)幅波經(jīng)過(guò)相敏檢波后,既能恢復(fù)信號(hào)電壓的幅值,又能反映其極性.10 .建立濾波器正確工作狀態(tài)所需的上升時(shí)間*與濾波器的帶寬B成正比,它們的乘積取值在 510為好.11 .濾波器的選擇性和響應(yīng)速度 要求是相互矛盾的.12 .RC低通濾波器中的RC值越大,那么其上限頻帶越 窄.14 .濾波器因素入=15,理想的濾波器的 人=1.15 .帶通濾波器的中央頻率 f0與上、下截止頻率間的關(guān)系是f0 = 、/ fc1 f c 2 .16 .要使得重復(fù)頻率為同品了的方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為500Hz的正弦波信號(hào),應(yīng)使用 低通濾波器,其上截止頻率應(yīng)為 1000 Hz.17 .帶通濾波器的

13、通帶越窄,那么其選擇性越好.但對(duì)于已定帶寬的濾波器,過(guò)長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間是 不必要.18 .用以下三種濾波器組分別鄰接成譜分析儀：A倍頻程濾波器,B 1/10倍頻程濾波器,.1/3倍頻程濾波器.假設(shè)覆蓋頻率范圍一定,那么 頻率分辨率最高. B組；A組19 .RC微分電路實(shí)際上是一種 高通濾波器,而RC積分電路實(shí)際上是一種 低通濾波器.20 .振動(dòng)子電路電阻匹配的目的,從測(cè)量電路來(lái)看是希望 輸出功率最大,從振動(dòng)子本身角度來(lái)看是為了 獲得適宜的阻尼率使W =0.7 o21 .振動(dòng)子的阻尼率=0.7時(shí),并且記錄正弦信號(hào)的頻率不大于固有頻率On的0.5倍時(shí),記錄信號(hào)的幅值誤差將不大于 5% O因相移所產(chǎn)生的

14、時(shí)差近似為一線形.22 .為使光線示波器的振子到達(dá)最正確阻尼,低頻振子采用電磁阻尼,高頻振子采用油阻尼.23 .光線示波器記錄f=500 HZ的方波信號(hào)時(shí),考慮到五次諧波成分,記錄誤差不大于 5 %時(shí),那么應(yīng)選 用振動(dòng)子的固有頻率為 5000 Hz的振動(dòng)子.24 .磁帶記錄儀一般由磁頭、放大器和磁帶及走帶機(jī)構(gòu)組成.光線示波器由振動(dòng)子及磁系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、機(jī) 械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng).25 .光線示波器的使用頻率范圍是5 kHz ,磁帶記錄儀的使用頻率范圍是 1MHz, X 丫函數(shù)記錄儀的使用頻率范圍10 Hz.1 .可用于實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量的傳感器有渦流式和電容式等.dR/R 一 2 .電阻應(yīng)變片的靈敏度

15、表達(dá)式為S =1+2u + 2 E ,對(duì)于金屬應(yīng)變片來(lái)說(shuō)：S=,而對(duì)dl/l于半導(dǎo)體應(yīng)變片來(lái)說(shuō) S=. S 1 2 . ; S = E3 .具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料,常用的壓電材料有石英晶體和壓電陶瓷.4 .當(dāng)測(cè)量較小應(yīng)變值時(shí)應(yīng)選用 壓阻效應(yīng)工作的應(yīng)變片,而測(cè)量大應(yīng)變值時(shí)應(yīng)選用應(yīng)變效應(yīng)工作的應(yīng)變片.0 A 5 .電谷器的電谷量C =,極距變化型的電容傳感器其靈敏度表達(dá)式為：5dC S05A "d?6 .極距變化型的電容傳感器存在著非線形度,為了改善非線形度及提升傳感器的靈敏度,通常采用差動(dòng)連接的形式.7 .差動(dòng)變壓器式傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈在連接時(shí)應(yīng)反相串接.8 .差動(dòng)變壓器式傳

