西華大學(xué)工程測(cè)試試題1

，信號(hào)的基本表現(xiàn)形式是變化的T流電壓信息是一事物運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)的特征 信號(hào)是信息的載體，信號(hào)的基本表現(xiàn)形式是變化的T流電壓信號(hào)的形式不同，其頻譜呈現(xiàn)出不同的特征：周期信號(hào)的頻譜是一時(shí)間有限信號(hào)的頻譜是T續(xù)的離散信號(hào)的頻譜是一連續(xù)而且周期的TOC\o"1-5"\h\z離散且周期的信號(hào)的頻譜是 。信號(hào)的持續(xù)時(shí)間與占有的頻帶成一反虹，經(jīng)時(shí)間尺度展縮K倍后，頻譜的幅度為原來(lái)頻譜幅度的 5^ 倍。信號(hào)頻譜在頻域里平移土f0后的時(shí)域信號(hào)與原頻譜的時(shí)域信號(hào)之間的異同在于是增加了一個(gè)—麥指數(shù)二因子，該因子的表達(dá)式為eg。 。隨機(jī)過(guò)程中的任一樣本函數(shù)的時(shí)間平均統(tǒng)計(jì)特征與該隨機(jī)過(guò)程的平均統(tǒng)計(jì)特征相等，則該隨機(jī)過(guò)程是 各戀歷經(jīng)隨機(jī)過(guò)程 。自相關(guān)函數(shù)是關(guān)于T的一偶函數(shù) ，互相關(guān)函數(shù)為關(guān)于T的非奇函數(shù)非偶函數(shù)。卷積定理表明：時(shí)域卷積等效于頻域一乘積——，時(shí)域的乘積等效于頻域 。FFT是快速傅立葉變換、DFT是離散傅立葉變換。用于頻譜分析裝置中的帶通濾波器，根據(jù)中心頻率與帶寬之間的關(guān)系可以分為—恒帶寬濾波器 和 兩類。對(duì)于光柵常數(shù)W=0.001的光柵傳感器，調(diào)整光柵刻線夾角使。=0.01，此時(shí)，莫爾條紋的間距為-10mm—，其放大倍數(shù)為一1000倍一。時(shí)域采樣是對(duì)信號(hào)實(shí)行 離散化處理 的過(guò)程,時(shí)域采樣定理要求采樣頻率滿足____fsM2fc 條件,實(shí)際工作中采樣頻率應(yīng)選為2.5，：4f—c TOC\o"1-5"\h\zA/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為0?5V，要求能識(shí)別2mV的微小信號(hào)，A/D的位數(shù)應(yīng)選為一12 。評(píng)價(jià)窗函數(shù)優(yōu)劣的主要指標(biāo)有——主瓣寬度 、——旁瓣高度 和一旁瓣衰減速度 。振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，激振方式通?？梢苑譃椤壹ふ瘛?、□□—隨機(jī)激振—和瞬態(tài)激振-三類，脈沖激振屬于瞬態(tài)激振-類，其激振頻譜呈—寬帶特征。構(gòu)成信號(hào)X（t）的各頻率分量的集合稱為——頻譜 。在時(shí)間信號(hào)X（t）幅值不變的條件下，若x（t）任X（f），則X（kt）任后'（后）——（k>0）。Ay/Ax16.如果&函數(shù)與某一連續(xù)信號(hào)f（t）相乘，則其乘積僅在t=0處得到——f（°）8（t）——其余各點(diǎn)（t'0）Ay/Ax當(dāng)測(cè)量裝置的輸入x有一個(gè)增量景，引起其輸出y發(fā)生相應(yīng)變化AY，則該裝置的絕對(duì)靈敏度為，= 兩個(gè)傳遞函數(shù)各為H1（s）和H2（s）的環(huán)節(jié)，其串聯(lián)后所組成的系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H（s）為19.半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的19.半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓電一效應(yīng)。渦流式傳感器的變換原理是利用 在交流磁場(chǎng)中的渦流效應(yīng)。設(shè)兩光柵刻線間的夾角為°，柵距均為W，則二者所生成之英爾條紋間的距離B--W/°H信號(hào)的時(shí)域描述是信號(hào)時(shí)間歷程的直接記錄，頻域描述則反映了信號(hào)的一頻率結(jié)構(gòu) 。二階裝置的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是它的（C.固有頻率°0和阻尼比。）