機械工程測試技術基礎試題(卷)A與答案解析

1、 一、填空題(每空1分，共10分)1.信號可分為_ _兩大類。2.在平穩(wěn)隨機過程中，若任一單個樣本函數(shù)的時間平均統(tǒng)計特性等于該過程的集合平均統(tǒng)計特性，則該過程叫_。3.對于線性系統(tǒng)，若輸入為x(t)=x0ejt，則其穩(wěn)態(tài)輸出y(t)=，這個性質(zhì)稱為_。4.已知濾波器的帶寬為b，它對階躍響應的建立時間為te，則b和te的關系為_。5.若測試系統(tǒng)由兩個環(huán)節(jié)并聯(lián)而成，且各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為h1(s)和h2(s)，則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為_。6.若采樣頻率過低，不滿足采樣定理，則被采樣的離散信號的頻譜會發(fā)生_現(xiàn)象。7.頻率不同的兩個正弦信號，其互相關函數(shù)rxy()=_。8.若信號滿足y(t)=kx(t

2、)關系，式中k為常數(shù)，則互相關系數(shù)xy()=_。9.兩個時域函數(shù)乘積的傅里葉變換等于這兩個函數(shù)_。10.圖1-10所示電橋的輸出為_。 圖1-10二、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內(nèi)。每小題1分，共15分)1.描述非周期信號的數(shù)學工具是( ) a.三角函數(shù)b.拉氏變換 c.傅氏級數(shù)d.傅氏變換2.時域信號x(t)二階導數(shù)的傅里葉變換是( ) a. b. c. (j2f)2x(f)d. (2f)2x(f)3.概率密度函數(shù)是在什么域上描述隨機信號的分布規(guī)律( ) a.時間域b.頻率域c.幅值域d.復數(shù)域4.測試裝置的傳遞函數(shù)h(s)的分母與

3、( )有關。 a.輸入量x(t)b.輸出量y(t) c.輸入點的位置d.裝置的結構5.無論二階系統(tǒng)的阻尼比如何變化，當它所受的激振力頻率與系統(tǒng)固有頻率相等時，該系統(tǒng)的位移響應與激振力之間的相位差必為( ) a. 0°b. 90°c. 180°d.不定值6.差動式電感傳感器和差動式電容傳感器具有( )的特點。 a.靈敏度提高了一倍，非線性度降低了一倍 b.靈敏度和非線性度都降低了 c.靈敏度提高了一倍，非線性度降低了若干 d.靈敏度提高了若干，非線性度降低了一倍7.欲進行旋轉(zhuǎn)齒輪的轉(zhuǎn)速測量，宜選用( )傳感器。 a.壓電式b.磁電式c.電阻式d.熱電式8.為使壓電式

4、傳感器的靈敏度不受電纜長短的影響，應選用( )放大器。 a.電壓b.比例c.電荷d.差動9.常用于對調(diào)幅波解調(diào)的裝置是( ) a.乘法器b.濾波器c.鑒頻器d.相敏檢波器10.正弦信號x(t)=x0sin(t+)的自相關函數(shù)為( ) a. b. c. d.11.數(shù)字信號的特征是( ) a.時間上連續(xù)幅值上離散b.時間上離散幅值上連續(xù) c.時間上和幅值上都連續(xù)d.時間上和幅值上都離散12.已知模擬量的最大幅值為±5v，現(xiàn)要求a/d轉(zhuǎn)換器的輸出最大誤差0.5mv，應選用下列哪一種a/d轉(zhuǎn)換器( ) a. 8位b. 10位c. 12位d. 16位13.恒帶寬比濾波器(信頻程濾波器)的帶寬b

5、與中心頻率fn( ) a.比值為常數(shù)b.無關c.成正比d.成反比14.一選頻裝置，其幅頻特性在f1f2區(qū)間急劇衰減(f2>f1)，在0f1和f2之間近乎平直，這叫( )濾波器。 a.低通b.高通c.帶通d.帶阻15.電荷放大器是一個( )放大器。 a.高增益，帶電阻反饋的運算b.低增益，帶電容反饋的運算 c.高增益，帶電容反饋的運算d.高增益的電橋三、問答題(每小題6分，共30分)1.什么是測試裝置的靜態(tài)特性?常用哪幾個特性參數(shù)來描述?2.實現(xiàn)不失真測試的條件是什么?分別敘述一、二階裝置滿足什么條件才能基本上保證不失真測試。3.調(diào)制波有哪幾種?分別說明其含義，并指出常用的有哪兩種。4.選