16、感器工作時(shí),如果鐵芯做一定頻率的往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),其輸出電壓是 調(diào)幅波.9 .光電元件中常用的有 光敏電阻、光敏晶體管 和光電池.10 .不同的光電元件對(duì)于不同波長(zhǎng)的光源,其靈敏度是不相同的.11 .發(fā)電式傳感器有 磁電式、壓電式等,而參量式的傳感器主要是 電阻、電容和電感等.12 .壓電傳感器在使用 電荷放大器時(shí),其輸出電壓幾乎不手電纜長(zhǎng)度變化的影響.13 .超聲波探頭是利用壓電片的 逆壓電效應(yīng)工作的.14 .動(dòng)勸磁電式振動(dòng)傳感器, 輸出感應(yīng)電勢(shì)e與線圈運(yùn)動(dòng)的 速度成正比,如在測(cè)量電路中接入 積分電路和微 分電路時(shí),那么可用來(lái)測(cè)量振動(dòng)的位移和加速度.15 .壓電傳感器中的壓電片并聯(lián)時(shí)可提升電荷靈敏

17、度,后接電壓放大器.而串聯(lián)時(shí)可提升 電壓靈敏度,應(yīng)后接電壓放大器.16 .電阻應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化率是與應(yīng)變值£成正比的17 .壓電傳感器在使用電壓前置放大器時(shí),連接電纜長(zhǎng)度的改變,測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度也將但凡變化.18 .電容式傳感器有 面積、極距和介質(zhì)3種類型,其中極距型的靈敏度最高.19 .霍爾元件是利用半導(dǎo)體元件的磁敏特性(霍爾效應(yīng))特性工作的.5.按光纖的作用不同,光纖傳感器可分為 功能型和傳光型兩種類型.1 .一個(gè)理想的測(cè)試裝置應(yīng)具有單站值的、確定的輸出一輸入關(guān)系.2 .測(cè)試裝置的特性可分為 靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性.3 .測(cè)試裝置的靜態(tài)特性指標(biāo)有 靈敏度、非線形度和回程誤差.4

18、.某位移傳感器測(cè)量的最小位移為0.01m3最大位移為1mm其動(dòng)態(tài)線形范圍是 40dBo5 .描述測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)等.6 .測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)是不隨時(shí)間而變化的系統(tǒng),那么稱為 定常(時(shí)不變)系統(tǒng).假設(shè)其輸入、輸出呈線形關(guān) 系時(shí),那么稱為線形系統(tǒng).7 .線形系統(tǒng)中的兩個(gè)最重要的特性是指線形疊加性 和頻率保持性.8 .測(cè)試裝置在穩(wěn)態(tài)下,其輸出信號(hào)的變化量Ay與其輸入信號(hào)的變化量 Ax之比值,稱為 靈敏度,如果它們之間的量綱一致,那么又可稱為 放大倍數(shù).9 .測(cè)試裝置的輸出信號(hào)拉氏變換與輸入信號(hào)拉氏變換之比稱為裝置的傳遞函數(shù).10 .測(cè)試裝置對(duì)單位脈沖函數(shù)

19、S (t)的響應(yīng),稱為 脈沖響應(yīng)函數(shù) 記為h (t), h (t)的傅氏變換就是裝置 的頻率響應(yīng)函數(shù).11 .滿足測(cè)試裝置不失真測(cè)試的頻域條件是幅頻特性為常數(shù) 和相頻特性為線形.12 .為了求取測(cè)試裝置本身的動(dòng)態(tài)特性,常用的實(shí)驗(yàn)方法是階越響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法.13 .測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性在時(shí)域中用微分方程描述,在頻域中用 頻率響應(yīng)函數(shù) 描述.14 .二階系統(tǒng)的主要特征參數(shù)有 靜態(tài)靈敏度、固有頻率和阻尼率.15 .輸入信號(hào)x(t) =30cos (30t+30° ),這時(shí)一階裝置的 A(3)=0.87,中()=-21.7 ° ,那么該裝置的穩(wěn)態(tài)輸出表達(dá)式是：y (t) = 26.

