华北理工机械工程测试技术A练习题

《机械工程测试技术》练习题绪论一、问答题1.什么是测试？测试技术的主要工作内容包括哪些方面？2.测试系统由哪几个基本部分组成？各组成部分的功用是什么？第1章信号及其描述+第2章测试装置的基本特性一、判断题1.信号是信息的载体。[]2.凡频谱是离散的信号必然是周期信号。[]3.任何周期信号都由频谱不同，但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。[]4.周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱是连续的。[]5.非周期信号是周期为无穷大的周期信号。[]6.的频谱。[]7.传统函数反映了系统的输出与输入之间的关系，因此必然和系统的输入有关。[]8.传递函数表征系统的传递特性，并反映了物理结构，因此，凡传递函数相同的系统其物理结构必然相同。[]9.传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。[]10.各系统串联时，总传递函数等于各组成系统传递函数之积。[]11.幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。[]12.一阶系统的时间常数越小越好。[]13.为实现不失真测试，测试装置的幅频特性在工作频带内应保持恒定，相频特性在工作频带内应与频率保持线性关系。[]二、单项选择题1.描述周期信号频谱的数学工具是___。A.相关函数B.付氏级数C.拉氏变换D.付氏变换2.____为周期信号。A.B.C.3.描述非周期信号频谱的数学工具是____。A.三角函数B.付氏级数C.拉氏变换D.付氏变换4.____信号的频谱是连续的。A.B.C.5.一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围_______。A.越宽B.越窄C.不变6.任何一个测试系统总可以看成是若干个零阶、一阶和二阶系统的______。A.串联B.并联C.混联D.反馈联接7.若测试系统由两个环节串联而成，且各环节的传递函数分别为和，则该系统的传递函数为______；若两个环节并联，则为______。A.B.C.D.8.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系称为______。A.幅值特性B.相频特性C.传递函数D.权函数9.若给时间常数为的一阶装置输入频率为的正弦信号，则输出与输入的相位差为______。A.-45°B.-90°C.-180°10.不失真测试条件除了要求测试装置的幅频特性是常值外，其相频特性要求满足______。A.与频率成正比B.常值C.任意三、填空题1.根据信号随时间变化规律的不同，信号可分为______和______两大类。2.确定性信号可分为______和______两类，前者频谱具有的特点是_______，后者频谱具有的特点是______。3.工程上常见的周期信号，其谐波幅度总的趋势是随谐波次数的增高而______的。因此，在频谱分析中，通常可忽略那些______的谐波分量。4.单位脉冲函数的频谱为______，它在所有的频段上都是______，这种信号是______。5.根据单位脉冲函数的抽样性质，积分之值为______。6.测试装置的静态特性主要以_______、_______和______表征。7.线性时不变系统具有几个重要的性质：______、______、______和______等。8.测试装置的动态特性在时域中用______描述，在复频域中用______描述，在频域中用______描述。9.一阶系统的动态特性参数是______；二阶系统的动态特征参数是______和______。10.测试装置的脉冲响应函数就是当输入为_____时装置的输出。当用来表示装置的动态特性时，输入，输出与三者之间的关系为______。11.实现不失真测试的条件是：测试装置的幅频特性______、相频特性______。12.系统频率响应函数的定义是：在系统______为零的条件下，系统输出响应的______与输入激励的______之比。在系统的稳态分析中，它的模等于系统______与______的幅值比，其幅角等于它们的______。四、问答题1.周期信号和非周期信号的频谱各有哪些特点？2.单位脉冲函数有哪几个特殊的性质？有何应用意义？3.解释下列名词：①灵敏度②非线性度③回程误差④线性时不变系统⑤传递函数⑥频率响应函数⑦幅频特性⑧相频特性⑨不失真测试⑩频谱4.通常在结构及工艺允许的条件下，为什么都希望将二阶测试装置的阻尼比定在0.7附近？5.什么是线性时不变系统的频率保持性？