機械工程測試技術(shù)試卷及問題詳解

1、標準文案大全1、 填空題(20分，每空1分)1 .測試技術(shù)是測量和實驗技術(shù)的統(tǒng)稱。工程測量可分為靜態(tài)測量 和動態(tài)測量 。2 .測量結(jié)果與被測真值之差稱為測量誤差。3 .將電橋接成差動方式習(xí)以提高靈敏度，改善非線性，進行溫度 補償。4 .為了 補償溫度變化給應(yīng)變測量帶來的誤差,工作應(yīng)變片與溫度補償應(yīng)變片應(yīng)接在 相鄰 橋臂上。5 .調(diào)幅信號由載波的幅值攜帶信號的信息,而調(diào)頻信號則由載波的頻率 攜帶信號的信息。6 .繪制周期信號x(t)的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學(xué)表達式是傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù)，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學(xué)表達式是傅氏復(fù)指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù)。7 .信號的有效值又稱為均方根值，有效值的平方稱為

2、均方值甲2,它描述測試信號的強度(信號的平均功率)。8 .確定性信號可分為周期信號和非周期信號兩類，前者頻譜特點是離散的，后者頻譜特點是連續(xù)一的。9 .為了求取測試裝置本身的動態(tài)特性，常用的實驗方法是頻率響應(yīng)法和階躍響應(yīng)法。10 .連續(xù)信號 x(t)與6(tto)進行卷積其結(jié)果是：x(t)*6(tt0)=_x(tto)。其幾何意義是把原函數(shù)圖彳t平移至 t0位置處。2、 選擇題(20分；每題2分)1 .直流電橋同一橋臂增加應(yīng)變片數(shù)時，電橋靈敏度將 (C)。A.增大 B .減少 C.不變 D.變化不定2 .調(diào)制可以看成是調(diào)制信號與載波信號(A) oA相乘 B .相加 C .相減 D.相除3 .描

3、述周期信號的數(shù)學(xué)工具是(D)。A.相關(guān)函數(shù) B .拉氏變換C .傅氏變換D.傅氏級數(shù)4 .下列函數(shù)表達式中，(B)是周期信號。A.5cos10二t x(t)=0B. x（t） = 203回 cos20二 t （一二：t ：二）C. x（t） =5sin20二t 10cos10二t （一二：t ：二）5 .時域信號的時間尺度壓縮時，則其頻帶的變化為（B）。A.頻帶變窄、幅值增高B .頻帶變寬、幅值壓低C.頻帶變窄、幅值壓低D .頻帶變寬、幅值增高6 .非線性度是表示定度曲線 （A）的程度。A.偏離其擬合直線B.接近真值C .正反行程的不重合7 . 一般來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，則其測量范圍（B

4、）。A.越寬 B ,越窄 C .不變8 .下列哪一種敏感元件 不屬于彈性式壓力敏感元件（D）A.波登管 B .膜片C.波紋管D .電阻應(yīng)變片9 .對于單向應(yīng)力狀態(tài)的測量，貼應(yīng)變片時，應(yīng)變片的方向與主應(yīng)力方向應(yīng)該相交成（A）A.0° B . 45° C. 90° D .30°10 .二階裝置引入合適阻尼的目的是（C）。A.使系統(tǒng)不發(fā)生共振B .使得讀數(shù)穩(wěn)定 C .獲得較好的幅頻、相頻特性三、簡答題（共30分）1.信號分析和處理必需遵循白原則有哪幾點？ （4分）答： 各環(huán)節(jié)的輸入量與輸出量之間應(yīng)保持一一對應(yīng)的關(guān)系，并盡量不失真；（2'） 盡可能減小或

5、消除各種干擾。（2'）2.周期信號的頻譜具有哪幾個特點？ （6分）答： 周期信號的頻譜是離散的。（2'） 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)。（2'） 各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。工程中常見的周期信號，其諧波幅值 總的趨勢是隨諧波次數(shù)的增高而減小的。因此，在頻譜分析中沒必要取那些次數(shù)過高的諧波分量。（2，）3.現(xiàn)有電阻R和R2,電感L和電容C,連結(jié)成四臂交流電橋，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)激勵為口，輸出為uo）。（5分）答：正確的接橋方法如圖所示：（3'）電橋的平衡條件是：1

