機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)試題及答案.doc

（二）判斷對(duì)錯(cuò)題（用或表示）1、 各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程一定是平穩(wěn)隨機(jī)過程。（ ）2、 信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述包含相同的信息量。（ ）3、 非周期信號(hào)的頻譜一定是連續(xù)的。（ ）4、 非周期信號(hào)幅頻譜與周期信號(hào)幅值譜的量綱一樣。（ ）5、 隨機(jī)信號(hào)的頻域描述為功率譜。（ ）（二）1、；2、；3、；4、；5、；1、 一線性系統(tǒng)不滿足“不失真測(cè)試”條件，若用它傳輸一個(gè)1000Hz的正弦信號(hào)，則必然導(dǎo)致輸出波形失真。（ ）2、 在線性時(shí)不變系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)的輸出量與輸入量之比的拉氏變換稱為傳遞函數(shù)。（ ）3、 當(dāng)輸入信號(hào)一定時(shí)，系統(tǒng)的輸出將完全取決于傳遞函數(shù)，而與該系統(tǒng)的物理模型無關(guān)。（ ）4、 傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同。（ ）5、 測(cè)量裝置的靈敏度越高，其測(cè)量范圍就越大。（ ）6、 幅頻特性是指響應(yīng)與激勵(lì)信號(hào)的振幅比與頻率的關(guān)系。（ ）（三） （三）判斷對(duì)錯(cuò)題（用或表示）1、 滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測(cè)量。（ ）2、 渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器（ ）3、 壓電加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（ ）4、 磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（ ）（三） （二）選擇題1、 不屬于測(cè)試系統(tǒng)的靜特性。（1）靈敏度 （2）線性度 （3）回程誤差 （4）阻尼系數(shù)2、 從時(shí)域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng) 響應(yīng)的卷積。（1）正弦 （2）階躍 （3）脈沖 （4）斜坡3、 兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為和，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測(cè)試系統(tǒng)，其相頻特性為 。（1） （2） （3）（4）4、 一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)中，超調(diào)量 。（1）存在，但5 （2）存在，但1（3）在時(shí)間常數(shù)很小時(shí)存在 （4）不存在5、 忽略質(zhì)量的單自由度振動(dòng)系統(tǒng)是 系統(tǒng)。（1）零階 （2）一階 （3）二階 （4）高階6、 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是 。（1）固有頻率 （2）線性度 (3)時(shí)間常數(shù) （4）阻尼比7、 用階躍響應(yīng)法求一階裝置的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，可取輸出值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值 倍所經(jīng)過的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。（1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1）（二）選擇題1、 電阻應(yīng)變片的輸入為 。（1）力 （2） 應(yīng)變 （3）速度 （4）加速度2、 結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠 的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換的。（1）本身物理性質(zhì) （2）體積大小 （3）結(jié)構(gòu)參數(shù) （4）電阻值3、 不能用渦流式傳感器進(jìn)行測(cè)量的是 。（1）位移 （2）材質(zhì)鑒別 （3）探傷 （4）非金屬材料4、 變極距面積型電容傳感器的輸出與輸入，成 關(guān)系。（1）非線性 （2）線性 （3）反比 （4）平方5、 半導(dǎo)體式應(yīng)變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是 。（1）長度 （2）截面積 （3）電阻率 （4）高通6、 壓電式傳感器輸出電纜長度的變化，將會(huì)引起傳感器的 產(chǎn)生變化。