機(jī)械工程測試技術(shù)試題及答案

1、1、 填空（每空1份，共20分） 1.測試技術(shù)的基本任務(wù)是 獲取有用的信息 2.從時(shí)域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng) 脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積。 3.信號的時(shí)域描述，以 時(shí)間() 為獨(dú)立變量；而信號的頻域描述，以 頻率或 為獨(dú)立變量。 4.如果一個(gè)信號的最高頻率為50Hz，為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于 100Hz。 5.在橋式測量電路中，根據(jù)其 激勵(lì)電壓（或工作電壓或橋壓或電源） 的性質(zhì)，可將其分為直流電橋與交流電橋。 6.金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要區(qū)別在于：前者利用 導(dǎo)體機(jī)械形變 引起的電阻變化，后者利用 半導(dǎo)體電阻率的（或半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)） 變化引起的電阻變化。

2、7.壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的 壓電效應(yīng) 而工作的。 8.帶通濾波器的上下限截止頻率為fc2、fc1，其帶寬B = ；若其帶寬為1/3倍頻程則fc2 = fc1。 9.屬于能量控制型的傳感器有 電阻式傳感器 、 渦電流傳感器 電容式傳感器、電感式傳感器等。 10. 根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相 。 11. 相關(guān)濾波的工作原理是 同頻相關(guān)不同頻不相關(guān)/同頻檢測原理 12 測試裝置的動(dòng)態(tài)特性可以用 傳遞 函數(shù)、 頻率響應(yīng) 函數(shù)和 脈沖響應(yīng) 函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。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)的信號是 D 信號。 A

3、 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 B 。 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 C 。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 。A 回程誤差 B 絕對誤差 C 相對誤差 D 非線性誤差5 電阻應(yīng)變片的輸入為 B 。A 力 B 應(yīng)變 C 速度 D 加速度6 D 用于評價(jià)系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。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

4、短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應(yīng)選用 B 放大器。A 電壓 B 電荷 C 微分 D 積分8 在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量而且不受油污等介質(zhì)影響的是 D 傳感器。A 電容式 B 壓電式 C 電阻式 D 電渦流式9 信號分析設(shè)備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號的頻率，可將磁帶 B ，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 D 。 A 存在，但<5 B 存在，但<1 C 在時(shí)間常數(shù)很小時(shí)存在 D 不存在三、判斷題（用或×表示，在正確的題目對應(yīng)的括號里填，反之填 ×，每題1分

5、，共10分）1 （ F ）非周期信號的頻譜是連續(xù)的。2 （ T ）傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同。3 （ F ）調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。4 （ T ）渦流傳感器屬于有源傳感器。5 （ T ）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。6 （ T ）窗函數(shù)頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。7 （ F ）恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。8 （ T ）隨機(jī)激振屬于寬帶激振法。9 （ F ）壓電式加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。10.（ T ）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。四、簡答題（每題5分，共30分）1 已知周期方波的傅立

6、葉級數(shù)展開式為 試?yán)L出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點(diǎn)。頻譜特點(diǎn)：離散性、諧波性、遞減性 3分(每答對一個(gè)得1分)2 二階測試裝置的兩個(gè)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實(shí)現(xiàn)不失真測試，如何確定其取值范圍？ 固有頻率()和阻尼比() 3分(每答對一個(gè)得1.5分)；為了實(shí)現(xiàn)不失真,阻尼比()取值0.6 0.8; 工作頻率取值小于等于0.58 2分(每答對一個(gè)得1分3 何謂不失真測試？實(shí)現(xiàn)測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應(yīng)如何？輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0為常數(shù),則為不失真測試。 2分或者用文字描述上述關(guān)系，描述正確2分，不完整1分，錯(cuò)誤不得分

7、。實(shí)現(xiàn)不失真測試的測試裝置的 幅頻特性為 A()= A0 = 常數(shù) 1.5分 相頻特性為 ()= 1.5分 或者用文字表述，表述正確同樣得分。4 信號的預(yù)處理包括那些環(huán)節(jié)？ （1）電壓幅值調(diào)理（或者放大） 1分（2）濾波（或者濾去高頻） 2分（3）隔離直流分量（或者隔直） 1分（4）如原信號進(jìn)行調(diào)制，則應(yīng)先進(jìn)行解調(diào)（或者解調(diào)） 1分5 為什么在動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀上除了設(shè)有電阻平衡旋鈕外，還設(shè)有電容平衡旋鈕？動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀采用的是純電阻交流電橋（1分），即使各橋臂均為電阻，由于導(dǎo)線間存在分布電容（1分），相當(dāng)于在各橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容，因此，除了電阻平衡外，還須有電容平衡（3分）。 5分6 測得兩個(gè)

