机械工程测试控制技术试题

1、机械工程测试技术基础、填空（每空1份，共20分）1. 测试技术的基本任务是获取有用的信息2. 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。3. 信号的时域描述，以_时间（t）_为独立变量；而信号的频域描述，以频率f或（ ）为独立变量。4. 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，米样频率应该大于 _ 100_ Hz。5. 在桥式测量电路中，根据其_激励电压（或工作电压或桥压或电源）的性 质，可将其分为直流电桥与交流电桥。6. 金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用导体机械形变 引起的电阻变化，后者利用_半导体电阻率的（或半导体压

2、阻效应）变化引起的电阻变化。7. 压电式传感器是利用某些物质的_压电效应而工作的。8. 带通滤波器的上下限截止频率为 fC2、fci,其带宽B = _ G - J ； 若其带宽为1/3倍频程则fC2 = _3 2fci。9. 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、 电感式传感器等等。10. 根据载波受调制的参数不同，调制可分为 调幅、调频、调相_。11. 相关滤波的工作原理是 同频相关不同频不相关/同频检测原 。12测试装置的动态特性可以用传递函数、频率响应函数和_脉冲响 应进行数学描述。、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题1分，共10分）1. 不能用确定

3、的数学公式表达的信号是信号。A 复杂周期B非周期C瞬态D随机2. 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3. 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_。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B _。A力B应变C速度D加速度6. D 一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

4、敏度，应选用_B_放大器cA 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D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。A存在，但5%B存在，但1 C在时间常数很小时存在 D不存在三、判断题(每题1分，共10分)1. ( x )非周期信号的频谱是连续的。2. ( V )传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。3. ( x )调幅波是载波与调制信号的叠加。4. ( V

5、 )涡流传感器属于有源传感器。5. ( V )滑线变阻器式传感器不适于微小位移量的测量。6. ( V )窗函数频谱的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的 误差越小。7. ( x )恒带宽滤波器的中心频率越高，其带宽越宽。8. ( V )随机激振属于宽带激振法。9. ( x )压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。10. ( V )若系统是完全线性的，则输入输出的相干函数一定为1。1. 二阶测试装置的两个动态特性参数是什么？为了实现不失真测试，如何确定 其取值范围？固有频率(n)和阻尼比()为了实现不失真，阻尼比()取值0.6 0.8;工作频率取值小于等于 0.58n2. 何谓不

6、失真测试？实现测试不失真的测试装置的幅频和相频特性应如何？输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A ox(t-t o),其中A和to为常数，3. 信号的预处理包括那些环节？(1) 电压幅值调理(或者放大)(2) 滤波(或者滤去高频)(3) 隔离直流分量(或者隔直)(4) 如原信号进行调制，则应先进行解调(或者解调)4. 为什么在动态电阻应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外还设有电容平衡旋钮动态电阻应变仪采用的是纯电阻交流电桥，即使各桥臂均为电阻，由于导线间存在分布电容，相当于在各桥臂上并联了一个电容，因此，除了电阻平衡外，还须有电容平衡。一、填空题(20分，每空1分)1. 测试技术是测量和实验

7、技术的统称。工程测量可分为 和。2. 测量结果与之差称为。3. 将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。4. 为了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。5 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。6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表达式是o7. 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o9. 为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和o10. 连续信号

8、x(t)与§ (t-10)进行卷积其结果是：x(tp§(t-to)= 。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 ()oA.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()oA相乘 B .相加 C .相减 D.相除3. 描述周期信号的数学工具是()oA.相关函数B .拉氏变换 C .傅氏变换 D.傅氏级数下列函数表达式中,rQcos10 兀 t x(t)二0()是周期信号。当t 一0当t < 0B x(t) =20efcos20兀t (亠 ct v 垃)C x(t) =5sin20：t 10

9、cos10二t (v t ：)5. 时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为()oA.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（）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. 般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围 （）oA.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（）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. 0 ° B . 45°C .

10、 90° D . 30°10. 二阶装置引入合适阻尼的目的是（）oA.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）机械工程测试技术基础答案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。；.r 2一7.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. X（tto）；把原函数图像平移至to位置处题号12345678910

11、答案CADCBAB:DAC1. 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； 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。 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'）1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用叠加原理，而非线性控制

12、系统则不能。2. 反馈控制系统是根据输入量和 反馈量的偏差进行调节的控制系统。3. 在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差ess=三o4. 当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是 一负数时，系统是稳 定的。5. 方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和反馈 连接。6. 线性定常系统的传递函数，是在 初始条件为零时，系统输出信号的拉氏 变换与输入信号的拉氏变换的比。7. 函数te-at的拉氏变换为-2。(s+a)8. 线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的 函数关系称为相频特性_。9. 积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为一-20_

13、 dB/dec。10. 二阶系统的阻尼比E为0_时，响应曲线为等幅振荡。11. 在单位斜坡输入信号作用下，U型系统的稳态误差ess=_0_o12.0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为 _0_dB/dec高度为20lgKp。113. 单位斜坡函数t的拉氏变换为二 。s14. 根据系统输入量变化的规律，控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。15. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和准确性。16. 系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与_输入量、扰动量_的形式无关。17. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数E和一无阻尼自然振荡频率

