机械工程测试技术练习题及答案(精华版).doc

第一章 绪论1、列举出一些农业工程中应用测试技术的例子。2、写一篇关于位移、速度、温度、力或应变测量系统的构成和测量过程的简短报告。3、何谓测量误差？通常测量误差是如何分类、表示的？4、为什么是用测量仪器时，不仅要考虑其准确度，而且要考虑其量程？第二章 测试装置基本特性1、填空题1) 某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，则输出信号的频率为 ，幅值 ，相位 。2）当测试系统的输出与输入之间的关系为时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为 。3）传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。4）一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。2、选择题1）（ ）不属于测试系统的静特性。（1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数2）从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。（1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡3）两环节的相频特性各为和，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为（ ）。（1） （2） （3）（4）4）一阶系统的阶跃响应中，超调量（ ）。（1）存在，但5 （2）存在，但0.59) 伺服式记录仪的特点是 。（1）记录缓变信号幅值准确性高 （2）记录缓变信号幅值准确性低（3）记录中频信号幅值准确性高 （4）记录高频信号准确性高10）在选用振动子时，除了使阻尼比接近0.7 外，应使被测正弦信号的最高频率 振动子的固有频率。（1） （2）2倍 （3）（0.50.6）倍 （4）0.1倍3、判断题1）平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。 （ ）2）调幅波是载波与调制信号的叠加。 （ ）3）带通滤波器的波形因数值越大，其频率选择性越好。 （ ）4) 将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。 （ ）4、问答题1）何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡，桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？2）调幅波的解调方法有哪几种？3）抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率如何确定？4）相关滤波器的的基本原理是什么？举例说明其工程应用。 5、计算题1）以阻值，灵敏度的电阻丝应变片与阻值为的固定电阻组成电桥，供桥电压，若其负载电阻为无穷大，应变片的应变。（1）求单臂电桥的输出电压及其灵敏度。（2）求双臂电桥的输出电压及其灵敏度。2）若为调制信号，为载波，为调幅波（如图所示） （1）利用傅里叶变换性质说明调幅过程的原理。 （2）画出载波与调幅波的双边频谱图。第五章 信号及信号分析基础1. 填空题1）确定信号可分为_和_两类，前者频谱具有的特点是_，后者的频谱具有特点是_。2）信号的有效值又称_；它反映信号的_；有效值的平方称_，它是信号的_。3）工程中常见的周期信号，其谐波幅度总的趋势是随着_而_的，因此，在频谱分析中，没有必要取那些_的谐波分量。4）在周期方波信号的傅里叶级数式和周期三角波信号的傅里叶级数式中，信号的直流分量分别是_和_，方波信号的幅值收敛速度比三角波信号_，叠加复原达到同样的精度要求时，方波信号比三角波信号需要更多的_，因此对测试装置要求更宽的_。5）描述周期信号的强度用_最适宜，在信号分析中称之为平均功率，在周期信号之中存在一个_域和_域间的功率等式为_。6）白噪声是指_。7）对于非周期信号，当时间尺度在压缩时，则其频谱频带_，幅值_，例如将记录磁带_，即是例证。