機械工程測試技術

1、大工14秋機械工程測試技術開卷考試期末復習題一、單項選擇題（本大題共35小題，每小題3分，共105分）1、時域信號，當持續(xù)時間延長時，則頻域中的高頻成分（ C ）。大工機械工程測試技術課程考試 復習題 第2頁 共12頁A. 不變B. 增加C. 減少D. 變化不定2、矩形窗函數(shù)的時域窗寬T變大，則主瓣寬度（ C ）。A. 不變B. 變大C. 變小D. 變化不定3、測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為（ D ）。A. 精度B. 靈敏度C. 精密度D. 分辨力4、下列不屬于干擾竄入測量裝置主要途徑的是（ D ）。A. 電磁場干擾B. 信道干擾C. 電源干擾D. 電路干擾5、對電阻應變式傳感器，

2、（ A ）會影響其零漂。A. 溫度B. 濕度C. 長期使用D. 電場6、控制高頻振蕩的低頻信號為（ C ）。A調(diào)相信號B載波信號C調(diào)制信號D已調(diào)制信號7、在一定條件下RC帶通濾波器實際上是低通濾波器與高通濾波器（ A ）而成的。A. 串聯(lián)B. 并聯(lián)C. 串并聯(lián)D. 疊加8、寬帶隨機噪聲的自相關函數(shù)很快衰減到（ A ）。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 39、下列與磁電式傳感器的磁通變化率無關的是（ A ）。A. 線圈的表面積B. 磁路磁阻C. 線圈的運動速度D. 磁場強度10、（ B ）表示濾波器的分辨能力。 A. 截止頻率 B. 帶寬 C. 紋波幅度 D. 品質(zhì)因子11、電壓表的示值Vi

3、為24V，而電壓實際值Vt為23.5V，則電壓表的示值誤差等于（ A ）。大工機械工程測試技術課程考試 模擬試卷（B） 第3頁 共12頁A. 0.5VB. -0.5VC. 0.25VD. -0.25V12、在一階系統(tǒng)的伯德圖中，所謂的“-20dB/10倍頻”是指頻率每增加10倍，A（）（ D ）dB。A. 上升20B. 上升10C. 下降10D. 下降2013、二階系統(tǒng)在單位階躍激勵下，阻尼比為0時超調(diào)最大，為（ C ）。A60%B80%C100%D70%14、一般來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，其測量范圍（ B ）。A. 越寬B. 越窄C. 不變D. 不定15、理想濾波器的濾波器因數(shù)為（ D ）

4、。A. 4B. 3C. 2D. 116、多種信號之和的頻譜是（ C ）。大工機械工程測試技術課程考試 復習題 第3頁 共12頁A.離散的B.連續(xù)的C.隨機性的D.周期性的17、時域信號的時間尺度壓縮時，其頻譜的變化為（ B）。A.頻帶變窄、幅值增高B.頻帶變寬、幅值壓低C.頻帶變窄、幅值壓低D.頻帶變寬、幅值增高18、測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為（ D）。A.精度B.靈敏度C.精密度D.分辨力19、理想濾波器的濾波器因數(shù)等于（ B）。A.0B.1C.2D.320、調(diào)頻式電渦流傳感器的解調(diào)電路是（ C）。A.整流電路B.相敏檢波電路C.鑒頻器D.濾波電路21、電容式傳感器中，靈敏度

5、最高的是（ C）。A.面積變化型B.介質(zhì)變化型C.極距變化型D.介質(zhì)變化型和極距變化型22、在動態(tài)測試中，電橋的輸出量通常采用（ B）。A.電阻量B.電壓量C.電流量D.電感量23、正弦信號的自相關函數(shù)，使原有的相位信息（ B）。A.不變B.丟失C.移相D.一定變?yōu)?024、兩個不同頻率的簡諧信號，其互相關函數(shù)為（ C）。A.周期信號B.常數(shù)C.零D.125、已知信號的自相關函數(shù)為，則該信號的均方根值為（ C）。A.9B.3C. D.626、時域信號，當持續(xù)時間延長時，則頻域中的高頻成分（ C）。大工機械工程測試技術課程考試 模擬試卷（B） 第12頁 共12頁A.不變B.增加C.減少D.變化不

6、定27、將時域信號進行時移，則頻域信號將會（ D）。A.擴展B.壓縮C.不變D.僅有相移28、時間常數(shù)為的一階裝置，輸入頻率為的正弦信號，則其輸出與輸入間的相位差是（ A）。A.-45B.-90C.-180D.-6029、一般來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，其測量范圍（ B）。A.越寬B.越窄C.不變D.不定30、對于半導體熱敏電阻的特點，說法錯誤的是（ C）。A.非線性大B.對環(huán)境溫度敏感性大C.測量時不易受到干擾D.靈敏度較高31、電渦流式傳感器是利用（ A）材料的電渦流效應工作的。A.金屬導電B.半導體C.非金屬D.有色金屬32、要使RC低通濾波器的通帶加寬，則RC值應（ B）。A.增加B.