试举例说明在测试中如何运用这一特性。6.试述测试装置实现不失真测试的条件（包括时域、频域），并说明如何根据这一条件正确设计一阶、二阶测试装置的动特性参数。第3章传感器一、判断题1.物性型传感器是利用敏感元件本身物理性质的变化来实现信号变换的。[]2.为提高测试精度，传感器的灵敏度越高越好。[]3.传感器的线性范围越宽，表明其工作量程越大。[]4.用任何一种规格的应变片都可以测量任何频率的动态应变。[]5.测量小应变时，应选用灵敏度高的金属应变片；测量大应变时，应选用灵敏度低的半导体应变片。[]6.根据压电效应，在压电材料的任何一个表面施加力，均会在相应的表面产生电荷。[]7.只需将压电材料置放在交变磁场中，其几何尺寸就会产生和磁场交变频率相同的伸缩变化。[]8.用差动变压器式电感传感器做位移测量时，根据其输出就能辨别被测位移向的正负极性。[]9.变间隙式电容电感传感器，只需满足的条件，灵敏度就可视为常数。[]10.光敏电阻和热敏电阻都是由于接收到外界输入的能量而使载流子浓度和迁移率增加从而完成信号转换的传感元件。[]11.内光电效应就是指物质受到光照后，在内部产生电流的现象。[]12.由同一材料构成的热电偶，即使两端点温度不等，也不会形成热电势。[]13.用热电偶测温时，冷端温度的改变对测量结果是有影响的。[]14.压电式传感器采用电荷放大器或电压放大器，其测量效果总是相同的。[]15.压电式传感器与电压放大器配合使用时，其灵敏度与电缆的长度有关。[]二、单项选择题1.能完成感受被测量并实现信号转换的装置称为______。A.传感器B.记录仪器C.信号调理装置D.数据处理装置2.物性型传感器是______。A.电感式B.压电式C.变阻器式D.电容式E.磁电式3.下列传感器中，不属于结构型的传感器有______。A.电阻应变片B.压电式传感器C.涡流式传感器D.电容式传感器4.______传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。A.差动变压器式B.变间隙电容式C.变阻器式D.压电式5.通常物性型传感器的工作范围______。A.较宽B.较窄C.不一定6.灵敏度始终为常数的传感器是______。A.极距变化型电容传感器B.电感传感器C.电阻应变片7.金属丝应变片在测量某一构件的应变时，其电阻的相对变化主要由______来决定。A.贴片位置的温度变化B.电阻丝几何尺寸的变化C.材料电阻率变化8.半导体应变片是根据______原理工作的。A.电阻应变效应B.压阻效应C.热电效应9.半导体应变片的电阻应变片主要是利用半导体材料的______。A.形变B.电阻率的变化C.弹性模量的变化D.泊松比的变化10.电阻应变片的灵敏度为______。A.应变片电组丝的电阻变化率与应变值之比B.应变片电阻器的电阻变化率与被测件的应变值之比C.应变片输出电压与应变值之比11.电容式传感器灵敏度最高的是______。A.极距变化型B.面积变化型C.介质变化型12.电容传感器是______传感器。A.接触式B.非接触式C.结构型D.物性型13.变间隙式电容传感器适用于测量微小位移量是因为______。A.电容量微弱，灵敏度太低B.传感器灵敏度与间距平方成反比，间距变化大则非线性误差大C.需要做非接触测量14.高频反射式涡流传感器是基于_____效应工作的。A.涡电流B.压电C.压阻D.集肤E.光电15.差动变压器式传感器是将被测量变换成______而实现信号变换的。A.线圈自感的变化B.线圈互感的变化C.线圈匝比的变化16.压电材料按一定方向放置在电场中，其几何尺寸随之发生变化，称为______效应。A.压电B.电阻C.逆电压D.压磁17.在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象称为______效应。A.内光电B.外光电C.光生伏特18.在光作用下，使电子逸出物体表面的现象称______效应。A.内光电B.外光电C.光生伏特三、填空题1.传感器一般由______和______组成，其中______是传感器的核心。2.机械式传感器一般称为弹性敏感元件，其输出为______，其优点是简单、价廉，缺点是______。3.接触式传感器有______、______、______及______等。4.可用于非接触式测量的传感器有______和______等。5.能量控制型传感器有______和_____等，能量转换型传感器有______和______等。6.常用的应变片有______与_____两大类，前一种应变片的灵敏度比后一种______。7.金属丝应变片在测量构件的应变时，其电阻的相对变化量由______和______来决定。8.