江蘇大學(xué)機(jī)械工程測試技術(shù)-期末試題庫

2011江蘇大學(xué)機(jī)械工程測試技

術(shù)-期末試題庫（匯總）

緒論

第一章

一、選擇題

1.描述周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是（）o

A.相關(guān)函數(shù)B.傅氏級(jí)數(shù)C.傅氏變

換D.拉氏變換

2.傅氏級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù)是表示各諧波分量的

（）o

A.相位B.周期C.振幅

D.頻率

3.復(fù)雜的信號(hào)的周期頻譜是（）o

A.離散的B.連續(xù)的C.6函數(shù)

D.sine函數(shù)

4.如果一個(gè)信號(hào)的頻譜是離散的。則該信號(hào)的

頻率成分是（）。

A.有限的B.無限的C.可能是有

限的，也可能是無限的D.不能確定

5.下列函數(shù)表達(dá)式中，（）是周期信號(hào)。

A?x?)=<5cos10加,t>0

0,t<0

B.x(t)=5sin2(hr+1Ocosl(hr>(-co<t<+oo)

C.x(/)=10—㈤COS20加9(-00<t<4-00)

D?x(t)=5sin2"+1OcosVs^r,(-00</<+oo)

6.多種信號(hào)之和的頻譜是()o

A.離散的B.連續(xù)的C.隨機(jī)

性的D.周期性的

7.描述非周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是()o

A.三角函數(shù)B.拉氏變換C.傅氏變

換D.傅氏級(jí)數(shù)

8.下列信號(hào)中，()信號(hào)的頻譜是連續(xù)

的。

A.xQ)=Asin@r+0])+3sin(3"+02)

B?x?)=5sin30r+3sinV50/^

C?x(t)=€一"sin卬

D?x(r)=5sin20^r+1Ocosl

9.連續(xù)非周期信號(hào)的頻譜是（）o

A.離散、周期的B.離散、非周期的C.

連續(xù)非周期的D.連續(xù)周期的

10.時(shí)域信號(hào)，當(dāng)持續(xù)時(shí)間延長時(shí)，則頻域中的

高頻成分（）o

A.不變B.增加C.

減少D.變化不定

11.將時(shí)域信號(hào)進(jìn)行時(shí)移，則頻域信號(hào)將會(huì)

()o

A.擴(kuò)展B.壓縮C.不

變D.僅有移項(xiàng)

12.已知皿)=12而必可)為單位脈沖函數(shù)，則積分

「9/一2》,的函數(shù)值為()o

J—I2a)J

A.6B.0C.12

D.任意值

13.如果信號(hào)分析設(shè)備的通頻帶比磁帶記錄下

的信號(hào)頻帶窄，將磁帶記錄儀的重放速度

(),則也可以滿足分析要求。

A.放快B.放慢C.反復(fù)

多放幾次D.不能

14.如果根據(jù)傅氏變換的()性

質(zhì)，則有6(7—才。)oe"。o

A.時(shí)移B.頻移C.相

似D.對(duì)稱

15.瞬變信號(hào)x(t),其頻譜X(f),則|X(f)『表示

()o

A.信號(hào)的一個(gè)頻率分量的能量

B.信號(hào)沿頻率軸的能量分布密度

C.信號(hào)的瞬變功率

D.信號(hào)的功率

16.不能用確定函數(shù)關(guān)系描述的信號(hào)是（）o

A.復(fù)雜的周期信號(hào)B.瞬變信號(hào)

C.隨機(jī)信號(hào)D.周期信號(hào)

r

17.兩個(gè)函數(shù)、向和、的,把運(yùn)算式-i（Ox:（r-T麗稱為

這兩個(gè)函數(shù)的（）o

A.自相關(guān)函數(shù)B.互相關(guān)函數(shù)

C.卷積D.互譜

18.時(shí)域信號(hào)的時(shí)間尺度壓縮時(shí)，其頻譜的變化

為（）。

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

19.信號(hào)x（f）=1-er,則該信號(hào)是（）.

A.簡單周期信號(hào)B.隨機(jī)信號(hào)

C.瞬變信號(hào)D.復(fù)雜周期信號(hào)

20.數(shù)字信號(hào)的特性是（）o

A.時(shí)間上離散、幅值上連續(xù)B.時(shí)

間、幅值上均離散

C.時(shí)間、幅值上都連續(xù)D.時(shí)

間上連續(xù)、幅值上量化

21.非周期信號(hào)的頻譜是（）

A.連續(xù)的B.離散的C.基頻的整

倍數(shù)D.非連續(xù)的

22.信號(hào)是信息的（）

A.載體B.描述C.

形式D.數(shù)量表示

23.脈沖函數(shù)的頻譜是（）

A.均勻譜B.非均勻譜C逐漸

增高D,逐漸降低

24.截?cái)嗟姆讲ㄐ盘?hào)的頻譜是（）

A.離散譜B.連續(xù)譜C.

低頻譜D.高頻譜

25.方波信號(hào)的諧波頻率是基波頻率的（）

A.偶數(shù)倍B.自然數(shù)倍

C.基數(shù)倍D.小數(shù)倍

26.窗函數(shù)在時(shí)域變窄，則其頻域的頻帶（）

A.縮小B.加寬

C.不變D.不確定

27.下面（）的頻譜與理想的白噪聲頻譜相

同

A.低頻噪聲B.高頻噪聲C.

隨機(jī)噪聲D.G函數(shù)

28.信號(hào)在時(shí)域的時(shí)移，則信號(hào)在頻域（）

A.相移B.不變C.

