工程测试技术基础考试试题集.doc

1 一 是非题 对的打一 是非题 对的打 错的打 错的打 每题 每题 2 2 分 共分 共 2020 分 分 1 非周期信号的频谱都是连续的 2 瞬态信号是时间轴上的零平均功率信号 3 随机信号是确定性信号 4 传递函数不仅反映了系统的稳态过程 还反映了系统响应的过渡过程 4 频响函数同时反映了系统响应的稳态过程和过渡过程 5 提高二阶系统的固有频率 可以扩大系统的工作幅值范围 6 变间隙式差动变压器是一种电容式传感器 7 金属丝应变片在测某一构件的应变时 其电阻的相对变化率主要由电阻材料的电阻 率的变化决定 8 若电阻应变片的输入信号为正弦波 则以该应变片为工作臂的直流测量用桥的输出 是调幅波 7 若电阻应变片的输入信号为正弦波 则以该应变片为工作臂的交流测量用桥的输出 是调幅波 9 选择好的窗函数对信号进行截断 可以减少能量泄漏 10 设带通滤波器的上 下截止频率分别为 2c f 和 1c f 则倍频程滤波器有 12 2 cc ff 1 非周期信号的频谱一定是离散的 2 瞬态信号是能量有限信号 3 直流信号被截断后的频谱是连续的 5 变面积型电容传感器的灵敏度不为常数 6 在直流电桥中 只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的 乘积 则电桥一定处于平衡 8 选择好的窗函数对信号进行截取 可以达到能量不泄漏的目的 9 设信号 x t 的自功率谱密度函数为常数 则 x t 的自相关函数为常数 10 同频 同相位的正弦信号与方波信号作互相关其结果为同频余弦信号 一 填空题 每空填空题 每空 2 2 分 共分 共 5050 分 分 1 周期信号的频谱是 不 连续 离散 频谱 各频率成分是基频的 频宽 倍 信号 越光滑 高次谐波的幅值衰减 无穷小 双边谱的幅值为单边谱幅值的 压缩 2 权函数在数学定义式上是传递函数的 卷积 在物理意义上是系统的 3 信号可以在多个域来描述信号 比如 时域 频域 时频域 2 域 4 系统实现动态测试不失真的频率响应特性满足 或 5 二阶振荡系统的单位脉冲响应曲线是幅值呈 变化趋势的 6 自相关函数是 奇或偶 函数 其最大值发生在 时刻 当时延趋 于无穷大时 周期信号的自相关函数仍然是同 的 7 相敏检波通过比较 和 的 来判别信号的极性 8 二阶系统的固有频率越高 可测 范围越大 9 压电传感器的前置放大器的主要作用是 和 二 选择题二 选择题 每题 每题 2 2 分 共分 共 2020 分 分 1 频响函数反映了系统响应的 A 过程 A 稳态 B 过渡 C 稳态和过渡 D 稳态或过渡 2 直流信号被截断后的频谱必是 C 的 A 连续 B 离散 C 连续非周期 D 离散周期 3 设时域信号 x t 的频谱为 X f 则时域信号 C 的频谱为 X f f0 A 0 ttx B 0 ttx C tfj etx 0 2 D tfj etx 0 2 4 设信号 x t 的自功率谱密度函数为常数 则其自相关函数为 B A 常数 B 脉冲函数 C 正弦函数 D 零 5 变极距型电容传感器的输出与输入 成 C 关系 A 非线性 B 线性 C 反比 D 平方 6 如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大 则该窗函数的泄漏误差 A A 越小 B 越大 C 不定 D 不确定 7 相干函数的取值在 B 范围内 A 0 与 B 0 与 1 C 1 与 1 D 与 8 不能用涡流式传感器进行测量的是 D A 位移 B 材质鉴别 C 探伤 D 非金属材料 9 设各态历经随机过程 x t 和 y t 的均值分别为 x y 标准差分别为 x y 则 x t 和 y t 的互相关函数 Rxy 的最大值为 B A x y y x B x y x y C x2 x2 D x2 y2 10 二阶欠阻尼振动系统的幅频特性曲线中 