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

1、第一章信號(hào)及其描述(一)填空題1、 測(cè)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(lái)傳輸?shù)?。這些物理量就是信號(hào)，其中目前應(yīng)用最廣泛的是電信號(hào)。一2、 信號(hào)的時(shí)域描述,以 時(shí)間為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述，以 頻率 為獨(dú)立變量。3、 周期信號(hào)的頻譜具有三個(gè)特點(diǎn)：離散性，諧波性 ； 收斂性 。4、 非周期信號(hào)包括準(zhǔn)周期一宿房而瞬麥而1宿務(wù)。5、 描述隨機(jī)信號(hào)的時(shí)域特征參數(shù)有均值 >用方值一、 方差 。6、 對(duì)信號(hào)的雙邊譜而言，實(shí)頻譜(幅頻譜)總是 關(guān)于Y軸(偶) 對(duì)稱，虛頻譜(相頻譜)總是關(guān)于原點(diǎn)(奇) 對(duì)稱。二二)判斷對(duì)錯(cuò)題(用M或X表示)1、 各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過(guò)程

2、一定是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。(V )2、 信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述包含相同的信息量。(V)3、 非周期信號(hào)的頻譜一定是連續(xù)的。(X )4、 非周期信號(hào)幅頻譜與周期信號(hào)幅值譜的量綱一樣。(X )5、 隨機(jī)信號(hào)的頻域描述為功率譜。(V)(三)簡(jiǎn)答和計(jì)算題1、 求正弦信號(hào)x(t) =X0 sint的絕對(duì)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(wàn)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?cái)嗟挠嘞?/p>

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(hào) x(t) = e sin 8 0t(a a 0,t之0)的頻譜。第二章測(cè)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(hào)x(t) =sin-,則輸出信號(hào)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(gè)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(cè)試信號(hào)的頻譜，常用的信號(hào)分析方法有 、 和。4、 當(dāng)測(cè)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(shí)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn) 測(cè)試。此時(shí)，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(cè)量越小。6、 一個(gè)理想的測(cè)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(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 Q1(6)和Q2(切)，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測(cè)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(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(guò)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(duì)錯(cuò)題(用，或x表示)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

6、波形失真。(X )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)。( V )3、 當(dāng)輸入信號(hào)x(t)一定時(shí)，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(wú)關(guān)。(M)4、 傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同。(V )5、 測(cè)量裝置的靈敏度越高，其測(cè)量范圍就越大。(X )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。(X )(四)簡(jiǎn)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(cè)試裝置的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性各包括那些？3、 測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是什么？,一14、 某測(cè)試裝置為

7、一線性時(shí)不變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為H (s)=。求其對(duì)周期信號(hào)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(hào)coscot輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為 H (s)=的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過(guò)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(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(duì)測(cè)量精度的影響，實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用差動(dòng)工作方式。4、 壓電式傳感器的測(cè)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(shí)，可不受連接電纜長(zhǎng)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(chǎng)中的 渦電流 效應(yīng)。6、 磁電式速度計(jì)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(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

9、)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(zhǎng)度(2)截面積(3)電阻率(4)高通6、 壓電式傳感器輸出電纜長(zhǎng)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 6變化時(shí)，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(duì)錯(cuò)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(cè)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(jì)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(jiǎn)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(cè)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(cè)量大位移量？為什么？3、 電渦流傳感器除

11、了能測(cè)量位移外，還能測(cè)量哪些非電量？4、 電渦流傳感器能否測(cè)量塑料物體移動(dòng)的位移？若能測(cè)量理由是什么？不能測(cè)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(cè)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(cè)力傳感器。(1) 用簡(jiǎn)圖說(shuō)明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡(jiǎn)要說(shuō)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(shuō)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(wèn)：（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(cè)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(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少？第四章信號(hào)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(cè)量電路中，按照 激勵(lì)電壓 的性質(zhì)，電橋可分為直流和交流電橋。3、 在橋式測(cè)量電路中，根據(jù)工作時(shí)阻抗參與變化的橋臂數(shù) 可將其分為半橋與全橋測(cè)量電路。4、 調(diào)幅是指一個(gè)高頻的正（余）弦信號(hào)與被測(cè)信號(hào)相乘,使高頻信號(hào)的幅值隨被測(cè)信號(hào)的變換而變化。信號(hào)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(hào)電壓的 幅值_控制一個(gè)振蕩器，使其輸出為等幅波，而頻率_與信號(hào)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(shí)對(duì)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(shí)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(guò)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?）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(duì)錯(cuò)題（用，或x表

