機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)(第三版)試卷及答案集

機(jī)械工程試技術(shù)基礎(chǔ)第三版)試卷集.一、填空１、周期信號(hào)的頻譜是離散的，而非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)的。２、均方值Ψ

表示的是信號(hào)的強(qiáng)度，它與均值μ、方差σ

的關(guān)系是。３、測(cè)試信號(hào)調(diào)理電路主要有、、。４、測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有、、。５、靈敏度表示系統(tǒng)輸出與輸入之間的比值，是定度曲線的。６、傳感器按信號(hào)變換特性可分為、。７、當(dāng)

時(shí)，可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關(guān)系，其靈敏度趨。８、和差特性的主要內(nèi)容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合、９、信號(hào)分析的過(guò)程主要包括：、。

的變化，才能使輸出有最大值。10、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性時(shí)域可用

來(lái)描述，在復(fù)數(shù)域可用

來(lái)描述，在頻域可用

來(lái)描述。11高輸入阻抗測(cè)量放大電路具有高的共模抑制比，即對(duì)共模信號(hào)有抑制作用，對(duì)12、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上時(shí)設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導(dǎo)線間存在。

信號(hào)有放大作用。13、壓控振蕩器的出電壓是方波信號(hào)，其

與輸入的控制電壓成線性關(guān)系。14、調(diào)頻波的解調(diào)稱，其解調(diào)電路稱為。15、濾波器的通頻寬和響應(yīng)時(shí)間成16、濾波器的頻率辨力主要由其

關(guān)系。決定。對(duì)于理想濾波器，濾波器因數(shù)λ＝。帶通濾波器可由低通濾波器（f）和高通濾波器（f）

而成（f>f19、測(cè)試系統(tǒng)的線度和滯后度是由

誤差引起的；而重復(fù)性誤差是由

誤差引起的。二、問(wèn)答題（共）

什么是測(cè)試？說(shuō)明測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成及各組成部分的作用10分）說(shuō)明電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的異同點(diǎn)，各有何優(yōu)點(diǎn)？（）選用傳感器的原則是什么？（）三、計(jì)算題（共）１、

已知信號(hào)=e(t≥0)，求x(t)頻譜函數(shù)X(f)，繪制幅頻譜、相頻譜。求x(t)自相關(guān)函數(shù)R(τ)。（15分）x

二階系統(tǒng)的阻尼比ξ=0.2，求ω=ω時(shí)的幅值誤差和相位誤差，如果使幅值誤差不大于10，應(yīng)取多大阻尼比？。（10分）一電容傳感器，其圓形極板=4mm工作初始間隙δ=0.3mm，（1）工作時(shí)如果傳器的工作間隙變化Δδ=2μm，求電容的變化量。（2）如果測(cè)量電路敏度S讀數(shù)儀表靈敏度S/mv，在Δδ=±2μm，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？（ε

=

F/m）

(分)４、

已知低通濾波器的R=1KΩ，，當(dāng)輸入信號(hào)μ=100sin1000t時(shí)，求輸出信號(hào)μ

y

。7）５在下圖中寫出動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀所包含的各個(gè)電路環(huán)節(jié)。（如被測(cè)量sint載波y(t)=sin6t畫出各環(huán)節(jié)信號(hào)的波形圖。(15分一、填空題：1、

連續(xù)、=H+

3、電橋、放大、調(diào)制解調(diào)電路4非線性度、靈敏度、回程誤差5斜率6、組合型、一體化型7Δ〈ó定位8、相鄰相反相相同9、號(hào)分析、信號(hào)處理10、傳遞函數(shù)、頻函數(shù)、脈沖響應(yīng)函11、模12、分電容13頻率14、頻、鑒頻器15、反比16、帶寬17118、串聯(lián)、系統(tǒng)、隨機(jī)一、1（1

問(wèn)答題答：測(cè)試是測(cè)量和試驗(yàn)的綜合，是一種研究型的探索型的、論證型的測(cè)量過(guò)程，也是獲取信息的過(guò)程。測(cè)量對(duì)象2答：

