機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)(第三版)試卷集

1、機械工程測試基礎(chǔ)試卷集1、 填空題、周期信號的頻譜是離散的，而非周期信號的頻譜是 連續(xù) 的。、均方值x2表示的是信號的強度，它與均值x、方差x2的關(guān)系是 。 、測試信號調(diào)理電路主要有 、 、 。、測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有 、 、 。、靈敏度表示系統(tǒng)輸出與輸入之間的比值，是定度曲線的 。、傳感器按信號變換特性可分為 、 。、當(dāng) 時，可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關(guān)系，其靈敏度S趨于 。、和差特性的主要內(nèi)容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合 、 的變化，才能使輸出有最大值。、信號分析的過程主要包括： 、 。10、系統(tǒng)動態(tài)特性在時域可用 來描述，在復(fù)數(shù)域可用 來描述，在頻域可用 來描述。

2、11、高輸入阻抗測量放大電路具有高的共模抑制比，即對共模信號有抑制作用，對信號有放大作用。12、動態(tài)應(yīng)變儀上同時設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導(dǎo)線間存在 。13、壓控振蕩器的輸出電壓是方波信號，其 與輸入的控制電壓成線性關(guān)系。14、調(diào)頻波的解調(diào)又稱，其解調(diào)電路稱為。15、濾波器的通頻帶寬和響應(yīng)時間成關(guān)系。16、濾波器的頻率分辨力主要由其決定。17、對于理想濾波器，濾波器因數(shù)。18、帶通濾波器可由低通濾波器（fc2）和高通濾波器（fc1）而成（fc2> fc1）。19、測試系統(tǒng)的線性度和滯后度是由系統(tǒng)誤差引起的；而重復(fù)性誤差是由隨機誤差引起的。一、填空題：1、 連續(xù)2、¢x2=H

3、x2+óx2 3、電橋、放大、調(diào)制解調(diào)電路4、非線性度、靈敏度、回程誤差 5、斜率 6、組合型、一體化型7、óó0 定位 8、相鄰相反 相對相同 9、信號分析、信號處理10、傳遞函數(shù)、頻率函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)11、差模12、分布電容 13、頻率 14、鑒頻、鑒頻器 15、反比 16、帶寬B 17、1 18、串聯(lián)19、系統(tǒng)、隨機二、問答題（共30分）、 什么是測試？說明測試系統(tǒng)的構(gòu)成及各組成部分的作用。（10分）、 說明電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的異同點，各有何優(yōu)點？（10分）、 選用傳感器的原則是什么？（10分）(15分一、 問答題1、 答：測試是測量和試驗的綜合，

4、是一種研究型的探索型的、論證型的測量過程，也是獲取信息的過程。（1） 測量對象（2） 傳感器：在測試系統(tǒng)和被測試對象之間建立了一定的連接關(guān)系，它直接感受被測量并將其轉(zhuǎn)換成電信號。是測試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。（3） 中間轉(zhuǎn)換電路（信號調(diào)理電路）：作用是將傳感器的輸出信號 進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換，使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理。（4） 信號處理單衣：它是以計算機為核心對中間轉(zhuǎn)換電路的輸出信號作進(jìn)一步地處理（如：計算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲存等）（5） 顯示、記錄部分：作用是輸出測試結(jié)果。2、答：相同之處在于：都是將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，且dR/R=(1+2H)+E,其中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模

5、量，(1+2H)是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，E是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化，所以dR/R(1+2H)，S1+2H；而半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。所以dR/R=E，SE。各自的優(yōu)點分別為：電阻絲應(yīng)變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，一般為電阻絲應(yīng)變片的50-70倍。3、基本原則是：選用的傳感器其性能應(yīng)當(dāng)與被測信號的性質(zhì)相匹配。（1）靜態(tài)特性方面：a、應(yīng)使被測量的變化范圍在傳感器的線性范圍以內(nèi)，并保證線性誤差在允許范圍內(nèi)；b、傳感器的分辨率（力）從數(shù)據(jù)上應(yīng)小于測量要求的分辨率（力）c、滿足實

6、際要求的條件下，精度不宜過高。三、計算題（共55分）、 已知信號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 () 。 （15分）、 二階系統(tǒng)的阻尼比=0.2，求=n時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？。 （10分）、 一電容傳感器，其圓形極板r = 4mm，工作初始間隙0 =0.3mm，（1）工作時如果傳感器的工作間隙變化=±2m，求電容的變化量。（2）如果測量電路靈敏度S1=100mv/pF，讀數(shù)儀表靈敏度S2=5格/mv，在=±2m時，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格