差動(dòng)變壓器式電感傳感器是把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成（B,線圈互感）的變化裝置，通過(guò)這一轉(zhuǎn)換從而獲得相應(yīng)的電壓輸出。智能傳感器具有辨認(rèn)、識(shí)別與判斷的功能，它是由（D.傳感器與計(jì)算機(jī)組合）而成。RC低通濾波器中，RC值越大，則（A.上截止頻率越低）周期信號(hào)在時(shí)域內(nèi)按時(shí)間間隔Ts采樣后，其頻譜將具有（A.周期、離散）特征。無(wú)論二階系統(tǒng)的阻尼比C如何變化，當(dāng)它所受的激振力頻率等于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，該系統(tǒng)的位移與激振力之間的相位差必為（B90°）7.某隨機(jī)信號(hào)的方差為^X，均方值為wX，均值為hx，則三者之間（b.存在關(guān)系式wX=°x2+日x2）測(cè)量裝置的頻率特性為A（°）和平（°），當(dāng)它們滿足（C. °）=常量，甲（°）=一七°，七一時(shí)間延遲）條件時(shí)，輸出波形與輸入波形將相

似而無(wú)失真。二階欠阻尼系統(tǒng)固有圓頻率為?n，阻尼比為匚，在激振力消失后將作衰減周期運(yùn)動(dòng)，其^d與^n和匚的關(guān)系為(B.①n1—02=^d)渦流式電感傳感器的測(cè)量電路一般用(B.阻抗分壓式調(diào)幅電路或調(diào)頻電路)電荷放大器是一個(gè)(C.高增益，帶電容反饋的運(yùn)算)放大器。磁電式傳感器是把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為(D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))的一種傳感器。一般常用的光電池有硒、硅、碲化鎘、硫化鎘等的pn結(jié)，其中作為能量轉(zhuǎn)換器使用最多的是(B.硅)光電池。傳感器與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)程度可用其(A.精確度 )表示。設(shè)某信號(hào)中最高頻率為fc，按采樣定理，采樣頻率fs必須(B.大于fc的2倍)三、簡(jiǎn)答繪出測(cè)試系統(tǒng)的基本框圖，簡(jiǎn)述各組成部分的功能。傳感器：提取被測(cè)對(duì)象的信號(hào)，將非電量轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)調(diào)理：將傳感器出來(lái)的信號(hào)變適合進(jìn)一步傳輸和處理的的電路信號(hào)分析：對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析顯示記錄：將信號(hào)分析結(jié)果顯示出來(lái)提供給觀察者。激勵(lì)裝置：式被測(cè)對(duì)象的某些信息特征能更明顯地表現(xiàn)出來(lái)。試述幅頻譜密度函數(shù)A(f)和幅頻特性函數(shù)A(f)兩者之間的主要區(qū)別？答：1、對(duì)象不同，前者對(duì)象是信號(hào)，后者的對(duì)象是系統(tǒng)2、處理方法不同：前者是對(duì)信號(hào)傅式變換的模，后者是輸出的傅式變換與輸入的傅式變換之比的模3、物理意義不同前者反映信號(hào)的組成，后者反映系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)不同頻率成分的幅值的縮放能力用圖形及文字解釋因何時(shí)域采樣頻率fs必須大于等于2fc。答：時(shí)域采樣定理：一個(gè)在頻率fc以上沒(méi)有頻率分量的有限帶寬信號(hào)，可以由它小于或等于1/2fc的均勻間隔上的采樣值唯一確定。說(shuō)明，如果在某一頻率以上，信號(hào)X(t)的頻譜X(f)等于零，以大于或等于2fc的采樣頻率fs對(duì)x(t)采樣，所得離散信號(hào)x(nA)包含了關(guān)于x(t)的全部信息，如式——子5.165.17所示，時(shí)域采樣定理清楚地表明了信號(hào)在時(shí)域和頻域內(nèi)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。繪出壓電式傳感器連接電荷放大器的等效電路圖，證明電荷放大器可以避免連接電纜分布電容的影響。即、m-gnu場(chǎng)的涌Q與、炒囂的葡＞5與、成大器的反懂電蠢Ui、E—的帽入山取、軸IIM壓；Ci、Ci、Of-國(guó)K勘(潘的電容、尊摟111殘電容輅孔電奔應(yīng)放大期Mi忠饋電奔.事實(shí)上繆.Ei相都是海小的.