工程測(cè)試考試題(有答案)

1、試題51、求傳遞函數(shù)為 H(S尸 一5的系統(tǒng)對(duì)正弦輸入 x(t)=10sin(62.8t)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)y(t),并求 1 0.01S出幅值誤差和相位誤差。答：由頻率保持性知y(t)=10|H( co )|sin(62.8t+ Heo)一S5且 I H( « ) | =4.23.1()21 (0.01 62.8)2()(w)=-arctg( t 3 尸-tg 1(0.01 x 62.8)=-32 ° . y(t)=42.3sin(62.8t-32 ° )，幅值誤差為5X 10-42.3=7.7,相位誤差為322、實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是什么？分別敘述一、二階裝置滿足什么

2、條件才能基本上保證不失真測(cè)試。答：.測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是A( w尸A0=常數(shù)(j) ( 3 )=-t0 0)為能滿足上述條件，對(duì)于一階裝置，時(shí)間常數(shù)。原則上越小越好，對(duì)于二階裝置一般選取E =0.60.8,=00.58n。3、用一階量?jī)x作100Hz正弦信號(hào)的測(cè)量，如要限制振幅誤差在5%以，則該量?jī)x的時(shí)間常數(shù)應(yīng)設(shè)計(jì)成多大？答：一階量?jī)x的頻率響應(yīng)函數(shù)H(j )1一，幅頻特性H( )1/J?"(一7，1 j欲誤差小于5%, H()應(yīng)大于0.95，已知 2 f 200故：1/J1 (200 )2 應(yīng)大于 0.95，解得：0.0005234、某光線示波器的振動(dòng)子輸入i(t)為單位階躍

3、，輸出 (t)如下圖所示的衰減振動(dòng)，試根據(jù)圖中數(shù)據(jù)確定該振動(dòng)子的固有頻率n及阻尼比保M孑稱3")藉劫4輸答：由圖可見(jiàn)衰減振動(dòng)的周期為一一 一_ 一 36.28ms=6.28 10 3 s1000,一 ,即衰減振動(dòng)的頻率fd ，相應(yīng) d 2 fd 1000r/s6.28阻尼比與振幅衰減的關(guān)系為ln M比2/J12 ,圖中注明此/ 2M2M21 故有 /1,解得 下 0.7072衰減振動(dòng)d與無(wú)阻尼振動(dòng) n的關(guān)系為 dn <12代入值，彳導(dǎo)n 22 d 1410r/s5、一磁電式速度傳感器的幅頻和相頻特性如下圖所示，其中0為該傳感器的固有角頻率，為被測(cè)角頻率，其阻尼比為0.7,為了盡

4、量減小測(cè)量時(shí)的幅值和相位誤差，（1）該傳感器應(yīng)工作在什么條件下？ （2） f0=10Hz時(shí)，其工作最低頻率 圍應(yīng)為多少？瞬府性相幡性答：（1）應(yīng)工作在0的條件下。（2） f （7 8）f0,即f 70 80Hz。此時(shí)幅值誤差很小，相位差接近 180 ,成 為一個(gè)反相器。6、用時(shí)間常數(shù)為0.001秒的一階裝置對(duì)正弦信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，要求振幅誤差在5/100以,求該裝置能夠測(cè)量的正弦信號(hào)的最高頻率。6、2、用傳遞函數(shù)為 的一階測(cè)量裝置進(jìn)行周期信號(hào)測(cè)量。若將幅度誤差限制在5%以下，試求所能測(cè)量的最高頻率成分。此時(shí)的相位差是多少？解：（1）已知一階系統(tǒng)誤差公式。（2）解得 w=131.477、用一個(gè)時(shí)間常

5、數(shù)為 0.35秒的一階裝置去測(cè)量周期分別為1秒，2秒和5秒的正弦信號(hào)，問(wèn)幅值誤差分別為多少？8、設(shè)某力傳感器可作為二階振蕩系統(tǒng)處理。已知傳感器的固有頻率為800Hz,阻尼比為E =0.7用該傳感器作頻率為400Hz正弦力測(cè)試時(shí)，其幅值比A(co相相角差。(鬲為多 少？若用其測(cè)量頻率為 400Hz的方波信號(hào)，輸出信號(hào)是否失真？為什么？作出輸出信號(hào)的 波形圖。9、液體溫度傳感器是一階傳感器，現(xiàn)已知某玻璃水銀溫度計(jì)特性的微分方程為4dy/dx+2y = 2 103x。卜:水銀柱高(m), x:被測(cè)溫度(°)求：(1)水銀溫度計(jì)的傳遞函數(shù)；(2)溫度計(jì)的時(shí)間常數(shù)及靜態(tài)靈敏度；(3)若被測(cè)水溫

