机械工程测试技术基础习题及答案 V1.2.3正式版.pdf

第一章习题 一 选择题 1 描述周期信号的数学工具是 B A 相关函数B 傅氏级数C 傅氏变换D 拉氏变换 2 傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的 C A 相位B 周期C 振幅D 频率 3 复杂的信号的周期频谱是 A A 离散的B 连续的C 函数D sinc 函数 4 下列函数表达式中 B 是周期信号 A 5cos10 0 x t 当t0 当t0 B 5sin2010cos10 x tttt C 20cos20 at x tett D 0 s in a t x tet 5 多种信号之和的频谱是 C A 离散的B 连续的C 随机性的D 周期性的 6 描述非周期信号的数学工具是 C A 三角函数B 拉氏变换C 傅氏变换D 傅氏级数 7 下列信号中 C 信号的频谱是连续的 A 12 sin sin 3 x tAtBt B 5 sin 303 sin50 x ttt C 0 s in a t x tet D 5sin2010cos10 x tttt 8 时域信号 当持续时间延长时 则频域中的高频成分 C A 不变B 增加C 减少D 变化不定 9 已知 12sin x ttt 为单位脉冲函数 则积分 2 x ttdt 的函数 值为 C A 6B 0C 12D 任意值 10 如果1 t 根据傅氏变换的 A 性质 则有 0 0 tj ett A 时移B 频移C 相似D 对称 11 不能用确定函数关系描述的信号是 C A 复杂的周期信号B 瞬变信号C 随机信号 12 两个函数 12 x tx t和 把运算式 12 xtxtd 称为这两个函数的 C A 自相关函数B 互相关函数C 卷积 13 时域信号的时间尺度压缩时 其频谱的变化为 B A 频带变窄 幅值增高B 频带变宽 幅值压低 C 频带变窄 幅值压低D 频带变宽 幅值增高 14 数字信号的特性是 B A 时间上离散 幅值上连续B 时间 幅值上均离散 C 时间 幅值上都连续D 时间上连续 幅值上量化 15 信号 1 t x te 则该信号是 C A 周期信号B 随机信号C 瞬变信号 16 数字信号的特性是 B A 时间上离散 幅值上连续B 时间 幅值上均离散 C 时间 幅值上都连续D 时间上连续 幅值上量化 二 填空题 1 信号可分为 确定信号 和 随机信号 两大类 2 确定性信号可分为 周期信号 和 非周期信号 两类 前者的频谱特点是 离散的 后者的频谱 特点是 连续的 3 绘 制 周 期 信 号x t 的 单 边 频 谱 图 依 据 的 数 学 表 达 式 是 000 1 cossin nn n x taantbnt 而双边频谱图的依据数学表 达式是 0 0 1 2 jnt n n x tC en 4 周期信号的傅氏三角级数中的 n 是从 1 到 展开的 傅氏复指数级数中的 n 是从 到 展开的 5 工程中常见的周期信号 其谐波分量幅值总是随谐波次数 n 的增加而 减小 的 因此 没有必 要去那些高次的谐波分量 6 窗 函 数 t 的 频 谱 是sincf 则 延 时 后 的 窗 函 数 2 t 的 频 谱 应 是 sin jf cf e 7 信号当时间尺度在压缩时 则其频带 变宽 其幅值 减小 例如将磁带记录仪 慢录快放 即是 例证 8 单位脉冲函数 t 的频谱为 无限宽广的频谱 它在所有频段上都是 等强度的 这种信号又 称 均匀谱 9 余弦函数只有 实频 谱图 正弦函数只有 虚频 谱图 10 计算积分值 5 t te d t e 5 11 两个时间函数 12 x tx t和的卷积定义式是 12 xx td k k k k 12 单 位 脉 冲 函 数 0 tt 与 在 0 t点 连 续 的 模 拟 信 号 f t的 下 列 积 分 0 f tttdt 0 f t 这一性质称为 函数的采样性质 13 已知傅氏变换对 1 f 根据频移性质可知 0 2jf t e 的傅氏变换为 0 ff 14 已知傅氏变换对 1 x t 1 Xf和 2 x t 2 Xf 当 12 x txtxt 时 则 X f 12 xfxf 此处星号意为卷积运算 不是乘号 15 非周期信号 时域为 x t 频域为 X f 它们之间的傅氏变换与逆变换关系式分别是 X f 2 jft x t edt x t 2 jft X f edf 第二章习题 一 选择题 1 测试装置传递函数 H s 的分母与 C 有关 A 输入量 x t B 