机械工程测试技术基础作业题

1、机械工程测试技术基础作业题一、填空题 :1. 同频的正弦信号和余弦信号 , 其相互相关函数是 ( ) 的 .2. 压电式传感器使用 ( ) 放大器 , 此方法使传输电压几乎不受电缆长度的影响.3.中心频率能自动跟随某参考信号频率而变化的滤波器成为() 滤波器.4.一阶系统的时间常数为T, 被测信号的频率为 1/T, 则信号经过测试系统后, 输出信号与输入信号的相位差为( ).5. 变间距式电容传感器的灵敏度与() 成反比 , 所以适合于微小位移的测量 . 变面积式电容传感器的灵敏度与( ) 成反比 , 所以不适合微小位移的测量. 6. 测试系统的静态特性有( ) 、（ ）、（ ）。在测试装置中

2、， 从调制信号的方法来看，当用 12KHZ的交流信号作为电桥的激励电压时，其作用在于生成（）波。7 某信号能够用明确的数学关系式来描述，可以准确预计其来任意时刻的值，则该信号称为（ ）。8 可变磁阻式传感器的灵敏度与气隙大小的关系是：气隙越小，灵敏度（）。9 从信号的周期性来看，有阻尼衰减的自由震动信号是有（）特性的信号。10数字信号是指明时间和幅值都具有（）特性的信号。11虽然信号可在时域或频域中描述，但是其（）是不变的。12带滤波器的中心频率F=500HZ，负 3 分贝点的带宽 B=10HZ，则该滤波器的品质因数Q=（ ）。13周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有（）和（ ）特性。14

3、传感器按输入量分，大致有（）、（ ）、（ ）、（ ）等类型。15压电式传感器是利用某些材料的（）特性来制作的传感器。16正弦信号的自相关函数是一个同频的（）函数。17A/D 转换是将（ ）信号转换成（）信号的装置。18直流电桥的平衡条件是（）。19磁带记录仪快录慢放将使重放信号的频带（）。20压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其（）发生变化。21滤波器带宽 B 和响应建立时间Te 的乘积通常选取在BTe=( ).22当被测量是一个单向向量，要求传感器单向灵敏度（），其横向灵敏度（）。23传感器的灵敏度越高，则线性围就（）。24时域为常数 M的信号，其频谱是（）。25各态历经

4、随机过程任一单个样本函数的（）平均统计特征等于该过程的（）平均统计特征。26周期信号的频谱具有（）特点，瞬变非周期信号的频谱具有（）特点。27一阶系统的动特性参数是（），为使动态响应快，该参数（）。28测试系统应包括（）、（）、（ ）、（ ）、（ ）等五个部分。29测量装置的特性描述有（）态特性描述和（）特性描述。30由信息与信号的关系可知，信号是信息的（）。31根据采样定理，被测信号的频率W1与测试系统的固有频率W2关系是（）。32表示无用信息的信号又称之为（）或（ ）。33从能否用数学公式描述的角度来说，信号可分类为（）和（）。34非确定性某信号不能够用（）或（ ）来描述，但变化服从（）规

5、律。35信号在时域被压缩，则该信号在频域中的（）成分将增加。36模似信号是指时间和幅值都具有（）特性的信号。37物性型传感器的最大特点是（）。38X（ F）为 X（ T）的频谱， W（ F）为矩形窗函数W（ T）的频谱，二者时域相乘，则频域可表示为（），该乘积后的信号的频谱为（）频谱。39变间隙式电容式传感器常作成差动的，其主要目的之一是（），目的之二是（），目的之三是（ ）。40各态历经平稳随机信号的均值表示信号的（）分量；方差表示信号的（）。41描述周期信号的工具是（）。42获得周期性时域信号的频谱用（）的数学工具。43获得非周期时域信号的频谱用（）数学工具。44若测试装置实现不失真测量，

6、则该装置的幅频特性是：A（ w)=(),该装置的相频特性是 &（W）与 W成（ ）或称（）关系。45半导体应变片传感器的工作原理是基于（）效应；涡电流式传感器的工作原理是利用金属导体在交变磁场中的（）效应；压电式传感器的工作原理是利用某些材料的（）效应。46滤波器的分辨率越高，则测量信号时其响应速度（）。47有一个信号，其数学描述为X（ T）=2SIN2T,y信号输入 =0。5 的某一阶装置后，稳态输出的幅值为（ ）；稳态输出相位滞后为（）；输出信号的数学描述为（）。48对二阶系统输入周期信号x(t)=acos(wt+q),则对应的输出信号的频率（），输出信号的幅值（ ），输出信号的相位（）。