6、是頻率為0.5Hz的正弦信號(hào)，求此時(shí)的振幅誤差和相角誤差。10、一濾波器電路如圖所示， R=0.5K Q, C=2uF, 1)該濾波器是低通、高通還是帶通濾波器？ 2)確定頻率響應(yīng)函數(shù)H(co)以及濾波器的截止頻率;3)當(dāng)輸入信號(hào)ux=100cos(1000t-45?)時(shí)，求輸出信號(hào) uy,并比較其幅值及相位關(guān)系。uxuy11、一壓電式力傳感器，將它與一只靈敏度Sv可調(diào)的電荷放大器聯(lián)接，然后接到靈敏度為Sx=20mm/v的光線示波器上記錄， 現(xiàn)知壓電式壓力傳感器靈敏度為Sp=5pc/Pa,該測(cè)試系統(tǒng)的總靈敏度為 S=0.5mm/Pa,試問(wèn)：(1)電荷放大器的靈敏度 Sv應(yīng)調(diào)為何值(v/Pc)?

7、(2)用該測(cè)試系統(tǒng)測(cè) 40Pa的壓力變化時(shí)，光線示波器上光點(diǎn)的移動(dòng)距離是多少？12、想用一個(gè)時(shí)間常數(shù)t =0.000秒為一階裝置作正弦信號(hào)的測(cè)量，如要求限制振幅誤差在5%以，試問(wèn)：(1)該裝置所能測(cè)量的正弦信號(hào)的最高頻率f為何值？(2)利用該裝置測(cè)量周期為0.02秒的正弦信號(hào)，其幅值誤差將為多少？13、一測(cè)試裝置如圖所示，R為電阻，C為電容，均為定值，輸入 X,輸出為V。(1)試求該裝置的頻響函數(shù)H(3)。(2)該裝置是什么類型的濾波器？如R=350K) , C=1000F,求它的截止頻率f?14、一潛水器攜帶一種時(shí)間常數(shù)為2 0秒和壓力計(jì)，并以每秒5米的速度下潛，假設(shè)水深每增加1米，潛水器所

8、受壓力增加1 0公斤，當(dāng)壓力計(jì)指示為1 0 0 0公斤時(shí)，則實(shí)際該潛水 器受壓多少公斤？(要求有詳細(xì)計(jì)算過(guò)程)15、用一階測(cè)量?jī)x器測(cè)量 100Hz的正弦信號(hào)，如果要求振幅的測(cè)量誤差小于5%,問(wèn)儀器的時(shí)間常數(shù)T的取值圍。若用該儀器測(cè)50Hz的正弦信號(hào)，相應(yīng)的卷幅誤差和相位滯后是多少？(10 分)答:H(s)，H一階裝置，仍有Ts 111 (T2 f)212同一 f , T越大，H越小.今f =100Hz,測(cè)量誤差小于5%,即H0.95 ,求出T 5.23 10 4秒用該彳器測(cè)50Hz的正弦信號(hào)，有H0.9868 ,(f)argtg(2 Tf) 9.32即振幅誤差是1.32%,相位滯后是 9.32

9、16、用時(shí)間常數(shù)為0.5s的一階裝置進(jìn)行測(cè)量，若被測(cè)參數(shù)按正弦規(guī)律變化，若要求裝置指示值的幅值誤差小于 5%,問(wèn)被測(cè)參數(shù)變化的最高頻率是多少？如果被測(cè)參數(shù)的周期是2s和5s,問(wèn)幅值誤差是多少？(10分)答：對(duì)一階裝置，有1 H(s)s 1H(f)11 ( 2 f)212今 0.5,有幅值誤差小于H(f)11 (2 f )2125% ,應(yīng) H(f) 0.95,求出 f0.1Hz 。 (4 分)對(duì)被測(cè)信號(hào)周期是 2s, f1 0.5Hz , H(f1) 0.537 ,幅值誤差為 46.3%(3 分)周期是 5s, f2 0.2Hz ,H(f2) 0.847,幅值誤差為 15.3%(3 分)17、已