略丟混也導(dǎo)等的夠櫥，由圖自知的也曲可■御：Uo-qA/[0a-l-Cc4Ci-Of(A-1}]當(dāng)運(yùn)算成大魅的升環(huán)坍費(fèi)翠太附，甲*Al,^ACf?-Ca+Ce+CiI：匙由E.蹌叫逝征為我—g式m.約擊弗電荷虢大榆痢iipivE勺時(shí)岷底器印電荷隴正比，大馨的賁氐憧山容罰匠比，胡“晚大^的放*蓿數(shù)的變化或山蜘電容等閭無(wú)美瘡.何謂泄漏？防止泄漏的方法如何？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？答：截?cái)嘈盘?hào)時(shí)，由于窗函數(shù)頻譜的影響，使得原信號(hào)的頻譜擴(kuò)散，這種現(xiàn)象稱為泄漏。防止泄漏的方法：.增加窗長(zhǎng).選擇主瓣窄而旁瓣小的優(yōu)質(zhì)時(shí)窗答:本題圖所示為差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理圖。測(cè)桿P在中間位置時(shí)，WfW1之間的互感與wfW2之間的互感相等，感應(yīng)電勢(shì)e1=e2,e0答:本題圖所示為差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理圖。測(cè)桿P在中間位置時(shí)，WfW1之間的互感與wfW2之間的互感相等，感應(yīng)電勢(shì)e1=e2,e0=°，測(cè)桿上移后，wIW］的互感增大，WfW2互感減小，反之。7.選用傳感器時(shí)要考慮哪些問(wèn)題?答:選用傳感器要考慮(1)靈敏度(2)響應(yīng)特性(3)線性范圍(4)穩(wěn)定性(5)精確度(6)測(cè)量方法8.答:9.什么是測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)傳遞特性？常用哪些量來(lái)表征?什么叫調(diào)制？什么叫解調(diào)？在測(cè)量中為何要將信號(hào)先調(diào)制然后又解調(diào)？把緩慢變化的信號(hào)變?yōu)轭l率適當(dāng)?shù)慕涣餍盘?hào)稱為信號(hào)調(diào)制；把調(diào)制過(guò)的交流信號(hào)還原到原來(lái)的信號(hào)稱為解調(diào)。調(diào)制的目的是為了便于信號(hào)的處理和放大。答;描述測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)測(cè)量時(shí)的輸入、輸出關(guān)系的方程、圖形、參數(shù)等稱為測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)傳遞特性。最常用的靜態(tài)傳遞特性有靜態(tài)傳遞方程、定度曲線和靈敏度、線性度、回程誤差、靈敏閃、漂移等表征測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù)。10.何謂濾波器，濾波器分類、基本參數(shù)及其定義?答：濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大的衰減其它頻率成分。在測(cè)試裝置中，利用濾波器可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。濾波器可以分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器。其本參數(shù)包括紋波幅度、截止頻率、帶寬和品質(zhì)因數(shù)、倍頻程選擇性W和濾波器因數(shù)。信號(hào)數(shù)字分析法的主要優(yōu)點(diǎn)？答：信號(hào)數(shù)字分析法的主要優(yōu)點(diǎn)是具有精度高、工作穩(wěn)定、速度快和動(dòng)態(tài)范圍寬等一系統(tǒng)優(yōu)越性，高度的靈活性和可靠性，能完成很多模擬分析方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算分析。已知周期性三角波的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為/、A 4A力1式中n=1，3,5,x(t)=—+——工——cosn①t式中n=1，3,5,n=1當(dāng)其通過(guò)一特性如下圖所示的系統(tǒng)之后其輸出為y(t),試分析y(t)的頻率成分及相位并繪出和y(t)幅頻譜和相位譜圖.10&Q10&Q答題要點(diǎn):直接由周期方波信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式求出x(t)頻率成分及其幅值相位;利用y(。)=A(3)x(3)求出輸出的各頻率成分及其幅值