20、1cos (30t+8.3 ° ).16 .影響一階裝置動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是時(shí)間常數(shù)t ,原那么上希望它越小越好.17 .二階系統(tǒng)的工作頻率范圍是 0 0 0.56n.18 .輸入x (t),輸出y (t),裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)h (t),它們?nèi)咧g的關(guān)系是 y(t)= x(t)琳h(t).卷積關(guān)系19 .測(cè)試裝置的頻率響應(yīng)函數(shù)為H (j 3 ),那么| H (j 3 ) |表示的是 輸出與輸入的幅值比(幅頻特性),/ H(j 3 )表示的是輸出與輸入的相位差(相頻特性),它們都是頻率的函數(shù).20 .信號(hào)x (t)=6sin 2j3t ,輸入t=0.5的一階裝置,那么該裝置的穩(wěn)態(tài)輸出幅值

21、A= 3,相位滯后中=-60 °.21 .一個(gè)時(shí)間常數(shù)T =5s的溫度計(jì),插入一個(gè)以15 C/min速度線形降溫的烘箱內(nèi),經(jīng)半分鐘后取出,溫度計(jì)指示值為90C,這時(shí),烘箱內(nèi)的實(shí)際溫度應(yīng)為88.75 C o22 周期信號(hào)的傅氏三角級(jí)數(shù)中的n是從0至iJ+8展開(kāi)的.傅氏復(fù)指數(shù)級(jí)數(shù)中的n是從-8至iJ+8展開(kāi)的.23 周期信號(hào)x (t)的傅氏三角級(jí)數(shù)展開(kāi)式中：an表示余弦分量的幅值,bn表示正弦分量的幅值,a0表示直流分量,An表示n次諧波分量的幅值,中n表示n次諧波分量的相位角,n20表示n次 諧波分量的角頻率四、簡(jiǎn)做題(每題5分,共30分)周 期 方 波 的 傅葉 級(jí) 數(shù) 展 開(kāi) 式

22、為2.3.4.x(t) = 8A1 . c 1 .sin,0t-sin 3 0t -sin 5 0t J35試?yán)L出該周期方波的單邊幅值譜,并說(shuō)明其頻譜特點(diǎn).8A8A頻譜特點(diǎn)：離散性、諧波性、遞減性二階測(cè)試裝置的兩個(gè)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試,如何確定其取值范圍?固有頻率(0n )和阻尼比(巴)于 0.58 ,n為了實(shí)現(xiàn)不失真,阻尼比(巴)取值0.60.8;工作頻率取值小于等何謂不失真測(cè)試？實(shí)現(xiàn)測(cè)試不失真的測(cè)試裝置的幅頻和相頻特性應(yīng)如何?輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的測(cè)試裝置的幅頻特性為 A( 3)= A 0 =常數(shù)信號(hào)的預(yù)處理包括那些環(huán)節(jié)?(1)電壓幅值調(diào)理(

23、或者放大)(3)隔離直流分量(或者隔直)y(t)=A ox(t-t o),其中A和to為常數(shù),那么為不失真測(cè)試.相頻特性為6(3)=t08(2)濾波(或者濾去高頻)(4)如原信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,那么應(yīng)先進(jìn)行解調(diào)(或者解調(diào))5 .為什么在動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀上除了設(shè)有電阻平衡旋鈕外還設(shè)有電容平衡旋鈕動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀采用的是純電阻交流電橋,即使各橋臂均為電阻,由于導(dǎo)線間存在分布電容,相當(dāng)于在各橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容,因此,除了電阻平衡外,還須有電容平衡.6 .測(cè)得兩個(gè)同頻正弦信號(hào)的相關(guān)函數(shù)波形如圖1,問(wèn):(1)這一波形是自相關(guān)函數(shù)還是互相關(guān)函數(shù)？為什么？(2)從波形中可以獲得信號(hào)的哪些信息?答：(1)互相關(guān)函數(shù),

24、由于是非奇非偶函數(shù).(2)頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位 幅值信息：此波形的振幅是兩個(gè)正弦波振幅乘積的一半7 .信號(hào)分析和處理必需遵循的原那么有哪幾點(diǎn)? 各環(huán)節(jié)的輸入量與輸出量之間應(yīng)保持一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,并盡量不失真; 盡可能減小或消除各種干擾.8 .周期信號(hào)的頻譜具有哪幾個(gè)特點(diǎn)？ 周期信號(hào)的頻譜是離散的 每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上,基波頻率是各分量頻率的公約數(shù)各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角.工程中常見(jiàn)的周期信號(hào),其諧波幅值總的趨勢(shì)是隨諧波次數(shù)的增高而減小的.因此,在頻譜分析中沒(méi)必要取那些次數(shù)過(guò)高的諧波分量9 .