6、LR1R2 = jwL Tc = c（2）4.有人在使用電阻應(yīng)變片時，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)以提高靈敏度。試問，在半橋上各串聯(lián)一片的情況下，是否可以提高靈敏度？為什么？ （5分）答：不能提高靈敏度。因為半橋雙臂時，其輸出電壓為：1 R -，、Uo =Ui - （2 ）2 R2 R R當量橋臂各串聯(lián)電阻應(yīng)變片時，其電阻的相對變化量為2_R = R（2，）2R R即仍然沒有發(fā)生變化，故靈敏度不變。要提高靈敏度只能將雙臂電橋改為全橋連接。這時Ruo = ui 。（ 1 ） R5 .什么是調(diào)制和解調(diào)？為什么要調(diào)制？ （5分）答：所謂調(diào)制，就是在調(diào)制信號（測試信號）的控制下

7、，使載波信號（工作信號）的某些參數(shù)（如幅值、頻率、相位）發(fā)生變化的過程。（2'）解調(diào)，就是從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號的過程一般的被測量，如力、位移、應(yīng)變等，經(jīng)傳感器檢測變換后，常常是一些緩變的電信號。（1'）經(jīng)過調(diào)制后，采用交流放大，比直接用直流放大， 效果好；另外，調(diào)制波抗干擾能力強， 也便于傳輸。（2'）6 .在機械工程中常見的有哪些參數(shù)的測量？ （5分）答：在機械工程的測試過程中，常見的參數(shù)測量有：應(yīng)力的測量；應(yīng)變的測量；扭矩的測量、振動信號的測量；聲強測量；聲發(fā)射測量；位移的測量；流量的測量；壓力的測量等。（每一種0.5分）四、計算題（共20分，每小題10分）1

8、 .求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。解：1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。解：一個周期內(nèi)的表達式為：大全2A, Tt x,2AtT t0 .t .T2 (2，)-T < t < 02因為x(t)為偶函數(shù)，所以bn=0,n=1,2,3| (1')T1T/22 ,T/22A , 4A 1 2 訝% = f x(t)dt = 1 tdt =-2tT 52T T T2 202 T/24 T/22A8A 1.an = -x(t)cosno0tdt =tcosn»0tdt (cosnn -1) (2 )T 力2T 0 TT2 (n 0)22A(n 二)2-4An2(-1)n-1

9、= (n7:) on =1,3,5|n =2,4,6|出此得x(t)的三角函數(shù)形式傅里葉級數(shù)展開為,、一 、Ax(t) =a0(an cosn 0tbn sin n -0t)二nd24A 12n .22 cos nd,3,5,nTt (1')n次諧波分量的幅值A(chǔ)n = Ja； *b； =2 2( 1，)n 二n次諧波分量的相位Q = -arctan - = (T)an標準文案畫出x（t）的頻譜如圖所示。（2，）2.用電阻應(yīng)變片及雙臂電橋懸臂梁的應(yīng)變S。其貼片及組橋方法如圖所示。已知圖中_, _ _ ' _ _ _ _ 一、R1 =R1 =R2 =R2 =120C,上下貼片位置對

10、稱，應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)k=2。應(yīng)變值&=10父10工，電橋供橋電壓ui =3V。試分別求出如圖組成橋路時的輸出電壓uo =大全解：如圖（b）組橋時的輸出電壓為（5'）Uo=(R1R R2 - R2)UiR R 1 R 1 .= ui - ui = ,ui = -kui =0.03(V) 如 圖R1R22 2R 2（c）組橋時的輸出電壓為u。=(R1 +AR1 +R1 +ARR1R1 R R R2 R2 - R2 - R2 R R)ui(5')2R 2 R4R1ui -ui2ui =0.03(V)一、填空題（20分，每空1分）8、帶通濾波器的中心頻率F=500HZ；負3分

