测试技术章节习题(附答案)

各章节习题各章节习题 后附答案后附答案 第一章第一章 信号及其描述信号及其描述 一 填空题 一 填空题 1 测试的基本任务是获取有用的信息 而信息总是蕴涵在某些物理量之中 并依靠它们 来传输的 这些物理量就是 其中目前应用最广泛的是电信号 2 信号的时域描述 以 为独立变量 而信号的频域描述 以 为独立变 量 3 周期信号的频谱具有三个特点 4 非周期信号包括 信号和 信号 5 描述随机信号的时域特征参数有 6 对信号的双边谱而 b 实频谱 幅频谱 总是 对称 虚频谱 相频谱 总是 对称 二 判断对错题 用 二 判断对错题 用 或或 表示 表示 1 各态历经随机过程一定是平稳随机过程 2 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量 3 非周期信号的频谱一定是连续的 4 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样 5 随机信号的频域描述为功率谱 三 简答和计算题 三 简答和计算题 1 求正弦信号的绝对均值 x 和均方根值 xrms txtx sin 0 2 求正弦信号的均值 均方值 和概率密度函数 p x sin 0 txtx x 2 x 3 求指数函数的频谱 0 0 taAetx at 4 求被截断的余弦函数的傅立叶变换 Tt Ttt tx 0 cos 0 5 求指数衰减振荡信号的频谱 0 0 sin 0 tatetx at 第二章第二章 测试装置的基本特性测试装置的基本特性 一 填空题 一 填空题 1 某一阶系统的频率响应函数为 输入信号 则输出 12 1 j jH 2 sin t tx 信号的频率为 幅值 相位 ty y 2 试求传递函数分别为和的两个环节串联后组成的系统 5 05 3 5 1 s 2 2 2 4 1 41 nn n ss 的总灵敏度 3 为了获得测试信号的频谱 常用的信号分析方法有 和 4 当测试系统的输出与输入之间的关系为时 该系统能 ty tx 00 ttxAty 实现 测试 此时 系统的频率特性为 jH 5 传感器的灵敏度越高 就意味着传感器所感知的 越小 6 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 二 选择题 二 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 1 Q 2 Q 特性为 1 2 3 4 21 QQ 21 QQ 21 21 QQ QQ 21 QQ 4 一阶系统的阶跃响应中 超调量 1 存在 但 5 2 存在 但 1 3 在时间常数很小时存在 4 不存在 5 忽略质量的单自由度振动系统是 系统 1 零阶 2 一阶 3 二阶 4 高阶 6 一阶系统的动态特性参数是 1 固有频率 2 线性度 3 时间常数 4 阻尼比 7 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数 可取输出值达到稳态值 倍所经 过的时间作为时间常数 1 0 632 2 0 865 3 0 950 4 0 982 三 判断对错题 用 三 判断对错题 用 或或 表示 表示 1 一线性系统不满足 不失真测试 条件 若用它传输一个 1000Hz 的正弦信号 则 必然导致输出波形失真 2 在线性时不变系统中 当初始条件为零时 系统的输出量与输入量之比的拉氏变 换称为传递函数 3 当输入信号一定时 系统的输出将完全取决于传递函数 而与该系 tx ty sH 统的物理模型无关 4 传递函数相同的各种装置 其动态特性均相同 5 测量装置的灵敏度越高 其测量范围就越大 6 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系 四 简答和计算题 四 简答和计算题 1 什么叫系统的频率响应函数 它和系统的传递函数有何关系 2 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些 3 测试装置实现不失真测试的条件是什么 4 某测试装置为一线性时不变系统 其传递函数为 求其对周期 1005 0 1 s sH 信号的稳态响应 45100cos 2 010cos5 0 tttx ty 5 将信号输入一个传递函数为的一阶装置 试求其包括瞬态过t cos s sH 1 1 程在内的输出的表达式 ty 第三章第三章 常用传感器常用传感器 一 填空题 一 填空题 1 属于能量控制型的传感器有 等 属于能量转换型的传感 器有 等 每个至少举例两个 2 金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于 前者利用 引起的 电阻变化 后者利用 变化引起的电阻变化 3 为了提高变极距电容式传感器的灵敏度 线性度及减小外部条件变化对测量精度 的影响 实际应用时常常采用 工作方式 4 压电式传感器的测量电路 即前置放大器 有两种形式 放大器和 放大器 后接 放大器时 可不受连接电缆长度的限制 5 涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的 效应 6 磁电式速度计的灵敏度单位是 7 压电式传感器是利用某些物质的 而工作的 二 选择题 二 选择题 1 电阻应变片的输入为 1 力 2 应变 3 速度 4 加速度 2 结构型传感器是依靠 的变化实现信号变换的 1 本身物理性质 