机械工程测试技术检测题10套带答案.doc

机电信息检测与处理技术1一、填空题、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是 连续 的。、均方值x2表示的是信号的强度，它与均值x、方差x2的关系是 x2=Hx2+x2 。 、测试信号调理电路主要有 电桥、放大、调制解调电路。、测试系统的静态特性指标有 、 、 。、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的 。、传感器按信号变换特性可分为 、 。、当 时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于 。、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合 、 的变化，才能使输出有最大值。、信号分析的过程主要包括： 、 。10、系统动态特性在时域可用 来描述，在复数域可用 来描述，在频域可用 来描述。11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对信号有放大作用。12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在 。13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其 与输入的控制电压成线性关系。14、调频波的解调又称，其解调电路称为。15、滤波器的通频带宽和响应时间成关系。16、滤波器的频率分辨力主要由其决定。17、对于理想滤波器，滤波器因数。18、带通滤波器可由低通滤波器（fc2）和高通滤波器（fc1）而成（fc2 fc1）。19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的；而重复性误差是由误差引起的。二、问答题（共30分）、 什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。（10分）、 说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？（10分）、 选用传感器的原则是什么？（10分）三、计算题（共55分）、 已知信号x(t)=e-t (t0)，(1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。(2) 求x(t)的自相关函数Rx () 。 （15分）、 二阶系统的阻尼比=0.2，求=n时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10，应取多大阻尼比？。 （10分）、 一电容传感器，其圆形极板r = 4mm，工作初始间隙0 =0.3mm，（1）工作时如果传感器的工作间隙变化=2m，求电容的变化量。（2）如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF，读数仪表灵敏度S2=5格/mv，在=2m时，读数仪表的指示值变化多少格？（0 = 8.8510-12 F/m） (8分)、 已知RC低通滤波器的R=1K，C=1MF，当输入信号x= 100sin1000t时，求输出信号y 。 （7分）、（1）在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 （2）如被测量x(t) = sint，载波y(t)=sin6t，画出各环节信号的波形图。 (15分一、填空题：1、 连续2、x2=Hx2+x2 3、电桥、放大、调制解调电路4、非线性度、灵敏度、回程误差 5、斜率 6、组合型、一体化型7、0 定位 8、相邻相反 相对相同 9、信号分析、信号处理10、传递函数、频率函数、脉冲响应函数11、差模12、分布电容 13、频率 14、鉴频、鉴频器 15、反比 16、带宽B 17、1 18、串联19、系统、随机一、 问答题1、 答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。（1） 测量对象（2） 传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。是测试系统中的关键部件。（3） 中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号 进行传输、放大和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。（4） 信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理（如：计算、频谱分析、数据储存等）（5） 显示、记录部分：作用是输出测试结果。2、答：相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)+E,其中H为材料的泊桑比，E为材料的弹性模量，(1+2H)是由几何尺寸变化引起的阻值变化，E是由电阻率的变化引起的阻值变化。不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R(1+2H)，S1+2H；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。所以dR/R=E，SE。各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。3、基本原则是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。（1）静态特性方面：a、应使被测量的变化范围在传感器的线性范围以内，并保证线性误差在允许范围内；b、传感器的分辨率（力）从数据上应小于测量要求的分辨率（力）c、满足实际要求的条件下，精度不宜过高。3.解：（1）S=- =-4.9410-9F/m 当=2Hm时， =S=-4.9410-9F/m（210-6m） =-+9.8810-15F（2）读取仪表的变化格数为： 9.8810-151012S1S2=9.8810-31005 =4.94（格）4.解：低通滤波器的截止频率Wc2=2fc2=2而输入信号Hx=100sin100t的频率Wx=1000HzWc2 ，所以低通滤波器相当于积分器，Hy=10-9 =10-10sin（1000t-900）5解：见课本101页，图3-19 动态应变仪方框图，以及各波形图。2一、填空题（每空0.5分，共15分）1、非周期信号可分为瞬变非周期信号和 信号。