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。（）3、当输入信号 x( t) 一定时， 系统的输出 y(t ) 将完全取决于传递函数 H ( s) ，而

2、与该系统的物理模型无关。（）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）

3、脉冲（4）斜坡3、两环节的相频特性各为Q1( ) 和Q2() ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。（ 1）Q1 ()Q2 ( ) （2）Q1( )Q2( )Q1 ()Q2( )（4）Q1 ( )Q2( )（ 3）)Q 2 (Q1 ()4、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）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

4、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）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

5、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。.（1）电容式（2）压电式（ 3）电阻式（4）电涡流式8、自感型可变磁阻式传感器，当气隙变化时，其灵敏度 S 与之间的关系是：S 。（1） k 1（ 2） k（ 3） k2（4）k29、光电倍增管是利用效应制成的器件。（1）内光电（ 2）外光电（3）光生伏特（ 4）阻挡层（二）（ 2）（ 3）（ 4）（ 2）（ 3），（ 3）（ 4）（ 4）（ 2）第四章信号调理、记录和显示（二）选择题1、

6、设有一电路，R1 是工作桥臂，R2 ， R3， R4是固定电阻，且R1R2R3R4 。工作时R1R12 R1 ，则电桥输出电压ey（）。 e0为电桥的电源电压。（1）R1 e0（2）R1 e0（3）R1 e0（ 4） 2 R1 e04R12R1R1R12、调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号。（1）相乘（ 2）相除（3）相加（ 4）相减3、电路中鉴频器的作用是。（1）使高频电压转变成直流电压（2）使电感量转变为电压量（3）使频率变化转变为电压变化（4）使频率转变为电流4、一选频装置，其幅频特性在f 2区间近于平直，在f 20 区间急剧衰减，这叫滤波器。（1）低通（2）高通（3）带通（4）

7、带阻5、一带通滤波器，其中心频率是f 0 ，-3dB 带宽是 B ，则滤波器的品质因数Q 等于。（1） f 0B（2） f 0B（3） f 0 B（4） f 0 B第五章信号处理初步（二）判断对错题（用或表示）1、频率分辨力越高，则泄漏误差越小。（）2、A/D 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度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。（）5、互相关函数是偶实函数。 （）6、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。（）7、若系统是完全线性的，则输入 - 输

8、出的相干函数一定为1。（）（二） 1、； 2、； 3、； 4、； 5、； 6、； 7、；第六章振动测试（二）判断对错题（用或表示）1、压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（）2、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（）3、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。（）4、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。（）5、涡流位移传感器属于绝对式拾振器。（）6、低频激振时，激振器的安装固有频率应比激振频率高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。（）9、在振动测试中，测得的激励和响应之

9、间的相位差包括了测试系统中所有仪器的相移。（）绝对式； 6、力传感器，加速度计；7、电荷放大器，电压放大器；8、固有频率，阻尼比，振型；9、参考。（二） 1、； 2、； 3、； 4、； 5、； 6、； 7、； 8、； 9、；二、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。.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

10、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，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

11、，但 5B存在，但 0时，调幅波 x m (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)0时， xm (t)与载波 y(t)同频反相，其幅值大小仍与x(t)的大小有关；（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

12、、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

13、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)满足 y(t)=A0 x(t- 0) 。式中A0 、 0 均为常量。则H ( jw ) A0 ej 0w，即实现不失真测量的基本条件为A( )= A0 =常数， ( )=- 04、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

14、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。3、答：理想的不失真测试系统的要求 : A fconst, f2 ft0

15、 。记不失真测试系统的输入为x(t), 输出为 y(t) 不失真 ,即输出 y(t ) 只可放大 S 倍和延时 t 0 时刻 ,即应对 y(t )Sx(t t 0 ) 该式左、右分别作傅氏变换，有: Y( f ) SX( f )ejft 0 2H ( f )Y ( f )Se jft 0 2即 :X ( f )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

16、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）2、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 ( )。（12 分）3、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 =2 m，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 =2 m时，读数仪表的指示值变化多

17、少格？（ 0 = 8.85 10-12 F/m）（12 分）四计算题（ 40）1. 一阶系统微分方程为dyx(t)y tsY( s) Y(s) Z( s) ，dt，两边拉氏变换得.H (s)Y (s)1( s 1)Y (s)Z (s) ，Z ( s)1sH ( j )1A()1) 21j1 ( )tg 1( ),2. x(f)=x(t)e-j2ft dt=-1e(-j2f-1) 0=11j 2f1j 2f则 x(f) =1f)(f)=-arctg(214 2 f 2频谱图如上：(2) Rx()=x(t)x(t+)dt=e t e ( t) dt =ee 2t dt = 1 e- 0023. 解

18、：（ 1） S=c =-020=-4.9410-9 F/m当=2Hm时，c =S?=-4.94 10-9 F/m（210-6 m）=-+9.8810-15 F（2）读取仪表的变化格数为：9.88*2*10-15 1012 S1 ?S2=9.88 10-3 100 5*2=10（格）1、试证明一阶线性测量系统的频率响应函数为表达式。（10 分）1H ( j)1jt 并推倒出它的幅频特性和相频特性的2、已知信号x(t)=e at (t 0) ，(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 ( )。（12 分）.3、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？。（12 分）dyy tx(t )sY( s)Y(s)Z(s) ，