工程測(cè)試技術(shù)+習(xí)題答案

1、.第一章三、計(jì)算題1-2 求正弦信號(hào)的絕對(duì)均值和均方根值。解答：1-3求指數(shù)函數(shù)的頻譜。解答：?jiǎn)芜呏笖?shù)衰減信號(hào)頻譜圖f|X(f)|A/a0(f)f0/2-/21-5求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)(見圖1-26)的傅里葉變換。解：w(t)為矩形脈沖信號(hào)所以根據(jù)頻移特性和疊加性得：可見被截?cái)嘤嘞液瘮?shù)的頻譜等于將矩形脈沖的頻譜一分為二，各向左右移動(dòng)f0，同時(shí)譜線高度減小一半。也說明，單一頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)由于截?cái)鄬?dǎo)致頻譜變得無限寬。fX(f)Tf0-f0被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)頻譜1-6 求指數(shù)衰減信號(hào)的頻譜指數(shù)衰減信號(hào)x(t)解答： 所以單邊指數(shù)衰減信號(hào)的頻譜密度函數(shù)為根據(jù)頻移特性和疊加性得：00X()-()指數(shù)衰減信號(hào)

2、的頻譜圖1-7 設(shè)有一時(shí)間函數(shù)f(t)及其頻譜如圖1-27所示?，F(xiàn)乘以余弦型振蕩。在這個(gè)關(guān)系中，函數(shù)f(t)叫做調(diào)制信號(hào)，余弦振蕩叫做載波。試求調(diào)幅信號(hào)的傅里葉變換，示意畫出調(diào)幅信號(hào)及其頻譜。又問：若時(shí)將會(huì)出現(xiàn)什么情況.圖1-27 題1-7圖F()0f(t)0t-mm解：所以根據(jù)頻移特性和疊加性得：可見調(diào)幅信號(hào)的頻譜等于將調(diào)制信號(hào)的頻譜一分為二，各向左右移動(dòng)載頻0，同時(shí)譜線高度減小一半。fX(f)0-0矩形調(diào)幅信號(hào)頻譜若將發(fā)生混疊。1-8求正弦信號(hào)的均值、均方值和概率密度函數(shù)p(x)。解答：(1)，式中正弦信號(hào)周期(2)(3)在一個(gè)周期內(nèi)x(t)正弦信號(hào)xx+xttt四、判斷題1.非周期信號(hào)不

3、是確定性信號(hào)。( X)2.(t) 的頻譜為(f)=1.(V )3.因?yàn)榉侵芷谛盘?hào)是周期無限大的周期信號(hào)，所以它的頻譜和周期信號(hào)一樣是離散的。( X)4.當(dāng)信號(hào)的時(shí)間尺度壓縮時(shí)，其頻譜的頻帶加寬、幅值增高。( X)5.各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程是平穩(wěn)隨機(jī)過程。 (V )6.具有離散頻譜的信號(hào)不一定是周期信號(hào)。（V）7.在頻域中每個(gè)信號(hào)都需要同時(shí)用幅頻譜和相頻譜來描述。（V）參考答案 (本答案僅供參考哦)一、選擇題1.B 2.C 3.A 4.C 5.B 6.C 7.C 8.C 9.C 10.C 11.D 12.C 13.B 14.A 15.B 16.C 17.C 18.B 19.C 20.B二、填空題1.周

4、期信號(hào)；非周期信號(hào)；離散的；連續(xù)的2. 均方根值；均方值3. 傅氏三角級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù)（等 ）傅氏復(fù)指數(shù)級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù)（）。4.0；+；+5. 衰減余弦分量的幅值；正弦分量的幅值；直流分量；- n次諧波分量的幅值；-n次諧波分量的相位角；-n次諧波分量的角頻率7.A；A/2；更慢；工作頻帶 8.tt 9.展寬；降低；慢錄快放 10.1；等強(qiáng)度；白噪聲 11.實(shí)頻；虛頻 . 12.能量有限；能量有限；功率有限 13.14.t¥-¥×-15.；把原函數(shù)圖象平移至 位置處 16. ；脈沖采樣 .17. 18.19.¥第二章四、計(jì)算題2-1進(jìn)行某動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量時(shí)