11、貝點的帶寬 B=10HZ則該濾波器白品質(zhì)因數(shù)Q二（50）。1 .將電橋接成差動方式習(xí)以提高靈敏度 ，改善非線性，進行 溫度 補償。2 .調(diào)幅信號由載波的幅值 攜帶信號的信息,而調(diào)頻信號則由載波的 頻率攜帶信號的信息。3 .調(diào)幅過程在頻域相當于頻率搬移過程,調(diào)幅裝置實質(zhì)上是一個乘法器。4 .測試技術(shù)是測量和實驗技術(shù)的統(tǒng)稱。工程測量可分為靜態(tài)測量和 動態(tài)測量測量結(jié)果與被測真值之差稱為測量誤差。5 .確定性信號可分為周期信號和非周期信號兩類，前者頻譜特點是 _ 離散的 ,后者頻譜特點是連續(xù)的6 .繪制周期信號x(t)的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學(xué)表達式是傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù)，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學(xué)表達

12、式是傅氏復(fù)指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù)。7 .周期信號的傅氏三角級數(shù)中的n是從。到展開的。傅氏復(fù)指數(shù)級數(shù)中的 n是從 8 到.匕_展開的。8 .周期信號x(t)的傅氏三角級數(shù)展開式中：an表示 余弦分量的幅值，bn表示 正弦分量的幅值, aO表示直流分量。9 .余弦函數(shù)只有 實頻 譜圖,正弦函數(shù)只有虛頻譜圖。10 .單位脈沖函數(shù)S(t -10)與在t0點連續(xù)的模擬信號f(t)的下列積分：qQf( f國t -to)dt = f (to)。這一性質(zhì)稱為脈沖采樣得分二、選擇題(20分，每題2分）1 .為了保證實現(xiàn)極距變化型差動電容傳感器的差動工作，傳感器的兩個電容應(yīng)當連接成(a )A.并聯(lián)電路B .串聯(lián)電路

13、C .電橋電路2 .要使RC低通濾波器的通帶加寬，則RC值應(yīng)(b )。A.增加 B ,減少 C .不變3 .描述非周期信號的數(shù)學(xué)工具是c。A三角函數(shù) B .拉氏變換 C.傅氏變換 D. 傅氏級數(shù)4 .下列信號中.c信號的頻譜是連續(xù)的。A. x(t) = Asin(wt 十?)十Bsin(3wt 十%) B . x(t) = 5sin 30t+3sin 癡tC. x(t) =e h sin，0t5 .數(shù)字信號的特征是 b。A.時間上離散、幅值上連續(xù)B .時間、幅值上均離散C.時間、幅值上都連續(xù)D.時間上連續(xù)、幅值上量化6 .測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為 (d )。A.精度 B .靈

14、敏度 C .精密度 D.分辨率7 .測試裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)與它的頻率響應(yīng)函數(shù)間的關(guān)系是（ b ）。A.卷積 B .傅氏變換對 C .拉氏變換對 D .微分8 .多種信號之和的頻譜是 c 。A.離散的 B.連續(xù)的 C.隨機的D.周期的9 .二階裝置，用相頻特性中9（w） = -900時所對應(yīng)的頻率 w作為系統(tǒng)的固有頻率的估計值，該值與系統(tǒng)阻尼率的大?。╞ ）。A.有關(guān) B .無關(guān) C .略有關(guān)系D .有很大關(guān)系10 .濾波器的上、下截止頻率為fc2,fci,中心頻率fo；則它們的關(guān)系是（a ）。f 1-7-fc2 fcl 八 r fc2- fclA f0 = Jfc2 fc1B - f0=&qu

