合肥工業(yè)大學測試技術(shù)基礎例卷匯總

一、填空題（30分，每空1分）1、典型的測試系統(tǒng)由激勵裝置、被測對象、（1）、（2）、（3）、（4）和顯示記錄等幾部分構(gòu)成。（1）傳感器、（2）信號調(diào)理、（3）傳輸、（4）信號處理2、本課程研究對象是常用（4）的（5）測試。（4）機械量、（5）動態(tài)測試、3、周期信號的幅頻譜具有（6）、（7）和（8）三個特點。（6）離散性、（7）諧波性、（8）收斂性4、隨機信號的特征主要參數(shù)有（9）、（10）、（11）和功率譜密度函數(shù)。（9）均值、方差、均方值（10）概率密度函數(shù)（11）自相關(guān)函數(shù)5、裝置的幅頻特性反映了裝置對不同頻率的簡諧信號幅值的（11）能力，而相頻特性反映了裝置對不同頻率的簡諧信號（12）的前后移動能力，這兩個特性合起來稱為（13）函數(shù)。（11）縮放能力、（12）相位、（13）頻率響應函數(shù)6、二階系統(tǒng)的特征參數(shù)有（14）和（15）兩個，其中（16）最好選擇在0.6到0.8之間。（14）固有頻率、（15）阻尼比（16）阻尼比7、熱電偶傳感器的原理是基于（17）原理，熱電勢由（18）和（19）兩部分構(gòu)成。（17）熱電效應、（18）溫差電勢、（19）、接觸電勢8、帶通濾波器用參數(shù)（20）來表示濾波器的分辨能力，其中心頻率為（21）和（22）的幾何平均值。（20）帶寬B、（21）上截止頻率（22）下截止頻率9、頻率調(diào)制的解調(diào)器之一為鑒頻器器，從原理上可以把其看成有（23）和（24）環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。（23）高通濾波器、（24）包絡檢波器10、從實驗現(xiàn)象中可以看出周期三角波的自相關(guān)函數(shù)近似為（25）波。（25）簡諧11、數(shù)字信號處理系統(tǒng)由（26）、（27）、（28）和結(jié)果顯示等部分構(gòu)成。（26）預處理、（27）A/D轉(zhuǎn)換、（28）信號分析處理12、測振傳感器有稱為拾振器，有一種稱為阻抗頭，其前部是一個壓電式（29）傳感器、后部為一壓電式（30）傳感器。（29）力、（30）加速度二、簡答題（20分，每小題5分）1、試以測試系統(tǒng)線性誤差為例簡要說明測試系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)的校準原理和過程。答：系統(tǒng)的靜態(tài)特性是指在靜態(tài)測量情況下描述實際測量裝置與理想時不變線性系統(tǒng)的接近程度。線性誤差的校準原理和過程為：以經(jīng)過校準的靜態(tài)量作為輸入，測得輸入—輸出曲線稱為校準曲線，再利用最小二乘原理或獨立端基原理確定出擬合直線來表示理想線性系統(tǒng)的輸入—輸出曲線。在整個測量范圍內(nèi)，校準曲線和擬合直線的最大差值與量程的比值即為線性誤差。可見靜態(tài)參數(shù)的校準原理和過程為：實測出校準曲線、確定擬合直線，比較校準曲線和擬合直線得到靜態(tài)參數(shù)。2、單位脈沖函數(shù)是測試中經(jīng)常使用的典型信號之一，其頻譜是什么？簡述其在測試技術(shù)中的應用。答：單位脈沖函數(shù)的頻譜為常值1，即在所有頻率段其幅值密度是等于1。在測試技術(shù)中可以利用脈沖函數(shù)采樣性質(zhì)對連續(xù)信號采樣；可以利用其卷積性質(zhì)，在時域或頻域得到一般信號卷積的解析結(jié)果。3、很多傳感器都做成差動式，試舉例解釋什么是差動式傳感器？差動傳感器在測試是如何使用的，有什么優(yōu)點？答：差動式傳感器是指該傳感器由兩個完全對稱結(jié)構(gòu)的傳感器組成，被測量變換時使一個傳感器的輸出增加，同時使另一個傳感器的輸出以相同的規(guī)律減少，如差動變壓器電感傳感器，被測量使一個線圈的輸出電感量增加，會使另一個線圈的電感量減少。差動式傳感器一般用在測量有比較嚴重的干擾或線性誤差的場合，把傳感器的輸出接到如電橋等具有相減關(guān)系的測量電路中，達到提高輸出靈敏度，減少測量誤差的效果。4、電阻應變片在電橋測量電路中要進行正確接橋，以其達到提高輸出靈敏度和減少干擾的目的，試以等強度梁測試實驗為例進行說明。答：電橋電路具有和差特性，在測試中要對各個應變片感受的輸入量進行符號分析。對有用信號，如果是同極性，則接到相對橋臂，反極性接入相鄰橋臂；對干擾信號，同極性接到相鄰橋臂，反極性接到相對橋臂；使電橋的輸出具有較大的靈敏度，較好的抗干擾性。在等強度量中，上面的縱向應變片和下面的橫向應變片接到相對橋臂，而上面的橫向應變片和下面的縱向應變片也接到相對橋臂，組成一個全橋。三、計算題(40分)2A2221、有一個周期信號的傅里葉三角展開式為x(t)=——(1--cos23t--cos43t-一cos63t-L)。(15分)兀30150350(1)試畫出其單邊幅頻圖和相頻圖。(2)求出其與j(t)=sin(23t+45o)的互相關(guān)函數(shù)；0解：(1)X(t)可以改寫為如下形式小2A“23兀、23兀、23兀、x(t)=——(1+—sin(23t+——)+—sin(43t+——)+—sin(63t+——)+L)兀3o215o235o2