14、 Wn。18. 设系统的频率特性G (j CD )=R( CD )+jl( CD ),则幅频特性|G(j 3 )1= . R2(w) I 2 (w)。19. 分析稳态误差时，将系统分为 0型系统、I型系统、II型系统，这是按开 环传递函数的积分环节数来分类的。20. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的左 部分。21. d从0变化到时，惯性环节的频率特性极坐标图在第四象限，形状为半、圆。22. 用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是一正弦函数_23. 二阶衰减振荡系统的阻尼比E的范围为0 ： 124. G(s)=- 的环节称为_惯性 环节。Ts +125. 系

15、统输出量的实际值与输出量的希望值之间的偏差称为误差。26线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用线性微分 方程来描述。27. 稳定性、快速性 和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。228. 二阶系统的典型传递函数是二一W2 os +2=WnS+Wn29. 设系统的频率特性为G(j -R(j ) jic )，则称为 实频特性 。30. 根据控制系统元件的特性，控制系统可分为线性_控制系统、 非线性_控制系统。31. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和 准确性 o32. 二阶振荡环节的谐振频率CD r与阻尼系数E的关系为CD r= 3 n J -2 2。33.

16、根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类，控制系统可分为一开环_控制系 统、闭环控制系统。34. 用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和 一对数坐标_图 示法。35. 二阶系统的阻尼系数E = 0.707.时，为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。1. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下，系统输出 量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。2. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响 应过程。3. 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。4. I型系

17、统G(s) K 在单位阶跃输入下，稳态误差为_0_，在单位加速度s(s+2)输入下，稳态误差为 乂。5. 频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。6. 如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原 来的工作状态，这样的系统是（渐进）稳定的系统。7. 传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的结构和参 数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。8. 系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递 函数有关。9. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散 傲字）控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述

18、。10. 反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以 伙（截止频率）附近的 区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性; 而低频段主要表 明系统的稳态性能。11. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速 性和精确或准确性。单项选择题:1当系统的输入和输出已知时，求系统结构与参数的问题，称为（A.最优控制B.系统辩识C.系统校正D丄2.反馈控制系统是指系统中有（A ）A.反馈回路B.惯性环节C.积分环节D.PID3.( A)= ,(a为常数刃s十aA. L 筲B.L eatC. L e(t一巧4.L t2e =(B )D.L g(t+a)“ 1B.1A1A.

19、(s -2)3a(s a)C. 2 3D.2(s 2)3s3只酋 匚4则 limf (t) (口5.右 F(s)=2s.，则(t)=( B)A. 4B.2C. 0Datt6.已知 f(t)=e ,(a 为实数)，贝U L .0f(t)dt =(C),aB.1A.saa(s a)C.D17.f(t)= P0L f(t) =( C )A.-s32sC. -essB.D.8.某系统的微分方程为A.线性系统C.非线性系统9.某环节的传递函数为A.比例环节C.惯性环节12s-es3 2ses5x°(t) 2x°(t) x°(t) =Xj(t),它是(C )B.线性定常系统D

20、.非线性时变系统G(s)=e-2s,它是(B )B.延时环节D.微分环节10.图示系统的传递函数为(B )A.1RCs+1B. -RCs-RCs +1C. RCs+1D RCs+1. RCsuL11二阶系统的传递函数为G(s)=4，其无阻尼固有频率3 n是(B )C. 2.5A. 10B. 512.阶系统的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为( 1 +Ts八 KA.-TB. KTc. -T13.某系统的传递函数G(s)=乞，则其单位阶跃响应函数为Ts 1K _t/TB.eTB)世系统1-Kt /TA. e T14. 图示系统称为(A. 0B. IC. nD. 川15. 延时环节G(s)=e s的

21、相频特性/A. T3B. -T 3C.9 0°D. 18 016对数幅频特性的渐近线如图所示， 它对应的传递函数G(s)为(D )D. 25D.C. K(1 - e7T)D. (1 - e- Kt/T)G(jA. 1+TsB.1亠TsTs2D. (1+Ts)17图示对应的环节为(C )A. TsB.11 TsC.1+TsD.1Ts18.设系统的特征方程为D(s)=s3+14s2+40s+40t =0,则此系统稳定的t值范围为A. t >0B.0< t <1419. 典型二阶振荡环节的峰值时间与(A.增益C.增益和阻尼比D.阻尼比和无阻尼固有频率20. 若系统的Bod

22、e图在3 =5处出现转折(如图所示)，这说明系统中有 (D)环节。2A. 5s+1 B.(5s+1)C. 0.2s+1D.12(0.2s 1)C. t >14D. t <0d 卅21.某系统的传递函数为弛)=护於,其零、极点是(D )B.零点s=7,s= 2;极点A. 零点 s= 0.25,s=3极点 s= 7,s=2 s=0.25,s=3D.零点 s= 7,s=2;极点 s=C.零点 s= 7,s=2极点 s= 1,s=30.25,s=322. 一系统的开环传递函数为齐爲,则系统的开环增益和型次依次为(A )A. 0.4,1B. 0.4,nC. 3,1D. 3,n23. 已知系统