壓縮D.放大

29.信號(hào)的時(shí)域與頻域描述方法是依靠（）

來確立彼此的關(guān)系

A.拉氏變換B.傅氏變換C.

卷積D.相乘

30.各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程必須是（）

A.平穩(wěn)隨機(jī)過程B.

非周期性的

C.集合平均統(tǒng)計(jì)特征隨時(shí)間周期性變化

D.連續(xù)的

31.工程中常見的周期信號(hào)其諧波的幅值隨諧

波的頻率增加而（）

A.不變B.減小C.

增加D.不確定

32.將信號(hào)在時(shí)域進(jìn)行擴(kuò)展，則信號(hào)在頻域?qū)?/p>

（）

A.不變B.擴(kuò)展C.

壓縮D.相移

33.由幾個(gè)頻率不同的正弦信號(hào)合成的周期信

號(hào)，合成信號(hào)的周期是（）

A.各信號(hào)周期的最小公倍數(shù)B.

各信號(hào)周期的最大公約數(shù)

C.各信號(hào)周期的平均值D.

都不對(duì)

二、填空題

1.信號(hào)可分為和

兩大類。確定性信號(hào)；隨機(jī)信號(hào)

2.確定性信號(hào)可分為和

兩類，前者的頻譜特點(diǎn)是O

后者的頻譜特點(diǎn)是O周期信

號(hào)；非周期信號(hào)；離散的；連續(xù)的

3.將確定行信號(hào)中那些不具有周期重復(fù)性的信

號(hào)稱為O非周期信號(hào)

4.工程中常見的周期信號(hào)，其諧波幅值總的趨勢

是隨諧波次數(shù)的增高而的，

因此，沒有必要取那些次數(shù)過高的諧波分量。

減小

5.信號(hào)的有效值的平方稱為,

它描述測試信號(hào)的平均功率。均方值

6.兩個(gè)時(shí)間函數(shù)x,(z)和修⑺的卷積定義式

是。

JX](t)-X2(,t—T)dT

7.連續(xù)信號(hào)處與單位脈沖函數(shù)5Qy0)進(jìn)行卷積其

結(jié)果是：O必-%)

8.6.單位脈沖函數(shù)的的頻譜所有頻段上都是等

強(qiáng)度的，這種頻譜常稱為O

均勻譜

9.21.窗函數(shù)加)的頻譜是八出以"，則延時(shí)后的窗

函數(shù)w(t-；)的頻譜應(yīng)是O

j7rfT

T?e~-sinC7vfv

10.信號(hào)當(dāng)時(shí)間尺度在壓縮時(shí)，則其頻帶

其幅值O例如將磁帶記錄儀

即是例證。展寬；降低；慢錄快放

1L單位脈沖函數(shù)加的頻譜

為，它在所有頻段上都

是,這種信號(hào)又

稱o1；等強(qiáng)度；白噪聲

12.余弦函數(shù)只有譜圖，正弦函

數(shù)只有譜圖。實(shí)頻；虛頻

13.計(jì)算積分值：「a+5)一d=o

14.兩個(gè)時(shí)間函數(shù)不⑺和馬⑺的卷積定義式

是JXx[,t)-X2{t-T)dT

15.單位脈沖函數(shù)bQ_，o)與在，。點(diǎn)連續(xù)的模擬信

號(hào)/(0的下列積分：

「/⑺可-。)力=O這一性質(zhì)稱

為O

M)；脈沖采樣

16.已知傅氏變換對(duì)1。叼)，根據(jù)頻移性質(zhì)可知

產(chǎn)”的傅氏變換為om-fo)

17.已知傅氏變換對(duì)：玉⑺=X,(/)和X2(r)=X2(/)時(shí),

則當(dāng)加)=再⑴.x2(r)時(shí),X(f)=。X、(/)*X")

三、名詞解釋

1.平穩(wěn)隨機(jī)過程

平穩(wěn)隨機(jī)過程是指其統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)不隨時(shí)間

而變化的隨機(jī)過程。

四、計(jì)算題

1.求下圖所示三角波調(diào)幅信號(hào)的頻譜。(已知圖

中所示三角波的傅立葉變換為別,2段））

解：

圖中所示調(diào)幅波是三角波與載波COS%的

乘積。兩個(gè)函數(shù)在時(shí)域中的乘積，對(duì)應(yīng)其在頻域

中的卷積。

余弦信號(hào)頻譜為頡（f+才）+b（f—加

三角波頻譜為：卻.（乎）

則信號(hào)"）的頻譜為：

F⑺=jsin,2（亨）*；囪/+/）+5（7—4）］

=4sin四G應(yīng)+sin四二碼

422

2.求被截?cái)嗟恼液瘮?shù)sin卬的傅立葉變換。

Jsin^,\t\<T

0>7

解

原函數(shù)必）可看作是正弦函數(shù)x0（r）=sina）ot和矩形

窗函數(shù)必）的乘積，即Mf）=X（）（f）?以/）,其中

1,t\<T

w（r）=<?

bt\>r

又Xo（⑼=》倒口+g）-6（。一4）］

=「vv(f)e

J-co

=(idt

J—T

-jco

=2Tsinc(ct)T)

X(co)=—X(a))*W((o)

2萬Q

=-^—?j7i\8{a)+g)-5(G—g)]*2Tsinc(a)T)

2乃

=yr[sinc(69+g)T-sinc(69-g)T]