10、知一階低通濾波器的頻率特性為H(f) 1(1 j2 f),式中=0.05s,當(dāng)輸入信號(hào)x0.5cos10t 0.2cos(100t 45 )時(shí)，求其輸出y(t)并比較y(t)與x(t)的幅值與相位有何 區(qū)別。(10分)解：H (f)11一4、二(f) arctg 2 f信號(hào)x(t)的頻率構(gòu)成為:f110100(2分)對(duì)力:A。)221024 一0.05220.894"I)10arctg 2 昔 0.0526.57(3 分)對(duì)f2：A(fz)122100240.05220.1962g)c100 arctg 2- 0.0578.69 (3 分)20.196cos(100t 4578.69

11、 )123.69 ) (2 分)y(t) 0.5 0.894cos(10t 26.57 ) 0.20.447 cos(10t 25.57 ) 0.0392 cos(100t18、析周期信號(hào)x(t)=0.5sin10t+0.2cos(100t-兀/4)通過(guò)一個(gè)傳遞函數(shù)為H(s)=1/(0.005s+1)的系統(tǒng)后所得的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。(12分)118、2、求輸入信號(hào) x(t) 0.2cos(100t 45 )通過(guò) H(s) 0.005s得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)xo(t)。19、待測(cè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為1000 r/min ,現(xiàn)有1.0級(jí)精度，量程為1000 r/min 及2.0級(jí)精度，量程為3000 r/min的兩個(gè)轉(zhuǎn)速

12、，請(qǐng)問(wèn)使用哪一個(gè)轉(zhuǎn)速表較好，并說(shuō)明原因。20、已知一個(gè)二階測(cè)量裝置，阻尼比 I =0.65 fn=1200Hz,問(wèn)：輸入240Hz和480Hz的 信號(hào)時(shí)A O)和4(或多少？若阻尼比 工變?yōu)?.5和0.707, A O)和4(通各是多少？21、已知某一測(cè)力傳感器為二階測(cè)量裝置，其動(dòng)態(tài)參數(shù)為固有頻率fn=1200Hz, (=0.707。試求當(dāng)測(cè)量信號(hào)x(t)=sin2 兀ft+sin6 Ttft+sin10 而 時(shí)其幅值、相位變化，其中 f=600Hz。最后請(qǐng)用幅頻、相頻圖作出定性解釋。22、對(duì)某量進(jìn)行了 8次測(cè)量，測(cè)得值為:求測(cè)量量的最佳估計(jì)802.40,802.50,802.38,802.4

13、8,802.42,802.46,802.45,802.43,值和測(cè)量不確定度。23、試求傳遞函數(shù)分別為 總靈敏度。1.5 23.5s 0.5 和 s41 2n1 4 s 21 . ns n的兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的124、已知RC低通濾波器的傳遞函數(shù)為H(s)=,其中 s 10.001s,求 A()和()。輸入一信號(hào)求幅值誤差和相角誤差25、已知RCW通濾波器的傳遞函數(shù)為H(s)=，其中0.001s,求 A()輸入一信號(hào)求幅值誤差和相角誤差頻格遠(yuǎn)高于固有頻率，幅值相角如何變化？26、某一壓電式壓力傳感器的靈敏度已調(diào)到S1=90pC/Mpa把它和一臺(tái)靈敏度S2調(diào)到0.005V/pC的電荷放大器

14、連接，放大器的輸出 又接到一靈敏度S3已調(diào)到20mm/V勺光線示波器上記錄，試?yán)L出這個(gè) 測(cè)試系統(tǒng)的框圖，并計(jì)算其總的靈敏度。答：傳感器電荷放大器光線示波器繪圖正確5分S=S1*S2*S3=90*0.005*20=9（mm） （5 分）27、某壓電式傳感器的靈敏度為99.9nC/MPa,將它與增益為0.005V/nC的電荷放大器相連，而電荷放大器的輸出接到一臺(tái)筆式記 錄儀上，記錄儀的靈敏度為20mm/V試計(jì)算這個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的總靈敏度。又當(dāng)壓力變化為3.5MPa時(shí)，記錄筆在紙上的偏移量是多少？答：設(shè) S1=99.9nC/MPa S2=0.005V/nC, S3=20mm/V則S Si S2 S3 9