5、，所采用的壓電式力傳感器的靈敏度為90.9nC/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。當(dāng)壓力變化為3.5MPa時(shí)，記錄筆在記錄紙上的偏移量是多少.解：若不考慮負(fù)載效應(yīng)，則各裝置串聯(lián)后總的靈敏度等于各裝置靈敏度相乘，即S=90.9(nC/MPa)´0.005(V/nC)´20(mm/V)=9.09mm/MPa。 偏移量：y=S3.5=9.093.5=31.815mm。2-2用一個(gè)時(shí)間常數(shù)為0.35s的一階裝置去測(cè)量周期分別為1s、2s和5s的正弦信號(hào)，問穩(wěn)態(tài)響

6、應(yīng)幅值誤差將是多少.解：設(shè)一階系統(tǒng)，T是輸入的正弦信號(hào)的周期穩(wěn)態(tài)響應(yīng)相對(duì)幅值誤差，將已知周期代入得2-3求周期信號(hào)x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t45)通過傳遞函數(shù)為H(s)=1/(0.005s+1)的裝置后得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。解：，該裝置是一線性定常系統(tǒng)，設(shè)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為y(t)，根據(jù)線性定常系統(tǒng)的頻率保持性、比例性和疊加性得到y(tǒng)(t)=y01cos(10t+j1)+y02cos(100t45°+j2)其中，所以穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為2-5想用一個(gè)一階系統(tǒng)做100Hz正弦信號(hào)的測(cè)量，如要求限制振幅誤差在5%以內(nèi)，那么時(shí)間常數(shù)應(yīng)取多少.若用該系統(tǒng)測(cè)量50Hz正弦信號(hào)，問此時(shí)的振幅誤差

7、和相角差是多少.解：設(shè)該一階系統(tǒng)的頻響函數(shù)為，t是時(shí)間常數(shù)則穩(wěn)態(tài)響應(yīng)相對(duì)幅值誤差令d5%，f=100Hz，解得t523ms。如果f=50Hz，則相對(duì)幅值誤差：相角差：2-6試說明二階裝置阻尼比多采用0.60.8的原因。解答：從不失真條件出發(fā)分析。在0.707左右時(shí)，幅頻特性近似常數(shù)的頻率范圍最寬，而相頻特性曲線最接近直線。2-9試求傳遞函數(shù)分別為1.5/(3.5s + 0.5)和41n2/(s2 + 1.4ns + n2)的兩環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度（不考慮負(fù)載效應(yīng)）。解：，即靜態(tài)靈敏度K1=3，即靜態(tài)靈敏度K2=41因?yàn)閮烧叽?lián)無負(fù)載效應(yīng)，所以總靜態(tài)靈敏度K = K1´ K2

8、 = 3 ´ 41= 1232-10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=0.14，問使用該傳感器作頻率為400Hz的正弦力測(cè)試時(shí)，其幅值比A()和相角差()各為多少.若該裝置的阻尼比改為=0.7，問A()和()又將如何變化.解：設(shè)，則，即，將fn = 800Hz，z = 0.14，f = 400Hz，代入上面的式子得到A(400) » 1.31，j(400) »10.57°如果z = 0.7，則A(400) » 0.975，j(400) »43.03°例2.測(cè)試系統(tǒng)分別由環(huán)節(jié)的串聯(lián)、