7、減少C.不變D.先增加再減小33、直流電橋同一橋臂增加應變片數(shù)時，電橋靈敏度將（ C）。A.增大B.減少C.不變D.變化不定34、把連續(xù)時間信號進行離散化時產(chǎn)生混疊的主要原因是（ B）。A.記錄時間太長B.采樣間隔太寬C.記錄時間太短D.采樣間隔太窄35、自相關函數(shù)是一個（ B）函數(shù)。A.奇B.偶C.非奇非偶D.三角二、判斷題（本大題共40小題，每小題2分，共80分）正確打，錯誤打1、分辨力是指測量裝置的輸出零點偏離原始零點的距離。（ ）2、光敏晶體管只有NPN型一種。（ ）3、同步解調(diào)要求有性能良好的線性乘法器件，否則將引起信號失真。（ ）4、周期圖法適用于短記錄數(shù)據(jù)或瞬變信號的場合。（ ）

8、5、兩個非同頻的周期信號是不相關的。（ ）6、一階裝置的時間常數(shù)越大越好。（ ）7、某裝置由于后接另一裝置而產(chǎn)生的種種現(xiàn)象，稱為負載效應。（ ）8、一階RC濾波器在過渡帶內(nèi)的衰減速率非常快。（ ）9、低通濾波器能把高頻噪聲完全衰減干凈。（ ）10、截斷就是將信號乘以時域的有限寬矩形窗函數(shù)。（ ）11、離散信號只能用離散圖形表示。 （ ）12、信號時域描述能反映信號幅值隨時間變化的關系。 （ ）13、每個信號有其特有的幅頻譜和相頻譜。 （ ）14、工程中常見的周期信號，其諧波幅值總的趨勢是隨諧波次數(shù)的增高而增大的。（ ）15、幾個簡諧信號的疊加，一定是周期信號。 （ ）16、描述隨機信號必須用概

9、率和統(tǒng)計的方法。 （ ）17、靈敏度沒有量綱。 （ ）18、影響二階系統(tǒng)動態(tài)特性的參數(shù)是固有頻率和阻尼比。（ ）19、用階躍響應法求測量裝置的動態(tài)特性是一種時域測試的易行方法。（ ）20、在有一定傳輸長度的數(shù)字信號的傳輸中采用雙絞線不能降低電磁干擾的影響。（ ）21、能量轉(zhuǎn)換型傳感器，也稱有源傳感器。（ ）22、變阻器式傳感器的分辨力很難小于20um。（ ）23、壓電式傳感器是一種可逆型換能器。（ ）24、實驗證明，壓電效應和逆壓電效應都是非線性的。（ ）25、霍爾效應的產(chǎn)生是由于運動電荷受到磁場中洛倫茲力的作用結果。（ ）26、傳感器的線性范圍越寬，則表明傳感器的工作量程越小。（ ）27、在

10、一般情況下，交流電橋的供橋電源必須具有良好的電壓波形與頻率穩(wěn)定度。（ ）28、調(diào)制與解調(diào)技術廣泛應用于信號的遠距離傳輸方面。（ ）29、紋波幅度表示濾波器的分辨能力。（ ）30、數(shù)字示波器不能進行數(shù)據(jù)通信。（ ）31、A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)選擇應視信號的具體情況和量化的精度要求而定。（ ）32、從概念來說，DFT的效果相當于將時窗外信號向內(nèi)周期延拓。（ ）33、對非周期信號實行截斷，是獲得準確頻譜的先決條件。（ ）34、自相關函數(shù)不能作為區(qū)別信號類型的有效手段。（ ）35、若信號中含有周期成分，其自相關函數(shù)有明顯的周期性。（ ）36、周期函數(shù)的自相關函數(shù)的幅值與原周期信號的幅值無關。（ ）37、周期

11、信號的頻譜是脈沖函數(shù)，在某特定頻率上的能量不能是無限的。（ ）38、利用互譜進行分析，不能排除噪聲的影響。（ ）39、功率譜的初步估計不是無偏估計。（ ）40、周期圖法不適用于短記錄數(shù)據(jù)或瞬變信號的場合。（ ）三、填空題（本大題共33空，每空2分，共66分）1、交流電橋平衡必須滿足兩個條件，即相對兩臂 應相等，并且它們的 也必須相等。1. 阻抗之模的乘積、阻抗角之和2、光電傳感器按其輸出性質(zhì)可分為 和 兩類。2模擬量光電傳感器、開關量光電傳感器3、熱電式傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換為 的一種裝置，其變換是基于金屬的 。3電量變化、熱電效應4、調(diào)幅過程在頻域相當于 過程，調(diào)幅裝置實際上是一個 。4頻率搬