7、49低通滤器对输入信号的作用是（）。50调幅过程相当于频率的（）过程。51概率密度函数提供随机信号沿（）分布的信息。52单位频宽上的幅值表示的是（）函数。53光线示波器的振子的动特性是（）系统的特性。54时域是实偶函数的信号，其对应的频域函数是（）函数。55时域是实奇函数的信号，其对应的频域函数是（）函数。56频域是虚奇函数的信号，其对应的时域函数是（）函数。57两个信号时域相乘，对应于频域函数是各自频域的（）。58用时域窗来截取连续信号，窗越宽则主瓣（）。59窗函数的优劣大致可从（），（ ），（ ）等几个方面来评价。60窗函数的选择应力求其频谱的（）窄些，（ ）小些。61对周期信号进行（）截

8、断，是获得准确频谱的先决条件。62比较窄的主瓣可以获得较高的（），小的旁瓣可以减小（）。63矩形窗函数的（）最窄，旁瓣则（），泄漏较（）。64当需要获得精确的频谱主峰的（），而对幅值的精度要求不高的场合，可以选用（）。65三角窗与矩形窗相比，主瓣宽度为矩形窗的（），旁瓣（），并且不会出现（）。66汉宁窗的旁瓣明显（），因此具有抑制（）的作用，但是（）较宽，致使（）分辨能力较差。67当测量系统的脉冲响应时，信号随时间的延长而 （ ），而许多噪声和误差的影响却是 （），所以开始部分的信噪比（），随着信号的衰减，信噪比（）。68指数窗的特点无（）瓣，但是（）瓣较宽，因此（）较低。69压阻效应是指（）

9、半导体材料在沿着某一轴向受到（）作用时，其（）发生变化的现象。70测试系统通常由（） （）及（）所组成。71 信息是被研究对象（）的特征，信号则是（）的截体。72 测试技术包含了（）和（）两方面容。73 测试装置的特性可分为（）特性和（）特性。74 测试装置的静态特性指标有 ( ) 及 ( ) 等。75 引用相对误差为 0.5%的仪表，其精度等级为 ( ) 级。76 某位移传感器测量的最小位移为 0.01mm，最大位移为 1mm，其动态线性围（或测量围）是( )dB 。77 描述测试装置动态特性的数学模型有( ) 。78 能用确切数学式表达的信号称为( )信号，不能用确切数学表达的信号称为(

10、)信号。周期性信号是属于上述的( )信号，随机信号是属于( )信号。79 测试装置以及被测试的系统的结构参数（如装置的质量、弹性刚度、阻尼系数、电感、电容、电阻、比热、热阻等）是不随时间而变化的，称为( ) 系统，且装置或系统的输入输出呈线性关系，则称为 ( )系统。线性系统最重要的特性就是()() 及() 等。80闭环伺服式传感器较之一般开环式传感器具有高的() 和() 。81将被测物理量转换成与之相对应的、容易传输和处理的信号的装置称之为( )。82测试装置在稳态下，输出信号变化量和输入信号变化量之比称之为装置的( )。83测试装置输出信号的拉氏变换和输入信号的拉氏变换之比称为装置的( )

11、 。84测试装置输出信号的付里叶变换和输入信号的付里叶变换之比称为装置的( )。85测试装置对单位脉冲函数（ t ）的响应为 h(t)，其拉氏变换就是测试装置本身的( ) 。86测试装置输出波形无失真但有时间延迟t 的有失真测试条件是：装置的幅频特性为( ) ，相频特性为 ( ) ；输出波形既不失真又无延迟的条件是：幅频特性为（），相频特性为（） 。87半导体应变片工作原理是基于- 效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数（）。88压电式传感器有（） 、（）等，参量式传感器有（）、（）、（）等。89压电式传感器常用的压电材料有（）、（）等。90自感式传感器通过改变（）、（）和（），从而改变线圈

