测试技术部分试题.doc

一、是非题（对的打 ，错的打）（每题2分，共20分）.所有周期信号都是功率信号。().电阻应变式传感器只用于测定结构的应力或应变。（） .频响函数反映了系统响应的稳态过程。（）.稳态响应法不能用于一阶系统的动态特性测试。（）.直流信号具有无限的频谱。（）.半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。（）.压电式传感器不一定要配接前置放大器。（）.若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。（）.在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D转换器的位数无关。（）10.变间歇式差动变压器是一种电容式传感器。（）二、选择题 （每题2分，共20分）1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 2设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（C）的频谱为X(ffo）。 A . B. C. D. 3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 4若一选频滤波器的幅频特性是：在fc间接近常数，在fc0之间急剧衰减。该滤波器为(B )滤波器。 A. 低通 B. 高通 C. 带通 D. 带阻 5一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串联，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 6输入x(t)和输出y(t)的相干函数的取值在和之间，可能是（D）。 A. 有外界噪声干扰 B.系统是非线性的 C.输出y(t)是输入x(t)和其它输入的综合输出 D. 以上三种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直流测量用桥的输出是（B） A. 直流信号 B. 正弦波 C. 调幅波 D. 脉动波 8记录0200Hz的正弦信号，宜采用固有频率为（B)Hz的振动子较合适。 A.120 B.400 C.1200 D.2500 9在时域中计算的信号总功率，等于在频域中计算的信号（C）。 A.自功率谱积分 B.平均功率 C.总功率 D.互功率谱积分.周期信号截断后的频谱必是（A）的。 A. 连续 B. 离散 C. 连续非周期 D. 离散周期 三、分析问答题 (共分)1、已知信号，试绘制信号的实频谱、虚频谱和单边幅频谱、双边幅频谱及双边相频谱（10分）、已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源和输入信号x(t)的幅值谱如图所示。电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号和低通滤波器输出信号幅值谱Xm(f)、 Xe(f)、 Xf(f)。（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FC6-400型振动子?并说明理由。(注：该振动子的固有频率为400Hz)（10分）分析问答题 答案 23. 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5ms，则其基频为：，要较完整地记录该信号，必须保证其前十次谐波的幅值误差小于5，即需满足：，得。而FC6-400型振动子的固有频率，远小于要求的3448Hz，仅仅只有构成该方波的一次谐波(200Hz)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。四、计算题（共3分）、用一阶测量仪器测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的测量误差小于5%，问仪器的时间常数T的取值范围。若用该仪器测50Hz的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是多少？一阶装置,仍有同一,越大,越小.今=100Hz, 测量误差小于5%，即,求出秒用该仪器测50Hz的正弦信号,有,即振幅误差是1.32%,相位滞后是2试求正弦信号和基频与之相同的周期方波信号y(t)的互相关函数。（10分）可只求一个周期的 3、某信号的时域表达式如下, 问:该信号属于哪类信号(周期或非周期)，试画出波形图? (4分)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(3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 ) (3分)？(1) 周期信号锯齿波图略(2) 输出的幅频特性为:(3) 平均值a0 =一、填空测试技术的基本任务是获取有用的信息。从时域看，系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积。信号的时域描述，以时间为独立变量；而信号的频域描述，以频率为独立变量。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100Hz。在桥式测量电路中，根据其激励电压的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用导体机械变形引起的电阻变化，后者利用半导体电阻率变化变化引起的电阻变化。 压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的。带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1，其带宽B =fc2-fc1；若其带宽为1/3倍频程则fc2 =1.26fc1。属于能量控制型的传感器有电阻式传感器、涡电流传感器、电容式传感器、电感式传感器等。 根据载波受调制的参数不同，调制可分为调幅调频调相。 相关滤波的工作原理是同频相关不同频不想关。12 测试装置的动态特性可以用传递函数、频率响应函数和脉冲函数进行数学描述。二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上）不能用确定的数学公式表达的信号是D信号。 A 复杂周期 B 非周期 C 瞬态 D 随机平稳随机过程必须B。 A 连续 B统计特征与时间无关 C 各态历经 D 统计特征等于时间平均一阶系统的动态特性参数是C。A 固有频率 B 阻尼比 C 时间常数 D 灵敏度系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差值称为A 。A 回程误差 B 绝对误差 C 相对误差 D 非线性误差电阻应变片的输入为B。A 力 B 应变 C 速度 D 加速度D用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。A 传递函数 B 互相关函数 C 互谱密度函数 D 相干函数为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用B放大器。A 电压 B 电荷 C 微分 D 积分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D是 传感器。A 电容式 B 压电式 C 电阻式 D 电涡流式信号分析设备可分析的频率低于磁带记录仪记录信号的频率，可将磁带B，也可达到分析的目的。 A 重放速度放快 B 重放速度放慢 C 重放速度不变 D 多放几次10. 