3.求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)COS如如下，求其傅立葉變

換。（9分）

廠?！甘?/p>

0t\>T

解：

原函數(shù)的可看作是余弦函數(shù)x（）（，）=cos卬和矩形

窗函數(shù)的）的乘積，即必）=%0?）.皿），其中

1，M<T

w（t）=<

[0\t\>T

又Xo（⑷=萬+4）+b（0-g）]

WQ）=rwity-^dt

J-oO

=^'e-^dt

r

7①.T

_e-j（oT-ej（oT

一.W

2Tsinc(①T)

X(M=—X°(M*W(⑼

27

=—?乃+G)+5(G-G)]*2Tsinc(coT)

21

=T[sinc(a)+4)T+sinc{co-4)7]

4.求指數(shù)函數(shù)x(t)=Ae~<a(.a>0,t>0)的頻譜。

解：

X(7)=「x(r)e-J2“力

J-cc

=V\eateilnfidt

Jo

=「A/…八

Jo

00

_A_____\_____gTa+jZnfY

~-m+iW)0

=A1

a+j2兀f

4.求正弦信號(hào)x(/)=x0sin3+(P)的均值〃，和均方值歸。

解：

1rT

"力

1eT

=yj0/sm(m+9)力

=0

=lim—1x2(t)dt

丫xTTSTJO

142.2

=7J()x°sin(0+夕)力

xo

2

5.求衰減振蕩信號(hào)x（，）=e~Mcos/，,6/>0,r>0的頻譜。

解：設(shè)x?)=e",工2?)=COS卬

X1(7)=「e"，2M力

=「""+")，力

1

a+jl/rf

*2(/)=：及(/+/)+//一工))]

X(7)=X1(/)*X2(/)

—⑶"小叼一外

=-[-------------1----------------]

2a+j2p+f°)。+/24(/一4)

6.一時(shí)間函數(shù)/⑺及其頻譜函數(shù)/初如圖1-2所

示，其最高頻率為以。函數(shù)X(t)=f(t)-cosgz9(8o>%)9

試分別作出的及其頻譜函數(shù)X3的圖形。分析當(dāng)

g<縱時(shí)，X3)的圖形會(huì)出現(xiàn)什么情況？

▲▲

解：加)相當(dāng)于信號(hào)加與cosg,的調(diào)幅信號(hào)，其時(shí)域

與頻域結(jié)果如下圖所示：

「⑴▲

\\

I.「、I，I\

-K、>/I\一

圖中，(a)為調(diào)幅信號(hào)波形圖，圖(b)為調(diào)幅

信號(hào)頻譜圖。當(dāng)―,“時(shí)，兩邊圖形將在中間位置

處發(fā)生混疊，導(dǎo)致失真。

7.圖1?3所示信號(hào)a(t)及其頻譜A(f)o試求

函數(shù)/(?)=a(r)?(1+cos2兀于的傅氏變換F(f)并畫出其

圖形。

解：由于/⑺=。⑺,(1+cos2%

=a(t)+a(t)-cos2兀fj

并且F7T?(01=A(/),

b[8S(2^0Z)]=1[J(/+/0)+J(/-/0)]

F(/)=&/)+A(/)*!^(/+/o)+3(7-%)]

所以

=A(/)+；A(/+./0)+gA(/“)

F（f）的頻譜圖如下圖所示:

▲

A(

f

第二章

一、選擇題

2.測試裝置的傳遞函數(shù)H（s）是裝置動(dòng)態(tài)特性在

（）中的描述。

A.幅值域B.時(shí)域C.頻率域

D.復(fù)頻域

3.測試裝置的頻響函數(shù)H（j（o）是裝置動(dòng)態(tài)特

性在（）中的描述。

A.幅值域B.時(shí)域C.頻率域

D.復(fù)頻域

4.用常系數(shù)微分方程描述的系統(tǒng)稱為（）系

統(tǒng)。

A.相似B.物理C.力學(xué)

D.線性

5.下列微分方程中，哪一個(gè)是線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)

模型？（）

2

dydy「dx

A.----Ft----F5y=-----FxB.

dt2dtdt

d2ydy..._d2ydx

c.—7----y=10x+5D.+y

dt2dt-dt2

6.線性系統(tǒng)的疊加原理表明（）o

A.加于線性系統(tǒng)的各個(gè)輸入量所產(chǎn)生的響

應(yīng)過程互不影響

B.系統(tǒng)的輸出響應(yīng)頻率等于輸入激勵(lì)的頻

率

C.一定倍數(shù)的原信號(hào)作用于系統(tǒng)所產(chǎn)生的

響應(yīng)，等于原信號(hào)的響應(yīng)乘以該倍數(shù)

D.多個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)作用于系統(tǒng)所產(chǎn)生的

響應(yīng)，等于各個(gè)原信號(hào)的響應(yīng)之和

7.測試裝置能檢測輸入信號(hào)的最小變化能力，

稱為（）o

A.精度B.靈敏度C.精密度D.

分辨率

8.一般來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，其測量

范圍（）o

A.越寬B.越窄C.不變D.