傳感器：在測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)試對(duì)象之間建立了一定的連接關(guān)系，它直接感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。是測(cè)試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。中間轉(zhuǎn)換電路（信號(hào)調(diào)理電路用是將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換，使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理。信號(hào)處理單衣：它是以計(jì)算機(jī)為核心對(duì)中間轉(zhuǎn)換電路的輸出信號(hào)作進(jìn)一步地處理（如：計(jì)算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等）顯示、記錄部分：作用是輸出測(cè)試結(jié)果。相同之處在于：都是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，dR/R=(1+2H)ε+λE,中H為材料的泊桑比E材料的彈性模量(1+2H)ε是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，λE是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化，所dR/R≈(1+2H)ε，≈；而半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。所以Eε，λE各自的優(yōu)點(diǎn)分別為：電阻絲應(yīng)變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，一般為電阻絲應(yīng)變片的。3基本原則是：選用的傳感器其性能應(yīng)當(dāng)與被測(cè)信號(hào)的性質(zhì)相匹配。（1靜態(tài)特性方面：a、應(yīng)使被測(cè)量變化范圍在傳感器的線性范圍以內(nèi)，并保證線性誤差在允許范圍內(nèi)b傳感器的分辨率（力）從數(shù)據(jù)上應(yīng)小于測(cè)量要求的分辨率（力）c滿足實(shí)際要求的條件下，精度不宜過(guò)高。解）S=

=-

=-4.94×10

F/m∴時(shí)，?

10

×（10m）=-+9.8810F（2讀取儀表的變化格數(shù)為：9.88×10×S?×10×100×=4.94格）4.解：∵低通濾波器的截止頻率W

111

而輸入信號(hào)頻率Wx=1000Hz，1所以低通濾波器相當(dāng)于積分器，HHxdtRC

tdt=10sin（1000t-90）5解：見課本，圖3-19動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀方框圖，以及各波形圖。一、填空題每空0.5分，共15分1、非周期信號(hào)可分瞬變非周期信號(hào)和

信號(hào)。２、均方值Ψ

表示的是信號(hào)的，它與均值μ、方σ

的關(guān)系是。３、測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有、、。４、測(cè)試系統(tǒng)的組成類型大體分為

和。５、當(dāng)

時(shí)，可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關(guān)系，其靈敏度趨。６、和差特性的主要內(nèi)容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合、７、信號(hào)分析的過(guò)程主要包括：、。８、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上同時(shí)設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導(dǎo)線間存在。

的變化，才能使輸出有最大值９、在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，常采用

放大器。10、根據(jù)載波受調(diào)的參數(shù)的不同，調(diào)制可分為、、。11壓控振蕩器的輸出電壓是方波信號(hào)，其12、調(diào)頻波的解調(diào)路稱為。

與輸入的控制電壓成線性關(guān)系。13、濾波器的頻率辨力主要由其

決定。14、

決定著濾波器對(duì)帶寬外頻率成分衰阻的能力。15、帶通濾波器可低通濾波器f）和高通濾波器（f）

而成（f>f用濾波的方法從信號(hào)提取的頻率成分越窄，即帶寬越小，需要的時(shí)間就越。如信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為ωτ，則其均方值Ψ=。18、低通濾波器對(duì)躍響應(yīng)的建立時(shí)間T寬B成者說(shuō)它們之間的乘機(jī)是。19、測(cè)試系統(tǒng)的線度和滯后度是由

誤差引起的；而重復(fù)性誤差是由

誤差引起的。二、問(wèn)答題（共）１、

什么是測(cè)試？簡(jiǎn)述測(cè)試技術(shù)的含義10分）２、說(shuō)明電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的異同點(diǎn)，各有何優(yōu)點(diǎn)？（）３、簡(jiǎn)述調(diào)幅波的特點(diǎn)10）三、計(jì)算題（共）５、

已知信號(hào)=e(t≥0)，求x(t)頻譜函數(shù)X(f)，繪制幅頻譜、相頻譜。求x(t)自相關(guān)函數(shù)R(τ)。（10分）x2、求周期信號(hào)＝+sin－45