幅值最高处的频率 A A 等于系统固有频率 B 大于系统固有频率 C 小于系统固有频率 D 与系统固有频率无确定关系 1 周期信号截断后的频谱必是 A 的 3 A 连续 B 离散 C 连续非周期 D 离散周期 2 如果系统的权函数为 h t 系统的输入 x t 为单位脉冲函数 此时系统输出 y t 为 C A h t x t B x t C h t D 无法确定 3 设各态历经随机过程 x t 的均值为 x 标准差为 x 则其自相关函数 Rx 的最大值 为 B A x2 B x2 x2 C x x D x2 4 一个相邻双臂工作的测力电桥 如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片并 联 则电桥的输出电压 C A 加大一倍 B 减小一倍 C 不变 D 加大两倍 5 用电涡流传感器探测金属零件表面裂纹 则电涡流传感器是 D 式的 A 互感和高频反射 B 自感和低频投射 C 互感和低频投射 D 自感和高频反射 6 设时域信号 x t 的频谱为 X f 则时域信号 C 的频谱为 X f f0 A 0 ttx B 0 ttx C tfj etx 0 2 D tfj etx 0 2 7 压电式传感器后面的放大器的主要功能为 C A 阻抗变换 B 信号放大 C 阻抗变换和信号放大 D 不确定 8 提高二阶系统的固有频率 可以扩大系统的工作 A 范围 A 频率 B 阻尼 C 相位 D 幅值 9 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 C A 长度 B 截面积 C 电阻率 D 高通 10 二阶欠阻尼振动系统的幅频特性曲线中 幅值最高处的频率 A A 等于系统固有频率 B 大于系统固有频率 C 小于系统固有频率 D 与系统固有频率无确定关系 三 三 分析问答题分析问答题 共 分共 分 1 已知信号 62sin 0 tfAtx 试绘制信号的实频谱 虚频谱 双边幅频谱及双 边相频谱 1010 分分 0 0 Re 0 0 0 Im 0 0 0 Cn 0 0 0 0 3 3 n a 实频图 d 双边相频图 b 虚频图 c 双边幅频图 4 A 2 A 2 A 4 3A 4 3A 4 A 0 0 Re 0 0 0 Im 0 0 0 Cn 0 0 0 0 3 3 n a 实频图 d 双边相频图 b 虚频图 c 双边幅频图 4 A 2 A 2 A 4 3A 4 3A 4 A 2 已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源为 2cos 0t fty 输入信号 x t 的幅值谱如图 所示 电桥输出信号经相敏检波 低通滤波后输出 试分别画出电桥输出信号 相敏检 4 波输出信号和低通滤波器输出信号幅值谱 Xm jf Xe jf Xf jf 1010 分 分 3 若用光线示波器来记录图一所示的方波信号 可否选用 FC6 1200 型振动子 并说明 理由 注 该振动子的固有频率为 1200Hz 1010 分分 tx 0 A 246810 A t ms 12 答 不能选用 因该方波信号是一个由多频率成分叠加而成的复杂周期信号 周期为 4ms 则其基频为 要较完整地记录该信号 必须保证其前十次Hzf250004 0 1 0 谐波的幅值误差小于 5 即需满足 得 而 FC6 1200 10 7 1 0 ffnHzfn4250 型振动子的固有频率 远小于要求的 4250Hz 仅仅只有构成该方波的一 Hzfn1200 三次谐波 250 750Hz 可以满足不失真的记录要求 其余各次谐波记录时都会产生很大 的幅值误差 故不能选用 FC6 1200 型振动子来进行记录 1 绘制信号 32sin 0 tfAtx 的实频谱 虚频谱 双边幅频谱及双边相频谱 10 分分 4 A 0 0 Re 0 0 0 Im 0 0 0 Cn 0 0 0 0 6 6 n a 