25、什么是調(diào)制和解調(diào)？為什么要調(diào)制？ 5分所謂調(diào)制,就是在調(diào)制信號(hào)測(cè)試信號(hào)的限制下,使載波信號(hào)工作信號(hào)的某些參數(shù)如幅值、 頻率、相位發(fā)生變化的過(guò)程.解調(diào),就是從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程一般的被測(cè)量,如力、位 移、應(yīng)變等,經(jīng)傳感器檢測(cè)變換后,常常是一些緩變的電信號(hào).經(jīng)過(guò)調(diào)制后,采用交流放大,比直接用直 流放大,效果好；另外,調(diào)制波抗干擾水平強(qiáng),也便于傳輸.10 .在機(jī)械工程中常見(jiàn)的有哪些參數(shù)的測(cè)量？常見(jiàn)的參數(shù)測(cè)量有：應(yīng)力的測(cè)量；應(yīng)變的測(cè)量；扭矩的測(cè)量、振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量；聲強(qiáng)測(cè)量；聲發(fā)射測(cè) 量；位移的測(cè)量；流量的測(cè)量；壓力的測(cè)量等.11 .現(xiàn)有電阻Rl和R2 ,電感L和電容C,連結(jié)成四臂交流電橋,

26、試畫出能滿足電橋平衡的正確接橋方法, 并寫出該電橋的平衡條件.設(shè)鼓勵(lì)為Ui ,輸出為Uo答：正確的接橋方法如下圖：3RR2 = jwL電橋的平衡條件是:1_ljwC C12 .有人在使用電阻應(yīng)變片時(shí),發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠,于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提升靈敏度.試問(wèn),在半橋上各串聯(lián)一片的情況下,是否可以提升靈敏度？為什么？ 5分1 R 一一 ,一uo Ui不能提升靈敏度.由于半橋雙臂時(shí),其輸出電壓為：2 R當(dāng)量橋臂各串聯(lián)電阻應(yīng)變片時(shí),其電阻的相對(duì)變化量為2R R即仍然沒(méi)有發(fā)生變化,故靈敏度不變.要提升靈敏度只能將雙臂電橋改為全橋連接RUo = Ui ,這時(shí)R .13 .測(cè)量按測(cè)量值獲得的方

27、法進(jìn)行分類有哪些？ (6')直接測(cè)量一指無(wú)需經(jīng)過(guò)函數(shù)關(guān)系的計(jì)算,直接通過(guò)測(cè)量?jī)x器得到被測(cè)值得測(cè)量.(等精度直接測(cè)量和不等精度直接測(cè)量)；(間接測(cè)量一一指在直接測(cè)量值的根底上,根據(jù)函數(shù)關(guān)系,計(jì)算被測(cè)量的量值的測(cè)量；組合測(cè)量一一指將直接測(cè)量或間接測(cè)量與被測(cè)量值之間按關(guān)系組合成一組方程(函數(shù)關(guān)系),通過(guò)解方程組得到被測(cè)值得方法.14 .重復(fù)性誤差和遲滯誤差有何區(qū)別 ？答：重復(fù)性是指測(cè)試裝置在輸入按同一方向做全量程連續(xù)屢次變動(dòng)時(shí),所得特性曲線不一致的程度.一般來(lái)說(shuō)正行程的最大重復(fù)性偏差為ARmax1 ,反行程的最大重復(fù)性偏差為ARmax2 ,重復(fù)性誤差取這兩個(gè)最大偏差中的較大者,再以滿量程輸出