°

)通過(guò)時(shí)間常數(shù)0.005s的一階系統(tǒng)的輸出信號(hào)。（分）3磁電式速度傳感器線圈平均直徑氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B=6000Gs如傳感器的靈敏度，則工作線圈匝數(shù)應(yīng)為多少？（7分）4已知調(diào)幅波(t)＝(10030ΩtΩtω其中f=10KHz，f=500Hz。試求：

t，（1x

(t)所包含的各分量的頻率和幅值。（2繪出調(diào)制信號(hào)與調(diào)幅波的頻譜。（分）５在下圖中寫出動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀所包含的各個(gè)電路環(huán)節(jié)。（如被測(cè)量sint載波y(t)=sin6t畫出各環(huán)節(jié)信號(hào)的波形圖。(15分)一、填空題：2、

非周期￠=H+ó

3靈敏度、非線形度、回程誤差4組合型一化型5、Δó〈ó

6、相鄰相反相對(duì)相同7、信號(hào)加工、信號(hào)變換，提取又有信號(hào)的過(guò)程8分布電容9、程序控制、幅、調(diào)頻、調(diào)相11、鑒頻12、鑒器13、帶寬B14、頻程選擇性、串聯(lián)16、長(zhǎng)17、18反比；常數(shù)、串聯(lián)二、問(wèn)答題1答：測(cè)試是測(cè)量和試驗(yàn)的綜合，是一種研究型的探索型的、論證型的測(cè)量過(guò)程，也是獲取信息的過(guò)程。

測(cè)量對(duì)象傳感器：在測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)試對(duì)象之間建立了一定的連接關(guān)系，它直接感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。是測(cè)試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。（8

中間轉(zhuǎn)換電路（信號(hào)調(diào)理電路用是將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換，使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理。（9

信號(hào)處理單衣：它是以計(jì)算機(jī)為核心對(duì)中間轉(zhuǎn)換電路的輸出信號(hào)作進(jìn)一步地處理（如：計(jì)算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等）（10）顯示、記錄部分：作用是輸出測(cè)試結(jié)果。2答：相同之處在于：都是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，且ε+E,中H材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，(1+2H)是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，E是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化，所以≈(1+2H)，S1+2H；而半導(dǎo)體變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。所以E，≈E各自的優(yōu)點(diǎn)分別為：電阻絲應(yīng)變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，一般為電阻絲應(yīng)變片的。3特點(diǎn)有：（1

當(dāng)調(diào)制信號(hào)時(shí)，調(diào)幅x(t)載波y(t)頻同相，其幅值的大小與大小有關(guān)；x(t)--

當(dāng)時(shí)x(t)載波y(t)同頻反相，其幅值大小仍x(t)的小有關(guān)；調(diào)幅波是一高頻，但其包洛線和調(diào)制信號(hào)似，其副值受x(t)化的影響，y(t)的率越高，即波形越寬，相似程度越好。三、計(jì)算題：1、x(f)=

x(t)e

dt=-

11j

[e

=

11j則│x(f)│

11f

(f)=-arctg(2頻譜圖如下：

x(t)x(t+

0

0

t

=

e

2、解：對(duì)于二階系：當(dāng)w=w時(shí)，=1/2幅值誤差[A(w)-1]Χ

()

=-90相位誤差=ф(w)=如使幅值誤差不大10%，則A(w)-1≤即0.9≤≤1/20.1∴≤1/1.8,阻尼比應(yīng)在之間選取。解：∵磁感應(yīng)傳感器的靈敏度S=WRl,所線圈匝數(shù)W=S/Rl,有B=6000GS=0.6T=0.6VS/mv=D=25mm,S=600mv/cm/s=0.6v/10m/s=25Χ10m∴Χ25)=4Χ10/≈)4.解∵x(t)=（100+30cost+20cos3t）cosWt=100cosW+)t+15cos()t+10cos(?)t+10cos(-3)t其中?=W=20KHZ所以x(t)包括五個(gè)分量，幅值和頻率分別我：，100；，1515；KHZ，10；10。（由（1可得調(diào)幅波和調(diào)制信號(hào)分別如下：5解：見課本，圖3-19動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀方框圖，以及各波形圖。一、填空題（每空分，共20）１、周期信號(hào)的頻譜是

的，而非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)的。2、周期信號(hào)可按三函數(shù)分解成下列形式：()a(acostcosnt00