9、并聯(lián)構(gòu)成，如下圖所示，求圖示各系統(tǒng)的總靈敏度。（為各環(huán)節(jié)的靈敏度）解：（1）系統(tǒng)由串聯(lián)環(huán)節(jié)組成時(shí)（圖a）總靈敏度為（2）系統(tǒng)由并聯(lián)環(huán)節(jié)組成時(shí)（圖b）總靈敏度為第二章參考答案(本答案僅供參考哦)一、選擇題1-5 : CBCDB 6-10 : ADBCA11-15: BBABB 16-20 : CBBC(AB)二、填空題1.輸出輸入關(guān)系2.靜態(tài)特性；動(dòng)態(tài)特性3.靈敏度；非線形度；回程誤差4.40dB5.微分方程；傳遞函數(shù)；頻率響應(yīng)函數(shù)6.定常（時(shí)不變）；線形7.線形疊加性；頻率保持性8.靈敏度；放大倍數(shù)9.傳遞函數(shù)10.脈沖響應(yīng)函數(shù)；頻率響應(yīng)函數(shù)11.幅頻特性為常數(shù)；相頻特性為線形12.階越響應(yīng)法

10、；頻率響應(yīng)法13.微分方程；頻率響應(yīng)函數(shù)14.靜態(tài)靈敏度；固有頻率；阻尼率15. 26.1cos（30t+8.3°）16.時(shí)間常數(shù)；越小越好17.18.y(t)=x(t)*h(t) ；卷積關(guān)系19.輸出與輸入的幅值比（幅頻特性）；輸出與輸入的相位差（相頻特性）；頻率 20.A=3;j=-60j=-o第三章五、計(jì)算題3-2、試舉出你所熟悉的五種機(jī)械式傳感器，并說明它們的變換原理。解答：氣壓表、彈簧秤、雙金屬片溫度傳感器、液體溫度傳感器、毛發(fā)濕度計(jì)等。3-3、電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別.各有何優(yōu)缺點(diǎn).應(yīng)如何針對(duì)具體情況來選用.解答：電阻絲應(yīng)變片主要利用形變效應(yīng)，而半導(dǎo)

11、體應(yīng)變片主要利用壓阻效應(yīng)。電阻絲應(yīng)變片主要優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定，現(xiàn)行較好；主要缺點(diǎn)是靈敏度低，橫向效應(yīng)大。半導(dǎo)體應(yīng)變片主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)??；主要缺點(diǎn)是溫度穩(wěn)定性差、靈敏度離散度大、非線性大。選用時(shí)要根據(jù)測(cè)量精度要求、現(xiàn)場(chǎng)條件、靈敏度要求等來選擇。3-4、有一電阻應(yīng)變片（見圖3-84），其靈敏度Sg2，R120。設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?000，問R.設(shè)將此應(yīng)變片接成如圖所示的電路，試求：1）無應(yīng)變時(shí)電流表示值；2）有應(yīng)變時(shí)電流表示值；3）電流表指示值相對(duì)變化量；4）試分析這個(gè)變量能否從表中讀出.圖3-84 題3-4圖1.5V解：根據(jù)應(yīng)變效應(yīng)表達(dá)式DR/R=Sge得DR=Sge R=2&

12、#180;1000´10-6´120=0.24W1）I1=1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA2）I2=1.5/(R+DR)=1.5/(120+0.24)»0.012475A=12.475mA3）d=(I2-I1)/I1´100%=0.2%4）電流變化量太小，很難從電流表中讀出。如果采用高靈敏度小量程的微安表，則量程不夠，無法測(cè)量12.5mA的電流；如果采用毫安表，無法分辨0.025mA的電流變化。一般需要電橋來測(cè)量，將無應(yīng)變時(shí)的靈位電流平衡掉，只取有應(yīng)變時(shí)的微小輸出量，并可根據(jù)需要采用放大器放大。3-5、電感傳感器（自感型）的靈敏度