6、用傳感器時應考慮到哪些原則?5.機械量的計算機輔助測試系統(tǒng)有哪幾個基本環(huán)節(jié)組成?用框圖示意說明。四、計算題(每小題15分，共30分)1.設有一時間函數(shù)f(t)及其頻譜如圖4-1所示，現(xiàn)乘以振蕩函數(shù)sin2f0t (f0>fm)。其中，函數(shù)f(t)叫做調(diào)制信號，sin2f0t叫做載波，試求調(diào)幅信號f(t)sin2f0t的傅里葉變換，示意畫出調(diào)幅信號及其頻譜。2.求傳遞函數(shù)為h(s)=的系統(tǒng)對正弦輸入x(t)=10sin(62.8t)的穩(wěn)態(tài)響應y(t),并求出幅值誤差和相位誤差。五、綜合題(15分)有一加速度傳感器由殼體1、彈性梁2、質(zhì)量塊3和應變片4組成如圖5-1所示，若將此傳感器輸出信號

7、接入電橋電路進行測量。設r1=r2=r3=r4=r(1)試用電橋示意圖說明應變片應如何接在電橋電路中；(2)若電橋由交流電源供電，ui(t)=8cos2000t，應變片應變(t)=acos100t，求電橋輸出電壓u0(t)，并繪出u0(t)的頻譜(雙邊譜)一、填空題(每空1分，共10分)1.確定性信號和非確定性信號(或隨機信號)2.各態(tài)歷經(jīng)隨機過程(或遍歷隨機過程)3.頻率保持性4.bte=常數(shù) (或 b)5.h(s)=h1(s)+h2(s)6.頻混(或混疊)7.08.±19.傅里葉變換的卷積10.0二、單項選擇題(每小題1分，共15分) 1.d 2.c 3.c 4.d 5.b 6.

8、c 7.b 8.c 9.d 10.b 11.d 12.d 13.a 14.d 15.c三、問答題(每小題6分，共30分)1.測試裝置的靜態(tài)特性就是指在靜態(tài)測量情況下描述實際測試裝置與理想定常線性系統(tǒng)的接近程度。常用的特性參數(shù)有靈敏度、線性度和回程誤差等。2.測試裝置實現(xiàn)不失真測試的條件是a()=a0=常數(shù)()=-t0為能滿足上述條件，對于一階裝置，時間常數(shù)原則上越小越好，對于二階裝置一般選取=0.60.8，=00.58n。3.調(diào)制波有調(diào)幅波、調(diào)頻波和調(diào)相波三種。載波信號的幅值受調(diào)制信號控制時，輸出的已調(diào)波稱為調(diào)幅波；載波信號的頻率受調(diào)制信號控制時，輸出的已調(diào)波稱為調(diào)頻波；載波信號的相位受調(diào)制信

9、號控制時，輸出的已調(diào)波稱為調(diào)相波；常用的調(diào)制波有調(diào)幅波和調(diào)頻波兩種。4.選用傳感器時應考慮到以下原則：(1)靈敏度 (2)響應特性 (3)線性范圍 (4)可靠性 (5)精確度(6)測量方式及其它5.傳感器抗混疊濾波器a/d轉(zhuǎn)換器計算機處理器四、計算題(每小題15分，共30分)1. 解：設x1(t)=sin2f0t 則x1(f)=令x(t)=f(t)x1(t) 則x(f)=f(f)*x1(f)即 x(f)=f(f)* =2.解：由頻率保持性知y(t)=10|h()|sin(62.8t+()且 h()=(w)=-arctg()=-tg-1(0.01×62.8)=-32°y(t)

10、=42.3sin(62.8t-32°)幅值誤差為5×10-42.3=7.7，相位誤差為32°五、綜合題(15分)解：(1)電橋應接成全橋如圖示(2)u0(t)=k(t)u0(t)=kui(t)(t)=k·8cos2000t·acos100t=8kacos2100t+cos1900tf1=1050hz f2=950hzu0(f)=4ka(f+1050)+(f-1050)+4ka(f+950)+(f-950)一、 填空題（20分，每空1分）1.測試技術是測量和實驗技術的統(tǒng)稱。工程測量可分為 靜態(tài)測量 和 動態(tài)測量 。2.測量結果與 被測真值 之差稱

11、為 測量誤差 。3.將電橋接成差動方式習以提高 靈敏度 ，改善非線性，進行 溫度 補償。4.為了 補償 溫度變化給應變測量帶來的誤差，工作應變片與溫度補償應變片應接在 相鄰 橋臂上。5調(diào)幅信號由載波的 幅值 攜帶信號的信息，而調(diào)頻信號則由載波的 頻率 攜帶信號的信息。6繪制周期信號的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學表達式是 傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù) ，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學表達式是 傅氏復指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù) 。7信號的有效值又稱為 ，有效值的平方稱為 ，它描述測試信號的強度(信號的平均功率)。8確定性信號可分為周期信號和非周期信號兩類，前者頻譜特點是 ，后者頻譜特點是 。9.為了求取測試裝置本身的動態(tài)