8、同頻正弦信號的相關(guān)函數(shù)波形如圖1，問：圖1（1） 這一波形是自相關(guān)函數(shù)還是互相關(guān)函數(shù)？為什么？（2） 從波形中可以獲得信號的哪些信息？（1）互相關(guān)函數(shù)，因?yàn)槭欠瞧娣桥己瘮?shù)。 2分 （2）頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同 1分 相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位 1分 幅值信息：此波形的振幅是兩個(gè)正弦波振幅乘積的一半 1分五、計(jì)算題（共14分）1 （6分）已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為， 式中 當(dāng)輸入信號為時(shí)，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出.。令， 根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性， 由，可以得到： 1分 1分 由，可以得到： 1分 1分 由線性系統(tǒng)的疊加性可得 2 （4分）有

9、一信號，初始相角為一隨機(jī)變量；試求 1）求其自相關(guān)函數(shù)；2）確定其均值和方差。 自相關(guān)函數(shù)： 1分 = = 1分 均值：=0 1分 方差： 3 （4分）以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負(fù)載電阻無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓 單臂：V 2分 雙臂：V 2分 復(fù)習(xí)題第一章 信號及其描述（一）填空題1、 測試的基本任務(wù)是獲取有用的信息，而信息總是蘊(yùn)涵在某些物理量之中，并依靠它們來傳輸?shù)?。這些物理量就是 ，其中目前應(yīng)用最廣泛的是電信號。2、 信號的時(shí)域描述，以 為獨(dú)立變量；而信號的頻域描述，以 為獨(dú)立變量。3、 周期信

10、號的頻譜具有三個(gè)特點(diǎn)： ， ， 。4、 非周期信號包括 信號和 信號。5、 描述隨機(jī)信號的時(shí)域特征參數(shù)有 、 、 。6、 對信號的雙邊譜而言，實(shí)頻譜（幅頻譜）總是 對稱，虛頻譜（相頻譜）總是 對稱。（二）判斷對錯(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、 非周期信號的頻譜一定是連續(xù)的。（ ）4、 非周期信號幅頻譜與周期信號幅值譜的量綱一樣。（ ）5、 隨機(jī)信號的頻域描述為功率譜。（ ）（三）簡答和計(jì)算題1、 求正弦信號的絕對均值|x|和均方根值xrms。2、 求正弦信號的均值，均方值，和概率密度函數(shù)p(x

11、)。3、 求指數(shù)函數(shù)的頻譜。4、 求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)的傅立葉變換。5、 求指數(shù)衰減振蕩信號的頻譜。10第二章 測試裝置的基本特性（一）填空題1、 某一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為，輸入信號，則輸出信號的頻率為 ，幅值 ，相位 。2、 試求傳遞函數(shù)分別為和的兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。3、 為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有 、 和 。4、 當(dāng)測試系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系為時(shí)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn) 測試。此時(shí)，系統(tǒng)的頻率特性為 。5、 傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的 越小。6、 一個(gè)理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)該具有 關(guān)系為最佳。（二）選擇題1、 不屬于測試系統(tǒng)的靜特性。

12、（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

13、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（三）判斷對錯(cuò)題（用或×表示）1、 一線性系統(tǒng)不滿足“不失真測試”條件，若用它傳輸一個(gè)1000Hz的正弦信號，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、 測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。（ ）6、 幅頻特性是指響應(yīng)與

14、激勵(lì)信號的振幅比與頻率的關(guān)系。（ ）（四）簡答和計(jì)算題1、 什么叫系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)？它和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有何關(guān)系？2、 測試裝置的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性各包括那些？3、 測試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測試的條件是什么？4、 某測試裝置為一線性時(shí)不變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為。求其對周期信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。5、 將信號輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出的表達(dá)式。第三章 常用傳感器（一）填空題1、 屬于能量控制型的傳感器有 等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有 等（每個(gè)至少舉例兩個(gè)）。2、 金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的物理基礎(chǔ)的區(qū)別在于：前者利用 引起的電阻變化，后者利用 變化引起的電阻變化。3、 為了提高

15、變極距電容式傳感器的靈敏度、線性度及減小外部條件變化對測量精度的影響，實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用 工作方式。4、 壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式： 放大器和 放大器，后接 放大器時(shí)，可不受連接電纜長度的限制。5、 渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導(dǎo)體在交流磁場中的 效應(yīng)。6、 磁電式速度計(jì)的靈敏度單位是 。7、 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的 而工作的。（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)行測量的

16、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、 在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量，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