28、yfs的百分?jǐn)?shù)表示.即rR =100%yfs遲滯是測(cè)試裝置在正反行程中輸入輸出曲線的不重合程度.即-H% 吧 100%yfs式中,iHmax是正反行程間,對(duì)于同一輸入雖的最大差值.15 .試表達(dá)信號(hào)的采樣和截?cái)嗟倪^(guò)程是怎樣實(shí)現(xiàn)的,結(jié)果如何？答：采樣就是對(duì)時(shí)間歷程 x(t)進(jìn)行等時(shí)間距離的信號(hào)“摘取,以便于計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)和計(jì)算分析. (2)而由由于計(jì)算機(jī)只能對(duì)有限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行處理,所以,必須截?cái)噙^(guò)長(zhǎng)的信號(hào)時(shí)間歷程x(t)進(jìn)行截?cái)?即對(duì)信號(hào)加窗.所加窗寬為T的矩形窗函數(shù)w(t),其傅里葉變換 W(f)是一個(gè)無(wú)BM帶寬的sinc函數(shù).(2')采用矩形窗函數(shù)w(t)截?cái)嗖蓸有盘?hào),就是將采樣信號(hào)

29、x(t)s(t),乘以時(shí)域有限寬矩形窗函數(shù) w(t)；其時(shí) 域和頻域數(shù)學(xué)描述為x(t)s(t)w(t) = X(f) S(f) W(f)16 .下面四個(gè)圖分別是哪一種濾波器的幅頻曲線特性圖,并說(shuō)明各自的工作特征aQc>仃答：低通濾波器0 < f < f2之間為通頻帶,f A f2的頻率成分極大地衰減；高通濾波器f1 < f <30之間為通頻帶,f < fl的頻率成分極大地衰減；帶通濾波器f1 < f < f2之間為通頻帶,其它的頻率成分極大地衰減；帶阻濾波器f1 < f < f2之間為阻帶頻率,其它的頻率成分通頻帶.17 .電器式傳感

30、器包括哪幾種,各自的工作原理如何？答：包括電阻式、電感式、電容式三種.電阻式傳感器工作原理：把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種裝置；電感式傳感器工作原理：把被測(cè)量如位移轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置；電容式傳感器工作原理：把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種裝置.18 .選用傳感器的原那么是什么？答:根本原那么是：選用的傳感器其性能應(yīng)當(dāng)與被測(cè)信號(hào)的性質(zhì)相匹配.靜態(tài)特性方面：a、應(yīng)使被測(cè)量的變化范圍在傳感器的線性范圍以內(nèi),并保證線性誤差在允許范圍內(nèi)；b、傳感器的分辨率(力)從數(shù)據(jù)上應(yīng)小于測(cè)量要求的分辨率(力)c、滿足實(shí)際要求的條件下,精度不宜過(guò)高.19 .什么是測(cè)試？說(shuō)明測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成及各組成局部的作用.答

31、：測(cè)試是測(cè)量和試驗(yàn)的綜合,是一種研究型的探索型的、論證型的測(cè)量過(guò)程,也是獲取信息的過(guò)程.(1)測(cè)量對(duì)象(2)傳感器：在測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)試對(duì)象之間建立了一定的連接關(guān)系,它直接感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào).是 測(cè)試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件.(3)中間轉(zhuǎn)換電路(信號(hào)調(diào)理電路)：作用是將傳感器的輸出信號(hào) 進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換,使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理.(4)信號(hào)處理單衣：它是以計(jì)算機(jī)為核心對(duì)中間轉(zhuǎn)換電路的輸出信號(hào)作進(jìn)一步地處理(如：計(jì)算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等)(5)顯示、記錄局部：作用是輸出測(cè)試結(jié)果.dR/R=(1+2H) £ +入Ee ,其中H為材料的泊桑比, E 入Ee是由電阻率的變化引起的阻

32、值變化.dR/R=(1+2H) £ , S=1+2H;而半導(dǎo)體應(yīng)變片是dR/R6 Ee , S=入 Eo20 .說(shuō)明電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的異同點(diǎn),各有何優(yōu)點(diǎn)？答：相同之處在于：都是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化,且 為材料的彈性模量,(1+2H) £是由幾何尺寸變化引起的阻值變化, 不同的是,電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化,所以利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化.所以各自的優(yōu)點(diǎn)分別為:50-70 倍電阻絲應(yīng)變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高,一般為電阻絲應(yīng)變片的23.金屬電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何特點(diǎn)？