输入点的位置C 装置的结构 2 测试装置的频响函数 H j 是装置动态特性在 C 中的描述 A 幅值域B 时域C 频率域D 复数域 3 线形系统的叠加原理表明 A A 加于线形系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响 B 系统的输出响应频率等于输入激励的频率 C 一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应 等于原信号的响应乘以该倍数 4 一般来说 测试系统的灵敏度越高 其测量范围 B A 越宽B 越窄C 不变 5 若测试系统由两个环节串联而成 且环节的传递函数分别为 12 H s Hs 则该系统总的传递函 数为 B 若两个环节并联时 则总的传递函数为 A A 12 H sHs B 12 H sHs C 12 H sHs D 12 H sHs 6 输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系就是 B A 幅频特性B 相频特性C 传递函数D 频率响应函数 7 时间常数为 的一阶装置 输入频率为 1 的正弦信号 则其输出与输入间的相位差是 A A 45 B 90 C 180 8 测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是 B A 卷积B 傅氏变换对C 拉氏变换对D 微分 9 对不变线形系统的频率响应函数等于 B A 系统的正弦输出与正弦输入比 B 系统稳态正弦输出的傅氏变换与正弦输入的傅氏变换之比 C 用虚指数函数表示系统稳态正弦输出与正弦输入之比 10 对某二阶系统输入周期信号 000 sin x tAt 则其输出信号将保持 C A 幅值不变 频率 相位改变B 相位不变 幅值 频率改变 C 频率不变 幅值 相位改变 11 二阶系统的阻尼率 越大 则其对阶越输入的时的响应曲线超调量 B A 越大B 越小C 不存在D 无关 12 二阶装置引入合适阻尼的目的是 C A 是系统不发生共振 B 使得读数稳定 C 获得较好的幅频 相频特性 13 不失真测试条件中 要求幅频特性为 B 而相频特性为 A A 线形B 常数C 是频率的函数 二 填空题 1 一个理想的测试装置应具有单站值的 确定的 输入输出关系 2 测试装置的特性可分为 幅频 特性和 相频 特性 3 测试装置的静态特性指标有 线性度 灵敏度 和 回程误差 4 描述测试装置动态特性的数学模型有 常系数线性微分方程 传递函数 频率响应函数 等 5 线形系统中的两个最重要的特性是指 静态特性 和 动态特性 6 测试装置在稳态下 其输出信号的变化量y 与其输入信号的变化量x 之比值 称为 灵敏度 如果它们之间的量纲一致 则又可称为 放大倍数 7 测试装置的输出信号拉氏变换与输入信号拉氏变换之比称为装置的 传递函数 8 测试装置对单位脉冲函数 t 的响应 称为 脉冲响应函数 记为 h t h t 的傅氏变换就 是装置的 频率响应函数 9 满足测试装置不失真测试的频域条件是 幅频为常数 和 相频是线性的 10 为了求取测试装置本身的动态特性 常用的实验方法是 频率响应法 和 阶跃响应法 11 测试装置的动态特性在时域中用 脉冲响应函数 h t 描述 在频域中用 频率响应函数 H 描 述 12 二阶系统的主要特征参数有 n 13 已知输入信号 x t 30cos 30t 30 这时一阶装置的 A 0 87 21 7 则 该装置的稳态输出表达式是 y t 26 1cos 308 3 t 14 影响一阶装置动态特性参数是 原则上希望它 很小 15 二阶系统的工作频率范围是0 3 n 16 测试装置的频率响应函数为 H j 则 H j 表示的是 幅值 H j 表示的是 相 角 它们都是 频率 的函数 第三章习题 一 选择题 1 电涡流式传感器是利用 A 材料的电涡流效应工作的 A 金属导电B 半导体C 非金属D 2 PVF 2 下列传感器中 B 是基于压阻效应的 A 金属应变片B 半导体应变片C 压敏电阻 3 石英晶体的压电系数比压电陶瓷的 C A 大得多B 相接近C 小得多 4 金属丝应变片在测量构件的应变时 电阻的相对变化主要由 B 来决定的 A 贴片位置的温度变化 B 电阻丝几何尺寸的变化 C 电阻丝材料的电阻率变化 5 电容式传感器中 灵敏度最高的是 C A 面积变化型B 介质变化型C 极距变化型 6 极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为 