河北工業(yè)大學(xué)《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》試題及答案

河北科技大學(xué)200X——200X學(xué)年第一學(xué)期《傳感器與測(cè)試技術(shù)》期末考試試卷學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)題號(hào)一二三四五六總分得分一、填空〔每空1份，共20分〕測(cè)試技術(shù)的根本任務(wù)是。從時(shí)域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng)的卷積。信號(hào)的時(shí)域描述，以為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述，以為獨(dú)立變量。如果一個(gè)信號(hào)的最高頻率為50Hz，為了防止在時(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Hz。在橋式測(cè)量電路中，根據(jù)其的性質(zhì)，可將其分為直流電橋與交流電橋。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：前者利用引起的電阻變化，后者利用變化引起的電阻變化。壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的而工作的。帶通濾波器的上下限截止頻率為fc2、fc1，其帶寬B=；假設(shè)其帶寬為1/3倍頻程那么fc2=fc1。屬于能量控制型的傳感器有、等。根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為、、。相關(guān)濾波的工作原理是。12測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性可以用函數(shù)、函數(shù)和函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。二、選擇題〔把正確答案前的字母填在空格上，每題1分，共10分〕不能用確定的數(shù)學(xué)公式表達(dá)的信號(hào)是信號(hào)。A復(fù)雜周期B非周期C瞬態(tài)D隨機(jī)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程必須。A連續(xù)B統(tǒng)計(jì)特征與時(shí)間無(wú)關(guān)C各態(tài)歷經(jīng)D一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是。A固有頻率B阻尼比C時(shí)間常數(shù)D靈敏度系統(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。A回程誤差B絕對(duì)誤差C相對(duì)誤差D非線性誤差電阻應(yīng)變片的輸入為。A力B應(yīng)變C速度D加速度用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的因果性。A傳遞函數(shù)B互相關(guān)函數(shù)C互譜密度函數(shù)D相干函數(shù)為使電纜的長(zhǎng)短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應(yīng)選用放大器。A電壓B電荷C微分D積分在測(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)影響的是傳感器。A電容式B壓電式C電阻式D電渦流式信號(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，也可到達(dá)分析的目的。A重放速度放快B重放速度放慢C重放速度不變D多放幾次10.一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)中，超調(diào)量。A存在，但<5％B存在，但<1C三、判斷題〔用√或×表示，在正確的題目對(duì)應(yīng)的括號(hào)里填√，反之填×，每題1分，共10分〕〔〕非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)的?！病硞鬟f函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同?！病痴{(diào)幅波是載波與調(diào)制信號(hào)的疊加?！病硿u流傳感器屬于有源傳感器?！病郴€變阻器式傳感器不適于微小位移量的測(cè)量?！病炒昂瘮?shù)頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號(hào)所引起的誤差越小。〔〕恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬?！病畴S機(jī)激振屬于寬帶激振法。〔〕壓電式加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。10.〔〕假設(shè)系統(tǒng)是完全線性的，那么輸入輸出的相干函數(shù)一定為1。四、簡(jiǎn)答題〔每題5分，共30分〕周期方波的傅立葉級(jí)數(shù)展開式為試?yán)L出該周期方波的單邊幅值譜，并說(shuō)明其頻譜特點(diǎn)。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？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？信號(hào)的預(yù)處理包括那些環(huán)節(jié)？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？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)：圖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？五、計(jì)算題〔共14分〕〔6分〕低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為，式中當(dāng)輸入信號(hào)為時(shí)，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出〔4分〕有一信號(hào)，初始相角為一隨機(jī)變量；試求1〕求其自相關(guān)函數(shù)；2〕確定其均值和方差。〔4分〕以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值為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時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓應(yīng)用題〔共16分〕1.