实频图 d 双边相频图 b 虚频图 c 双边幅频图 4 A 2 A 2 A 4 3A 4 3A 4 A 0 0 Re 0 0 0 Im 0 0 0 Cn 0 0 0 0 6 6 n a 实频图 d 双边相频图 b 虚频图 c 双边幅频图 4 A 2 A 2 A 4 3A 4 3A 已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源 2cos 0t fty 和输入信号 x t 的幅值谱如图 所示 电桥输出信号经相敏检波输出 试画出电桥输出信号 xm t 相敏检波输出信号 5 0 xe t 及其幅值谱 Xm jf Xe jf 设信号 x t 的频率为 f1 f0大于 f1 10 分 分 0 t tx t 0 ty 答 0 t txm t txe jfXm f0f0 f1f0 f1f0 f0 f1 f0 f0 f1 4141414141 f0f12f0 f1f0 f1 41 81 2f02f0 f1 2f0 f0 2f0 f1 2f0 f1 818181 jfXe 3 若用光线示波器来记录图一所示的方波信号 可否选用 FC6 400 型振动子 并说明理由 注 该振动子的固有频率为 400Hz 10 分分 tx 0 t ms A 510152025 A 30 答 不能选用 因该方波信号是一个由多频率成分叠加而成的复杂周期信号 周期 为 10ms 则其基频为 要较完整地记录该信号 必须保证Hzf10001 0 1 0 其前十次谐波的幅值误差小于 5 即需满足 得 10 7 1 0 ffnHzfn1700 而 FC6 400 型振动子的固有频率 远小于要求的 1700Hz 仅仅只有Hzfn400 构成该方波的一次谐波 100Hz 可以满足不失真的记录要求 其余各次谐波记录时 都会产生很大的幅值误差 故不能选用 FC6 400 型振动子来进行记录 1 试用图形和文字说明为什么信号截断后必然会引起泄漏误差 12 分 6 答 2 分析周期信号 x t 0 5sin10t 0 2cos 100t 4 通过一个传递函数为 H s 1 0 005s 1 的系统后所得的稳态响应 12 分 答 如图所示 时域采样就是把信号与周期单位脉冲序列相乘 对应在频域就是 两个信号频谱的卷积 由于周期单位脉冲序列的频谱也是一个周期脉冲序列 根据脉冲函数的卷积特性 采样信号的频谱是把原信号的频谱移至脉冲发生 处 又由于脉冲序列的周期性 所以导致采样后信号的频谱产生周期延展 6 分 当采样频率 fs 小于信号频率 fc 的两倍 则原信号的频谱在移至脉冲序列发生 处的时候 相互之间会产生交叠 从而产生频率混叠 6 分 Cn 虚频图 Re 实频图 50 50 1 21 2 50 50 I m 双边幅值谱 50 50 1 21 2 3 n 双边相位谱 50 50 fs fs fc fc x t 7 四 计算题四 计算题 共 共 3 分 分 1 已知一阶低通滤波器的频率特性为 21 1 fjfH 式中 0 05s 当输入信号 45100cos 2 010cos5 0 tttx 时 求其输出 ty 并比较 ty 与 tx 的幅值与相位有 何区别 10 分 分 解 farctgf f fH2 41 1 222 信号 x t 的频率构成为 2 分 分 2 100 2 10 21 ff 对 f1 3 分 分 894 0 05 0 2 10 41 1 2 2 2 11 fA 57 2605 0 2 10 2 11 arctgf 对 f2 3 分 分 196 0 05 0 2 100 41 1 2 2 2 22 fA 69 7805 0 2 100 2 22 arctgf 69 7845100cos 196 0 2 0 57 2610cos 894 0 5 0 ttty 2 分 分 69 123100cos 0392 0 57 2510cos 447 0 tt 2 试求正弦信号 sin 0t