(完整word版)《機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)》期末試題及答案

1、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)?。這些物理量就是信號，其中目前應(yīng)用最廣泛的是電信號。一2、 信號的時域描述,以 時間為獨立變量；而信號的頻域描述，以 頻率 為獨立變量。3、 周期信號的頻譜具有三個特點：離散性，諧波性 ； 收斂性 。4、 非周期信號包括準(zhǔn)周期一宿房而瞬麥而1宿務(wù)。5、 描述隨機信號的時域特征參數(shù)有均值 >用方值一、 方差 。6、 對信號的雙邊譜而言，實頻譜(幅頻譜)總是 關(guān)于Y軸(偶) 對稱，虛頻譜(相頻譜)總是關(guān)于原點(奇) 對稱。二二)判斷對錯題(用M或X表示)1、 各態(tài)歷經(jīng)隨機過程

2、一定是平穩(wěn)隨機過程。(V )2、 信號的時域描述與頻域描述包含相同的信息量。(V)3、 非周期信號的頻譜一定是連續(xù)的。(X )4、 非周期信號幅頻譜與周期信號幅值譜的量綱一樣。(X )5、 隨機信號的頻域描述為功率譜。(V)(三)簡答和計算題1、 求正弦信號x(t) =X0 sint的絕對均值V兇和均方根值xrms。一.一 22、 求正弦信與x(t) = x0 sin(®t +中)的均值 巴，均萬值W x ，和概率餐'度函數(shù)p(x)。at3、 求指數(shù)函數(shù)x(t) = Ae (a > 0,t至0)的頻譜。<cos«0t|t |<T4、 求被截斷的余弦

3、函數(shù) x(t) = 3的傅立葉變換。0|t|”at5、 求指數(shù)衰減振蕩信號 x(t) = e sin 8 0t(a a 0,t之0)的頻譜。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H (j )=2j 1,輸入信號x(t) =sin-,則輸出信號y(t)的頻率為8=2，幅值22、1541試求傳遞函數(shù)分別為 和 2-的兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。3.5s 0.5 s 1.4 ns n3、 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 y(t)與輸入x(t)之間的關(guān)系為y(t) = A0x(t 10)時，該系統(tǒng)能實現(xiàn) 測試。此時，系統(tǒng)

4、的頻率特 性為 H( jco) =。5、 傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的 被測量越小。6、 一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)該具有線性 關(guān)系為最佳。(二)選擇題1、 不屬于測試系統(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 Q1(6)和Q2(切)，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測試系統(tǒng)，其相頻特性為 。Q1( )Q2()(1)Qi(C0)Q2(C0) Qi9)+Q2©)(3),、,、(4)Qi(®)-Q2(®) Qi(

5、 ) Q2()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)在時間常數(shù)很小時存在(4)不存在5、 忽略質(zhì)量的單自由度振動系統(tǒng)是 系統(tǒng)。(1)零階一階 (3)二階 (4)高階6、 一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是 。(1)固有頻率(2)線性度 (3)時間常數(shù)(4)阻尼比7、 用階躍響應(yīng)法求一階裝置的動態(tài)特性參數(shù)，可取輸出值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值 倍所經(jīng)過的時間作為時間常數(shù)。(1) 0.632(2) 0.865(3) 0.950(4) 0.982(三)判斷對錯題(用，或x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1000Hz的正弦信號，則必然導(dǎo)致輸出

6、波形失真。(X )2、 在線性時不變系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零時，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)。( V )3、 當(dāng)輸入信號x(t)一定時，系統(tǒng)的輸出 y(t)將完全取決于傳遞函數(shù) H (s),而與該系統(tǒng)的物理模型無關(guān)。(M)4、 傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。(V )5、 測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。(X )6、 幅頻特性是指響應(yīng)與激勵信號的振幅比與頻率的關(guān)系。(X )(四)簡答和計算題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)特性和動態(tài)特性各包括那些？3、 測試裝置實現(xiàn)不失真測試的條件是什么？,一14、 某測試裝置為

7、一線性時不變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為H (s)=。求其對周期信號0.005s 1x(t) =0.5cos10t +0.2cos(100t 45口)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng) y(t)。,. ， 、1一，5、 將信號coscot輸入一個傳遞函數(shù)為 H (s)=的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出y(t)的表達(dá)式。1 s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電阻、電感、電容、渦流 等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有 壓電、磁電 等(每個至少舉例兩個)。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：前者利用金屬絲的幾何變形 一引起的電阻變化，后者利用半導(dǎo)體材料的電阻率變化變化引起的電阻變化。3