7、？（0 = 8.85×10-12 F/m） (8分)、 已知RC低通濾波器的R=1K，C=1MF，當(dāng)輸入信號x= 100sin1000t時，求輸出信號y 。 （7分）、（1）在下圖中寫出動態(tài)應(yīng)變儀所包含的各個電路環(huán)節(jié)。 （2）如被測量x(t) = sint，載波y(t)=sin6t，畫出各環(huán)節(jié)信號的波形圖。 3.解：（1）S=- =-4.94×10-9F/m 當(dāng)=2Hm時， =S=-4.94×10-9F/m×（2×10-6m） =-+9.88×10-15F（2）讀取儀表的變化格數(shù)為： 9.88×10-15×1012

8、S1S2=9.88×10-3×100×5 =4.94（格）4.解：低通濾波器的截止頻率Wc2=2fc2=2而輸入信號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）5解：見課本101頁，圖3-19 動態(tài)應(yīng)變儀方框圖，以及各波形圖。一、填空題（每空0.5分，共15分）1、非周期信號可分為瞬變非周期信號和 準(zhǔn)周期 信號。、均方值x2表示的是信號的 ，它與均值x、方差x2的關(guān)系是 。 、測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有 、 、 。、測試系統(tǒng)的組成類型大體分為 和 。、當(dāng) 時，可變磁阻

9、式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關(guān)系，其靈敏度S趨于 。、和差特性的主要內(nèi)容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合 、 的變化，才能使輸出有最大值、信號分析的過程主要包括： 、 。、動態(tài)應(yīng)變儀上同時設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導(dǎo)線間存在 。、在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，常采用放大器。10、根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)的不同，調(diào)制可分為、。11、壓控振蕩器的輸出電壓是方波信號，其 與輸入的控制電壓成線性關(guān)系。12、調(diào)頻波的解調(diào)電路稱為。13、濾波器的頻率分辨力主要由其決定。14、決定著濾波器對帶寬外頻率成分衰阻的能力。15、帶通濾波器可由低通濾波器（fc2）和高通濾波器（fc1）而成（fc2> fc1）。1

10、6、用濾波的方法從信號提取的頻率成分越窄，即帶寬越小，需要的時間就越。17、如信號的自相關(guān)函數(shù)為Acos，則其均方值x2=。18、低通濾波器對階躍響應(yīng)的建立時間Te帶寬B成、，或者說它們之間的乘機是。19、測試系統(tǒng)的線性度和滯后度是由誤差引起的；而重復(fù)性誤差是由誤差引起的。(15分)一、填空題：2、 非周期 2、¢x2=Hx2+óx2 3、靈敏度、非線形度、回程誤差 4、組合型 一體化型5、óó0 6、相鄰相反 相對相同7、信號加工、信號變換，提取又有信號的過程 8、分布電容 9、程序控制 10、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相 11、鑒頻 12、鑒頻器13、帶寬B 1

11、4、信頻程選擇性 15、串聯(lián) 16、長 17、A 18、反比；常數(shù) 19、串聯(lián)二、問答題（共30分）、 什么是測試？簡述測試技術(shù)的含義。（10分）、說明電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的異同點，各有何優(yōu)點？（10分）、簡述調(diào)幅波的特點。（10分）二、問答題1、答：測試是測量和試驗的綜合，是一種研究型的探索型的、論證型的測量過程，也是獲取信息的過程。（6） 測量對象（7） 傳感器：在測試系統(tǒng)和被測試對象之間建立了一定的連接關(guān)系，它直接感受被測量并將其轉(zhuǎn)換成電信號。是測試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。（8） 中間轉(zhuǎn)換電路（信號調(diào)理電路）：作用是將傳感器的輸出信號 進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換，使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理。

12、（9） 信號處理單衣：它是以計算機為核心對中間轉(zhuǎn)換電路的輸出信號作進(jìn)一步地處理（如：計算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲存等）（10） 顯示、記錄部分：作用是輸出測試結(jié)果。2、答：相同之處在于：都是將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，且dR/R=(1+2H)+E,其中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，(1+2H)是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，E是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化，所以dR/R(1+2H)，S1+2H；而半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。所以dR/R=E，SE。各自的優(yōu)點分別為：電阻絲應(yīng)變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半

13、導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，一般為電阻絲應(yīng)變片的50-70倍。3、特點有： （1） 當(dāng)調(diào)制信號x(t)>0時，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，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。三、計算題（共55分）、 已知信號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 (