2 体积大小 3 结构参数 4 电阻值 3 不能用涡流式传感器进行测量的是 1 位移 2 材质鉴别 3 探伤 4 非金属材料 4 变极距面积型电容传感器的输出与输入 成 关系 1 非线性 2 线性 3 反比 4 平方 5 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 1 长度 2 截面积 3 电阻率 4 高通 6 压电式传感器输出电缆长度的变化 将会引起传感器的 产生变化 1 固有频率 2 阻尼比 3 灵敏度 4 压电常数 7 在测量位移的传感器中 符合非接触测量 而且不受油污等介质影响的是 传 感器 1 电容式 2 压电式 3 电阻式 4 电涡流式 8 自感型可变磁阻式传感器 当气隙变化时 其灵敏度与之间的关系是 S S 1 2 3 4 1 k k 2 k 2 k 9 光电倍增管是利用 效应制成的器件 1 内光电 2 外光电 3 光生伏特 4 阻挡层 三 判断对错题 用 三 判断对错题 用 或或 表示 表示 1 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量 2 涡流式传感器属于能量控制型传感器 3 压电加速度计的灵敏度越高 其工作频率越宽 4 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率 四 简答和计算题 四 简答和计算题 1 哪些传感器可选作小位移传感器 2 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较 其主要优点是什么 涡流式传感器 能否测量大位移量 为什么 3 电涡流传感器除了能测量位移外 还能测量哪些非电量 4 电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移 若能测量理由是什么 不能测量理 由是什么 应采取什么措施改进 就可以用电涡流传感器测量了 5 压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同 为什么 6 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器 1 用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理 2 两个线圈通常应该接在什么电路中 用图说明如何接法 7 某电容传感器 平行极板电容器 的圆形极板半径 工作初始极板间距 4 mmr 离 介质为空气 问 3 0 0 mm 1 如果极板间距离变化量 电容的变化量是多少 1m C 2 如果测量电路的灵敏度 读数仪表的灵敏度 格 100 1 pFmVk 5 2 k mV 在时 读数仪表的变化量为多少 1m 第四章第四章 信号调理 记录和显示信号调理 记录和显示 一 填空题 一 填空题 1 电桥的作用是把电感 电阻 电容的变化转化为 输出的装置 2 在桥式测量电路中 按照 的性质 电桥可分为直流和交流电桥 3 在桥式测量电路中 根据工作时阻抗参与变化的 可将其分为半桥与全桥 测量电路 4 调幅是指一个高频的正 余 弦信号与被测信号 使高频信号的幅值随被测 信号的 而变化 信号调幅波可以看作是载波与调制波的 5 调频波的解调又称为 6 调频是利用信号电压的 控制一个振荡器 使其输出为等幅波 而 与信 号电压成正比 7 常用滤波器的上 下截止频率 的定义为 其带宽 1c f 2c f 若为倍频程滤波器与的关系为 B 1c f 2c f 8 RC 低通滤波器中 RC 值愈 则上截止频率愈低 二 选择题 二 选择题 1 设有一电路 是工作桥臂 是固定电阻 且 1 R 2 R 3 R 4 R 4321 RRRR 工作时 则电桥输出电压 为电桥的电源电压 111 2 RRR y e 0 e 1 2 3 4 0 1 1 4 e R R 0 1 1 2 e R R 0 1 1 e R R 0 1 1 2 e R R 2 调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 1 相乘 2 相除 3 相加 4 相减 3 电路中鉴频器的作用是 1 使高频电压转变成直流电压 2 使电感量转变为电压量 3 使频率变化转变为电压变化 4 使频率转变为电流 4 一选频装置 其幅 频特性在区间近于平直 在区间急剧衰减 2 f0 2 f 这叫 滤波器 1 低通 2 高通 3 带通 4 带阻 5 一带通滤波器 其中心频率是 3dB 带宽是 则滤波器的品质因数等于 0 fBQ 1 2 3 4 Bf 0 Bf 0 Bf0Bf0 三 判断对错题 用 三 判断对错题 用 或或 表示 表示 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 四 简答和计算题 四 简答和计算题 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 以阻值 灵敏度的电阻丝应变片与阻值为的固定电阻组成 120R2 S 120 电桥 供桥电压 若其负载电阻为无穷大 应变片的应变 VV3 0 2000 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 6 若为调制信号 为载波 为调幅波 如图所示 txtfty 0 2cos txm 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 