不一定

9.測試過程中，量值隨時(shí)間而變化的量稱為

()o

A.準(zhǔn)靜態(tài)量B.隨機(jī)變量C.動(dòng)

態(tài)量D.靜態(tài)量

10.線性裝置的靈敏度是()。

A.隨機(jī)變量B.常數(shù)C.時(shí)

間的線性函數(shù)D.時(shí)間的非線性函數(shù)

11.若測試系統(tǒng)由兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，且環(huán)節(jié)的

傳遞函數(shù)分別為“G),”2G)，則該系統(tǒng)總的傳遞函

數(shù)為()o若兩個(gè)環(huán)節(jié)并聯(lián)時(shí)，則總的傳遞函

數(shù)為()o

A.Ht(s)+H2(s)B?HG>”2(S)

C?(s)—“2G)D?必(s)/”2(s)

12.輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差隨頻率變化

的關(guān)系就是()o

A,幅頻特性B.相頻特性C.傳遞函

數(shù)D.頻率響應(yīng)函數(shù)

13.時(shí)間常數(shù)為T的一階裝置，輸入頻率為0」T

的正弦信號(hào)，則其輸出與輸入間的相位差是

()o

A.-45°B.-90°C.-180°

D.45°

14.測試裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)與它的頻率響應(yīng)

函數(shù)間的關(guān)系是（）o

A.卷積B.傅氏變換對(duì)C.拉氏變

換對(duì)D.微分

15.時(shí)不變線性系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)等于（）o

A.系統(tǒng)的正弦輸出與正弦輸入比

B.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)正弦輸出的傅氏變換與正弦輸

入的傅氏變換之比

C.用虛指數(shù)函數(shù)表示系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)正弦輸出與

正弦輸入之比

D.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)正弦輸出的拉氏變換與正弦輸

入的啦氏變換之比

16.對(duì)某二階系統(tǒng)輸入周期信號(hào)x（f）=4sin（卬+/），

則其輸出信號(hào)將保持（）o

A.幅值不變，頻率、相位改變

B.相位不變，幅值、頻率改變

C.頻率不變，幅值、相位改變

D.幅值、頻率、相位均不變

17.二階裝置，用相頻特性中夕（co）=90。時(shí)所

對(duì)應(yīng)的頻率①作為系統(tǒng)的固有頻率磯的估計(jì)值，

則值與系統(tǒng)阻尼頻率。的大?。ǎ﹐

A.有關(guān)B.無關(guān)C.略有關(guān)系

D.有很大關(guān)系

18.二階系統(tǒng)的阻尼率彳越大，則其對(duì)階越輸入

的時(shí)的響應(yīng)曲線超調(diào)量（）o

A.越大B.越小C.不存在

D.無關(guān)

19.二階裝置引入合適阻尼的目的是（）o

A.是系統(tǒng)不發(fā)生共振

B.使得讀數(shù)穩(wěn)定

C.獲得較好的幅頻、相頻特性

D.使系統(tǒng)穩(wěn)定

20.不失真測試條件中，要求幅頻特性為（）o

A.線性B.常數(shù)C.是頻率的函數(shù)

D.沒有要求

21.不失真測試條件中，要求幅頻特性為（）,

而相頻特性為（）o

A.線性B.常數(shù)C.是頻率的函數(shù)

D.沒有要求

22.測試裝置的頻響函數(shù)H（jw）是裝置動(dòng)態(tài)特性

在（）中的描述

A.幅值域B.頻域C.復(fù)頻域

D.時(shí)域

23.測試裝置傳遞函數(shù)H（s）的分母與（）有

關(guān)

A.輸入量x（t）B.輸入點(diǎn)

的位置

C.裝置結(jié)構(gòu)D.輸出

點(diǎn)的位置

24.非線性度是表示定度曲線（）的程度

A.接近真值B.偏

離其似合直線

C.正反行程不重合D.

回程誤差

25.用二階系統(tǒng)作測試裝置，為使系統(tǒng)響應(yīng)最

快，其固有頻率（）

A.越小越好B.越大越好C.

0.6?0.7之間最好D.負(fù)值最好

26.測試系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和（）

A.具體測試系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)B.

具體測試系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)

C.輸入信號(hào)有關(guān)

D.輸出信號(hào)有關(guān)

27.靈敏度越高的測試系統(tǒng)，（）

A.系統(tǒng)越穩(wěn)定B.回程誤差越小C.

漂移越大D.非線性誤差越小

28.用一階系統(tǒng)作測試裝置，為了獲得最佳的工

作性能，其時(shí)間常數(shù)T()

A.越小越好B.

越大越好

C.0.6?0.7之間最好

D.負(fù)值最好

二、填空題

l.H(s)與輸入x(t)及系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關(guān)，它

只表達(dá)系統(tǒng)的O傳輸特性

2.一階裝置的時(shí)間常數(shù)T原則

上O越小越好

3.測試裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)是不隨時(shí)間而變化的系

統(tǒng)，則稱為系統(tǒng)。時(shí)不變

4.測試裝置的特性可分為特性和

特性。靜態(tài)特性；動(dòng)態(tài)特性

5.測試裝置的靜態(tài)特性指標(biāo)有、

和O靈敏度；非線性度；回程

誤差

6.描述測試裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型

有、、

等。微分方程；傳遞函數(shù)；頻率響應(yīng)函數(shù)

7.測試裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)是不隨時(shí)間而變化的系

統(tǒng)，則稱為系統(tǒng)。若其輸入、

輸出呈線性關(guān)系時(shí)，則稱為系

統(tǒng)。時(shí)不變；線性

8.線性系統(tǒng)中的兩個(gè)最重要的特性是指

和o線形疊加性；頻率保持性

9.測試裝置在穩(wěn)態(tài)下，其輸出信號(hào)的變化量與

其輸入信號(hào)的變化量盤之比值，稱

為o靈敏度

10.測試裝置的輸出信號(hào)拉氏變換與輸入信號(hào)

拉氏變換之比稱為裝置的O傳遞

函數(shù)

11.測試裝置對(duì)單位脈沖函數(shù)6(t)的響應(yīng)，

稱為，記為h(t),h(t)的傅氏

變換就是裝置的O脈沖響應(yīng)函數(shù);