33、前者是利用導(dǎo)體形變引起阻值變化,后者是利用半導(dǎo)體電阻率變化引起阻值變化.金屬電阻絲應(yīng)變片穩(wěn)定 性和溫度特性好,但靈敏度系數(shù)小.半導(dǎo)體應(yīng)變片應(yīng)變靈敏度大；體積??；能制成具有一定應(yīng)變電阻的元件,但溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片.21 .什么是負(fù)載效應(yīng)？對(duì)于電壓輸出的環(huán)節(jié),減輕負(fù)載效應(yīng)的舉措有哪些？當(dāng)一個(gè)裝置聯(lián)接到另一裝置上時(shí),由于發(fā)生能量交換而使前裝置的聯(lián)接處甚至整個(gè)裝置的狀態(tài)和輸出都將發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為負(fù)載效應(yīng).對(duì)于電壓輸出的環(huán)節(jié),減輕負(fù)載效應(yīng)的方法有：1提升后續(xù)環(huán)節(jié)負(fù)載的輸入阻抗；2在原來(lái)兩個(gè)相聯(lián)接的環(huán)節(jié)之中,插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放 大器,以便一方面減小從前環(huán)節(jié)吸取能量,另一方面在

34、承受后一環(huán)節(jié)負(fù)載后又能減小電壓輸出的變化, 從而減輕負(fù)載效應(yīng)；3使用反應(yīng)或零點(diǎn)測(cè)量原理,使后面環(huán)節(jié)幾乎不從前環(huán)節(jié)吸取能量.24.簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)現(xiàn)象；石英晶體所產(chǎn)生的橫向和縱向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷聚集在哪里？其大小分別如何計(jì)算？某些物質(zhì)在外力的作用下,不僅幾何尺寸發(fā)生了變化,而且內(nèi)部極化,某些外表上出現(xiàn)電荷,形成電場(chǎng).當(dāng)外力去掉時(shí),又重新回到原來(lái)的狀態(tài),這一現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)現(xiàn)象.石英晶體所產(chǎn)生的眾向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷qx聚集在與電軸X垂直的平面上,其大小為 qx =di1F.石英晶體所產(chǎn)生的橫向壓 電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷 qx聚集在與電軸X垂直的平面上,其大小為 qx =d12 *Fa/b.a、b分別 為

35、晶體片的長(zhǎng)度和厚度.22.何謂壓電效應(yīng)？壓電式傳感器對(duì)測(cè)量電路有何特殊要求？為什么？某些物質(zhì)在外力的作用下,不僅幾何尺寸發(fā)生了變化,而且內(nèi)部極化,某些外表上出現(xiàn)電荷,形成電場(chǎng).當(dāng)外力去掉時(shí),又重新回到原來(lái)的狀態(tài),這一性質(zhì)稱為壓電效應(yīng).壓電式傳感器的測(cè)量電路必須有高輸入阻抗并在輸入端并聯(lián)一定的電容 Ci以加大時(shí)間常數(shù) R0C.主要是為了在測(cè)量動(dòng)態(tài)量時(shí),獲得一定的輸出 電壓并實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量.25.在用應(yīng)變儀測(cè)量機(jī)構(gòu)的應(yīng)力,應(yīng)變時(shí),如何消除由于溫度變化所產(chǎn)生的影響？利用電橋的和差特性,將兩片應(yīng)變片分別接到測(cè)量機(jī)構(gòu)的相對(duì)面上,并接入電橋中相鄰的橋臂上,使得由于溫度變化而導(dǎo)致的輸出電壓無(wú)用值相互抵消.2