（1）固有頻率 （2）阻尼比 （3）靈敏度 （4）壓電常數(shù)7、 在測(cè)量位移的傳感器中，符合非接觸測(cè)量，而且不受油污等介質(zhì)影響的是 傳感器。（1）電容式 （2）壓電式 （3）電阻式 （4）電渦流式8、 自感型可變磁阻式傳感器，當(dāng)氣隙變化時(shí)，其靈敏度與之間的關(guān)系是： 。（1） （2） （3） （4）9、 光電倍增管是利用 效應(yīng)制成的器件。（1）內(nèi)光電 （2）外光電 （3）光生伏特 （4）阻擋層（二）（2）（3）（4）（2）（3），（3）（4）（4）（2）第四章 信號(hào)調(diào)理、記錄和顯示（二）選擇題1、 設(shè)有一電路，是工作橋臂，是固定電阻，且。工作時(shí)，則電橋輸出電壓（ ）。為電橋的電源電壓。（1） （2） （3） （4）2、 調(diào)幅過程相當(dāng)于在時(shí)域中將調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào) 。（1）相乘 （2）相除 （3）相加 （4）相減3、 電路中鑒頻器的作用是 。（1）使高頻電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓 （2）使電感量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫浚?）使頻率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?（4）使頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?、 一選頻裝置，其幅頻特性在區(qū)間近于平直，在區(qū)間急劇衰減，這叫 濾波器。（1）低通 （2）高通 （3）帶通 （4）帶阻5、 一帶通濾波器，其中心頻率是，-3dB帶寬是，則濾波器的品質(zhì)因數(shù)等于 。（1） （2） （3） （4）第五章 信號(hào)處理初步（二）判斷對(duì)錯(cuò)題（用或表示）1、 頻率分辨力越高，則泄漏誤差越小。（ ）2、 A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則量化誤差越小。（ ）3、 對(duì)于周期信號(hào)，經(jīng)整周期采樣后，可完全避免柵欄效應(yīng)。（ ）4、 窗函數(shù)頻譜的主峰瓣寬度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號(hào)所引起的誤差越小。（ ）5、 互相關(guān)函數(shù)是偶實(shí)函數(shù)。（ ）6、 利用系統(tǒng)輸入x(t)與輸出y(t)的自功率譜密度函數(shù)，可求該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。（ ）7、 若系統(tǒng)是完全線性的，則輸入-輸出的相干函數(shù)一定為1。（ ）（二）1、；2、；3、；4、；5、；6、；7、；第六章 振動(dòng)測(cè)試（二）判斷對(duì)錯(cuò)題（用或表示）1、 壓電式加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（ ）2、 磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（ ）3、 壓電式加速度計(jì)手持探針法測(cè)振時(shí)，加速度計(jì)的使用上限頻率最低。（ ）4、 壓電式加速度計(jì)的重量越輕，使用上限頻率越高，靈敏度越低。（ ）5、 渦流位移傳感器屬于絕對(duì)式拾振器。（ ）6、 低頻激振時(shí)，激振器的安裝固有頻率應(yīng)比激振頻率高3倍以上。（ ）7、 快速正弦掃描激振屬于寬帶激振法。（ ）8、 脈沖錘的錘頭越軟，則激勵(lì)的頻率范圍越大。（ ）9、 在振動(dòng)測(cè)試中，測(cè)得的激勵(lì)和響應(yīng)之間的相位差包括了測(cè)試系統(tǒng)中所有儀器的相移。（ ）絕對(duì)式；6、力傳感器，加速度計(jì)；7、電荷放大器，電壓放大器；8、固有頻率，阻尼比，振型；9、參考。（二）1、；2、；3、；4、；5、；6、；7、；8、；9、；二、選擇題（把正確答案前的字母填在空格上，每題1分，共10分）1 不能用確定的數(shù)學(xué)公式表達(dá)的信號(hào)是 信號(hào)。 A 復(fù)雜周期 B 非周期 C 瞬態(tài) D 隨機(jī)2 平穩(wěn)隨機(jī)過程必須 。 A 連續(xù) B統(tǒng)計(jì)特征與時(shí)間無關(guān) C 各態(tài)歷經(jīng) D 統(tǒng)計(jì)特征等于時(shí)間平均3 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是 。A 固有頻率 B 阻尼比 C 時(shí)間常數(shù) D 靈敏度4 系統(tǒng)在全量程內(nèi)，輸入量由小到大及由大到小時(shí)，對(duì)于同一個(gè)輸入量所得到的兩個(gè)數(shù)值不同的輸出量之間的最大差值稱為 。A 回程誤差 B 絕對(duì)誤差 C 相對(duì)誤差 D 非線性誤差5 電阻應(yīng)變片的輸入為 。A 力 B 應(yīng)變 C 速度 D 加速度6 用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的因果性。