B A 电容量微小影响灵敏度 B 灵敏度与极距的平方成反比 间距变化大则产生非线形误差 C 非接触测量 7 高频反射式涡流传感器是基于 A 和 D 的效应来实现信号的感受和变化的 A 涡电流B 纵向C 横向D 集肤 8 压电材料按一定方向放置在交变电场中 其几何尺寸将随之发生变化 这称为 D 效应 A 压电B 压阻C 压磁D 逆压电 9 下列传感器中 能量控制型传感器是 B 和 C 能量转换型传感器是 A 和 D A 光电式B 应变片C 电容式D 压电式 二 填空题 1 可用于实现非接触式测量的传感器有 涡流 和 光电 等 2 电阻应变片的灵敏度 表达式为 12 dR R SE dl l 对于金属应变片来说 S 12 而 对于半导体应变片来说 S E 3 具有 压电效应 的材料称为压电材料 常用的压电材料有 石英 和 压电陶瓷 4 当测量较小应变值时应选用 压阻 效应工作的应变片 而测量大应变值时应选用 机械变形 效应 工作的应变片 5 电容器的电容量 0 A C 极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为 0 2 A 6 发电式传感器有 压电式 磁电式 等 而参量式的传感器主要是 电阻应变式 电感式 和 电 容式 等 7 动圈磁电式振动传感器 输出感应电势 e 与线圈运动的 速度 成正比 如在测量电路中接入 积分 电路和 微分 电路时 则可用来测量振动的位移和加速度 8 电阻应变片的电阻相对变化率是与 应变 成正比的 9 电容式传感器有 极距变化 面积变化 和 介质变化 3 种类型 其中 极距变化 型的灵敏度最 高 第四章习题 一 选择题 1 在动态测试中 电桥的输出量通常采用 B A 电阻量B 电压量C 电流量D 电感量 2 直流电桥同一桥臂增加应变片数时 电桥灵敏度将 C A 增大B 减少 C 不变D 变化不定 3 为提高电桥的灵敏度 可采取的方法是 C A 半桥双臂各串联一片电阻应变片 B 半桥双臂各并联一片电阻应变片 C 适当提高电桥的电源电压 D 增大应变片的初始电阻值 4 为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作 传感器的两个电容应当连接成 C A 并联电路B 串联电路C 电桥电路 5 交流电桥的供桥电压频率为 0 f 输出信号最高频率为 m f 它们之间的关系应满足 D A 0m ff B 0m ff 6 调制可以看成是调制信号与载波信号 A 相乘 相加 相减 相除 7 在调幅信号的解调过程中 相敏检波的作用是 B 恢复载波信号 恢复调制信号的幅值和极性 恢复已调制波 恢复调制信号的幅值 8 用一缓变信号 cos200e tAt 来调制一载波 sin2000 i u tEt 得到的调幅波的频带宽度 为 C 1000 10 Hz 1000 10 Hz 1000 100 Hz 1000 100 Hz 1000 100 Hz 1000 100 Hz 9 要使 RC 低通滤波器的通带加宽 则 RC 值应 B A 增加B 减少C 不变 10 在一定条件下 RC 带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器 A 而成的 A 串联B 并联C 串并联D 叠加 11 理想滤波器的滤波因素 C A 1B 0C 1 12 如甲滤波器 2 5 乙滤波器 3 5 则滤波器 的选择性 A A 甲比乙好B 乙比甲好C 不能进行比较 13 滤波器的上 下截止频率为 21 cc ff 中心频率 0 f则它们的关系是 A A 012cc fff B 12 0 2 cc ff f C 12 0 2 cc ff f 14 滤波器的 3dB 频率截止频率 是指信号幅值衰减为输入幅值的 C 处的频率 A 2B 1C 2 2D 1 2 15 重复频率为1000Hz的方波 经过一截止频率为2000Hz的理想低通滤波器后的输出量为 B A 1000Hz的失真的方波B 1000Hz的正弦波 C 2000Hz的正弦波D 不知是什么波形 16 滤波器的频率分辨力越高 则测量时的响应速度 B A 越快B 越慢C 不变 17 已知某倍频程滤波器的下截止频率为 3000Hz 则其上截止频率为 C Hz 其中心频率为 D Hz A 150B1000C 6000D 30002E 450F 3003 G 1004 5H 225 二 填空题 1 将电桥接成差动方式可以提高 灵敏度 改善 非线性 