机械工程测试技术基础试题答案

1、（二）判断对错题（用或表示） 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。（ ） （二）1、；2、；3、；4、；5、； 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。（ ） x(t)y(t)H(s)，而与该系统的物理模型无系统的输出将完全取决于

2、传递函数一定时，3、 当输入信号关。（ ） 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。（ ） （三） （三）判断对错题（用或表示） 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。（ ） （三） （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

3、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 ?)()QQ(，则两环节串联组成的测试系统，和其相频特性为3、 两环节的相频特性各为 。 21 ?)()Q(Q21?)(?)Q(Q()QQ)Q()?Q( （ （2）（13）（4） 211221?)(?Q(Q)214、 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

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 （二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1） （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）

5、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。 . ）电涡流式（4 （3）电阻式 （1）电容式 （2）压电式?SS 。与8、 自感型可变磁阻式传感器，当气隙之间的关系是：变化时，其灵敏度 1?2?2?kk?kk 4）3（1） （2 （ （ ? 效应制成的器件。光电倍增管是利用

6、9、 4）阻挡层3）光生伏特 （ （1）内光电（2）外光电 （ 2）（4）（），（3）（4）（二）（2）（3）（4）（2）（3 信号调理、记录和显示第四章 （二）选择题RRRRR?R?RR。工作时，是固定电阻，且1、 设有一电路，是工作桥臂，42142313R2?R?Re?e 为电桥的电源电压。 ，则电桥输出电压）。（1110yR2?R?R?R?1111eeee）1 ）（ （ （2）4） （3 0000R4R2RR1111 。 调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 2、 ）相减 （4）相除 （3）相加1（）相乘 （2 。 电路中鉴频器的作用是 3、 ）使电感量转变为电压量 （2（1）使高

7、频电压转变成直流电压 ）使频率转变为电流（43（）使频率变化转变为电压变化 0?ff?滤区间近于平直，在 4、 一选频装置，其幅频特性在区间急剧衰减，这叫22 波器。 ）带阻（4（3）带通 （1）低通 （2）高通 fBQ一带通滤波器，其中心频率是 5等于 。 ，-3dB带宽是、，则滤波器的品质因数0 fB?BfBf?Bf ）（ 2（1）（ 3 （4）0000 第五章信号处理初步 （二）判断对错题（用或表示） ）频率分辨力越高，则泄漏误差越小。1、 （ ）A/D2、 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

8、度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。（ ）互相关函数是偶实函数。（ 5、 ） 、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。（6 输出的相干函数一定为若系统是完全线性的，则输入-1。（）7、 76、；、；51（二）、；2、；3、；4、；、； 第六章 振动测试 （二）判断对错题（用或表示） ）压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。1、 （ 2、 ）磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（ ）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。3、 （ 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。、 （ ）4

9、）（ 涡流位移传感器属于绝对式拾振器。5、 低频激振时，激振器的安装固有频率应比激振频率高6、 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。 在振动测试中，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。、9 （ ） 9、参考。876绝对式；、力传感器，加速度计；、电荷放大器，电压放大器；、固有频率，阻尼比，振型； 9、；、；87654321（二）、；、；、；、；、；、；、； 1二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题分，共10分） 信号。 不能用确定的数学公式表达的信号是1 D 瞬态非周期 B 复杂周期

10、A C 随机 2平稳随机过程必须 。 . 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 3 一阶系统的动态特性参数是 。 A 固有频率 B 阻尼比 C 时间常数 D 灵敏度 4 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 回程误差 B 绝对误差 C 相对误差 D 非线性误差 5 电阻应变片的输入为 。 A 力 B 应变 C 速度 D 加速度 6 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 7 为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度

11、，应选用 放大器。 A 电压 B 电荷 C 微分 D 积分 8 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。 A 电容式 B 压电式 C 电阻式 D 电涡流式 9 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 ，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 。 A 存在，但5 B 存在，但0时，调幅波x (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) my(t) （2） 当x(t)0时，x (t)与载波y(t) 同频反相，其幅值大小仍与x