13、與哪些因素有關(guān).要提高靈敏度可采取哪些措施.采取這些措施會(huì)帶來什么樣后果.解答：以氣隙變化式為例進(jìn)行分析。又因?yàn)榫€圈阻抗Z=wL，所以靈敏度又可寫成由上式可見，靈敏度與磁路橫截面積A0、線圈匝數(shù)N、電源角頻率w、鐵芯磁導(dǎo)率m0，氣隙d等有關(guān)。如果加大磁路橫截面積A0、線圈匝數(shù)N、電源角頻率w、鐵芯磁導(dǎo)率m0，減小氣隙d，都可提高靈敏度。加大磁路橫截面積A0、線圈匝數(shù)N會(huì)增大傳感器尺寸，重量增加，并影響到動(dòng)態(tài)特性；減小氣隙d會(huì)增大非線性。3-7、一個(gè)電容測(cè)微儀，其傳感器的圓形極板半徑r4mm，工作初始間隙=0.3mm，問：1）工作時(shí)，如果傳感器與工件的間隙變化量1m時(shí)，電容變化量是多少.2）如果

14、測(cè)量電路的靈敏度S1=100mV/pF，讀數(shù)儀表的靈敏度S2=5格/mV，在1m時(shí)，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格.解：1）2）B=S1S2DC=100´5´(±4.94´10-3)»±2.47格3-8、把一個(gè)變阻器式傳感器按圖3-85接線。它的輸人量是什么.輸出量是什么.在什么樣條件下它的輸出量與輸人量之間有較好的線性關(guān)系. 圖3-85 題3-8圖xxpRLueuoRxRp解答：輸入量是電刷相對(duì)電阻元件的位移x，輸出量為電刷到端點(diǎn)電阻Rx。如果接入分壓式測(cè)量電路，則輸出量可以認(rèn)為是電壓uo。，輸出電阻與輸入位移成線性關(guān)系。，輸出電壓與輸

15、入位移成非線性關(guān)系。由上式可見，只有當(dāng)Rp/RL®0時(shí)，才有。所以要求后續(xù)測(cè)量?jī)x表的輸入阻抗RL要遠(yuǎn)大于變阻器式傳感器的電阻Rp，只有這樣才能使輸出電壓和輸入位移有較好的線性關(guān)系。3-13、何謂霍爾效應(yīng).其物理本質(zhì)是什么.用霍爾元件可測(cè)哪些物理量.請(qǐng)舉出三個(gè)例子說明。解答：霍爾（Hall）效應(yīng)：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過薄片時(shí)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的兩側(cè)面上將產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，產(chǎn)生的電位差稱為霍爾電勢(shì)?；魻栃?yīng)產(chǎn)生的機(jī)理（物理本質(zhì)）：在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電荷受到磁場(chǎng)力FL（稱為洛侖茲力）作用，而向垂直于磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)方向的方向移動(dòng)，在兩側(cè)面產(chǎn)生正、負(fù)電荷積累。

16、應(yīng)用舉例：電流的測(cè)量，位移測(cè)量，磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量，力測(cè)量；計(jì)數(shù)裝置，轉(zhuǎn)速測(cè)量（如計(jì)程表等），流量測(cè)量，位置檢測(cè)與控制，電子點(diǎn)火器，制做霍爾電機(jī)無刷電機(jī)等。3-21、選用傳感器的基本原則是什么.試舉一例說明。解答：靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、可靠性、精確度、測(cè)量方法、體積、重量、價(jià)格等各方面綜合考慮。第三章參考答案(本答案僅供參考哦) 一、選擇題1.A 2.B 3.B 4.C 5.B 6.A；D 7.D 8.B；C；A；D二、填空題1. 渦流式；電容式. 3. 壓電效應(yīng)；石英晶體；壓電陶瓷 5.差動(dòng)連接6. 反相串接 7. 速度；積分電路；微分電路8.應(yīng)變值9.面積；極距；介質(zhì)；極距 10.不相同