36、6.試用方框圖描述測(cè)試系統(tǒng)的組成,并簡(jiǎn)述測(cè)試工作的全過(guò)程.傳感器將被測(cè)物理量如噪聲,溫度等檢出并轉(zhuǎn)換為電量,中間變換裝置對(duì)接收到的電信號(hào)用硬件電路進(jìn) 行分析處理或經(jīng) A/D變換后用軟件進(jìn)行信號(hào)分析,顯示記錄裝置那么測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái),提供應(yīng)觀察者或其 它自動(dòng)限制裝置.五、計(jì)算題(共14分)1.低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為、1H (切)=, 式中 0 = 0.05s1 j .當(dāng)輸入信號(hào)為x(t) =0.6cos(60t) +0.5cos(100t -45 1時(shí),求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出y(t)解：x(t) =0.6cos(60t) 0.5cos(100t -45 )令 x1(t) = 0.6cos(60t

37、) , x2 (t) =0.5cos(100t 45口)根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性A(.) = %,中()=-tan(i©).1 ()由81 =60,可以得到：1A( 1) =0.3161 (0.05 60)2(1) - -arctg( ) - -arctg(0.05 60) - -71.565y1(t) =0.6 0.316cos(60t-71.565 ) = 0.1896cos(60t - 71.565 )1由 o2 =100 ,可以得到：A(o2) = ,= 0.196.1 (0.05 100)2(2) - -arctg(. ) - -arctg(0.05 100)

38、- -78.69y2(t) =0.196 0.5cos(100t -45 -78.69 ) = 0.098cos(100t -123.69 ) 由線性系統(tǒng)的疊加性可得y(t) = y(t) y2(t) = 0.1896cos(60t - 71.565 ) 0.098cos(100t -123.69 )2.有一信號(hào)x(t) = Acos( 8t十中),初始相角為一隨機(jī)變重;試求1)求其自相關(guān)函數(shù)；2)確定其均值和方差解：自相關(guān)函數(shù):Rx( ) =lim1 tT ° x(t) x(t )dtlim -T° Acos( t ) Acos -(t ) )dt5 cos(.)2均值:

39、方差:1 T01 2x2-0 x(t)dt =2-0 Acos( t)dt=0T0 2T0 -2"1 T0, A2T/x-口 xdt =T0 223.以阻值R =120C ,靈敏度S = 2.5的電阻絲應(yīng)變片與阻值為 120c的固定電阻組成電橋,供橋電壓為4V,并假定負(fù)載電阻無(wú)窮大,當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?000 ks時(shí),分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓沏R 1 R 1-163解：?jiǎn)伪郏篣y =U0 =U0 = S翎0 =父2.5父1000M 10一 父4 = 2.5M10Vy 4R 4 R 44R 1 R 11_64雙崗：u y = U0 =u 0 = S U0 = - 2.5 1000

40、 104=5 10 v2R 2 R 22x(t)=2A.Tt一絲t1T0 .t .T2-T .t<02(2')由于x(t)為偶函數(shù),所以bn =0a.T /2二 MO2 T /22Atdt 二T4A1 22 tT 2an=2-TT /2,、,“4x(t)cos n 0tdt =T/22At cosn 0tdt8A 1T2 (n-0)2(cosm 7)I -4 A2A(n-：)2c,一、2(-1)n -1 = «(nn)n =1,3,5|n =2,4,6 用(2')出此得x(t)的三角函數(shù)形式傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)為v 1 2n 二, costn凸,3,5|l| nT (

41、1'),、.、A 4Ax(t)= a0(an cosn 0t bn sin n 0t)二nm2n次諧波分量的幅值入a；b2 =總(1,)n次諧波分量的相位ann - - arctan -二(1')畫出 x(t)的頻譜如下圖.5 .對(duì)稱方波的波形圖如下圖.求傅里葉級(jí)數(shù)的三角形式展開(kāi),并畫出頻譜解：由圖可知,它是正負(fù)交替的周期信號(hào).其直流分量為：a0 =0(1'),其脈寬等于周期的一半,即 2, 將此代入式可得nwanExLw1 ,sin 2=L二nw1.2E . n二 sin -因此,對(duì)稱方波的傅立葉級(jí)數(shù)三角函數(shù)形式為:f(t)=斐(3'),2E,1,1cos nw1t = (cos w1tw1tw1t | 11)(2')6 .用電阻應(yīng)變片及雙臂電橋懸臂梁的應(yīng)變6.其貼片及組橋方法如下圖.圖中 ''R