进行 温度 补偿 2 为了补偿温度变化给应变测量带来的误差 工作应变片与温度补偿应变片应接在 相邻 桥臂上 3 调幅信号由载波的 幅值 携带信号信息 而调频信号则由载波的 频率 携带信号信息 4 调制有 调幅 调频 和 调相 三种类型 将调制高频振荡的缓变信号称为 调制信号 载送 缓变信号的高频振荡称为 载波 经调制后的高频振荡波称为 已调制信号 5 调幅过程在频域相当于 搬移 过程 调幅装置实际上是一个 乘法器 典型的调幅装置是 电桥电 路 6 调幅波经过相敏检波后 既能恢复信号电压的 幅值 又能反映其 极性 7 RC 低通滤波器中的 RC 值越大 则其上限频带越 小 8 高通滤波器的截止频率 c f 在 1 2 RC 大于条件下可作为 不失真滤波器 用 在 1 2 RC 小于条 件下 可作为微分器用 9 滤波器因素 60 3 dB dB B B 理想的滤波器的 1 10 带通滤波器的中心频率 0 f与上 下截止频率间的关系是 012cc fff 例例 1 1 有人使用电阻应变仪时 发现灵敏度不够 于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵 敏度 试问 在半桥双臂上各串联一片的情况下 是否可以提高灵敏度 为什么 答 不能提高灵敏度 因为半桥双臂时 其输出电压为 1 2 oi R uu R 当两桥臂各串联电阻应变片时 其电阻的相对变化量为 2 2 RR RR 即仍然没有发生变化 故灵敏度不变 要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥联接 这时 oi R uu R 例例 2 2 用 电 阻 应 变 片 接 成 全 桥 测 量 某 一 构 件 的 应 变 已 知 其 变 化 规 律 为 cos10cos100tAtBt 如果电桥的激励电压sin10000 i uUt 试求此电桥的输出信号频 谱 画出频谱图 解 全桥时 电桥输出电压为 oi uk ut k 为常数 应变片的灵敏度及电桥的接法有关 则 sin10000 cos10cos100 sin10000cos10sin10000cos100 sin10010sin 9990 sin10100sin 9900 22 o uk UtAtBt k UAttk UBtt k UAk UB tttt 其频 谱如下图所示 例例 3 3 有一个 1 3 倍频程带通滤波器 其中心频率80 n fHz 求上 下截止频率 21 cc ff 解 由于 22 12 2 12 2 2 nn ncnc ncc ffff fff 当80 n fHz 时 则有 1 62 1 228071 3 n cn ffHz 1 62 2 228089 8 n cn ffHz 例例 4 4 试设计一个邻接式的 1 3 倍频程谱分析装置 其频率覆盖范围为 11Hz 35Hz 求出其中心频 率和带宽 解 由于恒带宽比滤波器的 1 3 n 并且 21 2n cc ff 2 12ncc fff 则 1 3 121112 11 33 3221 1 3 433 11 213 9 2 9 217 5 215 63 6 222 1 19 74 6 cccncc ccnn ccn ffffff ffff fff 1 2 3 12 4 1 3 544 1 3 655 227 8 24 85 7 235 31 27 2 ccn ccn fff fff 4 5 第五章习题 一 选择题 1 两个正弦信号间存在下列关系 同频 A 相关 不同频 C 相关 A 一定B 不一定C 一定不 2 自相关函数是一个 B 函数 A 奇B 偶C 非奇非偶D 三角 3 如果一信号的自相关函数 x R 呈现一定周期的不衰减 则说明该信号 B A 均值不为 0B 含有周期分量C 是各态历经的 4 正弦信号的自相关函数是 A A 同频余弦信号B 脉冲信号C 偶函数D 正弦信号 5 经测得某信号的相关函数为一余弦曲线 则其 A 是正弦信号的 D A 可能B 不可能C 必定D 自相关函数 6 对连续信号进行采样时 采样频率越高 当保持信号的记录的时间不变时 则 C A 泄漏误差就越大B 量化误差就越小 C 采样点数就越多D 频域上的分辨率就越低 7 把连续时间信号进行离散化时产生混叠的主要原因是 D A 记录时间太长B 采样间隔太宽 C 记录时间太短D 采样间隔太窄 8 若有用信号的强度 信噪比越大 则噪声的强度 C A 不变B 越大C 越小D 不确定 9 A D 转换器是将 B 信号转