8、、 為了提高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，實際應(yīng)用時常常采用差動工作方式。4、 壓電式傳感器的測量電路(即前置放大器)有兩種形式：電荷放大器和電壓放大器，后接電荷放大器時，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 渦電流 效應(yīng)。6、 磁電式速度計的靈敏度單位是 mv / (m/s)。壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的 壓電效應(yīng) 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

9、)電阻值3、 不能用渦流式傳感器進行測量的是 。(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，成裝系。(1)非線性 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 6變化時，其

10、靈敏度 S與6之間的關(guān)系是：S=。1 .9.9(1) k (2)kS(3)k6-kd9、 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)判斷對錯題(用，或x表示)1、 滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測量。(V )2、 渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器( V )3、 壓電加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。(x )4、 磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。(x )(四)簡答和計算題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

11、了能測量位移外，還能測量哪些非電量？4、 電渦流傳感器能否測量塑料物體移動的位移？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，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型電感傳感器做成一個測力傳感器。(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r =4(mm),工作初始極板間距離 60 =0.3(mm),介質(zhì)為空氣。問：（1） 如果極板間距離變化量 6=±1（Nm）,電容的變化

12、量 AC是多少？（2） 如果測量電路的靈敏度ki =100（mV/pF）,讀數(shù)儀表的靈敏度k2 =5 （格/mV）在= ±1（Rm）時，讀數(shù)儀表的變化量為多少？第四章信號調(diào)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)化為電壓或電流 輸出的裝置。2、 在橋式測量電路中，按照 激勵電壓 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)工作時阻抗參與變化的橋臂數(shù) 可將其分為半橋與全橋測量電路。4、 調(diào)幅是指一個高頻的正（余）弦信號與被測信號相乘,使高頻信號的幅值隨被測信號的變換而變化。信號調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的 _相乘。5、 調(diào)頻波的解調(diào)又稱

13、為 鑒jT二6、 調(diào)頻是利用信號電壓的 幅值_控制一個振蕩器，使其輸出為等幅波，而頻率_與信號電壓成正比。7、 常用濾波器的上、下截止頻率fc1、fc2的定義為 幅頻特性曲線降為最大值的 %/倍時對應(yīng)的頻率為截止頻率-,其帶寬B =B =八2 fc1,若為倍頻程濾波器fc1與fc2的關(guān)系為 fc2 =2fd。8、 RC低通濾波器中RC值愈 大,則上截止頻率愈低。（二）選擇題1、設(shè)有一電路，R1是工作橋臂，R2 ,R3,R4是固定電阻，且R1 = R2= R3=R4。工作時R1TR1+2AR1,則電橋輸出電壓ey a： （）。e0為電橋的電源電壓。R1.R1.R12,R1（1） e0（2）e0（

14、3）e0（4）e04R12R1R1R12、 調(diào)幅過程相當(dāng)于在時域中將調(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?）使頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?、 一選頻裝置，其幅一頻特性在f2 T 0c區(qū)間近于平直，在 f 2 T 0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f0 , -3dB帶寬是B ,則濾波器的品質(zhì)因數(shù) Q等于。（1） f0 +B（2）f0 -B （3） f0B（4） f0/B（三）判斷對錯題（用，或x表

15、示）1、 平衡純電阻交流電橋須同時調(diào)整電阻平衡與電容平衡。（V）2、 調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。（x）3、 帶通濾波器的波形因數(shù) K值越大，其頻率選擇性越好。（x）4、 將高通與低通濾波器串聯(lián)可獲得帶通或帶阻濾波器。（V）（四）簡答和計算題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R=120C ,靈敏度S =2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120c的固定電阻組成電橋，供橋電壓 Vo =3V

16、,若其負(fù)載電阻為無窮大，應(yīng)變片的應(yīng)變 名=2000。（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x（t）為調(diào)制信號，y（t） =cos2nf0t為載波，xm （t）為調(diào)幅波（如圖所示）（D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、 如果一個信號的最高頻率為 50Hz,為了防止在時域采樣過程

17、中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于100 Hz。5、 若x（t）是均值為U為零的寬帶隨機信號其自相關(guān)函數(shù)。=0時區(qū)（。）R x（ t）6、 用于評價系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。27、 右某一信萬的自相關(guān)函數(shù)為 ACOS（©T ）,則該信萬的均方值為 中x =,均方根值為xrms=。8、 最常用的功率譜估計方法為。_. 一一 29、 Sx（f）為信號的沿頻率軸的分布， X（f）稱為。10、 巴塞伐爾定理表示在中計算的信號總能量，等于在 中計算的信號總能量。二二）判斷對錯題（用，或X表示）一1、 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。（

