机械工程测试技术基础习题及答案 V11 Beta

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 sin at x tet 5 5 多种信号之和的频谱是 多种信号之和的频谱是 A A 离散的离散的 B B 连续的连续的 C C 随机性的随机性的 D D 周期性的周期性的 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 5sin303sin50 x ttt C 0 sin at 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 6 B 0 C 12 D 任意值 10 如果 根据傅氏变换的 A 性质 则有 1 t 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 把运算式称为这两个函数的 C 12 x tx t和 12 x txtd 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 而双边频谱图的依据数学 000 1 cossin nn n x taantbnt 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 则延时后的窗函数的频谱应是sincf 2 t 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 t 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 e 5 5 t te dt 11 两个时间函数的卷积定义式是 12 x tx t和 12 xx td k k k k 12 单位脉冲函数与在点连续的模拟信号的下列积分 0 tt 0 t f t 这一性质称为 0 f tttdt 0 f t 函数的采样性质 13 已知傅氏变换对 根据频移性质可知的傅氏变换为 1 f 0 2jf t e 0 ff 14 已知傅氏变换对 时 则 112212 x tXfxtXfx tx txt 和当 此处星号意为卷积运算 不是乘号 X f 12 xfxf 15 非周期信号 时域为 x t 频域为 它们之间的傅氏变换与逆变换关系式分别是 X f x t X f 2 jft x t edt 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 则该系统总的传递 12 H s Hs 函数为 B 若两个环节并联时 则总的传递函数为 A A B C D 12 H sHs 12 H sHs 12 H sHs 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 的正弦信号 则其输出与输入间的相位差是 A 1 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 则其输出信号将保持 C 000 sin x tAt 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与其输入信号的变化量之比值 称为 灵敏度 y x 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 对于金属应变片来说 S 而 12 dR R SE dl l 12 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 极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为 0 A C 0 2 A 6 6 发电式传感器有 等 而参量式的传感器主要是 和 等 发电式传感器有 等 而参量式的传感器主要是 和 等 7 7 动圈磁电式振动传感器 输出感应电势动圈磁电式振动传感器 输出感应电势 e e 与线圈运动的与线圈运动的 速度速度 成正比 如在测量电路中接入成正比 如在测量电路中接入 电路和 电路时 则可用来测量振动的位移和加速度 电路和 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 输出信号最高频率为 它们之间的关系应满足 D 0 f m f A B C D 0m ff 0m ff 0m ff 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 用一缓变信号来调制一载波 得到的调幅波的频带宽 cos200e tAt sin2000 i u tEt 度为 C 1000 10 1000 10 HzHz 1000 100 1000 100 HzHz 1000 100 1000 100 HzHz 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 1 B 0 C 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 中心频率则它们的关系是 A 21 cc ff 0 f A B C 012cc fff 12 0 2 cc ff f 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 B 1 C 2 D 1 222 15 重复频率为 1000的方波 经过一截止频率为 2000的理想低通滤波器后的输出量为 B HzHz A 1000的失真的方波 B 1000的正弦波HzHz C 2000的正弦波 D 不知是什么波形Hz 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 3000 则其上截止频率为 C 其中心频率为HzHz D Hz A 150 B1000 C 6000 D 3000 E 450 F 30023 G 100 H 2254 5 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 在条件下可作为 不失真滤波器 用 在条 c f 1 2 RC 大于 1 2 RC 小于 件下 可作为微分器用 9 滤波器因素 理想的滤波器的 1 60 3 BdB BdB 10 带通滤波器的中心频率与上 下截止频率间的关系是 0 f 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 如果电桥的激励电压 试求此电桥的输出信号频 cos10cos100tAtBt sin10000 i uUt 谱 画出频谱图 解 全桥时 电桥输出电压为 k 为常数 应变片的灵敏度及电桥的接法有关 oi uk ut 则 其频 sin10000 cos10cos100 sin10000cos10sin10000cos100 sin10010sin9990 sin10100sin9900 22 o uk UtAtBt k U Attk U Btt k U Ak U B tttt 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 求上 下截止频率 80 n fHz 21 cc ff 解 由于 22 12 2 12 2 2 nn ncnc ncc ffff fff 当时 则有 80 n fHz 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并且则 1 3 n 21 2n cc ff 2 12ncc fff 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 3 544 1 3 655 227 8 24 85 7 235 31 27 2 ccn ccn fff fff 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呈现一定周期的不衰减 则说明该信号 B x R A 均值不为 0 B 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 B 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 信号转换成 D 信号的装置 A 随机信号 B 模拟信号 C 周期信号 D 数字信号 11 已知 x t 和 y t 为两个周期信号 T 为共同的周期 其互相关函数的表达式为 C A B 0 1 2 T x t y tdt T 0 1 2 T x ty t dt T C D 0 1 T x t y tdt T 0 1 2 T x t y tdt T 12 两个不同频率的简谐信号 其互相关函数为 C A 周期信号 B 常数 C 零 13 数字信号处理中 采样频率与限带信号最高频率间的关系应为 B s f h f A B C D sh ff 2 sh ff sh ff 0 7 sh ff 14 正弦信号的自相关函数为 B 0 sin x txt A B C D 2 0 sinx 2 0 cos 2 x 2 0 2 x sin 2 0 cosx 15 函数的自相关函数为 0 at et f t t 当 当 A B C D 1 2 1 2 e 1 2 e 1 2 e 17 数字信号的特征是 B A 时间上离散 幅值上连续 B 时间 幅值上都离散 C 时间上连续 幅值上量化 D 时间 幅值上都连续 18 两个同频正弦信号的互相关函数是 A A 保留二信号的幅值 频率信息 B 只保留幅值信息 C 保留二信号的幅值 频率 相位差信息 19 信号 x t 的自功率频谱密度函数是 B x Sf A x t 的傅氏变换 B x t 的自相关函数的傅氏变换 x R C 与 x t 的幅值谱 Z f 相等 20 信号 x t 和 y t 的互谱是 D xy Sf A x t 与 y t 的卷积的傅氏变换 B x t 和 y t 的傅氏变换的乘积 C x t y t 的傅氏变换 D 互相关函数的傅氏变换 xy R 二 填空题 1 在相关分析中 自相关函数 保留了原信号 x t 的 频率和幅值 信息 丢失了 相位 x R 信息 互相关函数则保留了 相位 信息 xy R 2 信号 x t 的自相关函数的定义式是 互相关函数的 x R 0 1 lim T T x tx tdt T 定义式是 xy R 0 1 lim T T x ty tdt T 3 自相关函数是一个周期函数 则原信号是一个 同频率的周期函数 x R 4 相关分析在工业中的主要应用有 振动测试分析 雷达测距 和 声发射探伤 等应用 5 在同频检测技术中 两信号的频率的相关关系可用 自相关函数 互相关函数 来进行概括 6 抗混滤波器是一种 低频 滤波器 是为了防止 高频通过 其上截止频率与采样频率之 c f s