、均方值x2表示的是信号的 ，它与均值x、方差x2的关系是 。 、测试系统的静态特性指标有 、 、 。、测试系统的组成类型大体分为 和 。、当 时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于 。、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合 、 的变化，才能使输出有最大值、信号分析的过程主要包括： 、 。、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在 。、在数据采集系统中，常采用放大器。10、根据载波受调制的参数的不同，调制可分为、。11、压控振荡器的输出电压是方波信号，其 与输入的控制电压成线性关系。12、调频波的解调电路称为。13、滤波器的频率分辨力主要由其决定。14、决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力。15、带通滤波器可由低通滤波器（fc2）和高通滤波器（fc1）而成（fc2 fc1）。16、用滤波的方法从信号提取的频率成分越窄，即带宽越小，需要的时间就越。17、如信号的自相关函数为Acos，则其均方值x2=。18、低通滤波器对阶跃响应的建立时间Te带宽B成、，或者说它们之间的乘机是。19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的；而重复性误差是由误差引起的。二、问答题（共30分）、 什么是测试？简述测试技术的含义。（10分）、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？（10分）、简述调幅波的特点。（10分）三、计算题（共55分）、 已知信号x(t)=e-t (t0)，(1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。(2) 求x(t)的自相关函数Rx () 。 （10分）2、求周期信号x(t)cos10t + sin (100t45 ) 通过时间常数为0.005s的一阶系统的输出信号。 （10分）3、磁电式速度传感器线圈平均直径D=25mm，气隙磁感应强度B=6000Gs，如传感器的灵敏度S=600mv/cm/s，则工作线圈匝数应为多少？（7分）4、已知调幅波xm(t)(100 + 30 cost +20 cos3t )cosct ，其中f c =10KHz，f=500Hz 。试求：（1）xm(t)所包含的各分量的频率和幅值。（2）绘出调制信号与调幅波的频谱。 （13分）、（1）在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 （2）如被测量x(t) = sint，载波y(t)=sin6t，画出各环节信号的波形图。 (15分)一、填空题：2、 非周期 2、x2=Hx2+x2 3、灵敏度、非线形度、回程误差 4、组合型 一体化型5、0 6、相邻相反 相对相同7、信号加工、信号变换，提取又有信号的过程 8、分布电容 9、程序控制 10、调幅、调频、调相 11、鉴频 12、鉴频器13、带宽B 14、信频程选择性 15、串联 16、长 17、A 18、反比；常数 19、串联二、问答题1、答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。（6） 测量对象（7） 传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。是测试系统中的关键部件。（8） 中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号 进行传输、放大和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。（9） 信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理（如：计算、频谱分析、数据储存等）（10） 显示、记录部分：作用是输出测试结果。2、答：相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)+E,其中H为材料的泊桑比，E为材料的弹性模量，(1+2H)是由几何尺寸变化引起的阻值变化，E是由电阻率的变化引起的阻值变化。不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R(1+2H)，S1+2H；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。所以dR/R=E，SE。各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。3、特点有： （1） 当调制信号x(t)0时，调幅波xm (t)与载波y(t)同频同相，其幅值的大小与x(t)的大小有关；x(t) y(t)（2） 当x(t)f1)，在0f1和f2之间近乎平直，这叫( )滤波器。 A.低通B.高通C.带通D.带阻15.电荷放大器是一个( )放大器。 A.高增益，带电阻反馈的运算B.低增益，带电容反馈的运算 C.高增益，带电容反馈的运算D.高增益的电桥三、问答题(每小题6分，共30分)1.什么是测试装置的静态特性?常用哪几个特性参数来描述?2.实现不失真测试的条件是什么?分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试。3.调制波有哪几种?分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。4.选用传感器时应考虑到哪些原则?5.机械量的计算机辅助测试系统有哪几个基本环节组成?用框图示意说明。四、计算题(每小题15分，共30分)1.设有一时间函数f(t)及其频谱如图4-1所示，现乘以振荡函数sin2f0t (f0fm)。其中，函数f(t)叫做调制信号，sin2f0t叫做载波，试求调幅信号f(t)sin2f0t的傅里叶变换，示意画出调幅信号及其频谱。2.求传递函数为H(S)=的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应y(t),并求出幅值误差和相位误差。五、综合题(15分)有一加速度传感器由壳体1、弹性梁2、质量块3和应变片4组成如图5-1所示，若将此传感器输出信号接入电桥电路进行测量。