頻率響應(yīng)函數(shù)

12.滿足測試裝置不失真測試的頻域條件是

用?OA(<y)=4；火。)=-COT或幅頻特性

為常數(shù)；相頻特性為線性

13.為了求取測試裝置本身的動(dòng)態(tài)特性，常用的

實(shí)驗(yàn)方法是和O階躍

響應(yīng)法；頻率響應(yīng)法

14.二階系統(tǒng)的主要特征參數(shù)有

和O固有頻率；阻尼比

15.已知輸入信號(hào)x(t)=30cos(30t+30°),

這時(shí)一階裝置的A(o)=0.87,娛)=-21.7°,

則該裝置的穩(wěn)態(tài)輸出表達(dá)式是：y(t)

=o26.1COS(30t+8.3°)

16.影響一階裝置動(dòng)態(tài)特性參數(shù)

是，原則上希望它O

時(shí)間常數(shù)T；越小越好

17.輸入x(t),輸出y(t),裝置的脈沖響應(yīng)

函數(shù)h(t),它們?nèi)咧g的關(guān)系

是Oy(0=X”)*h(t)

三、名詞解釋

L分辨力

引起測量裝置的輸出值產(chǎn)生一個(gè)可覺察變化

的最小輸入量(被測量)變化值稱為分辨力。

2.靈敏度

當(dāng)裝置的輸入x有增量Ax變化時(shí),相應(yīng)的輸

出y有增量Ay變化，把Ay與Ax的比值定義為

靈敏度。

3.線性度

實(shí)際特性曲線與參考直線偏離的程度稱為

線性度。

四、計(jì)算題

1.求周期信號(hào)X(0=2COS(100Q-45°)通過傳遞函數(shù)為

和)=毋的裝置后所得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

0.05s+1

解：

0.005s+1

夕(⑼=arctan(—)

71+(O.OO5xlOOO2

O(IOOO)=arctan(----------------)?11.31

0.005x1000

穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為

XO=2X0.98COS(100Q-45O+11.31°)

=0.96coscos(l000-33.69°)

2.某一階測量裝置的傳遞函數(shù)為昌丁，若用

這一測量裝置測量頻率為2Hz的正弦信號(hào)，試

求其幅度誤差。

解：

0.045+1

A(f)=/,

4+(724)2

________1

42)=

J1+(0.04x27x2)2

=0.894

二其幅度誤差（1-0.894）X100%=10?6%。

3.用一個(gè)一階測量裝置測量100Hz的正弦信

號(hào)，如果要求振幅的測量誤差小于5%,問：此

儀器的時(shí)間常數(shù)應(yīng)不大于多少？（7分）

解：

""）=高

（1分）

A(7)=,

(1分)

i

A(100)=>1-5%

Jl+(7x2%xlOO)」

（2分）

W5.23xl0Ys

（3分）

4.試求傳遞函數(shù)為^^和一^一的兩個(gè)環(huán)

3.5s+0.5s+1Acons+con

節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及系統(tǒng)總的靈

敏度。

解：

當(dāng)兩環(huán)節(jié)串聯(lián)時(shí)，系統(tǒng)的總傳遞函數(shù)為：

H（S）=H|（S）〃2（S）

1.5_________41就

3.5s+0.5/+1.4例戶+就

二12M

（75+1）（52+L4%s+硝

求當(dāng)s=o時(shí)的兩傳遞函數(shù)之值

———=3.0;—_=41

3.5s+0.5_'s2+1.4電s+co~7八

?t-vnrints=0

兩環(huán)節(jié)串聯(lián)后系統(tǒng)的總靈敏度為

S=3.0x41=123

5.用圖示裝置去測周期為Is,2s,5s的正弦信

號(hào)，問幅值誤差是多少？（R=350K（o,C=lgF）

解：根據(jù)基爾霍夫定律

因?yàn)椋ィ?）="「"）力+應(yīng)”）

并且鞏卜）=Ri⑴,川）=平

/\

所以有%")=%(/)+、J*力

兩邊拉氏變換后得

4（…⑸+需

和）3=-=占

U,（s）1111+RCs

RCs

這是一個(gè)高通濾波器，當(dāng)T=RC=350x103xIO'=o35時(shí)

H（s）=0.35s

0.355+1

H（js）=J0.356y

川.350+1

0.35啰

|H（汝）|=A（⑼

7（0.35?）2+l

幅值相對(duì)誤差：r=X"-%=1—工=[1—4助]x100%

X,、X,、

式中X。——輸入信號(hào)幅值;

輸出信號(hào)幅值。

當(dāng)T=2s時(shí)，①I=271f=2^xy=2肛A（69|）=0.91,八=9%

當(dāng)T=ls時(shí)，co2=兀,A（e）=0.74,r2=26%

當(dāng)T=5s時(shí)，co3兀,44）=0.4,6=60%

第三章

一、選擇題

1.電渦流式傳感器是利用什么材料的電渦流效

應(yīng)工作的。（）

A.金屬導(dǎo)電B.半導(dǎo)體C.非金屬D.

PVF2

2.為消除壓電傳感器電纜分布電容變化對(duì)輸出

靈敏度的影響，可采用（）o

A.電壓放大器B.電荷放大器C.前

置放大器D.電容放大器

3.磁電式絕對(duì)振動(dòng)速度傳感器的數(shù)學(xué)模型是一

個(gè)（）。

A.一階環(huán)節(jié)B.二階環(huán)節(jié)C.比

例環(huán)節(jié)D.高階環(huán)節(jié)

4.磁電式絕對(duì)振動(dòng)速度傳感器的測振頻率應(yīng)

（）其固有頻率。

A.遠(yuǎn)高于B.遠(yuǎn)低于C.等于

D.不一定

5.隨著電纜電容的增加，壓電式加速度計(jì)的輸

出電荷靈敏度將（）o

A.相應(yīng)減小B.比例增加C.