A 傳遞函數(shù) B 互相關(guān)函數(shù) C 互譜密度函數(shù) D 相干函數(shù)7 為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應(yīng)選用 放大器。A 電壓 B 電荷 C 微分 D 積分8 在測(cè)量位移的傳感器中，符合非接觸測(cè)量而且不受油污等介質(zhì)影響的 是 傳感器。A 電容式 B 壓電式 C 電阻式 D 電渦流式9 信號(hào)分析設(shè)備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號(hào)的頻率，可將磁帶 ，也可達(dá)到分析的目的。 A 重放速度放快 B 重放速度放慢 C 重放速度不變 D 多放幾次10. 一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)中，超調(diào)量 。 A 存在，但5 B 存在，但0時(shí)，調(diào)幅波xm (t)與載波y(t)同頻同相，其幅值的大小與x(t)的大小有關(guān)；x(t) y(t)（2） 當(dāng)x(t)0時(shí)，xm (t)與載波y(t) 同頻反相，其幅值大小仍與x(t)的大小有關(guān)；（3） 調(diào)幅波是一高頻，但其包洛線和調(diào)制信號(hào)x(t)相似，其副值受x(t)變化的影響，y(t)的頻率越高，即波形越寬，相似程度越好。3、交流電橋達(dá)到平衡時(shí)必須滿足的條件是什么？如何來實(shí)現(xiàn)交流電橋的平衡？4、簡要說明如何求解測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述的3個(gè)函數(shù)，它們之間有何內(nèi)在關(guān)系？5、以二階系統(tǒng)為例，簡述求解具體系統(tǒng)頻譜特性的一般步驟，并簡要說出二階系統(tǒng)的特性。3、答：兩個(gè)條件：相對(duì)兩臂阻抗之模的乘機(jī)應(yīng)相等，并且它們的阻抗角之和也必須相等。實(shí)現(xiàn)：電阻平衡，電容平衡。4、答：對(duì)系統(tǒng)的微分方程做拉氏變換，傳遞函數(shù)為輸出和輸入的拉氏變換之商，另拉氏變換中的a=0即可求得頻率響應(yīng)函數(shù)，對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行拉氏反變換就可求得脈沖響應(yīng)函數(shù)。它們之間的關(guān)系分別是拉氏變換對(duì)和傅立葉變換對(duì)關(guān)系。5、答：一般步驟：1）對(duì)系統(tǒng)建模，2）求拉氏變換3）求傳遞函數(shù)4）求頻率響應(yīng)函數(shù)、幅頻特性和相頻特性；6）畫相應(yīng)的圖形并分析改進(jìn)之。二階系統(tǒng)圖形有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)它進(jìn)行討論，并考慮最左最右的趨勢(shì)。3、簡述信號(hào)不失真條件。4、測(cè)試裝置2個(gè)環(huán)節(jié)的串聯(lián)后的頻率響應(yīng)函數(shù)與它的2個(gè)組成之間的關(guān)系是什 么？為什么所有的系統(tǒng)都可以由一階和二階系統(tǒng)來組成？5、按一階系統(tǒng)為例，簡述求解具體系統(tǒng)頻譜特性的一般步驟，并簡要說出一階系統(tǒng)的特性。3答：對(duì)一個(gè)測(cè)試裝置，其輸出y(t)和輸入x(t)滿足 y(t)=A0x(t-0)。式中A0、0 均為常量。則，即實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量的基本條件為A()= A0 =常數(shù)，()=-04、測(cè)試裝置2個(gè)環(huán)節(jié)的串聯(lián)后的頻率響應(yīng)函數(shù)是它的2個(gè)組成頻率響應(yīng)函數(shù)之積。根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，任何多項(xiàng)式相除都可以化簡為一次式和二次式組合而組成。故所有的系統(tǒng)都可以由一階和二階系統(tǒng)來組成。5、答：一般步驟：1）對(duì)系統(tǒng)建模，2）求拉氏變換3）求傳遞函數(shù)4）求頻率響應(yīng)函數(shù)、幅頻特性和相頻特性；6）畫相應(yīng)的圖形并分析改進(jìn)之。一階系統(tǒng)圖形有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)它進(jìn)行討論，并分析最左最右的趨勢(shì)。2、周期信號(hào)的頻譜具有哪三個(gè)特點(diǎn),并簡要加以說明。3、理想的不失真測(cè)試系統(tǒng)的要求是什么？請(qǐng)簡要說明。4、直流電橋的和差特性是什么，請(qǐng)簡要加以說明。2、答：1) 離散性。周期信號(hào)的頻譜是離散的;2)諧波性。每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上, 基波頻率是諸分量頻率的公約數(shù);3)收斂性。工程中常見的周期信號(hào),其諧波幅值總的趨勢(shì)是隨諧波次數(shù)的增高而減小的。