12、的自感量， 可将该类传感器分为 （）、（）和（）。91差动变压器式传感器的工作原理是（），故也称其为 -传感器。92 电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主要类型有：极距变化型、（）等。93 莫尔条纹移动一个间距 Bh，相应于光栅尺移动一个（） 。94 为提高光栅式测试系统的分辨率和测得比栅距更小的位移量，经常采用（）技术。95 压电式传感器使用（）放大器时，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。96 利用正电压效应，可制作（） 、（）等，利用逆压电效应，可制作（） 、（）等。97 动圈磁电式振动传感器，其输出感应电动势e 与线圈相对于磁场运动的（）成正比，如在测量电路

13、中接入 - 电路和 - 电路，还可用来测量振动位移和加速度。98 为尽量满足不失真测试条件，光线示波器振子应调整阻尼比￥=（），被测信号频率 f与振子固有频率f0 之比应选择 f/f02fc C faf1）, 在 0f1 和 f 2之间近于平直，这叫（）滤波器。A. 低通B. 高通 C. 带通D. 带阻62电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（）放大器。A. 电压B. 电荷C. 微分D. 积分63式记录仪的特点是（）。A 录缓变信号幅值准确率高B 记录缓变信号幅值准确率低C 记录中频信号幅值准确性高D记录高频信号准确性高64历经随机过程必须是（）。A. 平稳随机过程B. 连续的C. 集

14、合平均统计特征随时间呈周期性变化D 非周期性的65=0 时，自相关函数值Rx( ) () 。A. 等于零 B. 等于无限大 C. 为最大值D. 为平均值66时为了不产生混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（）倍。A.4B.2C.10D.567系统，当相频特性中（）=-90 时所对应的频率作为系统固有频率n 的估计，该值与系统阻尼比的大小（）。A. 无关B. 略有关系 C.有关D.呈线性关系三、名词解释非线性度压阻效应滤波器的频率分辨力灵敏度线性度回程误差负载效应压电效应采样定理霍尔效应截断泄漏采样四、问答题1. 简述不平衡电桥的工作原理，并画出工作原理图。2. 平衡电桥的工作原理图，并简述其工

15、作原理。3. 示周期三角波的傅立叶级数的三角展开式。4 简述涡流式传感器的工作原理，并画出工作示图。5. 直流电桥平衡条件是什么？交流电桥平衡条件是什么？试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需调电容平衡的原因？6. 电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些？提高其灵敏度可以采取哪些措施，带来什么后果？7、比较极距变化型与面积变化型电容传感器的灵敏度，8、请利用欧拉公式推导正弦函数的实频图与虚频图。9、已知一个周期性三角波，其周期为，当t 时峰值为，画出该波的频谱图。10、简述交流电桥的平衡条件。11、简述选用传感器的原则。12. 欲对机床的振动情况进行测量。 试选择某种传感器， 给出可行性方

16、案， 并简述工作过程。13、在动态电阻应变仪上，为什么除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？为什么电桥激励电压频率为10KHz，而工作频率为01500Hz？14、某系统的输入信号为x(t) ，输出为y(t)，若输出 y(t)与输入 x(t)相同，输入的自相关函数 Rx() 和输入输出的互相关函数Rxy() 之间的关系为Rx()=Rxy( +T), 试说明该系统起什么作用？为什么？15. 试从一阶环节对阶跃响应特性和所取“稳定时间”，讨论低通滤波器的带宽和建立时间Te 的关系。16. 欲测液位，试采用某种传感器进行测量，绘出可行性方案，并简述工作过程。17. 试说明二阶装置阻尼比多采用=0

17、.60.7 的原因。18、某系统的输入信号为x(t) ，输出为y(t)，若输出 y(t)与输入 x(t)相同，输入的自相关函数 Rx() 和输入输出的互相关函数Rxy() 之间的关系为Rx()=Rxy( +T), 试说明该系统起什么作用？为什么？19. 在动态电阻应变仪上，为什么除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？为什么电桥激励电压频率为 10KHz，而工作频率为 01500Hz？20. 试用某种传感器对压力 P 进行测量，请绘出可行性方案原理图，并简述工作过程。21. 某信号的自相关函数为 Acos，试确定该信号表达式。22. 现用灵敏度为 s 的电阻应变片组成全桥，测量某构件的应变