ty 和基频与之相同的周期方波信号 ty 的互相关函数 xy R 20 1 02 1 0 0 Tt tT ty 10 分 分 解 可只求一个周期的 xy R 0 1 T xyyx RRy t x tdt T 0 0 1 sin T y ttdt T 8 0 0 02 00 0 2 00 11 sin sin T T tdttdt TT 0 0 20 0200 11 cos cos 22 T T tt 0 2 cos 3 某信号的时域表达式如下 t A t AA tx 00 3sin 2 sin 2 问 1 该信号属于哪类信号 周期或非周期 2 分分 2 当该信号通过一理想带通滤波器 该滤波器的 A 1 带宽 B 80Hz 中心频 率 f0 50Hz 画出该滤波器输出波形的幅频谱 4 分分 并求出滤波器输出波形的平均值 为多少 已知该信号基频 f0 50Hz 4 分分 解 1 非周期信号 2 分 分 A A f Hz 10050 0 2 由于该滤波器的带宽 B 70Hz 中心频率 f0 50Hz 则该滤波器的上截至频率 fc2 50 70 2 85 Hz 下截至频率为 fc1 50 70 2 15 Hz 信号 x t 有 3 个频率成分 0Hz 50Hz 和 86 6Hz 因此当通过该滤波器时 仅 50Hz 的成分被保留 幅350 频如右图所示 4 分 分 3 信号 x t 经滤波后的信号为 故其平均值 a0 0 4 分 分 t A tx 02 sin 用时间常数为 0 5s 的一阶装置进行测量 若被测参数按正弦规律变化 若要求装置 指示值的幅值误差小于 5 问被测参数变化的最高频率是多少 如果被测参数的周期 是 2s 和 5s 问幅值误差是多少 10 分 分 解 对一阶装置 有 1 1 s sH 212 2 1 1 f fH 9 今 有5 0 212 2 1 1 f fH 幅值误差小于 5 应 求出 4 分 分 95 0 fHHzf1 0 对被测信号 周期是 2s 幅值误差为 46 3 3 分 分 Hzf5 0 1 537 0 1 fH 周期是 5s 幅值误差为 15 3 3 分 分 Hzf2 0 2 847 0 2 fH 已知信号的自相关函数 00 2cos fxRx 试确定该信号的自功率谱 fSx 及自谱图 解 由的傅里叶变换 可知 x R 5 2 00 0 ffff x fSx 分 分 其自功率谱图是两个强度为的脉冲 5 分 分 2 0 x 3 某信号的时域表达式如下 t A t AA tx 00 2sin 2 sin 2 问 3 该信号属于哪类信号 周期或非周期 2 分分 4 当该信号通过一理想恒带宽带通滤波器 该滤波器的 A 1 带宽 B 80Hz 中 心频率 f0 50Hz 画出该滤波器输出波形的幅频谱 4 分分 并求出滤波器输出波形的平 均值为多少 已知该信号基频 f0 50Hz 4 分分 解 1 非周期信号 2 分 分 2 由于该滤波器的带宽 B 80Hz 中心频率 f0 50hz 则该滤波器的上截至频率 fc2 50 80 2 90 Hz 下截至频率为 fc1 50 80 2 10 Hz 信 号 x t 有 3 个频率成分 0Hz 50Hz 和 70 71Hz 因此当通过该滤波器时 50Hz250 和 70 71Hz 的频率成分被保留 幅频如右图所示 4 分 分 50 70 71 f Hz fA 0 A 2 A 10 3 信号 x t 经滤波后的信号为 故其平均值t A t A tx 002 2sin 2 sin 4 分 分 0 2sin 2 sin 1 00lim t A t A TT x 1 已知某信号的自相关函数为 Rx 100cos 计算该信号的平均功率和 标准差 10 分 答 因为 Rx 0 x2 x2 x2 其中 x2就是信号的平均功率 而 x2是信号的方差 其正平方根 x是信 号的标准差 而 Rx 0 100cos 0 100cos0 100 所以信号的平均功率