第五章第五章 信号处理初步信号处理初步 一 填空题 一 填空题 1 为了识别信号类型 常用的信号分析方法有 和 2 为了获得测试信号的频谱 常用的信号分析方法有 和 3 在数字信号处理中 为避免频率混叠 应使被采样的模拟信号成为 还应使采样频率满足采样定理即 4 如果一个信号的最高频率为 50Hz 为了防止在时域采样过程中出现混叠现象 采 样频率应该大于 Hz 5 若 x t 是均值为 ux为零的宽带随机信号其自相关函数 0 时 Rx 时 Rx 6 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性 7 若某一信号的自相关函数为 则该信号的均方值为 均 cos A 2 x 方根值为 xrms 8 最常用的功率谱估计方法为 9 为信号的 沿频率轴的分布 称为 fSx 2 fX 10 巴塞伐尔定理表示在 中计算的信号总能量 等于在 中计算 的信号总能量 二 判断对错题 用 二 判断对错题 用 或或 表示 表示 1 频率分辨力越高 则泄漏误差越小 2 A D 转换器的位数越多 则量化误差越小 3 对于周期信号 经整周期采样后 可完全避免栅栏效应 4 窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄 旁瓣幅度越小 用其截取信号所引起的误差越小 5 互相关函数是偶实函数 6 利用系统输入 x t 与输出 y t 的自功率谱密度函数 可求该系统的频率响应函数 7 若系统是完全线性的 则输入 输出的相干函数一定为 1 三 简答和计算题 三 简答和计算题 1 已知信号 求信号的自相关函数 sin cos 2221110 tAtAAtx 并画出自功率谱 双边幅值谱 x R x S 2 求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数 3 相关滤波器的基本原理是什么 举例说明其工程应用 4 试根据一个信号的自相关函数图形 讨论如何确定该信号中的常值分量和周期成 分 5 某一系统的输入信号为 x t 若输出 y t 与输入 x t 相同 输入的自相关函数 和输入 输出的互相关函数之间的关系为 试说 x R xy R TRR xx 明该系统起什么作用 6 应用巴塞伐尔定理求的积分值 dttc sin 2 第六章第六章 振动测试振动测试 一 填空题 一 填空题 1 单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动 位移共振频率 系统固有频率 速度 共振频率 系统固有频率 加速度共振频率 系统固有频率 2 单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动 在相位共振处位移始终落后于激振力 度 3 单自由度系统基础运动所引起的受迫振动 当激振频率 固有频率时 质量块和壳 体之间的相对运动和基础振动近于相等 4 激励方式分为 5 按所测的振动性质可将拾振器分为 和 6 阻抗头的前端是 后面是测量激振点响应的 7 压电式传感器的测量电路 即前置放大器 有两种形式 和 8 机械系统的主要振动参数是 和 9 相对法校准传感器时 经国家计量等部门严格校准过的传感器起着 振动标准传递 的作用 称为 传感器 二 判断对错题 用 二 判断对错题 用 或或 表示 表示 1 压电式加速度计的灵敏度越高 其工作频率越宽 2 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率 3 压电式加速度计手持探针法测振时 加速度计的使用上限频率最低 4 压电式加速度计的重量越轻 使用上限频率越高 灵敏度越低 5 涡流位移传感器属于绝对式拾振器 6 低频激振时 激振器的安装固有频率应比激振频率高 3 倍以上 7 快速正弦扫描激振属于宽带激振法 8 脉冲锤的锤头越软 则激励的频率范围越大 9 振动测试中 测得的激励和响应之间的相位差包括了测试系统中所有仪器的相移 三 简答和计算题 三 简答和计算题 1 对单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动 分别写出其位移频响函数 速度频响 函数 加速度频响函数 2 对单自由度系统基础位移所引起的受迫振动 分别写出其相对位移频响函数 绝对位 移频响函数 3 对于压电式加速度计 画出其工作原理图 并说明为什么其上限频率取决于固有频率 4 对于磁电式绝对速度计 画出其工作原理图 并说明为什么其下限频率取决于固有频 率 5 如何用实频曲线估计系统的固有频率和阻尼比 画图说明 参考答案参考答案 第一章第一章 信号及其描述信号及其描述 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 x 2 x 2 x 二 1 2 3 4 5 三 1 2 0 3 4 0 2x 2 0 x 2 2 0 x cos 1 0 txfja A 2 5 TfcTTfcT 2 sin 2 sin 00 fajfa 44 2 0 222 0 第二章第二章 测试装置的基本特性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 2 1 45 4 5 被测量 6 线性 0 0 tj eA 二 4 3 2 4 2 3 1 三 四 略 第三章第三章 常用传感器常用传感器 一 1 电阻 电感 电容 涡流 压电