12、(t)的大小有关； m（3） 调幅波是一高频，但其包洛线和调制信号x(t)相似，其副值受x(t)变化的影响，y(t)的频率越高，即波形越宽，相似程度越好。 3、交流电桥达到平衡时必须满足的条件是什么？如何来实现交流电桥的平衡？ 4、简要说明如何求解测试装置动态特性的数学描述的3个函数，它们之间有何内在关系？ 5、以二阶系统为例，简述求解具体系统频谱特性的一般步骤，并简要说出二阶系统的特性。 3、答：两个条件：相对两臂阻抗之模的乘机应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相等。实现：电阻平衡，电容平衡。 4、答：对系统的微分方程做拉氏变换，传递函数为输出和输入的拉氏变换之商，另拉氏变换中的a=0即可求

13、得频率响应函数，对传递函数进行拉氏反变换就可求得脉冲响应函数。它们之间的关系分别是拉氏变换对和傅立叶变换对关系。 5、答：一般步骤：1）对系统建模，2）求拉氏变换3）求传递函数4）求频率响应函数、幅频特性和相频特性；6）画相应的图形并分析改进之。二阶系统图形有几个关键点，对它进行讨论，并考虑最左最右的趋势。 3、简述信号不失真条件。 4、测试装置2个环节的串联后的频率响应函数与它的2个组成之间的关系是什 么？为什么所有的系统都可以由一阶和二阶系统来组成？ 5、按一阶系统为例，简述求解具体系统频谱特性的一般步骤，并简要说出一阶系统的特性。 . 3答：对一个测试装置，其输出y(t)和输入x(t)满

14、足 y(t)=Ax(t-)。式中A、均为常量。则0 000?wj?eAH(jw)?00，即实现不失真测量的基本条件为A()= A=常数，()=- 00 4、测试装置2个环节的串联后的频率响应函数是它的2个组成频率响应函数之积。根据数学知识可知，任何多项式相除都可以化简为一次式和二次式组合而组成。故所有的系统都可以由一阶和二阶系统来组成。 5、答：一般步骤：1）对系统建模，2）求拉氏变换3）求传递函数4）求频率响应函数、幅频特性和相频特性；6）画相应的图形并分析改进之。一阶系统图形有几个关键点，对它进行讨论，并分析最左最右的趋势。 2、周期信号的频谱具有哪三个特点,并简要加以说明。 3、理想的不

15、失真测试系统的要求是什么？请简要说明。 4、直流电桥的和差特性是什么，请简要加以说明。 2、答：1) 离散性。周期信号的频谱是离散的; 2)谐波性。每条谱线只出现在基波频率的整倍数上, 基波频率是诸分量频率的公约数; 3)收敛性。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。 ?ft?Aff2?const,?。记不失真测试系统的输入为理想的不失真测试系统的要求:3、答：0ty(t)?Sx(t?t)ty(00该式左、即应对时刻即输出y(t)不失真, 只可放大S倍和延时, x(t),输出为 右分别作傅氏变换，Y(f)?2jft?H(?Sef)?0 ?2jft?e)SX(fY(

16、f)?)X(f0: 即 有: 4、答：相邻相同，相对相反。输出电压最大。 4、测量装置的动态特性的数学描述有哪三种，请简要说明它们怎样计算、各自优点及之间的关系。 4、答：传递函数由常微分方程的拉氏变换得到、频率响应函数由其傅立叶变换得到、脉冲响应函数由单位脉冲的拉氏变化得到。传递函数与脉冲响应函数是一对拉氏变化对，频率响应函数与脉冲响应函数是一对傅立叶变化对。各有优点。 四、计算题（共40分） 1、试计算一阶低通RC滤波器的频率特性函数，并推导出滤波器的截止频率。（10分） -t 0)，x(t)=e2、已知信号 (t X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。(1) 求x(t)的频谱函数 12分）。