14、) 。 （10分）2、求周期信號x(t)cos10t + sin (100t45° ) 通過時間常數(shù)為0.005s的一階系統(tǒng)的輸出信號。 （10分）3、磁電式速度傳感器線圈平均直徑D=25mm，氣隙磁感應(yīng)強度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)制信號與調(diào)幅波的頻譜。 （13分）、（1）在下圖中寫出動態(tài)應(yīng)變儀所包含的各個電路環(huán)節(jié)。3、 （

15、2）如被測量x(t) = sint，載波y(t)=sin6t，畫出各環(huán)節(jié)信號的波形圖。 三、計算題：1、x(f)= x(t) e-j2ftdt=- e(-j2f-1)=則x(f)= (f)=-arctg(2f)頻譜圖如下：(2) Rx()=x(t)x(t+)dt=e=e-2、解：對于二階系統(tǒng)：當(dāng)w=wn時，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。3.解：磁感應(yīng)傳感器的靈敏度S=WRl,所

16、以 線圈匝數(shù) W =S/ Rl,有B=6000GS=0.6T=0.6VS/m2 v=D=25mm,S=600mv/cm/s=0.6v/10-2m/s=2510-3mW=0.6/(0.625)=4103/1274(匝) 4.解：（1）xm (t)=（100+30cost+20cos3t）cosWCt =100 cosWCt+15cos(WC+)t+15cos(WC-)t +10cos(WC+3)t+10cos(WC-3)t 其中=KHZ WC=20 KHZ 所以xm (t)包括五個分量，幅值和頻率分別我：20KHZ，100；21KHZ，15；19KHZ，15；23KHZ，10；17KHZ，10。

17、 （2）由（1）可得調(diào)幅波和調(diào)制信號分別如下：5解：見課本101頁，圖3-19 動態(tài)應(yīng)變儀方框圖，以及各波形圖。一、填空題（每空1分，共20分）、周期信號的頻譜是 的，而非周期信號的頻譜是連續(xù)的。2、周期信號可按三角函數(shù)分解成下列形式：，其中， ， ， 。3、使信號中特定的頻率成分通過，而衰減其他頻率成分的電路稱 。 4、信號可分為確定性信號和 ，也可分為模擬信號和 。5、濾波器的品質(zhì)因素Q與帶寬B 的關(guān)系是 。6、金屬應(yīng)變片是根據(jù) 原理工作的。7、當(dāng)把石英等晶體置于電場中，其幾何尺寸將發(fā)生變化，這種由于外電場作用導(dǎo)致物質(zhì)機械變形的現(xiàn)象稱為 。8、矩形窗函數(shù)的頻譜是 函數(shù)。 9、兩個時域函數(shù)、

18、的卷積定義為 。10、均方值x2表示的是信號的強度，它與均值x、方差x2的關(guān)系是 。 11、測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有 、 、 。 12、半導(dǎo)體應(yīng)變片是根據(jù) 原理工作的。13、根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)的不同，調(diào)制可分 、 、 。一、 填空（1×20）（每空1分） 1. 離散 2、3濾波器 4隨機、數(shù)字 5 6（正）應(yīng)變效應(yīng) 7.逆壓電效應(yīng) 8. 9. 10. 11. 非線性度、靈敏度、回程誤差 12. 壓阻效應(yīng)13.調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相二、問答題（共50分，每小題10分）、說明測試系統(tǒng)的構(gòu)成及各組成部分的作用。2、說明電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的異同點，各有何優(yōu)點？3、交流電橋達(dá)到平衡時必須滿

19、足的條件是什么？如何來實現(xiàn)交流電橋的平衡？4、簡要說明如何求解測試裝置動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述的3個函數(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。二、問答題（5×10）（每小題10分）1.答（11） 傳感器：在測試系統(tǒng)和被測試對象之間建立了一定的連接關(guān)系，它直接感受被測量并將其轉(zhuǎn)換成電信號。是測試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。（12） 中間轉(zhuǎn)換電路（信號調(diào)理電路）：作用是將傳感器的輸出信號 進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換，使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理。（13） 信號處理單衣：它是以計算機為核心對中間轉(zhuǎn)換電路的輸出信號作進(jìn)一步地處理（如：計算、頻譜分