15、9，9 0.005 20 =9.99（mm/Mpa（5 分）S -4當(dāng)壓力 P 3.5MPa 時(shí)： P, x=3.5 9.99 34.965 （mm（5 分）28、設(shè)某力傳感器可作為二階振蕩系統(tǒng)處理。 已知傳感器的固有 頻率為n ,阻尼比為E ,問(wèn)使用該傳感器作頻率為 的正弦力測(cè)試時(shí)， 其幅值比A（o）和相位角差& 3）各為多少？。答：H(s)S2 2nS得 H(j )2_(j )2n(j )(2分)A()1，八、=(4 分)2 221 () 4():nn2 (一)() arctgn- (4 分)1 (一 )2n29、用一個(gè)時(shí)間常數(shù)為0.35s的一階裝置去測(cè)量周期為1s的正問(wèn)幅值誤差將

16、是多少？（10分)答:由系統(tǒng)為一階系統(tǒng)可知:1H(s)= s 1其中 0.35S,由信號(hào)周期為1S可知 2rad/s (1 分)1可知Hg)=j 1A()則1/1()2 (1 分)1 A()12() (4 分)=0.586=58.6% (1 分)30、已知二階的力傳感器，固有頻率為800HZ,阻尼比為0.14 ,用此傳感器來(lái)測(cè)量 400HZ的正弦變化力時(shí)，求:（3 ）和（3 ）。:A （3）和（3） ;（2）:若該裝置的阻尼比為0.7,求此時(shí)的A31、一壓電式力傳感器，將它與一只靈敏度Sv可調(diào)的電荷放大器聯(lián)接，然后接到靈敏度為Sx=20mm/v的光線示波器上記錄，現(xiàn)知壓電式壓力傳感器靈敏度為S

17、p=5pc/Pa,該測(cè)試系統(tǒng)的總靈敏度為 S=0.5mm/Pa,試問(wèn)：（1）電荷放大器的靈敏度Sv應(yīng)調(diào)為何值（v/Pc）?（2）用該測(cè)試系統(tǒng)測(cè) 40Pa的壓力變化時(shí)，光線示波器上光點(diǎn)的移動(dòng)距離是多少？s Sp Sv Sx,s 05_答：.sV -05- 0.005 (V/Pc) Sp Sx5 202. x 40 0.5 20(mm)32、在使用靈敏度為80nC/MPa的壓電式力傳感器進(jìn)行壓力測(cè)量時(shí)，首先將他與增益為5mV/nC的電荷放大器相連，電荷放大器接到靈敏度為 25mm/V的筆試記錄儀上，試求該壓力測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度。當(dāng)記錄儀的輸出變化30mm寸，壓力變化為多少？答：(1)求解串聯(lián)系統(tǒng)的靈

18、敏度。夕=可乂運(yùn)又邑=80 x5 x25(2)求壓力值。33、用一時(shí)間常數(shù)為 2s的溫度計(jì)測(cè)量爐溫時(shí)，當(dāng)爐溫在200C 400c之間，以150s為周期，按正弦規(guī)律變化時(shí)，溫度計(jì)輸出的變化圍是多少？答：(1)已知條件。(2)溫度計(jì)為一階系統(tǒng)，其幅頻特性為月(3)= L = = _1= 1.0035+ 1 ,也3 + 1V150(3)輸入為200 C > 400c時(shí)，其輸出為：y=A(w) X 200=200.7( C) y=A(w) X 400=401.4( C)34、對(duì)一個(gè)二階系統(tǒng)輸入單位階躍信號(hào)后，測(cè)得響應(yīng)中產(chǎn)生的第一個(gè)過(guò)沖量的數(shù)值為1.5,同時(shí)測(cè)得其周期為6.28s。設(shè)已知裝置的靜態(tài)增益為3,試求該裝值的傳遞函數(shù)和裝置在無(wú)阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)。 (1)求解阻尼比、固有頻率 ()十 1FlnM= 0.128;=1.OOSL也-U.12靖(2)求解傳遞函數(shù)S + 2效產(chǎn)+封1,008傳遞函數(shù)為：將3 x+2xOJ28x10O8j + 1,O083.054a + 0.25&r + L018將，和代，可得該裝置在無(wú)阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)的關(guān)系35、圖所示的磁電指示機(jī)構(gòu)和阻的信號(hào)源相連，具轉(zhuǎn)角 和信號(hào)源電壓可用二階微分方程來(lái)描述，設(shè)其中動(dòng)圈部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量