《机械测试技术》总复习试题

.PAGE.《机械测试技术》复习题一、选择题1.如果隔振台对低频激励起不了明显的隔振作用,但对高频激励却有很好的隔振作用,那么,隔振台属于。A高通滤波器B低通滤波器C带通滤波器D带阻滤波器2.离散、周期的时域信号频谱的特点是〔的。A非周期、离散 B非周期、连续C、周期、离散D周期、连续3.描述传感器静态特性的指标有。A幅频特性B稳定时间C动态范围D线性度4.信号的时域描述与频域描述通过〔来建立关联。A拉氏变换B卷积C傅立叶变换D相乘5.按传感器能量源分类,以下传感器不属于能量控制型的是〔。A电阻传感器 B电感传感器C光电传感器D电容传感器6．单位脉冲函数的采样特性表达式为。ABCD7.对连续信号进行采样时,若信号的记录时间不变,采样频率越高,则〔。A泄漏误差越大B频率混叠越严重C采样点数越多D频域分辨率越低8．压电式传感器目前多用于测量。A静态力B温度C速度D加速度与动态力9.周期信号傅立叶级数中的各项系数表示各谐波分量的〔。A相位 B周期C振幅D频率10.测试装置能检测输入信号的最小变化能力,称为〔。A精度B灵敏度C精密度D分辨力11.A/D转换器的位数越多,则其〔。A分辨力越低 B转换精度越高 C转换速度越快 D转换时间越短12．当时,两信号的互相关函数呈周期变化,说明两信号必定。A为周期信号B含有同频率的周期成分C为非周期信号D含有不同频率的周期成分13.不能用于材料厚度的非接触测量的传感器为〔。A涡流式B电容式C压电式D光电式14.数字信号的特征是〔。A时间上离散,幅值上连续 B时间、幅值上都离散C时间上连续,幅值上量化 D时间、幅值上都连续15.滤波器的带宽越小,表示该滤波器。A建立时间越短,频率分辨率越低B建立时间越长,频率分辨率越低C建立时间越短,频率分辨率越高D建立时间越长,频率分辨率越高16.电路中鉴频器的作用是〔。A、使高频电压转变成直流电压B、使电感量转变为电压量C、使频率变化转变为电压变化D、使频率转变为电流17.不能用涡流式传感器进行测量的是〔。A、位移B、材质鉴别C、探伤D、非金属材料18.调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号〔。A、相乘B、相除C、相加D、相减19.测试系统动态特性的测定方法包括阶跃响应试验和试验。A频率响应B脉冲响应C传递函数D任意输入响应20．理想滤波器在通带内的幅频特性为〔。A常数B零C零或常数D无法确定21．当时,两信号的互相关函数呈周期变化,说明两信号必定〔。A为周期信号B含有同频率的周期成分C为非周期信号D含有不同频率的周期成分22．动态电阻应变仪中相敏检波电路的作用是〔。A幅值调制B频率解调C幅值解调D滤波23．传感器灵敏度越高,表示该传感器〔。A工作频带越宽 B单位输入引起的输出量越大C线性范围越宽 D允许的输入量越大24．滤波器的-3dB频率指输出信号幅值为输入信号幅值的〔时所对应的截止频率。A B1C D1/225．直流电桥同一桥臂增加应变片数时,电桥灵敏度将〔。A．不变B．减少C.增大D.变化不定二、填空题1.作为传感器的核心部件,直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为。2.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为和。3.在外力作用下,金属应变式传感器主要产生几何尺寸变化,而压阻式传感器主要是发生变化,两者都引起发生变化。4.确定测量装置动态特性的测量方法有和。5．电荷放大器常用做传感器的后续放大电路,该放大器的与传感器产生的成正比,与电缆引线所形成的分布电容无关。6.电涡流传感器是利用金属材料的电涡流效应工作,可分为低频式和高频式两种,其中前者常用于材料厚度的测量。7．已知,为单位脉冲函数,则积分=。8.RC低通滤波器中的RC值越大,则其上限截止频率越。9.对应于信号的三要素,信号调制可分为：,和。10．在调制解调技术中,将控制高频振荡的低频信号称为,载送低频信号的高频振荡信号称为,将经过调制过程所得的高频振荡波称为。11.