，其中，

0

，

n

，

n

。3、使信號(hào)中特定的率成分通過(guò)，而衰減其他頻率成分的電路稱。4、信號(hào)可分為確定信號(hào)和，也可分為模擬信號(hào)和。5、濾波器的品質(zhì)因Q與帶B的關(guān)系是。6、金屬應(yīng)變片是根

原理工作的。7、當(dāng)把石英等晶體于電場(chǎng)中，其幾何尺寸將發(fā)生變化，這種由于外電場(chǎng)作用導(dǎo)致物質(zhì)機(jī)械變形的現(xiàn)象稱為。8、矩形窗函數(shù)的頻是

函數(shù)。9、兩個(gè)時(shí)域函數(shù)

x1

(t)、x(t2

的卷積定義為。10、均方值Ψx

表示的是信號(hào)的強(qiáng)度，它與均值μ、方差σx

x

的關(guān)系是。11測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有、、。12、半導(dǎo)體應(yīng)變片根據(jù)

原理工作的。13、根據(jù)載波受調(diào)的參數(shù)的不同，調(diào)制可分、、。三、問(wèn)答題（共，每小題10）說(shuō)明測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成及各組成部分的作用。說(shuō)明電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的異同點(diǎn)，各有何優(yōu)點(diǎn)？交流電橋達(dá)到平衡時(shí)必須滿足的條件是什么？如何來(lái)實(shí)現(xiàn)交流電橋的平衡？簡(jiǎn)要說(shuō)明如何求解測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述的個(gè)數(shù)，它們之間有何內(nèi)在關(guān)系？5以二階系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)述求解具體系統(tǒng)頻譜特性的一般步驟，并簡(jiǎn)要說(shuō)出二階系統(tǒng)的特性。三、計(jì)算題（共分）６、

已知信號(hào)=e

(t≥0)，７、

求x(t)頻譜函數(shù)X(f)并繪制幅頻譜、相頻譜。（8分）求x(t)自相關(guān)函數(shù)R(τ)。（分）x二階系統(tǒng)的阻尼比ξ=0.2，求ω=ω時(shí)的幅值誤差和相位誤差，如

果

使

幅

值

誤

差

不

大

于

20

％，

應(yīng)

取

多

大

阻

尼

比？８、

（10分）已知低通濾波器的R=10K，C=0.1MF，當(dāng)輸入信號(hào)μ=時(shí)，求輸出信號(hào)μ

y

。（8）一、

填空（20（每空1）離散aa

//2//2

x();xcosn

tdt;b

//2

x()

tdt3．濾波器隨機(jī)、數(shù)字

f

B

6）應(yīng)變效應(yīng)

7.逆壓電效應(yīng)8.

sin或s

()x(t12

)d

10.

x

x

11.非線性度、靈敏度、回程誤差12.壓阻效應(yīng)13.幅、調(diào)頻、調(diào)相二、問(wèn)答（5×10每小題10分）答（11）傳感器：在測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)試對(duì)象之間建立了一定的連接關(guān)系，它直接感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。是測(cè)試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。（12）中間轉(zhuǎn)換電路（信號(hào)調(diào)理電路作用是將傳感的輸出信號(hào)進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換，使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理。（13）信號(hào)處理單衣：它是以計(jì)算機(jī)為核心對(duì)中間轉(zhuǎn)換電路的輸出信號(hào)作進(jìn)一步地處理（如：計(jì)算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等）（14）顯示、記錄部分：作用是輸出測(cè)試結(jié)果。2.答：相同之處在：都是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，且ε+E,中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，(1+2H)是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，E是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化，所以≈(1+2H)，S1+2H；而半導(dǎo)體變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。所以E，≈E各自的優(yōu)點(diǎn)分別為：電阻絲應(yīng)變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，一般為電阻絲應(yīng)變片的50-70。3、