12、移、乘法器5、調(diào)幅波的解調(diào)器是 ，調(diào)頻波的解調(diào)器是 。5相敏檢波器、鑒頻器6、電容式傳感器有 、 和介質(zhì)三種類型。6. 面積、極距7、影響二階系統(tǒng)動態(tài)特性的參數(shù)是 和 。7固有頻率、阻尼比8、RC微分電路實際上是一種 濾波器，而RC積分電路實際上是一種 濾波器。8. 高通、低通9、為了求取測試裝置本身的動態(tài)特性，常用的實驗方法是 和 。9階躍響應法、頻率響應法10、調(diào)幅波經(jīng)過相敏檢波后，既能恢復信號電壓的 ，又能反映其 。10. 幅值、極性11、二階系統(tǒng)的主要特征參數(shù)有 、 和 。11靜態(tài)靈敏度、固有頻率、阻尼比12、具有 的材料稱為壓電材料，常用的壓電材料有 、 和有機壓電薄膜。12. 壓電

13、效應、壓電單晶、壓電陶瓷13、信號當時間尺度在壓縮時，則其頻帶 其幅值 。例如將磁帶記錄儀 即是例證。13.展寬、降低、慢錄快放14、測試裝置的特性可分為 特性和 特性。14.靜態(tài)、動態(tài)15、當測量較小應變值時應選用 效應工作的應變片，而測量大應變值時應選用 效應工作的應變片。15.壓阻、應變四、問答題（本大題共9小題，每小題8分，共72分）1、周期信號頻譜與非周期信號頻譜的各自特點是什么？1.答：（1）周期信號頻譜的特點是：a）周期信號的頻譜是離散的；（1分）b）周期信號的譜線僅出現(xiàn)在基波和各次諧波頻率處。（1分）c）周期信號的幅值譜中各頻率分量與幅值隨頻率的升高而減小，頻率越高，幅值越小。

14、（2分）（2）非周期信號頻譜的特點是：a）非周期信號的頻譜是連續(xù)譜；（1分）b）非周期信號的幅值中各頻率分量與幅值隨著周期趨向于無窮大，而相應地趨向無窮大，但這些分量間仍保持著一定的比例關系。（3分）2、什么是窗函數(shù)？描述窗函數(shù)的各項頻域指標能說明什么問題？2. 答：(1)窗函數(shù)就是時域有限寬的信號。其在時域有限區(qū)間內(nèi)有值，頻譜延伸至無限頻率。（3分）(2)描述窗函數(shù)的頻域指標主要有最大旁瓣峰值與主瓣峰值之比、最大旁瓣10倍頻程衰減率、主瓣寬度。（3分）(3)主瓣寬度窄可以提高頻率分辨力，小的旁瓣可以減少泄漏。（2分）3、何謂霍爾效應？其物理本質(zhì)是什么？ 3答：霍爾效應：金屬或半導體薄片置于磁

15、場中，當有電流流過薄片時，則在垂直于電流和磁場方向的兩側(cè)面上將產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應，產(chǎn)生的電位差稱為霍爾電勢。（4分）霍爾效應產(chǎn)生的機理（物理本質(zhì)）：在磁場中運動的電荷受到磁場力FL（稱為洛侖茲力）作用，而向垂直于磁場和運動方向的方向移動，在兩側(cè)面產(chǎn)生正、負電荷積累。（4分）4、什么是“柵欄效應”？如何減少“柵欄效應”的影響？4. 答：(1)對一函數(shù)實行采樣，實質(zhì)就是“摘取”采樣點上對應的函數(shù)值。其效果有如透過柵欄的縫隙觀看外景一樣，只有落在縫隙前的少量景象被看到，其余景象都被柵欄擋住，稱這種現(xiàn)象為柵欄效應。（4分）(2)時域采樣時滿足采樣定理要求，柵欄效應不會有什么影響。頻率采樣

16、時提高頻率分辨率，減小頻率采樣間隔可以減小柵欄效應。（4分）5、什么是調(diào)制？調(diào)制的目的是什么？如何實現(xiàn)對信號進行調(diào)幅和解調(diào)？5.答：調(diào)制是指利用某種低頻信號來控制或改變一高頻振蕩信號的某個參數(shù)的過程。 （2分）信號調(diào)理的目的是：（1）實現(xiàn)緩變信號的傳輸，特別是遠距離傳輸；（2）提高信號傳輸中的抗干擾能力和信噪比。（3分） 對信號進行調(diào)幅是將一個高頻載波信號與被測信號相乘，使得高頻信號的幅值隨被測信號的變化而變化?？墒褂猛浇庹{(diào)、相敏檢波的方式來實現(xiàn)對信號進行解調(diào)。（3分）6、什么是負載效應？對于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負載效應的措施有哪些？6.答：當一個裝置聯(lián)接到另一裝置上時，由于發(fā)生能量交換而使