电阻应变片敏感元件的灵敏度______，对于金属丝应变片，S约在______左右，对于半导体应变片，S的数值要______。9.用应变片测量较小应变时，可选用根据______效应工作的______应变片；当应变较大时，可选用根据______效应工作的______应变片。10.半导体应变片是根据______效应工作的，适用于测量______应变的场合，这是因为它的______高。11.具有______的材料称为压电材料，常见的压电材料有______和______两类。12.压电式传感器是可逆换能器，即可将______能转换成______能，这是由于______效应，据此可用于测量，也可将______能转换成______能，这是根据______效应，据此可用于______。13.压电晶片是将其承受的______变成与之成正比的______量的敏感元件.14.极距变化型电容传感器输出与输入之间的关系为______。15.变间隙电感式传感器常制成差动式的，其目的是______、_______和______。16.根据电容传感器的工作原理，通过改变它的______、______或______，就可将被测物理量的变化转换为电容量的变化，据此电容传感器可分为______型、______型和______型三种。17.极距变化型电容传感器是非线性测量装置，为了改善其线性，必须保证______。为提高灵敏度、改善线性度及克服某些外界条件变化对测量的影响，常采用______式。18.为了提高电感式传感器的线性，增加工作范围，通常可以将它们接成_______。19.差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈______系数的变化，两个二次线圈要求______串接。20.光电转换元件主要有______、______和______等。21.光电传感器利用______、______、______等三种光电效应来工作。22.光电管的原理是根据______，光电池的原理是根据______，光敏电阻的原理是根据______。四、问答题1.已知两平行极板构成的电容量（为极板间距，A为极板面积，和为常数），这对极板可构成极距变化型和面积变化型电容传感器。试写出：①这两种传感器灵敏度；②定性分析比较这两种传感器的优缺点。2.指出图3-1中(a)、(b)、(c)各表示什么传感器。图3-13.为什么许多传感器都做成差动式的？4.画出压电传感器完整的等效电路并对其中的各参量加以简要说明。5.压电晶片可串联、并联使用，试说明其特点及主要应用场合。6.压电传感器有哪两种灵敏度？二者之间的关系是怎样的？哪种灵敏度受外部条件变化的影响？7.压电传感器一般后接哪两种测量电路？它们有什么特点？第4章信号调理装置一、判断题1.测量电桥是一个线性测量装置。[]2.交流电桥是一个调幅装置，其输出是调幅波。[]3.交流电桥可测静态应变，也测动态应变。[]4.交流电桥输出信号经放大后，直接记录就能获得其输入信号的模拟信号。[]5.如发现应变电桥的灵敏度不够，可在各工作桥臂上增加相同的电阻应变片。[]6.调幅波可以看作是载波与调制信号的迭加，因此调幅波的频谱一定含有与载波同频的分量。[]7.从信号运算的角度来看，调幅过程就是将调制信号与载波信号相乘的过程。[]8.相敏检波是一种能鉴别信号的相位和极性却无放大能力的检波电路。[]9.缓变信号经高频调制是为了能采用交流放大器进行放大。[]10.理想滤波器的带宽与建立时间成反比。[]11.若某带通滤波的通带幅值是A，则-40dB的幅值为0.001A。[]12.滤波器的截止频率是半功率点处的频率。[]13.滤波器带宽表示它的频率分辨力，带宽越窄，则频率分辨力越高。[]14.提高滤波器传递函数的阶次是为了使过渡带衰减的更快。[]15.设一带通滤波器的下、上截止频率为、，中心频率为，则有。[]16.调幅过程相当于频谱搬移过程，同步解调相当于频谱的再次搬移。[]二、单项选择题1.在动态测试中，测量电桥的输出通常为______。A.电阻量B.电压量C.电流量D.电感量2.直流电桥中，______接法的灵敏度最高。A.半桥单臂B.半桥双臂C.全桥3.为提高电桥灵敏度，可采取______。A.半桥双臂各串联一片电阻应变片B.半桥双臂各并联一片电阻应变片C.适当提高电桥的电源电压D.增加应变片的初始电阻值4.为了实现极距变化型差动式电容器的差动工作，传感器的两个电容应当联成______电路。A.并联B.串联C.电桥5.由两个电容构成的差动式电容传感器与两个精密电阻接成电桥电路，此电桥的供桥电压应采用______。A.交流电压B.直流电压C.交、直流电压均可6.交流电桥供桥交流电源的频率和输入信号的最高频率的关系应满足______。A.=B.<C.≥D.>>7.