頻譜圖如下：根據(jù)展開式其單邊頻譜圖為：(2)求出其與(2)求出其與y(t)=cos(33t+45o)的互相關(guān)函數(shù);0令為x(t)=x(t)+x(t)+x(t)+x(t)+L；

0246y(t)=sin(33t+450)

0則R(T)=R(T)+R(T)+R(T)+R(T)+Lxyxy0yxyxyxy0yxy

2xy

4x6y根據(jù)同頻相關(guān)、不同頻不相關(guān)的原理只有的二次諧波和相關(guān)所以：R(T根據(jù)同頻相關(guān)、不同頻不相關(guān)的原理只有的二次諧波和相關(guān)所以：R(T)=R(T)xyx2y;1;1+(0.048433)2、有一角頻率為x(t)=而：2x204Asin(23t)04A、有一角頻率為x(t)=而：2x204Asin(23t)04Asin(23t+更)

02R(T)=R(T)xyx2y=—xycos(23t一。)2200014A5兀、xx1cos(23t一)23兀2042A5兀、cos(23t———)042A答：頻譜圖見上圖，互相關(guān)函數(shù)為R(t)=2Axy3兀25兀、cos(23t一)04、初始角度為零的正弦信號受到角頻率分別為的正弦噪聲的干擾，現(xiàn)要求設計一個一階低通濾波器對其進行濾波，要求有效頻率成分的幅值誤差不大于10，%噪聲最少抑制，%試求出該濾波器的時間常數(shù)，并寫出其幅頻特性、相頻特性和頻響函數(shù)。(15分)解：先根據(jù)對有效成分的幅值誤差不大于的%要求先選取濾波器的時間常數(shù)解：先根據(jù)對有效成分的幅值誤差不大于的%要求先選取濾波器的時間常數(shù)A(3)<0.911<0.9

(—)2-1

0.931解得：t<0.04843

1低通濾波器的截止頻率為f<——=3.2879Hz2兀T初選該濾波器的時間常數(shù)為0.048正弦干擾的幅值放大倍數(shù)為:A(A(w)=21(1+(5001(1+(500x0.04843)2=0.04126口A(3)=1-A(3)22幅值誤差為：=1-0.04126=95.174=95.174%>95%滿足抑制噪聲的要求。對于正弦干擾，根據(jù)低通濾波器的特性，更能滿足要求。（2）該濾波器的幅頻特性、相頻特性和頻響函數(shù)為：H(H(3)=11+j3T11+j0.048433A(3A(3)=V；1+(3T)21。(3)=arctan(3T)=arctan(0.048433)、求下圖中信號的頻譜，包括幅頻譜及相頻譜，并示意畫出幅頻譜|X（f）的圖形（可以利用典型信號的頻譜和傅立葉積分的性質(zhì)求解）。（分）解：該信號為窗長為的對稱矩形窗函數(shù)WQ）向右平移了的窗函數(shù)，根據(jù)典型信號矩形窗的頻譜和信號的時移特性可得:（）窗長為的對稱窗函數(shù)的傅立葉變換為W(f)=2ATsinc(2兀Tf)平移了后的傅立葉變換為:X(f)=e-j2-fTW(f)=e-j2-fT2ATsinc(2兀fT)=2ATe-j2-fTsinc(2-fT)其幅頻譜為：X(f)卜2ATsin(--Tf)0sinc(2-fT)二-2-fT+arctan。(f)=arctanIm0sinc(2-fT)二-2-fT+arctan其幅頻圖為：四、設計題（10分）0.80.60.40.2、有一塑料薄膜生產(chǎn)線，采用多輥連續(xù)拉伸的方法生產(chǎn)，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，前后輥的旋轉(zhuǎn)速度要匹配，試利用木相關(guān)濾波的原理來檢測產(chǎn)品勺線速度，設薄膜的材質(zhì)基本均勻，厚度在之間，試就傳感器的選擇依據(jù)、測試的原理方面進行簡要說明。答：根據(jù)題目的要求，是要連續(xù)檢測出薄膜生產(chǎn)線不同位置的速度，以此來動態(tài)調(diào)節(jié)前后輥的轉(zhuǎn)速可以通過檢測前后輥附近薄膜的厚度，利用四、設計題（10分）0.80.60.40.2、有一塑料薄膜生產(chǎn)線，采用多輥連續(xù)拉伸的方法生產(chǎn)，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，前后輥的旋轉(zhuǎn)速度要匹配，試利用木相關(guān)濾波的原理來檢測產(chǎn)品勺線速度，設薄膜的材質(zhì)基本均勻，厚度在之間，試就傳感器的選擇依據(jù)、測試的原理方面進行簡要說明。答：根據(jù)題目的要求，是要連續(xù)檢測出薄膜生產(chǎn)線不同位置的速度，以此來動態(tài)調(diào)節(jié)前后輥的轉(zhuǎn)速可以通過檢測前后輥附近薄膜的厚度，利用10相關(guān)測速方法來測出薄膜拉伸的線速度，以此為依據(jù)來調(diào)節(jié)前后輥轉(zhuǎn)速。以此，首先要選擇一個塑料薄膜厚度傳感器來檢測不同位置的薄膜厚度，不同位置的薄膜的厚度，根據(jù)給定的參數(shù)，可以選擇或設計一個變介質(zhì)的電容傳感器來在檢測薄膜的厚度。傳感器的原理是在兩個極板之間使薄膜通過，傳感器輸出的電容量與薄膜的厚度有關(guān)通過計算的可以得到薄膜厚度和傳感器輸出電容之間的關(guān)系。該薄膜的厚度范圍為