保持不變D.不確定

6.壓電式加速度計(jì)，其壓電片并聯(lián)時(shí)可提高

（）o

A.電壓靈敏度B.電荷靈敏度C.

電壓和電荷靈敏度D.保持不變

7.調(diào)頻式電渦流傳感器的解調(diào)電路是（）o

A.整流電路B.相敏檢波電路C.

鑒頻器D.包絡(luò)檢波電路

8.壓電式加速度傳感器的工作頻率應(yīng)該（）

其固有頻率。

A.遠(yuǎn)高于B.等于C.

遠(yuǎn)低于D.沒有要求

9.下列傳感器中哪個(gè)是基于壓阻效應(yīng)的？

（）

A.金屬應(yīng)變片B.半導(dǎo)體應(yīng)變片C.

壓敏電阻D.磁敏電阻

10.壓電式振動(dòng)傳感器輸出電壓信號(hào)與輸入振

動(dòng)的（）成正比。

A.位移B.速度C

加速度D.頻率

11.石英晶體沿機(jī)械軸受到正應(yīng)力時(shí)，則會(huì)在垂

直于（）的表面上產(chǎn)生電荷量。

A.機(jī)械軸B.電軸C.

光軸D.晶體表面

12.石英晶體的壓電系數(shù)比壓電陶瓷的

（）o

A.大得多B.相接近C.

小得多D.不確定

13.光敏晶體管的工作原理是基于（）效

應(yīng)。

A.外光電B.內(nèi)光電C.

光生電動(dòng)勢D.光熱效應(yīng)

14.一般來說，物性型的傳感器，其工作頻率范

圍（）。

A.較寬B.較窄C.

較高D.不確定

15.金屬絲應(yīng)變片在測量構(gòu)件的應(yīng)變時(shí)，電阻的

相對(duì)變化主要由（）來決定的。

A.貼片位置的溫度變化

B.電阻絲幾何尺寸的變化

C.電阻絲材料的電阻率變化

D.電阻絲材料長度的變化

16.電容式傳感器中，靈敏度最高的是（）。

A.面積變化型B.介質(zhì)變化型C.

極距變化型D.不確定

17.極距變化型電容傳感器適宜于測量微小位

移量是因?yàn)椋ǎ?/p>

A.電容量微小影響靈敏度

B.靈敏度與極距的平方成反比，間距變化大

則產(chǎn)生非線性誤差

C.非接觸測量

D.兩電容極板之間距離變化小

18.高頻反射式渦流傳感器是基于（）和集膚

效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的感受和變化的。

A.渦電流B.縱向C.橫向

D.壓電

19.壓電材料按一定方向放置在交變電場中，其

幾何尺寸將隨之發(fā)生變化，這稱為（）效應(yīng)。

A.壓電B.壓阻C.壓磁

D.逆壓電

20.下列傳感器中，能量轉(zhuǎn)換型傳感器是（）

A.光電式B.應(yīng)變片C.電容式

D.電感式

21.測試工作的任務(wù)主要是從復(fù)雜的信號(hào)中提

取（）

A.干擾噪聲信號(hào)B.

正弦信號(hào)

C.有用信息D.

頻域信號(hào)

22.壓電式傳感器是屬于（）型傳感器

A.參量型B.發(fā)電型C.電感型

D.電容型

23.莫爾條紋光柵傳感器是（）的

A.數(shù)字脈沖式B.直接數(shù)

字編碼式

C.調(diào)幅式D.調(diào)頻式

24.磁電式絕對(duì)振動(dòng)速度傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模

型是（）

A.一階環(huán)節(jié)B.二階環(huán)節(jié)C.比例環(huán)

節(jié)D.積分環(huán)節(jié)

25.電渦流傳感器是利用被測（）的電渦流

效應(yīng)

A.金屬導(dǎo)電材料B.非金屬材料C.

PVF2D.陶瓷材料

26.當(dāng)電阻應(yīng)變片式傳感器拉伸時(shí)，該傳感器電

阻（）

A.變大B.變小C.

不變D.不定

27.極距變化型電容傳感器的靈敏度與（）

A.極距成正比B.

極距成反比

C.極距的平方成正比

D.極距的平方成反比

28.壓電式加速度傳感器的工作頻率應(yīng)（）

其固有頻率

A.遠(yuǎn)高于B.等于C.

遠(yuǎn)低于D.不確定

29.調(diào)頻式電渦流傳感器的解調(diào)電路是（）

A.電荷放大器B.相敏檢波器C.

鑒頻器D.鑒相器

30.高頻反射式電渦流傳感器，其等效阻抗分為

等效電阻R和等效電感L兩部分,M為互感

系數(shù)。當(dāng)線圈與金屬板之間距離6減少時(shí)，

上述等效參數(shù)變化為（）

A.R減小，L不變，M增大B.

R增大，L減小，M增大

C.R減小，L增大,M減小D.

R增大，L增大，M增大

31.為消除壓電傳感器聯(lián)接電纜分布電容變化

對(duì)輸出靈敏度的影響，可采用（）

A.電壓放大器B.電荷放大器C.

相敏檢波器D.鑒相器

32.在測量位移的傳感器中，符合非接觸式測量

且不受油污等介質(zhì)影響的是（）傳感器

A.電容式B.壓電式C.