利用9(?)=^y(ra)"9xC?)求出輸出的各頻率成分的平,(3);繪出y(t)幅頻譜圖和相頻譜?，F(xiàn)擬用動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀測(cè)量試件在外加純扭矩作用下的扭振情況，試設(shè)計(jì)測(cè)試方案：要求指明傳感器的選擇、布置，繪出動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的原理框圖以及各組成環(huán)節(jié)的輸出波形。答題要點(diǎn)：1選擇傳感器為應(yīng)變片式傳感器2指明傳感器布置位置，布片要于主應(yīng)變方向一致3繪出動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀框圖4繪出各部分的輸出波形圖，突出波形特征為了測(cè)量熱軋帶鋼的軋制速度，某測(cè)試系統(tǒng)利用相關(guān)分析的原理組成如下試確定軋制速度v(t)的值并對(duì)測(cè)量原理給出解釋。(8分)答題要點(diǎn)：在給定長(zhǎng)度L的兩個(gè)端點(diǎn)上布置測(cè)量表面波形的傳感器，利用同一信號(hào)源在不同時(shí)段發(fā)出的信號(hào)具有相似性的特點(diǎn)，經(jīng)相關(guān)器處理其輸出的最大值就是帶鋼通過(guò)給定長(zhǎng)度L的時(shí)差閂：v=L/q已知信號(hào)的最高截止頻率fc為1200Hz，要對(duì)該信號(hào)作的數(shù)字頻譜分析，給定的頻率分辨率小于等于1Hz，試確定以下采樣條件：原始模擬信號(hào)的最小記錄長(zhǎng)度T；時(shí)域采樣的采樣間隔和采樣頻率應(yīng)滿足的條件；最小采樣點(diǎn)數(shù)(注意信號(hào)的點(diǎn)數(shù)一般應(yīng)取為N=2m)若將分辨率提高一倍，應(yīng)如何調(diào)整參數(shù)。答題要點(diǎn)：由Af=1/T 確定T由fsM2fc確定fs由T=fs/N 初步確定N，圓整然后按N=2m圓整，保證分辨率小于等于1Hz分辨率提高一倍，是將Af置為給定頻率分辨率的1/2，重新確定參數(shù)。1.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%以內(nèi)，則該量?jī)x的時(shí)間常數(shù)T應(yīng)設(shè)計(jì)成多大？模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為0到10V。為了識(shí)別2mV的微小信號(hào)，量化器的位數(shù)應(yīng)當(dāng)是多少？若要識(shí)別1mV的信號(hào)，量化器的位數(shù)應(yīng)當(dāng)是多少？一精密高速機(jī)床，傳動(dòng)部分由電機(jī)、齒輪、滾動(dòng)軸承等組成，因操作不當(dāng)產(chǎn)生了振動(dòng)現(xiàn)象。現(xiàn)要求：組成一個(gè)測(cè)量該振動(dòng)加速度的測(cè)試系統(tǒng)(以框圖形式表述)簡(jiǎn)述傳感器的選用原則，簡(jiǎn)述框圖各組成部分的作用，簡(jiǎn)述信號(hào)分析時(shí)，欲得到信號(hào)頻譜所采用數(shù)字信號(hào)處理的具體步驟采用數(shù)字信號(hào)處理方法對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行分析前，必須對(duì)所獲取的模擬信號(hào)進(jìn)行哪些預(yù)處理工作？典型的信號(hào)數(shù)字處理由那三個(gè)部分組成答1。一階量?jī)x的頻率響應(yīng)函數(shù)①HQ")=]*j筋，②幅頻特性H(“)=1\：1+(TW)2,欲誤差小于5%,H(")應(yīng)大于0.95,已知①=2戒=2°°兀w1/『+(2°°m)2?昏陰即徨t<°.°°°523故： 應(yīng)大于0.95，⑤解得：_V2.①由題意，可知q—2°V 1°X1°3又要求能識(shí)別2mV,所以弓=2°= 廠V2(刀取最小值)故有m=13同理，當(dāng)要求能識(shí)別1mV的信號(hào)時(shí)，量化器的位數(shù)為14。3.(1)測(cè)量對(duì)象為高速、精密機(jī)床的振動(dòng)，其頻率較高、振幅不太大，宜采用壓電加速計(jì)。被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生的振動(dòng)，其加