23、的传递函数 G(s)= e45，其幅频特性丨G(j 3)丨应为(D )1 TsA.Je- 1 T- C.K1 T K2d.K- 1 T2，224. 二阶系统的阻尼比Z,等于(C )A. 系统的粘性阻尼系数B. 临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比C. 系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比D. 系统粘性阻尼系数的倒数25. 设3 c为幅值穿越(交界)频率，© ( 3 c)为开环频率特性幅值为1时的相位角, 则相位裕度为(C )A. 180° © ( 3 c)C. 180° +© ( 3 c)26. 单位反馈控制系统的开环传递函数为下，其稳态误差为(

24、A )A. 10B. 544B. © ( 3 c)D. 90° +© ( 3 c)G(s)= 4，则系统在r(t)=2t输入作用s(s+5)4C. -D. 0527. 二阶系统的传递函数为G(s)= 2s频率3 n与谐振频率3 r的关系为(CA. 3 nV 3 rB. 3 n= 3 r关28. 串联相位滞后校正通常用于(BA.提高系统的快速性C.减少系统的阻尼29. 下列串联校正装置的传递函数中，(D )4s 1s亠1B.s 14s 10.1s 10.625s 1D.0.625s 101s 130.从某系统的Bode图上，已知其剪切频率3 c 40，则下列串联校正

25、装置的传 递函数中能在基本保持原系统稳定性及频带宽的前提下，通过适当调整增益使稳态误差减至最小的是(B0.004s 10.04s 1B.0.4s 14s -1单项选择题(每小题1分，共30分)1.B2.A3.A8.C9.B10.B11.B16.D17.C18.B24.C25.C26.A27.CC.4s -1D. 4s 10.4s+110s 14.B5.B6.C7.C12.C13.C14.B15.B19.D20.D21.D22.A23.D28.B29.D30.B)二、填空题(每小题2分，共10分)1.系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、 冇九型次和输入信号2. 个单位反馈系统的前向传递函数为

26、-k2，则该闭环系统的特征方程为s 5s 4s,在0VZV二时，其无阻尼固有2)C. 3 n> 3 rD.两者无)B. 提金系统的稳态轿度D. 减少系统的固冇频率能在频率3 c=4处提供最大相位超前角的是s3+5s2+4s+K=0开环增益为_手03. 二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、_误差带和无阻尼固有频_有关。4. 极坐标图(Nyquist图)与对数坐标图(Bode图)之间对应关系为：极坐标图上的单位圆对应于Bode图上的0分贝线;极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的_ 180°线 5系统传递函数只与_本身参数和结构 关，与输入 关。填空题(每小题2分，共

27、10分)1. 型次 输入-信号2.s3+5s2+4s+K=0 ,夕3.误差带 土肌尼占旳额宓4.0分贝线 一180'：线 5.本身参数和结构 输入1. 线性系统和非线性系统的根本区别在于 (C )A 线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入。B. 线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。C. 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。D .线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。2. 令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 (B )A 代数方程B 特征方程C. 差分方程D .状态方程3. 时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是(D )A .脉

28、冲函数B .斜坡函数C.抛物线函数D .阶跃函数4 .设控制系统的开环传递函数为G(s)=，该系统为s(s+1)(s + 2)(B )A. 0型系统B . I型系统C. II型系统D. III型系统5 .二阶振荡环节的相频特性X ')，当时，其相位移¥：)为 (B )A . -270°B . -180°C . -90°D. 0°6.根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为(A )A. 恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B. 反馈控制系统、前馈控制系统前馈一反馈复合控制系统C. 最优控制系统和模糊控制系统D. 连续控制系统和离散控制

29、系统H(s),则其/、(C)A.G(s)1 G(s)C.G(s)1 G(s)H(s)等 效 传 递 函 数 为11 G(s)H(s)7 采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为8.时间一阶系统G(s)=Ts + 1的时间常数T越大，则系统的输出响应达到稳态值的(A)A .越长B .越短C.不变D .不定9.拉氏 变换 将时间函数 变 换 成(D )A .正弦函数B .单位阶跃函数C.单位脉冲函数D .复变函数10 .线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下G(s)1 _G(s)H(s)(D )A.系统输出信号与输入信号之比B .系统输入信号与输出信号之比C.系统输

30、入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D .系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比11 .若某系统的传递函数为G(s)= t，则其频率特性的实部s 1R( 3 )是(A )“KKA2 2B.- 2 21 T1 TKKC.-D1 T1 T12. 微分环节的频率特性相位移 9(3)=(A )A. 90 °B.-90°C. 0°D. -180°13. 积分环节的频率特性相位移 9(3)=(B )A. 90 °B.-90°C. 0°D. -180°14.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（C ）A.输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号和初始条件15. 系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定