12、特性，常用的實驗方法是 和 。10.連續(xù)信號與進行卷積其結果是： 。其幾何意義是 。二、 選擇題（20分，每題2分）1直流電橋同一橋臂增加應變片數(shù)時，電橋靈敏度將(c)。a增大 b減少 c.不變 d.變化不定2調(diào)制可以看成是調(diào)制信號與載波信號(a)。a相乘 b相加 c相減 d.相除3描述周期信號的數(shù)學工具是(d)。a相關函數(shù) b拉氏變換 c傅氏變換 d.傅氏級數(shù)4下列函數(shù)表達式中，(b)是周期信號。abc5時域信號的時間尺度壓縮時，則其頻帶的變化為(b)。a頻帶變窄、幅值增高 b頻帶變寬、幅值壓低c頻帶變窄、幅值壓低 d頻帶變寬、幅值增高6非線性度是表示定度曲線(a)的程度。a偏離其擬合直線

13、b接近真值 c正反行程的不重合7一般來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，則其測量范圍(b)。a越寬 b越窄 c不變8.下列哪一種敏感元件不屬于彈性式壓力敏感元件（d）a.波登管 b膜片c波紋管 d電阻應變片9.對于單向應力狀態(tài)的測量，貼應變片時，應變片的方向與主應力方向應該相交成（a）a.0° b45°c90° d30°10二階裝置引入合適阻尼的目的是（c）。a使系統(tǒng)不發(fā)生共振 b使得讀數(shù)穩(wěn)定c獲得較好的幅頻、相頻特性三、簡答題（共30分）1.信號分析和處理必需遵循的原則有哪幾點？（4分）2.周期信號的頻譜具有哪幾個特點？（6分）3.現(xiàn)有電阻和，電感l(wèi)和電容c，

14、連結成四臂交流電橋，試畫出能滿足電橋平衡的正確接橋方法，并寫出該電橋的平衡條件。（設激勵為，輸出為）。（5分）4.在使用電阻應變片時，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，若在工作電橋上增加電阻應變片的數(shù)量以提高靈敏度。試問在半橋上各串聯(lián)一片的情況下，是否可以提高靈敏度？為什么？（5分）5.什么是調(diào)制和解調(diào)？為什么要調(diào)制？（5分）6.在機械工程中常見的有哪些參數(shù)的測量？（5分）四、計算題（共20分，每小題10分）1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。0t/2-t/2atx(t)2.用電阻應變片及雙臂電橋懸臂梁的應變。其貼片及組橋方法如圖所示。已知圖中，上下貼片位置對稱，應變片的靈敏度系數(shù)。應變值，電橋供橋電壓。試分別求

15、出如圖組成橋路時的輸出電壓答案一、填空題（20分，每空1分）1.靜態(tài)測量；動態(tài)測量2.被測真值；測量誤差3.靈敏度；溫度4.補償；相鄰5幅值；頻率6傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù)；傅氏復指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù)。7均方根值；均方值8離散的；連續(xù)的9.頻率響應法；階躍響應法10.；把原函數(shù)圖像平移至位置處二、選擇題（20分，每小題2分）題號12345678910答案cadcbabdac三、簡答題（共30分）1.信號分析和處理必需遵循的原則有哪幾點？（4分）答： 各環(huán)節(jié)的輸入量與輸出量之間應保持一一對應的關系，并盡量不失真；（2） 盡可能減小或消除各種干擾。（2）2.周期信號的頻譜具有哪幾個特點？（6分）答

16、： 周期信號的頻譜是離散的。（2） 每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上，基波頻率是各分量頻率的公約數(shù)。（2） 各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。工程中常見的周期信號，其諧波幅值總的趨勢是隨諧波次數(shù)的增高而減小的。因此，在頻譜分析中沒必要取那些次數(shù)過高的諧波分量。（2）3.現(xiàn)有電阻和，電感l(wèi)和電容c，連結成四臂交流電橋，試畫出能滿足電橋平衡的正確接橋方法，并寫出該電橋的平衡條件。（設激勵為，輸出為）。（5分）答：正確的接橋方法如圖所示：（3）電橋的平衡條件是：（2）4.有人在使用電阻應變片時，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應變片數(shù)以提高靈敏度。試問，在半橋上各串聯(lián)一片的