周期信号的频谱具有三个特点：,,。12.电感式和电容式传感器常采用结构来提高其灵敏度,改善。13.电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为输出的装置。14.频率混叠是由于引起的,泄漏则是由于所引起的。15.在τ为情况下,自相关函数值达到最大值。16.衡量传感器在同一工作条件下,对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标为。17．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>。18.将电桥接成差动方式习以提高,改善非线性,进行补偿。19.常用滤波器的上、下截止频率、的定义为幅频特性曲线降为最大值的倍时对应的频率为截止频率,其带宽＝,若为倍频程滤波器与的关系为。20.连续信号与进行卷积其结果是：。其几何意义是把原函数图像平移至位置处。21.调频是利用信号电压的控制一个振荡器,使其输出为等幅波,而与信号电压成正比。22.描述一阶系统动态特性的参数是,其值越,则该系统频带越宽,响应越快。三、判断题1.〔频响函数反映了系统响应的稳态过程。2.〔压电式加速度计的灵敏度越高,其工作频率越宽。3．〔一般是以时间为独立变量的,称为信号的时域描述。4.〔直流信号具有无限的频谱。5．〔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。6．〔电动式激振器所产生的激振力与线圈所产生的电动力相等。7.〔若传感器的灵敏度为常数,则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。8．〔灵敏度是没有量纲的。9.〔在数字信号处理过程中,量化误差大小与A/D转换器的位数无关。10.〔传递函数相同的各种装置,其动态特性均相同。11．〔按输出信号分类,传感器可分为模拟式传感器和数字式传感器。12．〔恒带宽滤波器的中心频率越高,其带宽越宽。13.〔电阻应变式传感器只用于测定结构的应力或应变。14.〔涡流传感器属于有源传感器。15.〔压电式传感器的工作原理是利用某些物质的压电效应。16.〔调幅波是载波与调制信号的叠加。17.〔稳态响应法不能用于一阶系统的动态特性测试。18.〔若系统是完全线性的,则输入输出的相干函数一定为1。19.〔非周期信号的频谱是连续的。20.〔所有周期信号都是功率信号。21.〔随机激振属于宽带激振法。22.〔滑线变阻器式传感器不适于微小位移量的测量。四、简答题1.什么是霍尔效应?为什么说只有半导体材料才适于制造霍尔片？答：当置于磁场中的静止载流导体中的电流方向与磁场方向不一致时,载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势,这种现象称霍尔效应。霍尔常数RH等于霍尔片材料的电阻率与电子迁移率的乘积,即。若想增强霍尔效应,则需要有较大的霍尔系数RH,因此要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。一般金属材料载流子迁移率很高,但电阻率很小；而绝缘材料电阻率极高,但载流子移率极低,故只有半导体材料才适于制造霍尔片。2．根据滤波器的选频作用,一般将滤波器分为低通、高通、带通和带阻滤波器。下图为这些滤波器的幅频特性,请分别标注出来。并列出4个实际滤波器的主要特征参数。<a>带通<b>高通<c>带阻<d>低通主要特征参数〔任选4个：<1>截止频率<2>带宽<3>纹波幅度<4>品质因子<5>倍频程选择性<6>滤波器因数3.何谓压电效应?压电式传感器对测量电路有何特殊要求?为什么?答：某些物质在外力的作用下,不仅几何尺寸发生了变化,而且内部极化,某些表面上出现电荷,形成电场。当外力去掉时,又重新回到原来的状态,这一性质称为压电效应。压电式传感器的测量电路必须有高输入阻抗并在输入端并联一定的电容Ci以加大时间常数。主要是为了在测量动态量时,获得一定的输出电压并实现不失真测量。4.从时域和频域角度说明测试装置的不失真测量条件。