3、答：理想的不失真測(cè)試系統(tǒng)的要求:。記不失真測(cè)試系統(tǒng)的輸入為x(t),輸出為y(t)不失真, 即輸出只可放大S倍和延時(shí)時(shí)刻, 即應(yīng)對(duì)該式左、右分別作傅氏變換，有: 即: 4、答：相鄰相同，相對(duì)相反。輸出電壓最大。4、測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述有哪三種，請(qǐng)簡要說明它們?cè)鯓佑?jì)算、各自優(yōu)點(diǎn)及之間的關(guān)系。4、答：傳遞函數(shù)由常微分方程的拉氏變換得到、頻率響應(yīng)函數(shù)由其傅立葉變換得到、脈沖響應(yīng)函數(shù)由單位脈沖的拉氏變化得到。傳遞函數(shù)與脈沖響應(yīng)函數(shù)是一對(duì)拉氏變化對(duì)，頻率響應(yīng)函數(shù)與脈沖響應(yīng)函數(shù)是一對(duì)傅立葉變化對(duì)。各有優(yōu)點(diǎn)。四、計(jì)算題（共40分）1、試計(jì)算一階低通RC濾波器的頻率特性函數(shù)，并推導(dǎo)出濾波器的截止頻率。（10分）2、已知信號(hào)x(t)=e-t (t0)，(1) 求x(t)的頻譜函數(shù)X(f)，并繪制幅頻譜、相頻譜。(2) 求x(t)的自相關(guān)函數(shù)Rx () 。 （12分）3、一電容傳感器，其圓形極板r = 4mm，工作初始間隙0 =0.3mm，（1）工作時(shí)如果傳感器的工作間隙變化=2m，求電容的變化量。（2）如果測(cè)量電路靈敏度S1=100mv/pF，讀數(shù)儀表靈敏度S2=5格/mv，在=2m時(shí)，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？（0 = 8.8510-12 F/m）（12分）四計(jì)算題（40） 1.一階系統(tǒng)微分方程為， 兩邊拉氏變換得 ， ，, 2. x(f)=x(t)e-j2ftdt=- e(-j2f-1)=則x(f)= (f)=-arctg(2f)頻譜圖如上：(2) Rx()=x(t)x(t+)dt=e=e-3.解：（1）S=- =-4.9410-9F/m 當(dāng)=2Hm時(shí)， =S=-4.9410-9F/m（210-6m） =-+9.8810-15F（2）讀取儀表的變化格數(shù)為： 9.88*2*10-151012S1S2=9.8810-31005*2 =10（格）1、試證明一階線性測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為并推倒出它的幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式。（10分）2、已知信號(hào)x(t)= (t0)，(1) 求x(t)的頻譜函數(shù)X(f)，并繪制幅頻譜、相頻譜。(2) 求x(t)的自相關(guān)函數(shù)Rx () 。 （12分）3、二階系統(tǒng)的阻尼比=0.2，求=n時(shí)的幅值誤差和相位誤差，如果使幅值誤差不大于10，應(yīng)取多大阻尼比？。 （12分）1.一階系統(tǒng)微分方程為， 兩邊拉氏變換得 ， ，, 2.3.解：對(duì)于二階系統(tǒng)：當(dāng)w=wn時(shí)，A(w) =1/2，=-90。， 幅值誤差= A(w)-1100%=150%Am， 相位誤差=(w)= -90。， 如使幅值誤差不大于10%，則 A(w)-10.1， 即0.9A(w)1/20.1， 1/2.21/1.8, 阻尼比應(yīng)在0.460.55之間選取。、 已知RC低通濾波器的R=1K，C=1MF，當(dāng)輸入信號(hào)x= 100sin1000t時(shí)，求輸出信號(hào)y 。 （7分）4、（1）在下圖中寫出動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀所包含的各個(gè)電路環(huán)節(jié)。 （2）如被測(cè)量x(t) = sint，載波y(t)=sin6t，畫出各環(huán)節(jié)信號(hào)的波形圖。 15分)1.解：低通濾波器的截止頻率Wc2=2fc2=2而輸入信號(hào)Hx=100sin100t的頻率Wx=1000HzWc2 ，所以低通濾波器相當(dāng)于積分器，Hy=10-9 =10-10sin（1000t-900）4解：見課本101頁，圖3-19 動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀方框圖，以及各波形圖3、磁電式速度傳感器線圈平均直徑D=25mm，氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B=6000Gs，如傳感器的靈敏度S=600mv/cm/s，則工作線圈匝數(shù)應(yīng)為多少？（7分）4、已知調(diào)幅波xm(t)(100 + 30 cost +20 cos3t )cosct ，其中f c =10KHz，f=500Hz 。試求：（1）xm(t)所包含的各分量的頻率和幅值。（2）繪出調(diào)制信號(hào)與調(diào)幅波的頻譜。 （13分）3.解：磁感應(yīng)傳感器的靈敏度S=WRl,所以 線圈匝數(shù) W =S/