17、的11. 磁敏特性（霍爾效應(yīng)）第四章四、計(jì)算題4-1、以阻值R=120W、靈敏度Sg=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120W的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?me和2000me時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。解：這是一個(gè)等臂電橋，可以利用等比電橋和差特性表達(dá)式求解。e=2me時(shí)：?jiǎn)伪圯敵鲭妷海弘p臂輸出電壓：e=2000me時(shí)：?jiǎn)伪圯敵鲭妷海弘p臂輸出電壓：雙臂電橋較單臂電橋靈敏度提高1倍。4-3、為什么在動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上除了設(shè)有電阻平衡旋鈕外，還設(shè)有電容平衡旋鈕解答：動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀采用高頻交流電給電橋供電，電橋工作在交流狀態(tài)，電橋

18、的平衡條件為Z1Z3=Z2Z4®|Z1|Z3|=|Z2|Z4|，j1j3=j2j4由于導(dǎo)線分布、各種寄生電容、電感等的存在，光有電阻平衡是不能實(shí)現(xiàn)阻抗模和阻抗角同時(shí)達(dá)到平衡，只有使用電阻、電容兩套平衡裝置反復(fù)調(diào)節(jié)才能實(shí)現(xiàn)電橋阻抗模和阻抗角同時(shí)達(dá)到平衡。4-4、用電阻應(yīng)變片接成全橋，測(cè)量某一構(gòu)件的應(yīng)變，已知其變化規(guī)律為e(t)=Acos10t+Bcos100t如果電橋激勵(lì)電壓u0=Esin10000t，試求此電橋的輸出信號(hào)頻譜。解：接成等臂全橋，設(shè)應(yīng)變片的靈敏度為Sg，根據(jù)等臂電橋加減特性得到幅頻圖為f9900An(f)999010010101004-6、調(diào)幅波是否可以看作是載波與調(diào)制

19、信號(hào)的迭加.為什么.解答：不可以。因?yàn)檎{(diào)幅波是載波幅值隨調(diào)制信號(hào)大小成正比變化，只有相乘才能實(shí)現(xiàn)。4-7、試從調(diào)幅原理說明，為什么某動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的電橋激勵(lì)電壓頻率為10kHz，而工作頻率為01500Hz.解答：為了不產(chǎn)生混疊，以及解調(diào)時(shí)能夠有效地濾掉高頻成分，要求載波頻率為510倍調(diào)制信號(hào)頻率。動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的電橋激勵(lì)電壓為載波，頻率為10kHz，所以工作頻率（即允許的調(diào)制信號(hào)最高頻率）為01500Hz是合理的。4-9、設(shè)一帶通濾器的下截止頻率為fc1，上截止頻率為fc2，中心頻率為f0，試指出下列記述中的正確與錯(cuò)誤。 1）倍頻程濾波器。2）。3）濾波器的截止頻率就是此通頻帶的幅值-3dB處的頻率。

20、4）下限頻率相同時(shí)，倍頻程濾波器的中心頻率是1/3倍頻程濾波器的中心頻率的倍。解答：1）錯(cuò)誤。倍頻程濾波器n=1，正確的是fc2=21fc1=2fc1。2）正確。3）正確。4）正確。4-10、已知某RC低通濾波器，R=1kW，C=1mF，試；1）確定各函數(shù)式H(s)；H(w)；A(w)；j(w)。2）當(dāng)輸入信號(hào)ui=10sin1000t時(shí)，求輸出信號(hào)uo，并比較其幅值及相位關(guān)系。CRi(t)ui(t)uo(t)一階RC低通濾波器解：1），t=RC=1000´10-6=0.001s所以，2）ui=10sin1000t時(shí)，w=1000rad/s，所以（穩(wěn)態(tài)輸出）相對(duì)輸入ui，輸出幅值衰減為（衰減了-3dB），相位滯后。4-11、已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)式中t=0.05s。當(dāng)輸入信號(hào)x(t)=0.5cos(10t)+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。解：， ，y(t