18、，若已知应变变化规律为 (t) ，电桥激励电压 u0 = Ec os0t （ 0n）。试画出电桥输出电压的波形及其频谱。若 0n时，将会出现什么现象，从信号处理的角度分析，如何避免这种现象？23. 试从一阶惯性环节对阶跃响应特性和所取“稳定时间”，讨论低通滤波器的带宽和建立时间 Te 的关系。24. 周期信号的频谱有什么特点？在谐波分析实验中，为何各次谐波的幅值变化规律不很理想 （如有的不是等幅三角波， 有的幅值相差较远等） ？为何合成后的波形与标准方波相差较大？25. 试用三种传感器分别对压力P 进行测量，请绘出可行性方案原理图，并简述工作过程。26. 说明极距变化型电容传感器的工作原理及应

19、用特点。27. 避免频率混叠应采取哪些措施？28. 试用某种传感器对压力 P 进行测量，请绘出可行性方案原理图，并简述工作过程。29. 某信号的自相关函数为 Acos，试确定该信号表达式。30. 试从一阶惯性环节对阶跃响应特性和所取“稳定时间”，讨论低通滤波器的带宽和建立时间 Te 的关系。31. 周期信号的频谱有什么特点？32. 减轻负载效应采取哪些措施？33. 多通道数据采集系统有哪些结构形式？34. 试分析为什么应用互相关分析可以消除信号中的噪声干扰？35. 简述电涡流传感器的工作原理。36. 电容式传感器有哪几种测量电路？37. 传感器选用应考虑的基本原则有哪些？38. 请谈谈通过本门

20、课程学习后你对工程测试技术的认识，以及你对课程容、教学手段和教学方法的意见和建议。39. 试举出 3 个你学习、生活中接触到的测试技术应用实例，简要说明其作用和工作原理？40. 在频谱分析中窗函数有什幺作用？41. 请分别举出三种接触式传感器和非接触式传感器。简要说明其工作原理。42. 周期信号的频谱有什么特点？在谐波分析实验中，为何各次谐波的幅值变化规律不很理想 （如有的不是等幅三角函数波、 有的幅值与理论相差较远等） ？为何合成后的波形与标准方波相差较大？43. 若将高、低通网络直接串联， （ 1）问是否能组成带通滤波器？为什么？（2）若能组成，试写出上、 下截止频率的表达式，并计算带通滤

21、波器的中心频率。 （ 3）推导出该网络的传递函数。44. 用电阻应变片组成全桥，测某物件的应变，已知其变化规律为(t)=A+Acos100t,若电桥激励电压为u0，u0=Esin10000t ，试求：写出电桥的输出电压表达式；电桥输出的频谱 （包括幅频谱、相频谱） 。45、欲测量液体压力。试选用合适的传感器及测量电路，给出可行性方案。46、某一系统的输出信号为 x(t), 若输出 y(t) 与输入 x(t) 相同，输入的自相关函数 Rx() 和输入 - 输出的互相关函数 Rxy ( ) 之间的关系为 Rx ( )=Rxy(T+) ，试说明该系统起什么作用。47、差动型变磁阻式电感传感器在使用时

22、常把两个线圈接在电桥的两个相邻桥臂中，试问：此电桥需接入何种激励电压？该电桥的输出电压是何波形？输出电压的幅值与传感器的什么量有关？输出电压大小能否反映被测量的方向？欲知被测量的方向， 测量电路中应带有什么环节？48、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？49、某信号的自相关函数为Acos，试确定该信号的表达式。50、用三种传感器分别对转速进行测量，请绘出可行性方案原理图，并简述工作过程。51、欲测量液体压力。试选用合适的传感器及测量电路，给出可行性方案。52. 选用合适的非接触式传感器测量一旋转轴的转速和轴心轨迹，画出传感器布置示意图并说明其测量原理。53. 欲设计一

23、种测量轴两端受力后的相对扭转变形角的方法， 画出示意图并说明其工作原理。六、计算题：、某个信号的付氏展开式为x(t)=20-10cos( t) - 4cos(3 t- /2) ，画出其频谱图。、用时间常数为0.001 秒的一阶装置对正弦信号进行测量，要求振幅误差在5/100 以，求该装置能够测量的正弦信号的最高频率。、用一个时间常数为0.35 秒的一阶装置去测量周期分别为秒，秒和秒的正弦信号，问幅值误差分别为多少？4、用电阻应变片组成全桥，测某物件的应变， 已知其变化规律为(t)=A+Bcos10t+Acos100t,若电桥激励电压为u0， u0=Esin10000t ，试求：（ 1） 写出电