20、析、數(shù)據(jù)儲存等）（14） 顯示、記錄部分：作用是輸出測試結(jié)果。2.答：相同之處在于：都是將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，且dR/R=(1+2H)+E,其中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，(1+2H)是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，E是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化，所以dR/R(1+2H)，S1+2H；而半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。所以dR/R=E，SE。各自的優(yōu)點分別為：電阻絲應(yīng)變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，一般為電阻絲應(yīng)變片的50-70倍。4、 答：兩個條件：相對兩臂阻抗之模的乘

21、機應(yīng)相等，并且它們的阻抗角之和也必須相等。實現(xiàn)：電阻平衡，電容平衡。4、答：對系統(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和傅立葉變換對關(guān)系。5、答：一般步驟：1）對系統(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)圖形有幾個關(guān)鍵點，對它進(jìn)行討論，并考慮最左最右的趨勢。三、計算題（共30分）、 已知信號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。 （8

22、分）(2) 求x(t)的自相關(guān)函數(shù)Rx () 。 （4分）、 二階系統(tǒng)的阻尼比=0.2，求=n時的幅值誤差和相位誤差，如果使幅值誤差不大于20，應(yīng)取多大阻尼比？ （10分）、 已知RC低通濾波器的R=10K，C=0.1MF，當(dāng)輸入信號x= 10sin100t時，求輸出信號y 。 （8分）三、 計算題：（30分）1、 x(f)=x(t)e-j2ftdt=- e(-j2f-1)=則x(f)= (f)=-arctg(2f) 頻譜圖如下： （8分） (2) Rx()=x(t)x(t+)dt=e=e- （4分）2、解：對于二階系統(tǒng)：當(dāng)w=wn時，A(w) =1/2，=-90。 （10分） 幅值誤差= A

23、(w)-1100%=150%Am 相位誤差=(w)= -90。 如使幅值誤差不大于20%，則 A(w)-10.2 即0.8A(w)1/21.2 1/2.41/1.6, 阻尼比應(yīng)在0.050.63之間選取。3.解：低通濾波器的截止頻率Wc2=2fc2=2而輸入信號Hx=10sin100t的頻率Wx=1000HzWc2 ，所以低通濾波器相當(dāng)于積分器，Hy=10-9 （8分） =10-9sin（100t-900）一、填空題（每空1分，共20分）1、函數(shù)的頻譜是 譜。 2、使信號中特定的頻率成分通過，而衰減其他頻率成分的電路稱 。 3、對于實際濾波器，濾波器因數(shù)范圍一般是。4、傳感器按結(jié)構(gòu)可分為 、

24、等。5、兩個時域函數(shù)、的卷積定義為 。6、測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有 、 、 。7、高輸入阻抗測量放大電路具有高的共模抑制比，即對共模信號有抑制作用，對信號有放大作用。8、濾波器的頻率分辨力主要由其決定。9、對于理想濾波器，濾波器因數(shù)。10電感式傳感器?？煞譃?、 等。11、靈敏度表示系統(tǒng)輸出與輸入之間的比值，是定度曲線的 。12、當(dāng) 時，可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關(guān)系，其靈敏度S趨于 。13、動態(tài)應(yīng)變儀上同時設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導(dǎo)線間存在 。14、調(diào)頻波的解調(diào)電路稱為。15、濾波器的通頻帶寬和響應(yīng)時間成關(guān)系。一、填空（1×20分）（每個空1分）1.均勻譜 2

25、濾波器 3. （1，5） 4.結(jié)構(gòu)型、物性型 5. 6. 非線性度、靈敏度、回程誤差 7、差模 8. 帶寬 9. 1 10.自感式、互感式11. 斜率 12.óó0 、定值 13.分布電容 14.鑒頻器 15.反比 二、問答題（共50分，每小題10分） 1、選用傳感器的基本原則是什么？2、什么是調(diào)制和解調(diào)？其作用是什么？3、簡述信號不失真條件。4、測試裝置2個環(huán)節(jié)的串聯(lián)后的頻率響應(yīng)函數(shù)與它的2個組成之間的關(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。二、問答題（5×10分）（每小題10分）1. (1) 靈敏度(2) 響應(yīng)特性 (3) 線性范圍 (4) 穩(wěn)定性 (5) 精確度 (6) 測量方式等2調(diào)制：就是使一個信號的某些參數(shù)在另一個信號的控制下而發(fā)生變化的過程。解調(diào)：從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號的過程。作用：調(diào)制的目的：使緩變信號便于放大和輸出。解調(diào)的目的：恢復(fù)原信號。3答：對一個測試裝置，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，即實現(xiàn)不