答：时域：当测试装置的输入x<t>与输出y<t>满足方程,A0和t0为常量,则称该装置为不失真测试装置。频域：测试装置的频率响应函数,其实现不失真测量的条件是幅频特性为常数,相频特性为直线。即：,5.现有电阻R1和R2,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Ui,输出为U0。〔5分答：正确的接桥方法如图所示：电桥的平衡条件是：6.什么是调制,调制的目的是什么,如何实现对信号进行调幅和解调？答：调制是指利用某种低频信号来控制或改变一高频振荡信号的某个参数的过程。信号调理的的目的是：〔1实现缓变信号的传输,特别是远距离传输〔2提高信号传输中的抗干扰能力和信噪比。对信号进行调幅是将一个高频载波信号与被测信号相乘,使得高频信号的幅值随被测信号的变化而变化。可使用同步解调、直流检波和相敏检波的方式来实现对信号进行解调。7.选用传感器的原则是什么？〔10分答：选用传感器的基本原则是：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。8.图为采用某一种传感器测量不同的非电量的示意图。图中被测物体2均为金属材料制成,1为传感器。试问：〔1该种传感器是何种传感器？〔2图中分别测量的是哪些非电量？〔3总结该种传感器的两个优点。〔a〔b〔c答：〔1涡流传感器〔2〔a测转速,〔b测材料的厚度,〔c计数〔3结构简单,使用方便,非接触测量等优点9.说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。答：〔1线性系统的频率保持性,在测试工作中具有非常重要的作用。因为在实际测试中,测试得到的信号常常会受到其他信号或噪声的干扰,这时依据频率保持特性可以认定测得信号中只有与输入信号相同的频率成分才是真正由输入引起的输出。〔2同样,在故障诊断中,根据测试信号的主要频率成分,在排除干扰的基础上,依据频率保持特性推出输入信号也应包含该频率成分,通过寻找产生该频率成分的原因,就可以诊断出故障的原因。五、1．求下图周期性锯齿波的傅立叶级数,并绘出其频谱图。ttT/2-T/21-10‥‥‥‥‥‥x<t>解：2.一阶系统受到一个阶跃输入的作用,在2秒时达到输入最大值的20%,试求：测试系统的时间常数和当输出达到最大值的95%时,需多长时间？解：当输出达到最大值的95%时,3.求周期余弦信号的均值、均方值、自相关函数和自谱。解：均值均方值自相关函数自谱4.设真值为2.00mA,测量结果为1.99mA,求误差、绝对误差和相对误差？答：误差为：2.00mA-1.99mA=0.01mA绝对误差为：2.00mA-1.99mA=0.01mA相对误差为：〔2.00mA-1.99mA/〔2.00mA=0.5%5．有一薄壁圆管式拉力传感器如下图所示。已知其弹性元件材料的泊松比为0.3,电阻应变片和阻值相同,且灵敏系数均为2,应变片贴片位置如图所示。若受拉力作用,问：<1>欲测量拉力的大小,应如何正确组成电桥？请画出相应的电桥。<2>当供桥电压,时,输出电压是多少〔？解：<1>为了测量力P大小,测试电桥应如下图所示连接：<2>设R1、R2、R3、R4应变分别为ε1,ε2,ε3,ε4。因为泊松比μ=0.3,故R3、R4的应变ε3=ε4=-με1=-0.3×300=-906．一个电容测微仪,其传感器的圆形极板半径为4mm,工作初始间隙0.3mm,介电常数为8.85×10-12F/m,试求：<1>工作中,若传感器参与工作的间隙变化量为2,电容变化量是多少？<2>若测量电路的灵敏度为100mV/pF,读数仪表的灵敏度为5格/mV,当间隙变化量还为2,读数仪表示值变化多少格？解：<1>相对面积A=πr2=5.027×10-5m2由于两极板间距变化引起的电容变化量为：<2>仪表示值变化格数为：N=5×100×<-∆C>=5×100×9.85×10-3=4.9格7．已知周期矩形脉冲信号的傅立叶级数展开式为：,其时域波形和频谱如下图所示。其中周期矩形脉冲的周期为,脉冲宽度为。〔1若ms,,该周期矩形脉冲信号的带宽为4000Hz,谱线间隔为1000Hz。〔2若矩形脉冲幅度和宽度保持不变,周期变为