〔6分〕某車床加工外圓外表時(shí)，外表振紋主要是由主軸箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸上齒輪不平衡慣性力使主軸箱振動(dòng)所引起，實(shí)驗(yàn)測(cè)得振紋的頻譜如圖2〔a〕所示，主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)示意圖如圖2(b)所示，傳動(dòng)軸Ⅰ、Ⅱ和主軸Ⅲ上的齒輪齒數(shù)分別為Z1=30,Z2=40,Z3=20,Z4=50,傳動(dòng)軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為n1=2000轉(zhuǎn)/分〔根據(jù)傳動(dòng)比計(jì)算可知：傳動(dòng)軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速為n2=1500轉(zhuǎn)/分，主軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速為n2=600轉(zhuǎn)/分〕，試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對(duì)加工外表的振紋影響較大？為什么？〔a〕(b)圖22.〔10分〕欲測(cè)試圖3(a)所示簡(jiǎn)直梁的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)〔固有頻率和阻尼比〕，〔1〕請(qǐng)從現(xiàn)有設(shè)備中選擇，并用框圖表示測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成，簡(jiǎn)述測(cè)試過(guò)程；〔2〕測(cè)得該梁的幅頻特性曲線如圖3〔b〕所示，根據(jù)該曲線如何確定簡(jiǎn)直梁的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)〔給出原理、公式并在圖中表示〕〔現(xiàn)有設(shè)備：壓電式加速度計(jì)、壓電式力傳感器、磁電式速度計(jì)、電阻應(yīng)變片、電荷放大器、功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、激振器、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、顯示設(shè)備〕圖3(a)圖3(b)河北科技大學(xué)200X—200X學(xué)年第一學(xué)期《傳感器與測(cè)試技術(shù)》期末考試試卷參考答案學(xué)院_年級(jí)_考試班級(jí)___填空(每空1分，答對(duì)得分，答錯(cuò)不得分，共20分)獲取有用的信息脈沖響應(yīng)函數(shù)時(shí)間()、頻率或100Hz鼓勵(lì)電壓〔或工作電壓或橋壓或電源〕導(dǎo)體機(jī)械形變、半導(dǎo)體電阻率的〔或半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)〕壓電效應(yīng)、〔或1.26〕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，答對(duì)任何兩個(gè)均得2分調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相同頻相關(guān)不同頻不相關(guān)/同頻檢測(cè)原理傳遞、頻率響應(yīng)、脈沖響應(yīng)選擇題〔每題1分，答對(duì)得分，答錯(cuò)不得分，共10分〕1—5DBCAB6—10DBDBD判斷題〔每題1分，答對(duì)得分，答錯(cuò)不得分，共10分〕1—5×√×√√6—10√×√×√簡(jiǎn)答題〔每題5分，共30分〕1．〔5分〕2分頻譜特點(diǎn)：離散性、諧波性、遞減性3分(每答對(duì)一個(gè)得1分)2．〔5分〕固有頻率()和阻尼比()3分(每答對(duì)一個(gè)得1.5分)為了實(shí)現(xiàn)不失真,阻尼比()取值0.6~0.8;工作頻率取值小于等于0.582分(每答對(duì)一個(gè)得1分)3.〔5分〕輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系y(t)=A0x(t-t0),其中A0和t0為常數(shù),那么為不失真測(cè)試。2分或者用文字描述上述關(guān)系，描述正確2分，不完整1分，錯(cuò)誤不得分。實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的測(cè)試裝置的幅頻特性為A(ω)=A0=常數(shù)1.5分相頻特性為φ(ω)=1.5分或者用文字表述，表述正確同樣得分。4.〔5分〕〔1〕電壓幅值調(diào)理〔或者放大〕1分〔2〕濾波〔或者濾去高頻〕2分〔3〕隔離直流分量〔或者隔直〕1分〔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)〕1分5.〔5分〕動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀采用的是純電阻交流電橋〔1分〕，即使各橋臂均為電阻，由于導(dǎo)線間存在分布電容〔1分〕，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〔3分〕。5分其它的表述酌情給分。6.〔5分〕〔1〕互相關(guān)函數(shù)，因?yàn)槭欠瞧娣桥己瘮?shù)。2分〔2〕頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同1分相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位1分幅值信息：此波形的振幅是兩個(gè)正弦波振幅乘積的一半1分計(jì)算題〔共14分〕1.〔6分〕令，根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性，由，可以得到：1分1分由，可以得到：1分1分由線性系統(tǒng)的疊加性可得2分2.〔4分〕自相關(guān)函數(shù)：1分==1分均值：==01分方差：1分3.〔4分〕單臂：V2分雙臂：V2分應(yīng)用題〔共16分〕1.〔6分〕轉(zhuǎn)動(dòng)軸=1\*ROMANI的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：2000/60=33.3HZ；1分轉(zhuǎn)動(dòng)軸=2\*ROMANII的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：1500/60=25HZ；1分轉(zhuǎn)動(dòng)軸=3\*ROMANIII的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：600/60=10HZ；1分與實(shí)驗(yàn)測(cè)得振紋的頻譜圖比擬可知軸=2\*ROMANII上的齒輪不平衡量對(duì)加工外表的振紋影響最大。3分2．〔10分〕〔1〕〔6分〕測(cè)試系統(tǒng)組成框圖：〔4分〕測(cè)試過(guò)程〔2分〕：信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)由功率放大器放大后傳送給激振器，激振器通過(guò)壓