8）单位脉冲函数与在点连续的模拟信号有积分式_，这个性质称为_。9）已知，则_。10）根据_可以推得：输出信号含有什么频率成分，输入信号中也一定含有这种频率成分。11）周期信号和瞬态信号都可以由无限多个正弦波的叠加来等效，但周期信号的各频率取为_值，可用_来求取，其幅值频谱表征为各微小频宽内频率分量的_和_之比，因而严格地说，瞬态信号的幅值频谱应称之为_。12）在随机信号的统计参数中均方值表示_；均值表示_；标准误差表示_。13）随即信号没有数学表达式，可通过对_的傅里叶变换获得_，用它表示信号平均功率关于频率的分布，以获得信号的频率结构。14）在相关分析时，保留了_信息，保留了_信息。15）自相关函数是一个周期函数，则原信号是一个_，而自相关函数是一个脉冲信号，则原信号将是_。16）均值为零、角频率为、幅值为、初相角为随机变量的正弦函数的自相关函数是_。17）已知某信号的自相关函数，则该信号的均方值为_。18）信号和信号的互相关函数的傅里叶变换称为它们的_。19）互相关函数在工业中的主要应用有_，_，_。20）两同频正弦周期信号的互相关函数包含下列信息_，而不同频的正弦信号的互相关函数值为_。21）被测信号被截断的实质是指_。22）频混是由于_引起的，泄漏是由于_引起的。23）测试信号中最高频率为100Hz，为了避免混叠，时域中采样的间隔必须小于_s。24）要不产生频混现象就要求采样频率与信号的截止频率满足_关系。2. 计算题1）、求正弦信号的单边、双边频谱、实频图、虚频图，如果该信号延时后，其各频谱又如何变化？2）、已知方波的傅里叶级数展开式为求该方波的均值、频率成分、各频率的幅值，并画出其频谱图。3）、一时间函数及其频谱函数图如图5.2.3所示，已知函数，设为中最高频率分量的角频率，试画出和的示意图形，当时，的图形会出现什么样的情况？ (a) 的时域波形 (b) 的频谱图5.2.3 的时域波形及其频谱4）、图5.2.4所示周期三角波的数学表达式为求出傅里叶级数的三角函数展开式并画出单边频谱图。图5.2.4 周期三角波5）、已知某信号的自相关函数。试求：(1) 该信号的均值；(2) 均方值；(3) 自功率谱。6） 求自相关函数的自谱密度函数，并画出它们的图形。3. 问答题3-1 如果一个信号的自相关函数含有不衰减的周期成分，那说明含有什么样的信号？3-2 图3.36所示为某信号的自相关函数图形，试确定该信号是什么类型信号，并在图中表示，图3.36 习题3-13插图3-3 信号送入信号分析仪绘得自相关函数的图形如图3.37所示(均值为零)，完成下列题目：(1) 根据图形判断中包含哪些类型的信号。(2) 根据坐标值估算所含信号的特征参数(即主要信息值)的大小。3-4 两个同频率周期信号和的互相关函数中保留着这两个信号中哪些信息？图3.37 习题3-14插图3-5 测得某一信号的相关函数图形如图3.38所示，试问：(1) 是图形，还是图形？说明其原因。(2) 可以获得该信号的哪些信息？图3.38 习题3-16插图3-6 不进行数学推导，试分析周期相同(T=100ms)的方波和正弦波的互相关函数是什么结果。3-18 试求图3.39所示信号的频谱函数(提示：可将看成矩形窗函数与、脉冲函数的卷积)。图3.39 习题3-18插图3-19 已知某信号的自相关函数。试求：(1) 该信号的均值；(2) 均方值；(3) 自功率谱。3-20 求自相关函数的自谱密度函数，并画出它们的图形。第六章 计算机辅助测试1、自动测试系统主要由哪些部分组成？各部分的作用是什么？2、在设计计算机测试系统时，选择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？3、测量信号输入A/D转换器前是否一定要加采样保持电路？为什么？4、.在选择采样保持器时，要考虑的主要因素是什么？5、一个计算机测试系统的测试对象是温室大棚的温度和湿度，要求测量精度分别是+1C和+3%RH，每10min采集一次数据，应选择何种类型的A/D转换器和通道方案？6、请查阅资料，收集5个以上国内外不同厂商生产的PCI接口的数据采集卡，并比较起特性。7、什么是虚拟仪器？并简述其软硬件结构。考试试题一、简答题（每小题 5 分，共 30 分） 1、未饱和湿空气经历绝热加湿过程，其干球温度、湿球温度和露点温度如何变化？ 