17、（的自相关函数(2) 求x(t)R() x ，r = 4mm，工作初始间隙=0.3mm3、一电容传感器，其圆形极板0 ，求电容的变化量。2m1）工作时如果传感器的工作间隙变化=（ ，在格/mvS=100mv/pF，读数仪表灵敏度S=5（2）如果测量电路灵敏度21 m时，读数仪表的指示值变化多少格？=2-12 分）F/m（12= 8.85100 四计算题（40） dy?x(tt)?y? sY(s)?Y(s)?Z(s)dt? 两边拉氏变换得一阶系统微分方程为 1. ，. 1s)Y(?)?H(s ?s?Z(s)1)(sZY(s()?s1) ，11?)?A(?j?H() 2?1?)(1?)()?(tg

18、j1? ,11?f-1)ft-j2(-j2 dt=- e2. x(f)=x(t)e 0?f1?j2?fj21?1?f) =(f)=-arctg(2则x(f) 22?f41? 频谱图如上： 1?t2?)(t?t?dtedtee- =ex(t)x(t+)dt=e(2) Rx()= 200?c?0 S=-3.解：（1） 2?0-9 =-4.9410F/m ?2Hm当时， = ?c?-9-6 10mF/m10（ ）=S?2=-4.94-15F 10 =-+9.88 ）读取仪表的变化格数为：（2-3-15125*2 10100? 9.88*2*1010SS=9.8821 （格） =101?)H(j ?t

19、?1j并推倒出它的幅频特性和相频特性的1、试证明一阶线性测量系统的频率响应函数为 10表达式。（分） at?e (t0)，x(t)=2、已知信号 (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R() 。 （12分） x . 应取多大时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10，二阶系统的阻尼比=0.2，求=3、n （12分）阻尼比？。dy?)?x?y(tt? )Z(s?s)Y(s)?sY(dt? 一阶系统微分方程为 1.两边拉氏变换得，1(s)Y?H(s) ?s1?Z(s)?Z(ss?1)Y(s) ，11?()?A?j)?H( 2?1?)?(1

20、?)tg()?j1? ,2. ?j?1a1?j)?tj?t(?jat?at?dte?dt?eex(?)?(xt)e? 22?j?jaa?a000?22?1a? 22?a11?)?tg(?x()?)tg(? a222?a)(?a22?a 22?a ?)(?)X(? ?(w)，。=-90 幅值误差，= A(w)-1100%=150%A 3.解：对于二阶系统：当w=w时，A(w) =1/2，mn1。，1/2A(w)0.1， 即0.9 相位误差=(w)= -90如使幅值误差不大于10%，则 A(w)-1 0.460.55之间选取。1/1.8, 阻尼比应在0.1， 1/2.2 = 100sin1000t

21、时，C=1MF，当输入信号、 已知RC低通滤波器的R=1Kx。 （7分） 求输出信号y 4、（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。 ) 分15111?9?Hz?10? 解：1.?=2低通滤波器的截止频率Wf=2 c2c2?RC2?W ， 的频率而输入信号H=100sin100tWx=1000Hzc2x1?Hxdt100sin1000tdt-9 =H=10所以低通滤波器相当于积分器， yRC0-10 =10sin（1000t-90） 4解：见课本101页，图3-19 动态应变仪方框图，以及各波形

22、图 . 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x(t)(100 + 30 cost +20 cos3t )cost ， cm其中f =10KHz，f=500Hz 。试求： c （1）x(t)所包含的各分量的频率和幅值。 m（2）绘出调制信号与调幅波的频谱。 （13分） 3.解：磁感应传感器的灵敏度S=WRl,所以 2 B=6000GS=0.6T=0.6VS/m有 线圈匝数 W =S/ Rl,?-3-210mm,S=600mv/cm/s=0.6v/10 v=m/s=25D=25m ?3) 匝)=410/1274(W=0.6/(0.6254.解：（1）x (t)=（100+30cos?t+20cos3?t）cosWt Cm =100 cosWt+15cos(W+?)t+15cos(W-?)t CCC +10cos(W+3?)t+10cos(W-3?)t CC?KHZ W=20 KHZ