15、ot; C.f0="22三、簡答題（共30分）1 .測量按測量值獲得的方法進行分類有哪些？ （6'）答：直接測量一一指無需經(jīng)過函數(shù)關(guān)系的計算，直接通過測量儀器得到被測值得測量。（等精度直接測量和不等精度直接測量）；（2'）間接測量一一指在直接測量值的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知函數(shù)關(guān)系，計算被測量的量值的測量；（2'）組合測量一一指將直接測量或間接測量與被測量值之間按已知關(guān)系組合成一組方程（函數(shù)關(guān)系），通過解方程組得到被測值得方法。（2'）2 .重復(fù)性誤差和遲滯誤差有何區(qū)別？ （ 6'）答：重復(fù)性是指測試裝置在輸入按同一方向做全量程連續(xù)多次變動時，所得特性

16、曲線不一致的程度。一般來說正行程的最大重復(fù)性偏差為ARmaxi ,反行程的最大重復(fù)性偏差為iRmax2 ,重復(fù)性誤差取這兩個最大偏差中的較大者，再以滿量程輸出yfs的百分數(shù)表示。即二 RrR =一聯(lián)父100% （3'）yfs遲滯是測試裝置在正反行程中輸入輸出曲線的不重合程度。即：HmarHmax 100%yfs式中，&Hmax是正反行程間，對于同一輸入雖的最大差值。（3'）3 .什么是不失真測試，不失真測試的條件是什么？ (47)答：若Ao,to都是常數(shù)，如果一個測試裝置，則有 y(t) = AoX(t -to),即認為該測試裝置實現(xiàn)了 不失真測量。(2')這表

17、明，輸出信號較輸入信號，幅值放大了A0倍，時間上滯后了 t0,波形一致。對上式作傅里口t變換，有丫(3=Aoe't0®X國)。所以，若要實現(xiàn)輸出波形不失真，其幅頻、相頻特性應(yīng)滿足如下條件A題=A。=常數(shù)；螭)=t/。(2')4.下面四個圖分別是哪一種濾波器的幅頻曲線特性圖，并說明各自的工作特征。(4')口)仃答：低通濾波器0 < f < f2之間為通頻帶，f > f2的頻率成分極大地衰減；(1')高通濾波器f1 < f <七之間為通頻帶，f < f1的頻率成分極大地衰減；(1')帶通濾波器fl M f <

18、; f2之間為通頻帶，其它的頻率成分極大地衰減；(1')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。(1')5 .試敘述信號的采樣和截斷的過程是怎樣實現(xiàn)的，結(jié)果如何？ (5')答：采樣就是時間歷程X(t)進行等時間距離的信號“摘取”，以便于計算機的存儲和計算分析。(2')而由因為計算機只能對有限長的信號進行處理，所以，必須截斷過長的信號時間歷程x(t)進行截斷，即對信號加窗。所加窗寬為T的矩形窗函數(shù) w(t),其傅里葉變換 W(f)是一個無限帶寬的sinc函數(shù)。(2')采用矩形窗函數(shù) w(t)截斷采樣信號，就是將采樣

19、信號x(t)s(t),乘以時域有限寬矩形窗函數(shù)w(t)；其時域和頻域數(shù)學(xué)描述為x(t)s(t)w(t)X(f)*S(f)*W(f) (D6 .電器式傳感器包括哪幾種，各自的工作原理如何？ （5'）答：包括電阻式、電感式、電容式三種。電阻式傳感器工作原理：把被測量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種裝置；（2'）電感式傳感器工作原理：把被測量如位移轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置；（2'）電容式傳感器工作原理：把被測物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種裝置。（1'）四、計算題（共20分，每小題10分）1.對稱方波的波形圖如圖所示。求傅里葉級數(shù)的三角形式展開，并畫出頻譜。解：由圖可知，它是正負交替的周期信號。其直流分量為：a0=0 （1'）,其脈寬等于周期的一半,n2E n 二n萬；即七=工，（1'）將此代入式可得 2(3')因此，對稱方波的傅立葉級數(shù)三角函數(shù)形式為:2Ef(t)=一）1n二2E11- sin- cosnwit = (coswit - wtw1t -