15、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。（V）2、 調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號(hào)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(jiǎn)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(shuō)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(wú)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(hào)，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(shuō)明調(diào)幅過(guò)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(hào)處理初步（一）填空題1、 為了識(shí)別信號(hào)類型，常用的信號(hào)分析方法有 、和。2、 為了獲得測(cè)試信號(hào)的頻譜，常用的信號(hào)分析方法有 、和。3、 在數(shù)字信號(hào)處理中，為避免頻率混疊，應(yīng)使被采樣的模擬信號(hào)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(hào)的最高頻率為 50Hz,為了防止在時(shí)域采樣過(guò)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(jī)信號(hào)其自相關(guān)函數(shù)。=0時(shí)區(qū)（。）R x（ t）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。27、 右某一信萬(wàn)的自相關(guān)函數(shù)為 ACOS（©T ）,則該信萬(wàn)的均方值為 中x =,均方根值為xrms=。8、 最常用的功率譜估計(jì)方法為。_. 一一 29、 Sx（f）為信號(hào)的沿頻率軸的分布， X（f）稱為。10、 巴塞伐爾定理表示在中計(jì)算的信號(hào)總能量，等于在 中計(jì)算的信號(hào)總能量。二二）判斷對(duì)錯(cuò)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(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(jiǎn)答和計(jì)算題1、已知信號(hào)x（t） =A0+A1cos（硒t+Q）+A2sin（62t+52）,求信號(hào)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(shuō)明其工程應(yīng)用。4

19、、 試根據(jù)一個(gè)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)圖形，討論如何確定該信號(hào)中的常值分量和周期成分。5、 某一系統(tǒng)的輸入信號(hào)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(shuō)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(dòng)測(cè)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(dòng)，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(dòng)，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(yùn)動(dòng)所引

20、起的受迫振動(dòng)，當(dāng)激振頻率 固有頻率時(shí)，質(zhì)量塊和殼體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和基礎(chǔ)振動(dòng)近于相等。4、 激勵(lì)方式分為 , , 。5、 按所測(cè)的振動(dòng)性質(zhì)可將拾振器分為 和。6、 阻抗頭的前端是,后面是測(cè)量激振點(diǎn)響應(yīng)的 。7、 壓電式傳感器的測(cè)量電路（即前置放大器）有兩種形式： 、和。8、 機(jī)械系統(tǒng)的主要振動(dòng)參數(shù)是 , 和。9、 相對(duì)法校準(zhǔn)傳感器時(shí)，經(jīng)國(guó)家計(jì)量等部門嚴(yán)格校準(zhǔn)過(guò)的傳感器起著“振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)傳遞”的作用，稱為傳感器。（二）判斷對(duì)錯(cuò)題（用，或X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?lè)y(cè)振時(shí)，加速度計(jì)的

21、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。（）（三）簡(jiǎn)答和計(jì)算題1、 對(duì)單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動(dòng)，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(duì)單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)位移所引起的受迫振動(dòng)，分別寫出其相對(duì)位移頻響函數(shù)、絕對(duì)位移頻響函數(shù)。3、 對(duì)于壓電式

22、加速度計(jì)，畫出其工作原理圖，并說(shuō)明為什么其上限頻率取決于固有頻率？4、 對(duì)于磁電式絕對(duì)速度計(jì)，畫出其工作原理圖，并說(shuō)明為什么其下限頻率取決于固有頻率？5、 如何用實(shí)頻曲線估計(jì)系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比？畫圖說(shuō)明。參考答案第一章信號(hào)及其描述2（一）1、信號(hào)；2、時(shí)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(cè)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(cè)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(dòng)；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