一阶系统的阶跃响应中，超调量D。 A 存在，但5 B 存在，但 ，不一定是脉冲序列，幅值有变。11. 当信号在时间尺度上压缩时，其频谱频带加宽，幅值增高。（）注： = ，时间尺度上压缩,|a|1，频带加宽，幅值减小。12. 将信号在时域进行时移，则在频域信号中将会仅有相移。（）13. 信号.x(t)=|asin0t|的频谱是连续的。 （）14. 因周期信号x(t)不满足绝对可积条件，所以周期信号不存在傅立叶变换。（） 注：狄里赫利条件要求周期函数在单周期内，非周期函数在时域内，绝对可积。周期函数在单周期内，非周期函数在任意区间内，只有有限个极值，有限个不连续点，且每个不连续点都是有限值。第三章 测试装置的基本特性（一）填空题1.某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，则输出信号的频率为 1/2 ，幅值 ，相位 。2.试求传递函数分别为和的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度123 。 注：一二阶系统灵敏度即分母尾“1”形式时的分子（开环增益）。 3.为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶变换法 和滤波器法。4.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 。5.传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。6.一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线形 关系为最佳。（二）选择题 （4） 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）阻尼系数从时域上看，系统的输出是输入与该系统 （3） 响应的卷积。（1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡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 （2） 。（1） （2） （3）（4）一阶系统的阶跃响应中，超调量 （4） 。（1）存在，但5 （2）存在，但1（3）在时间常数很小时存在 （4）不存在忽略质量的单自由度振动系统是 （2） 系统。（1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶一阶系统的动态特性参数是 （3） 。（1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比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 （1） 倍所经过的时间作为时间常数，或 （3） 倍的1/3。（1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982（三）判断对错题（用或表示）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。（ ）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拉氏变换之比称为传递函数。（ ）当输入信号一定时，系统的输出将完全取决于传递函数，而与该系统的物理模型无关。（ ）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（ ）测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（ ） 注：一般灵敏度越高，测量范围往往越窄，稳定性也往往越差。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、什么是系统的静态特性、动态特性，试说明如何描述测试系统的动态特性？用什么参数表征系统的静、动态特性的好坏？ 答：测试系统的静态特性就是在静态测量情况下描述实际测量系统与理想线性时不变系统的接近程度；系统的动态特性是指被测信号为动态信号时，输出信号与被测信号之间所呈现的关系。系统的动态特性可以从时域、复数域、频域三个不同的角度来描述，即权函数、传递函数和频率响应函数。系统的静态特性可以用线性度、灵敏度、回程误差等来表征系统的好坏；系统的动态特性用时间常数、阻尼比、固有频率等来表征系统特性的好坏。3、线性定常系统有那些基本特性？试述频率保持性在动态测试中的重要意义。答：线性定常系统的基本特性包括叠加性、比例性、微分性、积分性、频率保持性，其含义解释如下：如果系统存在输入输出关系： 则叠加性：比例性：微分性：积分性：频率保持性：线性时不变系统的频率不变性在动态测试中具有重要的作用。例如，已经知道测试系统是线性的，其输入信号的频率也已知，那么，在测得的输出信号中就只有与输入信号频率相同的成分才可能是由输入引起的响应；其他的频率成分都是干扰噪声。利用这一特性，就可以采用相应的滤波技术，在有很强的噪声干扰情况下，也能将有用的信息提取出来。4、测试系统不失真测试的条件是什么？试说明理由。答：测试系统的不失真测试条件是：，即幅频特性为常值，相频特性为过原点的直线。因为不失真测试系统是指信号通过该系统后波形不发生改变，即，该式左、右分别作傅氏变换，有: 即: 故测试系统不失真的条件是:(五)计算题已知某测试系统传递函数，当输入信号分别为时，试分别求系统稳态输出，并比较它们幅值变化和相位变化。（20）解： , , , , 有： 用时间常数为0.5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2%，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？（20）解：一阶装置,有 今，有幅值误差小于2% , 应求出对被测信号：周期是2s,，幅值误差为46.3%周期是5s, ,，幅值误差为15.3%已知调幅波 （20）其中试求：(1) 所包含的各分量的频率及幅值。(2)绘出调幅波的频谱。 频率:10KHz,幅值100;频率：10.5KHz,幅值:150;频率:9.5KHz, 幅值:150 调幅波的频谱4、某信号的时域表达式如下, 问:该信号属于哪类信号(周期或非周期)，试画出波形图? (4分)解:可知 x(t)=A/2+Asin( nw0t)/ n 。周期信号,锯齿波, T=1,斜率K=A,上移=A/2。 （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(3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 ) (3分)？ 解：平均值a0 =, 输出的幅频特性为： 第四章 常用传感器（一）填空题属于能量控制型的传感器有电阻,电容,电感(涡流)等，属于能量转换型的传感器有压电,磁电金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利金属的几何变形引起的电阻变化，后者利用半导体材料的电阻率变化引起的电阻变化。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差动工作方式。压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：电压放大器和电荷放大器，后接电荷放大器时，可不受连接电缆长度的限制。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涡电流效应。磁电式速度计的灵敏度单位是 mv/(m/s)。压电式传感器是