答：兩個(gè)條件：相對(duì)兩臂阻抗之模的乘機(jī)應(yīng)相等，并且它們的阻抗角之和也必須相等。實(shí)現(xiàn)：電阻平衡，電容平衡。答：對(duì)系統(tǒng)的微分方程做拉氏變換，傳遞函數(shù)為輸出和輸入的拉氏變換之商，另拉氏變換中的a=0可求得頻率響應(yīng)函數(shù)，對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行拉氏反變換就可求得脈沖響應(yīng)函數(shù)。它們之間的關(guān)系分別是拉氏變換對(duì)和傅立葉變換對(duì)關(guān)系。答：一般步驟：1對(duì)系統(tǒng)建模，求拉氏變換求傳遞函數(shù)4求頻率響應(yīng)函數(shù)、幅頻特性和相頻特性；畫相應(yīng)的圖形并分析改進(jìn)之。二階系統(tǒng)圖形有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)它進(jìn)行討論，并考慮最左最右的趨勢(shì)。三、

計(jì)算題（30分）1x(f)=

x(t)e

dt=-

11j

[e

]=

11j則│x(f)│

11

f

(f)=-arctg(2f)--頻譜圖如下：（8）

x(t)x(t+

0

0

t

=

e

（分）2、解：對(duì)于二階系：當(dāng)w=w時(shí)，=1/2

()

=-90

（10分）幅值誤差[A(w)-1]Χ相位誤差=ф(w)=

如使幅值誤差不大20%，則A(w)-1≤

即≤A(w)≤1.2∴≤ζ≤

阻尼比應(yīng)在0.05~0.63之間選取。3.解：∵低通濾波器的截止頻率W

111Hz而輸入信號(hào)的頻率，1所以低通濾波器相當(dāng)于積分器，HHxdtRC

10sin100tdt

（分）=10sin100t-90）一、填空題（每空分，共20）1、函數(shù)的頻譜是

譜。2、使信號(hào)中特定的率成分通過(guò)，而衰減其他頻率成分的電路稱。3、對(duì)于實(shí)際濾波器濾波器因數(shù)λ范圍一般是。4、傳感器按結(jié)構(gòu)可為、

等。5、兩個(gè)時(shí)域函數(shù)

x1

(t)、x(t2

的卷積定義為。測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有、、。高輸入阻抗測(cè)量放大電路具有高的共模抑制比，即對(duì)共模信號(hào)有抑制作用，對(duì)

信號(hào)有放大作用。8、濾波器的頻率分力主要由其

決定。9、對(duì)于理想濾波器濾波器因數(shù)。10．電感式傳感器可分為、

等。11靈敏度表示系統(tǒng)輸出與輸入之間的比值，是定度曲線的。12、當(dāng)

時(shí)，可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關(guān)系，其靈敏度趨。13、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上時(shí)設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導(dǎo)線間存在。14、調(diào)頻波的解調(diào)路稱為。15、濾波器的通頻寬和響應(yīng)時(shí)間成二、問(wèn)答題（共，每小題10）1、選用傳感器的基原則是什么？2、什么是調(diào)制和解？其作用是什么？3、簡(jiǎn)述信號(hào)不失真件。

關(guān)系。4裝置個(gè)環(huán)節(jié)的串聯(lián)后的頻率響應(yīng)函數(shù)與它2組成之間的關(guān)系是什

么？為什么所有的系統(tǒng)都可以由一階和二階系統(tǒng)來(lái)組成？5按一階系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)述求解具體系統(tǒng)頻譜特性的一般步驟，并簡(jiǎn)要說(shuō)出一階系統(tǒng)的特性。1H(j1H(j三、計(jì)算題（共）1、試計(jì)算一階低通RC波器的頻率特性函數(shù)，并推導(dǎo)出濾波器的截止頻率分）2、已知信號(hào)x(t)=3e(t≥求x(t)的頻譜數(shù)X(f)，并繪制幅頻譜相頻譜。（分）求x(t)的自相函數(shù)R(τ)。（分x3、一電容傳感器，圓形極板=，工作初始間隙δ，（1）工作時(shí)如果傳器的工作間隙變化Δδ=1μm，求電容的變化量。（6分）（2）如果測(cè)量電路敏度S讀數(shù)儀表靈敏度S/mv，在Δδ=±2μm，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？（（分）一、填空1每個(gè)空分）

=8.85×10F/m）均勻譜

2．濾波器

（15）

4.構(gòu)型、物性型

()x(t12

)d6.非線性度、靈敏度、回程誤差7、模

帶寬

自感式、互感式11.斜率12.ó