2、定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多少？ 3、画出燃气轮机装置定压加热理想循环的 p-v 图和 T-s 图，并写出其用循环增压比表示的热效率公式。（假设工质为理想气体，比热取定值） 4、反映往复活塞式内燃机混合加热循环特性的设计参数有哪几个？写出其定义式。 5、住宅用空调机当夏天环境温度升高时，其制冷系数和耗功量如何变化？ 6、为什么在湿蒸汽区域进行的绝热节流过程总是呈现节流冷效应？ 二、计算题（共 70 分） 1 （ 18 分） 3kmol 温度 t 1 100 的氮气流与 1kmol 温度 t 2 20 的空气流在管道中绝热混合。已知混合前空气的摩尔分数为： x N 2 0.79 、 x O2 0.21 ，若混合前后氮气、空气和混合物的压力都相等，试求： (1) 混合后气体的温度； (2) 混合气体中 N2 和 O 2 的摩尔分数； (3) 对应于 1kmol 的混合气产物，混合过程的熵增。 设摩尔热容为定值： C p，m，N2 29.08kJ/ （ kmolK ） 、 C p，m ，O2 29.34kJ/ （ kmolK ） 、 R 8.314kJ/ （ kmolK ） 2 （ 17 分） 空气初态为 p 1 0.4MPa 、 T 1 450K ，初速忽略不计。经一喷管绝热可逆膨胀到 p 2 0.1MPa 。若空气的 Rg 0.287 kJ/ (kgK) ； c p 1.005 kJ/ (kgK) ； c p / c v 1.4 ； 临界压力比 cr =0.528 ； 试求： （1）在设计时应选用什么形状的喷管？为什么？ （2）喷管出口截面上空气的流速 C f2 、温度 T 2 和马赫数 Ma 2； （3）若通过喷管的空气质量流量为 q m 1kg/s ，求：喷管出口截面积和临界截面积。 3 （ 15 分） 活塞式压气机每秒钟从大气环境中吸入 p 1 0.1MPa 、 t1 17 的空气 0.1m 3 ，绝热压缩到 p 2 0.4MPa 后送入储气罐。若该压气机的绝热效率 c,s =0.9 ，空气的 Rg 0.287k J/ (kgK) ； c p 1.005 kJ/ (kgK) ； c p / c v 1.4 ；试求： (1) 压气机出口的空气温度； (2) 拖动压气机所需的功率； (3) 因摩擦引起的每秒钟的熵产。 4 （ 20 分） 一单级抽汽回热循环如图 1所示，水蒸气进入汽轮机的状态参数为5MPa、450，在10kPa下排入冷凝器。水蒸气在0.45MPa压力下抽出，送入混合式给水加热器加热给水。给水离开加热器的温度为抽汽压力下的饱和温度。在冷凝器和加热器之后有一台水泵。若忽略水泵功，求： (1) 抽汽回热量； (2) 每千克水蒸气循环的吸热量 q1和循环放热量q2 ； (3) 每千克水蒸气循环的净功量 w； (4) 循环热效率。 图 1 单级抽汽回热循环 、参考答案参考答案第一章 信号及其描述（一）1、信号；2、时间（t），频率（f）；3、离散性，谐波性，收敛性；4、准周期，瞬态非周期；5、均值，均方值，方差；6、偶，奇；（二）1、；2、；3、；4、；5、；（三）1、，；2、0，；3、；4、； 5、；第二章 测试装置的基本特性（一）1、1/2，；2、123；3、傅立叶变换法，滤波器法；4、；5、被测量；6、线性；（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1）（三） （四）略第三章 常用传感器（一）1、电阻、电感、电容、涡流；压电、磁电；2、金属丝的几何变形，半导体材料的电阻率变化；3、差动；4、电荷，电压，电荷；5、涡电流；6、mv / (m/s)；7、压电效应。（二）（2）（3）（4）（2）（3），（3）（4）（4）（2）（三） 第四章 信号调理、处理和记录（一）1、电压或电流；2、激励电压；3、桥臂数；4、相乘，相乘；5、鉴频；6、幅值，频率；7、幅频特性曲线降为最大值的倍时对应的频率为截止频率；，8、大；（二）（1）（1）（3）（2）（4）（三） 第五章 信号处理初步（一）1、概率密度函数，自相关函数；2、带通滤波法，傅立叶变换法；3、有限带宽，；4、100；5、，0；6、相干函数；7、；8、周期图法；9、功率密度，能谱；10、时域，频域；（二）1、