電阻式D.電渦流式

33.半導(dǎo)體熱敏電阻隨溫度上升，其阻值（）

A.上升B.下降C.

保持不變D.變?yōu)?

34.為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈

敏度，應(yīng)選用（）放大器

A.電壓B.電荷C.

微分D.積分

35.渦流式位移傳感器的輸出與被測對(duì)象的材

料（）

A.無關(guān)B.不確定C.

有關(guān)D.只限于測銅

36.磁電式絕對(duì)振動(dòng)速度傳感器測振頻率應(yīng)

（）其固有頻率

A.遠(yuǎn)高于B.等于

C.遠(yuǎn)低于D.不確定

37.自感型傳感器的兩線圈接于電橋的相鄰橋

臂時(shí)，其輸出靈敏度（）

A.提高很多倍

B.提高一倍

C.降低一倍

D.降低很多倍

38.變間隙式電容傳感器測量位移量時(shí)，傳感器

的靈敏度隨（）而增大

A.間隙的減小

B.間隙的增大

C.電流的增大

D.電壓的增大

40.壓電式振動(dòng)傳感器輸出電壓信號(hào)與輸入振

動(dòng)的（）成正比

A.位移B.速度

C.加速度D.時(shí)間

41.壓電式傳感器是高阻抗傳感器，要求前置放

大器的輸入阻抗（）

A.很大B.很低C.

不變D.隨意

42.半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度和電阻應(yīng)變片的靈

敏度相比（）

A.半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高B.

二者相等

C.電阻應(yīng)變片的靈敏試驗(yàn)高D.

不能確定

43.若石英晶體沿機(jī)軸受到正應(yīng)力，則會(huì)在垂直

于()的面上產(chǎn)生電荷

A.機(jī)軸B.電軸C.

光軸D.都不

44.壓電式傳感器是個(gè)高內(nèi)阻傳感器，因此要求

前置放大器的輸入阻抗()

A.很低B.很高C.

較低D.較高

45.極距變化型電容式傳感器，其靈敏度與極距

()

A.成正比B.平方成正比C.

成反比D.平方成反比

46.隨電纜電容的增加，壓電式加速度計(jì)的輸出

電荷靈敏度()

A相應(yīng)減小B比例增加C保

持不變D不確定

47.壓電式加速度計(jì)，其壓電片并聯(lián)可提高

()

A.電壓靈敏度B.電荷靈敏度C.

電壓和電荷靈敏度D.電流靈敏度

48.()的基本工作原理是基于壓阻效應(yīng)

A.金屬應(yīng)變片B.半導(dǎo)體應(yīng)變片C.

壓敏電阻D.壓電陶瓷

49.可變磁阻式電感傳感器，當(dāng)線圈匝數(shù)N及鐵

芯截面積A。確定后，原始?xì)庀?0越小，則

電感L()

A.越小B.滿足不失真條件C.

阻抗匹配D.越大

50.壓電晶體式傳感器其測量電路常采用()

A.電壓放大器

B.電荷放大器

C.電流放大器

D.功率放大器

二、填空題

1.渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導(dǎo)體在

交流磁場中的。感應(yīng)電動(dòng)勢

2.磁電式傳感器是把被測物理量轉(zhuǎn)換為

的一種傳感器。渦電流效應(yīng)

3.將壓電晶體置于外電場中，其幾何尺寸也會(huì)發(fā)

生變化，這種效應(yīng)稱之為O逆壓

電效應(yīng)

4.利用電阻隨溫度變化的特點(diǎn)制成的傳感器

叫o熱電阻傳感器

5.可用于實(shí)現(xiàn)非接觸式測量的傳感器有

和等。渦流式；電容式

6.電阻應(yīng)變片的靈敏度表達(dá)式為

S—/"—1+2。+AEf對(duì)于金屬應(yīng)變片來說：

dill

s=,而對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變片來說

S=oS=14-2u;S=/IE

7.當(dāng)測量較小應(yīng)變值時(shí)應(yīng)選用

效應(yīng)工作的應(yīng)變片，而測量大應(yīng)變值時(shí)應(yīng)選用

效應(yīng)工作的應(yīng)變片。壓阻效應(yīng)；應(yīng)變效應(yīng)

8.電容器的電容量c=胃，極距變化型的電容傳

O

感器其靈敏度表達(dá)式為O

Q_dC_

J=—=--

d882

9.差動(dòng)變壓器式傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈在連接

時(shí)應(yīng)O反相串接

10.光電元件中常用的有、

和O光敏電阻；光敏晶體管；光電

池

11.壓電傳感器在使用放大器時(shí)，其

輸出電壓幾乎不手電纜長度變化的影響。電荷

12.超聲波探頭是利用壓電片的效

應(yīng)工作的。逆壓電

13.壓電傳感器中的壓電片并聯(lián)時(shí)可提高

靈敏度，后接放大器。而串聯(lián)時(shí)可

提高靈敏度，應(yīng)后接放

大器。電荷；電壓；電壓；電壓

14.電阻應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化率是與

成正比的。應(yīng)變值￡

15.電容式傳感器有、和

3種類型，其中型的靈敏度最高。

面積變化型；極距變化型；介質(zhì)變化型；極距

變化型

16.霍爾元件是利用半導(dǎo)體元件的

特性工作的。霍爾效應(yīng)