24、桥的输出电压表达式；（ 2） 电桥输出的频谱（包括幅频谱、相频谱） 。5. 设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比为 =0.7 。（ 1）用该传感器作频率为 400Hz 正弦力测试时， 其幅值比 A() 和相角差 ( ) 各为多少？（ 2）若用其测量频率为 400Hz 的方波信号，输出信号是否失真？为什么？作出输出信号的波形图。6. 液体温度传感器是一阶传感器，现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程为4dy/dx+2y=2103x。 y: 水银柱高（ m），x: 被测温度（）求： （ 1）水银温度计的传递函数；（ 2）温度计的时间常数及静态灵敏度；（ 3）若

25、被测水温是频率为0.5Hz 的正弦信号，求此时的振幅误差和相角误差。7、已知调幅波x(t)=100+30cos t+20cos4 t)(cos 0t) ，其中，f0=10KHz 。求：（ 1）x(t)所包含的各分量的频率与幅值； （2）绘出调制信号的频谱和调幅波的频谱（包括幅频谱、相频谱）。8. 液体温度传感器是一阶传感器，现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程为：4dy/dx+2y= 210 -3x ， y：水银柱高（ m）， x：被测温度（ o）。求：（ 1） 水银温度计的传递函数；（ 2） 温度计的时间常数及静态灵敏度；（3） 若被测水温变化规律是0.5Hz 的正弦信号，求此时的振幅误差和

26、相角差。9. 将信号 cost输入一传递函数为 H(s)=1/( s+1) 的一阶装置后， 试求其包括瞬态过程在的输出表达式。10. 一个直流应变电桥如图1a 所示，已知 R1=R2=R3=R4=R=100,E=4V，电阻应变片灵敏度S=2。求： 1）当 R1 为工作应变片，其余为外接电阻，R1 受力后变化R1/R=1/100 时，输出电压为多少？2）当 R2 也改为工作应变片，若R2 的电阻变化为1/100 时，问R1 和 R2 能否感受同样极性的应变，为什么？3）若要测量图1b 所示悬臂梁的受力 F, 四个臂全部为应变片，请在梁上标出R1、 R2、 R3、R4 应变片粘贴的位置。R1R2F

27、U0R3R4E(a)(b)图 111. 已知调幅波xa(t)=(100+50sin300t+30sin900t)(100cos10000t)。试求： 1） xa(t)所包含的各分量的频率及幅值；2）绘出调制信号与调幅波的频谱。12. 一滤波器电路如图所示， R=0.5K， C=2uF，1）该滤波器是低通、 高通还是带通滤波器？2）确定频率响应函数 H() 以及滤波器的截止频率 ;3 ）当输入信号 ux=100cos(1000t-45 ? ) 时，求输出信号 uy, 并比较其幅值及相位关系。uxuy13. 下图是一个实测的汽车发动机噪声信号波形，当用325Hz 频率采样时，其在一个整周期的采样点

28、数据为：X1=-4.619,X2=-0.5672,X3=1.051,X4=0,X5=1.296,X6=5.592,X7=-1.051。试通过信号波形图和数字计算，近似计算出信号的周期，峰值，双峰值，均值和有效值。14、某个信号的付氏展开式为x(t)=20-10cos(wt)-4cos(3wt-/2),15、时间常数为0.001 秒的一阶装置对正弦信号进行测量，画出其频谱图。要求振幅误差在5/100以，求该装置能够测量的正弦信号的最高频率。16、用具有一阶特性的仪表测量阶跃输入信号，已知 =0.2 秒，阶跃幅度为229（伏），求：当信号输入为 0.2秒， 0.4 少， 0.8秒的时刻，该仪表的读数。17、计算正弦信号x(t)=3sinwt的绝对均值和均方根值。18、一阶系统测量100 赫兹的正弦信号， 要求振幅误差在 5/100以，求该系统的时间常数的取值围。19、画出幅值为 A，周期为 T 的方波的频谱图。20、将信号 coswt 输入时间常数的 的一阶装置后，求输出的表达式。21、一潜水员携带一种时间常数为4 秒的一阶深度计潜水，以5 米 / 秒的速度下潜，假设水深每增加 1 米潜水员承受的水压增加20 公斤， 问：当深度计显示 10 米时，潜水员实际承受的水压为多大。22、已知