17、： 。（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（三）判斷對錯(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。（ ）（四）簡答和計(jì)算題1、 哪些傳感器可選作小位移傳感器？2、 渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量？為什么？3、 電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？4、

18、電渦流傳感器能否測量塑料物體移動(dòng)的位移？若能測量理由是什么？不能測量理由是什么？應(yīng)采取什么措施改進(jìn)，就可以用電渦流傳感器測量了。5、 壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么？6、 試用雙螺管線圈差動(dòng)型電感傳感器做成一個(gè)測力傳感器。（1） 用簡圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡要說明其作用原理；（2） 兩個(gè)線圈通常應(yīng)該接在什么電路中？用圖說明如何接法。7、 某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑，工作初始極板間距離，介質(zhì)為空氣。問：（1） 如果極板間距離變化量，電容的變化量是多少？（2） 如果測量電路的靈敏度，讀數(shù)儀表的靈敏度（格mV）在時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少？第四章 信號調(diào)

19、理、記錄和顯示（一）填空題1、 電橋的作用是把電感、電阻、電容的變化轉(zhuǎn)化為 輸出的裝置。2、 在橋式測量電路中，按照 的性質(zhì)，電橋可分為直流和交流電橋。3、 在橋式測量電路中，根據(jù)工作時(shí)阻抗參與變化的 可將其分為半橋與全橋測量電路。4、 調(diào)幅是指一個(gè)高頻的正（余）弦信號與被測信號 ，使高頻信號的幅值隨被測信號的 而變化。信號調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的 。5、 調(diào)頻波的解調(diào)又稱為 。6、 調(diào)頻是利用信號電壓的 控制一個(gè)振蕩器，使其輸出為等幅波，而 與信號電壓成正比。7、 常用濾波器的上、下截止頻率、的定義為 ，其帶寬 ，若為倍頻程濾波器與的關(guān)系為 。8、 RC低通濾波器中RC值愈 ，則上截止

20、頻率愈低。（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)制信號與載波信號 。（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） （

21、3） （4）（三）判斷對錯(cuò)題（用或×表示）1、 平衡純電阻交流電橋須同時(shí)調(diào)整電阻平衡與電容平衡。 （ ）2、 調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。 （ ）3、 帶通濾波器的波形因數(shù)值越大，其頻率選擇性越好。 （ ）4、 將高通與低通濾波器串聯(lián)可獲得帶通或帶阻濾波器。 （ ）（四）簡答和計(jì)算題1、 何謂電橋平衡？要使直流電橋平衡，橋臂參數(shù)應(yīng)滿足什么條件？交流電橋應(yīng)滿足什么條件？2、 調(diào)幅波的解調(diào)方法有哪幾種？3、 抗混濾波器的作用是什么？它選用何種濾波器？其截止頻率如何確定？4、 相關(guān)濾波器的的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。5、 以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值為的固定電阻組成電橋，

22、供橋電壓，若其負(fù)載電阻為無窮大，應(yīng)變片的應(yīng)變。（1）求單臂電橋的輸出電壓及其靈敏度。（2）求雙臂電橋的輸出電壓及其靈敏度6、 若為調(diào)制信號，為載波，為調(diào)幅波（如圖所示）（1）利用傅里葉變換性質(zhì)說明調(diào)幅過程的原理。（2）畫出載波與調(diào)幅波的雙邊頻譜圖。第五章 信號處理初步（一）填空題1、 為了識別信號類型，常用的信號分析方法有 、和 。2、 為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有 、 和 。3、 在數(shù)字信號處理中，為避免頻率混疊，應(yīng)使被采樣的模擬信號成為 ，還應(yīng)使采樣頻率滿足采樣定理即 。4、 如果一個(gè)信號的最高頻率為50Hz，為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于 Hz。5

23、、 若x(t)是均值為ux為零的寬帶隨機(jī)信號其自相關(guān)函數(shù)=0時(shí)Rx() ，®時(shí)Rx() 。6、 用于評價(jià)系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。7、 若某一信號的自相關(guān)函數(shù)為，則該信號的均方值為= ，均方根值為xrms= 。8、 最常用的功率譜估計(jì)方法為 。9、 為信號的 沿頻率軸的分布，稱為 。10、 巴塞伐爾定理表示在 中計(jì)算的信號總能量，等于在 中計(jì)算的信號總能量。（二）判斷對錯(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、 對于周期信號，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。（ ）（三）簡答和計(jì)算題1、 已知信號，求信號的自相關(guān)函數(shù)，并畫出自功率譜（雙邊幅值譜）。2、 求頻率相同的單位方波和正弦波的互相關(guān)函數(shù)。3、 相關(guān)濾波器的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。4、 試根據(jù)一個(gè)信號的