设R1=R2=R3=R4=R(1)试用电桥示意图说明应变片应如何接在电桥电路中；(2)若电桥由交流电源供电，Ui(t)=8cos2000t，应变片应变(t)=Acos100t，求电桥输出电压U0(t)，并绘出U0(t)的频谱(双边谱)一、填空题(每空1分，共10分)1.确定性信号和非确定性信号(或随机信号)2.各态历经随机过程(或遍历随机过程)3.频率保持性4.BTe=常数 (或 B)5.H(S)=H1(S)+H2(S)6.频混(或混叠)7.08.19.傅里叶变换的卷积10.0二、单项选择题(每小题1分，共15分) 1.D 2.C 3.C 4.D 5.B 6.C 7.B 8.C 9.D 10.B 11.D 12.D 13.A 14.D 15.C三、问答题(每小题6分，共30分)1.测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。2.测试装置实现不失真测试的条件是A()=A0=常数()=-t0为能满足上述条件，对于一阶装置，时间常数原则上越小越好，对于二阶装置一般选取=0.60.8，=00.58n。3.调制波有调幅波、调频波和调相波三种。载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波；载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波；载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波；常用的调制波有调幅波和调频波两种。4.选用传感器时应考虑到以下原则：(1)灵敏度 (2)响应特性 (3)线性范围 (4)可靠性 (5)精确度(6)测量方式及其它5.传感器抗混叠滤波器A/D转换器计算机处理器四、计算题(每小题15分，共30分)1. 解：设x1(t)=sin2f0t 则X1(f)=令x(t)=f(t)x1(t) 则X(f)=F(f)*X1(f)即 X(f)=F(f)* =2.解：由频率保持性知y(t)=10|H()|sin(62.8t+()且 H()=(w)=-arctg()=-tg-1(0.0162.8)=-32y(t)=42.3sin(62.8t-32)幅值误差为510-42.3=7.7，相位误差为32五、综合题(15分)解：(1)电桥应接成全桥如图示(2)U0(t)=K(t)U0(t)=KUi(t)(t)=K8cos2000tAcos100t=8KAcos2100t+cos1900tf1=1050Hz f2=950HzU0(f)=4KA(f+1050)+(f-1050)+4KA(f+950)+(f-950)6一、 填空题（20分，每空1分）1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 静态测量 和 动态测量 。2.测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。3.将电桥接成差动方式习以提高 灵敏度 ，改善非线性，进行 温度 补偿。4.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。5调幅信号由载波的 幅值 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 频率 携带信号的信息。6绘制周期信号的单边频谱图，依据的数学表达式是 傅氏三角级数中的各项系数 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 傅氏复指数级数中的各项系数 。7信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。8确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和 。10.连续信号与进行卷积其结果是： 。其几何意义是 。二、 选择题（20分，每题2分）1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2调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。A相乘 B相加 C相减 D.相除3描述周期信号的数学工具是(D)。A相关函数 B拉氏变换 C傅氏变换 D.傅氏级数4下列函数表达式中，(B)是周期信号。ABC5时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为(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6非线性度是表示定度曲线(A)的程度。A偏离其拟合直线 B接近真值 C正反行程的不重合7一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围(B)。A越宽 B越窄 C不变8.下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件（D）A.波登管 B膜片C波纹管 D电阻应变片9.对于单向应力状态的测量，贴应变片时，应变片的方向与主应力方向应该相交成（A）A.0 B45C90 D3010二阶装置引入合适阻尼的目的是（C）。A使系统不发生共振 B使得读数稳定C获得较好的幅频、相频特性三、简答题（共30分）1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？（4分）2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分）3.现有电阻和，电感L和电容C，连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设激励为，输出为）。（5分）4.在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，若在工作电桥上增加电阻应变片的数量以提高灵敏度。试问在半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？（5分）5.什么是调制和解调？为什么要调制？（5分）6.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分）四、计算题（共20分，每小题10分）1.求如图所示三角脉冲信号的频谱。0T/2-T/2Atx(t)2.用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变。其贴片及组桥方法如图所示。