17、情況下，是否可以提高靈敏度？為什么？（5分）答：不能提高靈敏度。因為半橋雙臂時，其輸出電壓為：（2）當量橋臂各串聯(lián)電阻應變片時，其電阻的相對變化量為（2）即仍然沒有發(fā)生變化，故靈敏度不變。要提高靈敏度只能將雙臂電橋改為全橋連接。這時。（1）5.什么是調(diào)制和解調(diào)？為什么要調(diào)制？（5分）答：所謂調(diào)制，就是在調(diào)制信號（測試信號）的控制下，使載波信號（工作信號）的某些參數(shù)（如幅值、頻率、相位）發(fā)生變化的過程。（2）解調(diào)，就是從已調(diào)制波中恢復出調(diào)制信號的過程一般的被測量，如力、位移、應變等，經(jīng)傳感器檢測變換后，常常是一些緩變的電信號。（1）經(jīng)過調(diào)制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，調(diào)制波

18、抗干擾能力強，也便于傳輸。（2）6.在機械工程中常見的有哪些參數(shù)的測量？（5分）答：在機械工程的測試過程中，常見的參數(shù)測量有：應力的測量；應變的測量；扭矩的測量、振動信號的測量；聲強測量；聲發(fā)射測量；位移的測量；流量的測量；壓力的測量等。（每一種0.5分）四、計算題（共20分，每小題10分）1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。解：一個周期內(nèi)的表達式為：（2）因為為偶函數(shù)，所以， （1）（2）出此得的三角函數(shù)形式傅里葉級數(shù)展開為（1）n次諧波分量的幅值（1）n次諧波分量的相位（1）畫出的頻譜如圖所示。（2）2.用電阻應變片及雙臂電橋懸臂梁的應變。其貼片及組橋方法如圖所示。已知圖中，上下貼片位置對稱

19、，應變片的靈敏度系數(shù)。應變值，電橋供橋電壓。試分別求出如圖組成橋路時的輸出電壓解：如圖（b）組橋時的輸出電壓為（5）如圖（c）組橋時的輸出電壓為（5）機械工程測試技術基礎課程試題d一、填空題（20分，每空1分）1、由信息與信號的關系可知，信號是信息的（ ）。2、數(shù)字信號是指時間和幅值都具有（ ）特性的信號。3、為了求取測試裝置本身的動態(tài)特性，常用的實驗方法是（ ）和（ ）。 4、模似信號是指時間和幅值都具有（ ）特性的信號。 5、正弦信號的自相關函數(shù)是一個同頻的（ ）函數(shù)。 6、直流電橋的平衡條件是（ ）。 7、濾波器的分辨率越高，則測量信號時其響應速度（ ）。 8、帶通濾波器的中心頻率f=5

20、00hz，負3分貝點的帶寬b=10hz，則該濾波器的品質(zhì)因數(shù)q=（ 50 ）。 9、單位頻寬上的幅值表示的是（ ）函數(shù)。1將電橋接成差動方式習以提高 ，改善非線性，進行 補償。2調(diào)幅信號由載波的 攜帶信號的信息，而調(diào)頻信號則由載波的 攜帶信號的信息。3調(diào)幅過程在頻域相當于 過程，調(diào)幅裝置實質(zhì)上是一個 。4.測試技術是測量和實驗技術的統(tǒng)稱。工程測量可分為 和 。測量結果與被測真值之差稱為測量誤差。5確定性信號可分為周期信號和非周期信號兩類，前者頻譜特點是 ，后者頻譜特點是 。6繪制周期信號的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學表達式是 ，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學表達式是 。7周期信號的傅氏三角級數(shù)中的是從0到展

21、開的。傅氏復指數(shù)級數(shù)中的是從 到 展開的。8周期信號的傅氏三角級數(shù)展開式中：表示 ，表示 ，表示直流分量。9余弦函數(shù)只有 譜圖，正弦函數(shù)只有 譜圖。10單位脈沖函數(shù)與在點連續(xù)的模擬信號的下列積分： 。這一性質(zhì)稱為 。二、選擇題（20分，每題2分）1為了保證實現(xiàn)極距變化型差動電容傳感器的差動工作，傳感器的兩個電容應當連接成( )。a并聯(lián)電路 b串聯(lián)電路 c電橋電路2要使rc低通濾波器的通帶加寬，則rc值應( )。a.增加 b減少 c不變3描述非周期信號的數(shù)學工具是 。a三角函數(shù) b拉氏變換 c. 傅氏變換 d. 傅氏級數(shù)4下列信號中 信號的頻譜是連續(xù)的。abc.5數(shù)字信號的特征是 。a時間上離散