电阻应变仪常用交流供桥的原因是______。A.为了提高电桥灵敏度B.为了使放大器设计简单和提高抗电源干扰能力C.可以使用相敏检波8.调幅可以看成调制信号与载波______。A.相乘B.相加C.相减D.相除9.在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是______。A.恢复载波信号B.恢复调制信号的幅值和极性C.恢复已调制波D.恢复调制信号的幅值10.既能检波又能检相的电路称为______。A.桥式整流B.相位鉴频C.相敏整流D.相敏检波11.用一缓变综合信号调制一载波，得到的调幅波的频带宽度为______。A.(1000-10)～(1000+10)HzB.-(1000+100)～(1000+100)HzC.(1000-100)～(1000+100)Hz12.滤波器的宽带和建立时间的乘积是_____。A.常数B.信号频率的函数C.随机变量13.为了使某一频率在～间的信号通过，应采用______滤波器。A.带阻B.带通C.高通D.低通14.要使RC低通滤波器通带宽度加宽，则RC值______。A.增加B.减少C.不变15.高通滤波器所起的作用是只允许______通过。A.低频信号B.高频信号C.某一频带内的信号16.在一定条件下，RC带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器______而成的。A.串联B.并联C.串并联D.叠加17.理想滤波器的滤波器因数=______。A.-1B.0C.118.若甲滤波器的=2.5，乙滤波器=3.5，则滤波器的选择性______。A.甲比乙好B.乙比甲好C.不能进行比较19.滤波器的下、上截止频率、和中心频率的关系为______。A.B.C.20.实际滤波器截止频率处的幅频特性值比通频带内幅频特性的平均值衰减_____。A.20dBB.-3dBC.0.707dB21.滤波器的-3dB频率即截止频率，是信号幅值为幅频平均值的______处的频率。A.B.1C.D.1/222.已知滤波器的带宽为B，它对阶跃响应的建立时间为T，则二者之间的关系为_____。A.=Const.B.C.23.滤波器的频率分辨力越高，响应速度______。A.越快B.不变C.越慢三、填空题1.直流电桥的平衡条件是______，交流电桥的平衡条件是______和______。2.在应变电桥中，若工作桥臂相邻连接，则桥臂应变变化的极性应______；若相对连接，则桥臂应变变化的极性应______。3.交流电桥与直流电桥二者平衡条件的不同点在于______。4.对交流电桥，当其中一对相对桥臂均为电阻时，则另外两个桥臂应接入性质______的元件才能平衡，其原因是______。5.供桥交流电源（载波）为的电桥，当单臂输入调制信号（应变）时，其输出调幅波的幅值为______，周期为______，相位为______（）。6.将电桥接成差动方式可以提高______，改善______，进行______补偿。7.调幅信号由载波的______携带调制信号的信息，而调频信号则由载波的______携带调制信号的信息。8.调制主要有______、______和______三种方法，一般将调制高频振荡波的缓变信号称为______，载送缓变信号的高频振荡波被称为______，经过调制的高频振荡波称为______。9.由电桥调幅装置输出的调幅波的包络线与调制信号的波形不一样，这是因为______，因此应采用______来解调。10.调幅过程相当于_____过程，调幅装置实质上是______，典型的调幅装置有______。11.调幅波经相敏检波后，既能反映出调制信号电压的______，又能反映其______。12.在环形相敏检波器中，参考信号的幅值必须大于或等于调幅波幅值的______倍，以保证环路中______，从而使检波器正常工作。13.在调制及解调中，调幅的目的是______，解调的目的是______。14.调制信号与载波信号相乘的结果便是调幅波，调幅波的包络线正好是______信号的波形，调幅波的频率则近似为______信号的频率。15.有源滤波器比无源滤器的优越之处在于______、______和______。16.一切滤波器的建立时间和______成反比，所有滤波器的______和______要求是互相矛盾的。17.RC低通滤波器中的RC值越大，则上截止频率越______。18.滤波器的带宽越______，信号达到稳定所需要的时间越______。19.滤波器因数=______，理想滤波器的=______。20.带通滤波器截止频率是表示______的，其中心频率与截止频率的关系是______。21.滤波器的带宽表示其______，带宽越小，则______。