已知图中，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数。应变值，电桥供桥电压。试分别求出如图组成桥路时的输出电压答案一、填空题（20分，每空1分）1.静态测量；动态测量2.被测真值；测量误差3.灵敏度；温度4.补偿；相邻5幅值；频率6傅氏三角级数中的各项系数；傅氏复指数级数中的各项系数。7均方根值；均方值8离散的；连续的9.频率响应法；阶跃响应法10.；把原函数图像平移至位置处二、选择题（20分，每小题2分）题号12345678910答案CADCBABDAC三、简答题（共30分）1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？（4分）答： 各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系，并尽量不失真；（2） 尽可能减小或消除各种干扰。（2）2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分）答： 周期信号的频谱是离散的。（2） 每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。（2） 各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。工程中常见的周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。因此，在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量。（2）3.现有电阻和，电感L和电容C，连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设激励为，输出为）。（5分）答：正确的接桥方法如图所示：（3）电桥的平衡条件是：（2）4.有人在使用电阻应变片时，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，在半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？（5分）答：不能提高灵敏度。因为半桥双臂时，其输出电压为：（2）当量桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为（2）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连接。这时。（1）5.什么是调制和解调？为什么要调制？（5分）答：所谓调制，就是在调制信号（测试信号）的控制下，使载波信号（工作信号）的某些参数（如幅值、频率、相位）发生变化的过程。（2）解调，就是从已调制波中恢复出调制信号的过程一般的被测量，如力、位移、应变等，经传感器检测变换后，常常是一些缓变的电信号。（1）经过调制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，调制波抗干扰能力强，也便于传输。（2）6.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分）答：在机械工程的测试过程中，常见的参数测量有：应力的测量；应变的测量；扭矩的测量、振动信号的测量；声强测量；声发射测量；位移的测量；流量的测量；压力的测量等。（每一种0.5分）四、计算题（共20分，每小题10分）1.求如图所示三角脉冲信号的频谱。解：一个周期内的表达式为：（2）因为为偶函数，所以， （1）（2）出此得的三角函数形式傅里叶级数展开为（1）n次谐波分量的幅值（1）n次谐波分量的相位（1）画出的频谱如图所示。（2）2.用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变。其贴片及组桥方法如图所示。已知图中，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数。应变值，电桥供桥电压。试分别求出如图组成桥路时的输出电压解：如图（b）组桥时的输出电压为（5）如图（c）组桥时的输出电压为（5）7一、填空题（20分，每空1分）1、由信息与信号的关系可知，信号是信息的（ ）。2、数字信号是指时间和幅值都具有（ ）特性的信号。3、为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是（ ）和（ ）。 4、模似信号是指时间和幅值都具有（ ）特性的信号。 5、正弦信号的自相关函数是一个同频的（ ）函数。 6、直流电桥的平衡条件是（ ）。 7、滤波器的分辨率越高，则测量信号时其响应速度（ ）。 8、带通滤波器的中心频率F=500HZ，负3分贝点的带宽B=10HZ，则该滤波器的品质因数Q=（ 50 ）。 9、单位频宽上的幅值表示的是（ ）函数。1将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。2调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 携带信号的信息。3调幅过程在频域相当于 过程，调幅装置实质上是一个 。4.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 和 。测量结果与被测真值之差称为测量误差。5确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。6绘制周期信号的单边频谱图，依据的数学表达式是 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。7周期信号的傅氏三角级数中的是从0到展开的。傅氏复指数级数中的是从 到 展开的。8周期信号的傅氏三角级数展开式中：表示 ，表示 ，表示直流分量。9余弦函数只有 谱图，正弦函数只有 谱图。10单位脉冲函数与在点连续的模拟信号的下列积分： 。这一性质称为 。二、选择题（20分，每题2分）1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( )。A并联电路 B串联电路 C电桥电路2要使RC低通滤波器的通带加宽，则RC值应( )。A.增加 B减少 C不变3描述非周期信号的数学工具是 。A三角函数 B拉氏变换 C. 傅氏变换 D. 傅氏级数4下列信号中 信号的频谱是连续的。ABC.5数字信号的特征是 。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6测试装置能检测输入信号的