22、、幅值上連續(xù) b時間、幅值上均離散c時間、幅值上都連續(xù) d時間上連續(xù)、幅值上量化6測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為( )。a.精度 b靈敏度 c精密度 d.分辨率7測試裝置的脈沖響應函數(shù)與它的頻率響應函數(shù)間的關系是（ ）。a卷積 b傅氏變換對 c拉氏變換對 d微分8多種信號之和的頻譜是 。a.離散的 b.連續(xù)的 c.隨機的 d.周期的9二階裝置，用相頻特性中時所對應的頻率作為系統(tǒng)的固有頻率的估計值，該值與系統(tǒng)阻尼率的大?。?）。a有關 b無關 c略有關系 d有很大關系10.濾波器的上、下截止頻率為，中心頻率；則它們的關系是( )。a= b= c.=三、簡答題（共30分）1.測量按測量

23、值獲得的方法進行分類有哪些？（6）2.重復性誤差和遲滯誤差有何區(qū)別? （6）3.什么是不失真測試，不是真測試的條件是什么？（4）答：4.下面四個圖分別是哪一種濾波器的幅頻曲線特性圖，并說明各自的工作特征。（4）5.試敘述信號的采樣和截斷的過程是怎樣實現(xiàn)的，結果如何？（5）6.電器式傳感器包括哪幾種，各自的工作原理如何？（5）四、計算題（共20分，每小題10分）1.對稱方波的波形圖如圖所示。求傅里葉級數(shù)的三角形式展開，并畫出頻譜。2.如圖所示為兩直流電橋，其中圖(a)稱為臥式橋，圖(b)稱為立式橋，且，為應變片，為固定電阻。試求在電阻應變片阻值變化為時，兩電橋的輸出電壓表達式并加以比較。五、分析

24、題（10分）在輸油管道上，常裝有監(jiān)測裝置用以監(jiān)測管道的裂損或泄漏，并能確定損傷位置，如圖5-21所示。一、填空題（20分，每空1分）1靈敏度；溫度2幅值；頻率3頻率搬移乘法器4.靜態(tài)測量、動態(tài)測量5離散的、連續(xù)的6傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù)、傅氏復指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù)。78余弦分量的幅值；正弦分量的幅值9實頻；虛頻10；脈沖采樣二、選擇題（20分，每小題2分）題號12345678910答案abccbdbcba三、簡答題（共30分，每小題5分）1.測量按測量值獲得的方法進行分類有哪些？（6）答：直接測量指無需經(jīng)過函數(shù)關系的計算，直接通過測量儀器得到被測值得測量。（等精度直接測量和不等精度直接測量）

25、；（2）間接測量指在直接測量值的基礎上，根據(jù)已知函數(shù)關系，計算被測量的量值的測量；（2）組合測量指將直接測量或間接測量與被測量值之間按已知關系組合成一組方程（函數(shù)關系），通過解方程組得到被測值得方法。（2）2.重復性誤差和遲滯誤差有何區(qū)別? （6）答：重復性是指測試裝置在輸入按同一方向做全量程連續(xù)多次變動時，所得特性曲線不一致的程度。一般來說正行程的最大重復性偏差為，反行程的最大重復性偏差為，重復性誤差取這兩個最大偏差中的較大者，再以滿量程輸出的百分數(shù)表示。即（3）遲滯是測試裝置在正反行程中輸入輸出曲線的不重合程度。即式中，是正反行程間，對于同一輸入雖的最大差值。（3）3.什么是不失真測試，不

26、失真測試的條件是什么？（4）答：若都是常數(shù)，如果一個測試裝置，則有，即認為該測試裝置實現(xiàn)了不失真測量。（2）這表明，輸出信號較輸入信號，幅值放大了倍，時間上滯后了，波形一致。對上式作傅里葉變換，有。所以，若要實現(xiàn)輸出波形不失真，其幅頻、相頻特性應滿足如下條件。4.下面四個圖分別是哪一種濾波器的幅頻曲線特性圖，并說明各自的工作特征。（4）答：低通濾波器 之間為通頻帶，的頻率成分極大地衰減；（1）高通濾波器 之間為通頻帶，的頻率成分極大地衰減；（1）帶通濾波器 之間為通頻帶，其它的頻率成分極大地衰減；（1）帶阻濾波器 之間為阻帶頻率，其它的頻率成分通頻帶。（1）5.試敘述信號的采樣和截斷的過程是怎樣實現(xiàn)的，結果如何？（5）答：采樣就是對時間歷程進行等時間距離的信號“摘取”，以便于計算機的存儲和計算分析。（2）而由因為計算