17.按光纖的作用不同，光纖傳感器可分為

和兩種類型。功能型；傳光型

三、名詞解釋

1.一塊金屬板置于一只線圈附近，相互間距為明

當(dāng)線圈中有一高頻交變電流，通過時(shí)，便產(chǎn)生

磁通。。此交變磁通通過鄰近金屬板，金屬板

表層上產(chǎn)生感應(yīng)電流即渦電流，渦電流產(chǎn)生的

磁場會(huì)影響原線圈的磁通，使線圈的阻抗發(fā)送

變化，這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。

2.某些物質(zhì)在受到外力作用時(shí)，不僅幾何尺寸發(fā)

生變化，而且內(nèi)部極化，表面上有電荷出現(xiàn)，

出現(xiàn)電場，當(dāng)外力去除后，有重新恢復(fù)到原來

狀態(tài)，這種現(xiàn)象成為壓電效應(yīng)。

3.金屬材料在發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其阻值發(fā)生變化

的現(xiàn)象成為電阻應(yīng)變效應(yīng)。

4.將霍爾元件置于磁場中，當(dāng)相對(duì)的兩端通上電

流時(shí)，在另相對(duì)的兩端將出現(xiàn)電位差，稱為霍

爾電勢，此現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。

5?當(dāng)激光照射到運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，被物體反射或散射

的光頻率即多普勒頻率發(fā)生變化，且多普勒頻

率與物體運(yùn)動(dòng)速度成比例，這種現(xiàn)象稱為多普

勒效應(yīng)。

6.某些半導(dǎo)體元件，當(dāng)在相對(duì)的兩端通上電流

時(shí)，將引起沿電流方向電阻的變化，此現(xiàn)象稱

為磁阻效應(yīng)。

7.傳感器是直接作用于被測量，并能按一定規(guī)律

將被測量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出的器件。

8.半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)，電阻值減小的現(xiàn)象稱

為內(nèi)光電效應(yīng)。

9,壓阻效應(yīng)是指單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向

受到外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。

10.在光照作用下，物體內(nèi)的電子從物體表面逸

出的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。

11.在光的照射下使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢

的現(xiàn)象稱為光生伏打效應(yīng)。

四、計(jì)算題

1.把靈敏度為404X106PC/Pa的壓電力傳感

器與一臺(tái)靈敏度調(diào)到0.226mV/PC的電荷

放大器相接，求其總靈敏度。

解：

S=404X106PC/PaxO.226mV/PC

=9.13x106mv/Pa

2.進(jìn)行某次動(dòng)態(tài)壓力測量時(shí)，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)記錄儀上，記錄儀的靈敏度為

20mm/Vo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：

S=90.9x0.005x20mm/MPa

=9.09mm/MPa

記錄筆在記錄紙上的偏移量9.09x3.5mm

=31.82mm

3.一電容測微儀，其傳感器的圓形極板的半徑

r=4mm,工作初始間隙為=0.3〃“空氣介質(zhì)，試求:

(已知空氣介電常數(shù)^=8.85xlO-|2F/m)

(1)通過測量得到的電容變化量為△C=±3xl05,

則傳感器與工件之間由初始間隙變化的距離

△3=2

(2)如果測量電路的放大倍數(shù)&=100V/pF,讀數(shù)

儀表的靈敏度S2=5格//W,則此時(shí)儀表指示值變化

多少格？

解：(1),極距變化型電容傳感器靈敏度為：

s="-學(xué)

\582

則

\S=--^\C

%以

(0.3x10-3)2x(±3x10-3x10-12)

8.85X10-12X1X^-X0.0042

=±0.61(即。

(2)設(shè)讀數(shù)儀表指示值變化格數(shù)為m,則

-3

m=Sl-S2-AC=100x5x(±3xl0)=±1.5(格)

4.有一鋼板，原長/="鋼板彈性模量E=2x10"Pa,

使用BP-3箔式應(yīng)變片R=120fl,靈敏度系數(shù)

S=2,測出的拉伸應(yīng)變值為300四。求：鋼板伸

長量△/,應(yīng)力b,AR/E及AR。如果要測出應(yīng)變值

則相應(yīng)的A7?/R是多少？

解：因?yàn)椤?//=￡,則有

==1x300x10^=3xl0-4(m)=0.3(mm)

=f-E=300xl0-6x2xl0"=6xlO7(Pa)

AR

一=5f=2X300X106=6X10-4

R

==120X6X10-4=7.2X10-2(Q)

如果要測出應(yīng)變值，則

AR

一=s-f=2xlxl06=2xl0-6

R

五、綜合題

1.設(shè)計(jì)一臺(tái)檢測鋼絲繩斷絲的儀器(用原理圖

表示），并簡述其原理。

答：

利用霍爾元件來檢測鋼絲繩的斷絲情況，其

原理圖如下圖所示：

其工作原理為：鐵心對(duì)鋼絲繩局部磁化，當(dāng)有斷

絲時(shí)，在斷口處出現(xiàn)漏磁場，霍爾元件經(jīng)過此磁

場時(shí)，將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)脈動(dòng)的電壓信號(hào)。對(duì)此信

號(hào)作濾波、A/D轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)分析，識(shí)別

出斷絲根數(shù)及位置。

2.請(qǐng)畫出動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的原理框圖，簡述其

工作原理，并繪出出圖中各點(diǎn)波形。

答：

動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的工作原理為：試件在外力

的作用下變形，貼在它上面的電阻應(yīng)變片產(chǎn)生相

應(yīng)的電阻變化。振蕩器產(chǎn)生高頻正弦信號(hào)z?),

作為電橋的工作電壓，電橋輸出為信號(hào)雙。與載

波信號(hào)z(。的乘積，即調(diào)制信號(hào)x/力，此信號(hào)經(jīng)

交流放大后進(jìn)