18、）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)是偶實函數(shù)。（）6、 利用系統(tǒng)輸入x與輸出y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）簡答和計算題1、已知信號x（t） =A0+A1cos（硒t+Q）+A2sin（62t+52）,求信號的自相關(guān)函數(shù)Rxa），并畫出自功率譜Sx（©）（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

19、、 試根據(jù)一個信號的自相關(guān)函數(shù)圖形，討論如何確定該信號中的常值分量和周期成分。5、 某一系統(tǒng)的輸入信號為 x，若輸出y與輸入x相同，輸入的自相關(guān)函數(shù) Rx（T）和輸入一輸出的互相關(guān)函數(shù) Rxy （T ）之間的關(guān) 系為Rx（i） =Rx（e +T）,試說明該系統(tǒng)起什么作用？6、應(yīng)用巴塞伐爾定理求（sinc2（t）dt的積分值。第六章振動測試（一）填空題1、 單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動，位移共振頻率 系統(tǒng)固有頻率，速度共振頻率 系統(tǒng)固有頻率，加速度共 振頻率 系統(tǒng)固有頻率。2、 單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動，在相位共振處位移始終落后于激振力 度。3、 單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)運動所引

20、起的受迫振動，當(dāng)激振頻率 固有頻率時，質(zhì)量塊和殼體之間的相對運動和基礎(chǔ)振動近于相等。4、 激勵方式分為 , , 。5、 按所測的振動性質(zhì)可將拾振器分為 和。6、 阻抗頭的前端是,后面是測量激振點響應(yīng)的 。7、 壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式： 、和。8、 機械系統(tǒng)的主要振動參數(shù)是 , 和。9、 相對法校準(zhǔn)傳感器時，經(jīng)國家計量等部門嚴(yán)格校準(zhǔn)過的傳感器起著“振動標(biāo)準(zhǔn)傳遞”的作用，稱為傳感器。（二）判斷對錯題（用，或X表示）1、 壓電式加速度計的靈敏度越高，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、 壓電式加速度計手持探針法測振時，加速度計的

21、使用上限頻率最低。（）4、 壓電式加速度計的重量越輕，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式拾振器。（）6、 低頻激振時，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，則激勵的頻率范圍越大。（）9、 在振動測試中，測得的激勵和響應(yīng)之間的相位差包括了測試系統(tǒng)中所有儀器的相移。（）（三）簡答和計算題1、 對單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動，分別寫出其位移頻響函數(shù)、速度頻響函數(shù)、加速度頻響函數(shù)。2、 對單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)位移所引起的受迫振動，分別寫出其相對位移頻響函數(shù)、絕對位移頻響函數(shù)。3、 對于壓電式

22、加速度計，畫出其工作原理圖，并說明為什么其上限頻率取決于固有頻率？4、 對于磁電式絕對速度計，畫出其工作原理圖，并說明為什么其下限頻率取決于固有頻率？5、 如何用實頻曲線估計系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比？畫圖說明。參考答案第一章信號及其描述2（一）1、信號；2、時間（t）,頻率（f）; 3、離散性，諧波性，收斂性；4、準(zhǔn)周期，瞬態(tài)非周期；5、均值Nx,均方值中x ,方差2J ； 6、偶，奇；（二）1、2、M； 3、X; 4、X; 5、2rx0 cos( t:)a j2二f(三)1、絲，卷；2、0, & , 1； 3、A ； 4、Tsinc(2nf +©0)T )+Tsinc(2d _©0)T )；5、- -0j4fa第二章測試裝置的基本特性(一)1、1/2,1/J2, -45 - 2、123;3、傅立葉變換法，濾波器法；4、Aoe欲；5、被測量；6、線性；(二)(4) (3) (2) (4) (2) (3) (1)(三)X V V V X X(四)略第三章常用傳感器(一)1、電阻、電感、電容、渦流；壓電、磁電； 2、金屬絲的幾何變形，半導(dǎo)體材料的電阻率變化；3、差動；4、電荷，電壓，電荷；5、渦電流；6、mv / (m/s) ; 7、壓電效應(yīng)。(二)(2) (3) (4) (2) (3), (3) (4