17、前裝置的聯(lián)接處甚至整個裝置的狀態(tài)和輸出都將發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為負載效應。（2分）對于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負載效應的辦法有:(1)提高后續(xù)環(huán)節(jié)(負載)的輸入阻抗；（2分）(2)在原來兩個相聯(lián)接的環(huán)節(jié)之中，插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器，以便一方面減小從前環(huán)節(jié)吸取能量，另一方面在承受后一環(huán)節(jié)（負載）后又能減小電壓輸出的變化，從而減輕負載效應；（2分）(3)使用反饋或零點測量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不從前環(huán)節(jié)吸取能量。（2分）7、簡述壓阻式傳感器的優(yōu)缺點。7.答：壓阻式傳感器的優(yōu)點是: （1）靈敏度非常高，有時傳感器的輸出不需放大可直接用于測量；（2分） （2）分辨率高，例如測量壓力時可測出1020P

18、a的微壓；（2分） （3）測量元件的有效面積可做得很小，故頻率響應高；（2分） （4）可測量低頻加速度和直線加速度。（1分） 缺點是溫度誤差大，故需溫度補償或恒溫條件下使用。（1分）8、為什么進行體溫測量時，需要將體溫計與身體保持接觸一段時間？8.答：溫度計是一階慣性系統(tǒng)；其階躍響應為，（3分）系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)的時間與系統(tǒng)的時間常數(shù)有關，當t=4時，系統(tǒng)的輸出值與穩(wěn)態(tài)響應值僅相差2%，（3分）當t越大，系統(tǒng)的輸出值與穩(wěn)態(tài)響應值的誤差就越小。（2分）9、相關函數(shù)和相關系數(shù)有什么區(qū)別？相關分析有什么用途，舉例說明。9.答：(1)通常，兩個變量之間若存在著一一對應關系，則稱兩者存在著函數(shù)關系，相關函數(shù)又

19、分為自相關函數(shù)和互相關函數(shù)。當兩個隨機變量之間具有某種關系時，隨著某一個變量數(shù)值的確定，另一變量卻可能取許多不同的值，但取值有一定的概率統(tǒng)計規(guī)律，這時稱兩個隨機變量存在相關關系，對于變量和之間的相關程度通常用相關系數(shù)來表示。（4分）(2)在測試技術領域中，無論分析兩個隨機變量之間的關系，還是分析兩個信號或一個信號在一定時移前后的關系，都需要應用相關分析。例如在振動測試分析、雷達測距、聲發(fā)射探傷等都用到相關分析。（4分）五、計算題（本大題共6小題，每小題12分，共72分）1、已知某信號的自相關函數(shù)，試求：（1）該信號的均值；（2）均方值；（3）功率譜。1.解：（1）由于為周期不衰減的函數(shù)，則原信

20、號應為同頻率的正弦信號，即。根據(jù)信號均值的定義得： （4分）（2）根據(jù)自相關函數(shù)的性質(zhì)可知 所以：（4分）（3）自相關函數(shù)與自譜是一對傅立葉變換對關系，并且 式中： （4分）2、進行某動態(tài)壓力測量時，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筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度為20mm/V。試計算這個測量系統(tǒng)的總靈敏度；當壓力變化為3.5MPa時，記錄筆在記錄紙上的偏移量是多少？2解：若不考慮負載效應，則各裝置串聯(lián)后總的靈敏度等于各裝置靈敏度相乘， （4分）即：S=90.9(nC/MPa)0.005(V/nC)20

21、(mm/V)=9.09mm/MPa。（4分）偏移量：y=S3.5=9.093.5=31.815mm。（4分）3、有一鋼板，原長，鋼板彈性模量，使用BP-3箔式應變片R=120，靈敏度系數(shù)S=2，測出的拉伸應變值為300。求：鋼板伸長量，應力及。如果要測出1應變值則相應的是多少？（）3.解：因為，則有： （每行2分，共8分）如果要測出1應變值，則： （4分）4、為防止電容傳感器擊穿，在兩極之間加入厚度為a的云母片（見下圖），其介電常數(shù)為，空氣介電常數(shù) ，求傳感器的總電容量C=？（圓形極板直徑D，兩云母片間距離）4.解：加入云母片后，相當于介質(zhì)為空氣的電容器和介質(zhì)為云母片的電容器串聯(lián)（3分），則電容器串聯(lián)后的電容量為: （每步3分，共9分）5、已知，試求其頻譜。5.解：因為： （3分）利用頻移性質(zhì)可得：（6分）于是：（3分）6、以阻值R=120，靈敏度S=2的電阻應變片