四、问答题1.滤波器在测试系统中的作用是什么？按选频范围，滤波器分为哪四类？示意画出它们的幅频特性曲线。2.为何要对缓变信号进行调制与解调？常用的调制方法有哪几种？从信号运算角度看，调幅是将调制信号与载波进行什么运算？设调制信号如图5-1所示，试绘出由电桥调幅及相敏检波器解调的波形变化过程（注意幅值与频率的变化）。图5-13.试分析调幅中载波频率应远远高于调制信号的最高频率的原因。4.若调制信号是一个限带信号（最高频率为有限值），载波频率为，那么与应满足什么关系？为什么？5.何种情况下调幅波不能用普通二极管检波来解调，而须用相敏检波器来解调？6.图5-2是一些滤波器的幅频特性曲线，问：①它们各属于哪一种滤波器？②上、下截止频率如何确定？在图上描出对应点，并说明取点的根据。图5-27.图5-3为动态电阻应变仪的原理框图，试根据输入信号的波形绘出电桥输出、相敏检波输出和低通滤波输出的波形图。图5-3第5章显示记录装置一、判断题1.光线示波器是一种既可记录动态信号又可记录静态信号的仪器。[]2.光线示波器是一种检流计式记录仪。[]3.振子呈二阶系统的动态特性。[]4.选择振子的依据是应使振子的固有频率至少为被测信号最高频率的2.5～3.5倍。[]5.振子的固有频率越高，其工作频率范围越大，灵敏度越高。[]6.振子的固有频率=120Hz，则可用此振子来记录120Hz以下的信号。[]7.磁带记录仪是隐式记录仪。[]8.伺服式记录仪只可来记录10Hz以下的信号。[]二、单项选择题1.为了保证获得最佳阻尼，对于固有频率大于400Hz的振子，应选用______。A.电磁阻尼B.速度反馈阻尼C.过阻尼D.油阻尼2.为保证光线示波器的输出不产生失真，应使选用的振子满足______和______条件。A.且B.振子电流灵敏度大C.振子的光臂长3.光线示波器振子的固有频率越高，其电流灵敏度______。A.越高B.越低C.不变4.常见的自动平衡记录仪适于记录______范围内的信号。A.0～2.5HzB.2.5～30HzC.0～100Hz5.为了记录信号X与Y之间的关系，应选用______记录仪。A.检流计式B.光线示波器C.磁带D.X-Y三、填空题1.显式记录仪器分为两大类，一类是______，它是用来记录______的，常用的有______。另一类为______，它是用来记录______的，常用的有______。2.测试工作中常用的记录仪器有______、______和______。3.光线示波器振子的动态特性与其结构参数______和______有关，当其______之值为0.7，所记录的正弦信号频率不大于的______倍时，信号的记录曲线与输入信号的振幅误差将不大于______，因而相移所产生的时差近似为常数。4.为使光线示波器振子达到最佳阻尼，当固有频率时，应采用______；当固有频率时，应采用______。5.笔式记录仪因为运动部分______大以及______，所以不能记录较高频率的信号。四、问答题1.试运用不失真测试条件，分析光线示波器振子的选用原则。2.光线示波器比检流计式笔式记录仪能记录频率较高的信号，试分析它在结构上作了哪些重要改进，从理论上说明为何作了这些改进后能提高记录频率。3.FC6-120型振子的固有频率为120Hz，试问该振子能否测量工频信号和50Hz的三角波信号，为什么？第6章典型工程参数的测试一、判断题1.由基础运动而产生的受迫振动是惯性式测振传感器的理论基础。[]2.一般的机械系统可近似视为二阶的“质量-弹簧-阻尼”系统。[]3.机械系统的固有频率与系统的质量成正比。[]4.接触式拾振器测振时，需考虑拾振器质量对被测件运动加速度及固有频率的影响。[]5.电动式激振器所产生激振力与线圈所产生的电动力相等。[]6..阻抗头可以同时测定激振力和被测构件激振点处的响应。[]7.物位的测量可通过将物位量转换为位移量进行。[]二、单项选择题1.属于测振传感器的仪器是______。A.加速度计B.阻抗变换器C.传声器2.磁电式速度计是在______自身的共振区频率范围工作的，因此设计这种传感器时，为了扩展工作频率范围，应尽量______速度计内部系统的固有频率。A.低于B.高于C.降低D.提高3.惯性式速度计用质量块相对于壳体的相对运动速度作为壳体绝对速度度量的前提是______（为壳体的被测频率，为速度计的固有频率）。A.>>B.=C.<<4.压电式加速度计的工作频率上限为______。A.>>B.=C.<<5.压电式加速度计与测振仪之间可串联的仪器有______。A.电荷放大器B.A/D转换器C.阻抗变换器D.相敏拴波器6.为了同时测量某点的激振力及该点的响应，应采用______。A.力传感器B.阻抗头C.加速度计D.速度计三、填空题1.振