机械工程测试技术试题及答案.doc

一、 填空（每空1份，共20分）
1.测试技术基本任务是 获取有用信息
2.从时域看，系统输出是其输入与该系统 脉冲响应函数卷积。
3.信号时域描述，以 时间() 为独立变量；而信号频域描述，以 频率或 为独立变量。
4.假如一种信号最高频率为50Hz，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应当不小于 100Hz。
5.在桥式测量电路中，根据其 鼓励电压（或工作电压或桥压或电源） 性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。
6.金属电阻应变片与半导体应变片重要区别在于：前者运用 导体机械形变 引起电阻变化，后者运用 半导体电阻率（或半导体压阻效应） 变化引起电阻变化。
7.压电式传感器是运用某些物质 压电效应 而工作。
8.带通滤波器上下限截止频率为fc2、fc1，其带宽B = ；若其带宽为1/3倍频程则fc2 = fc1。
9.属于能量控制型传感器有 电阻式传感器 、 涡电流传感器 电容式传感器、电感式传感器等。
10. 根据载波受调制参数不一样，调制可分为 调幅、调频、调相 。
11. 有关滤波工作原理是 同频有关不一样频不有关/同频检测原理
12 测试装置动态特性可以用 传递 函数、 频率响应 函数和 脉冲响应
函数进行数学描述。
二、选择题（把对答案前字母填在空格上，每题1分，共10分）
1． 不能用确定数学公式体现信号是 D 信号。
A 复杂周期 B 非周期 C 瞬态 D 随机
2． 平稳随机过程必须 B 。
A 持续 B记录特性与时间无关 C 各态历经 D 记录特性等于时间平均
3． 一阶系统动态特性参数是 C 。
A 固有频率 B 阻尼比 C 时间常数 D 敏捷度
4． 系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一种输入量所得到两个数值不一样输出量之间最大差值称为 A 。
A 回程误差 B 绝对误差 C 相对误差 D 非线性误差
5． 电阻应变片输入为 B 。
A 力 B 应变 C 速度 D 加速度
6． D 用于评价系统输出信号和输入信号之间因果性。
A 传递函数 B 互有关函数 C 互谱密度函数 D 相干函数
7． 为使电缆长短不影响压电式传感器敏捷度，应选用 B 放大器。
A 电压 B 电荷 C 微分 D 积分
8． 在测量位移传感器中，符合非接触测量并且不受油污等介质影响是 D 传感器。
A 电容式 B 压电式 C 电阻式 D 电涡流式
9． 信号分析设备可分析频率低于磁带记录仪记录信号频率，可将磁带 B ，也可到达分析目。
A 重放速度放快 B 重放速度放慢 C 重放速度不变 D 多放几次
10. 一阶系统阶跃响应中，超调量 D 。
A 存在，但<5％ B 存在，但<1 C 在时间常数很小时存在 D 不存在

三、判断题（用√或×表达，在对题目对应括号里填√，反之填 ×，每题1分，共10分）
1． （ F ）非周期信号频谱是持续。
2． （ T ）传递函数相似多种装置，其动态特性均相似。
3． （ F ）调幅波是载波与调制信号叠加。
4． （ T ）涡流传感器属于有源传感器。
5． （ T ）滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。
6． （ T ）窗函数频谱主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起误差越小。
7． （ F ）恒带宽滤波器中心频率越高，其带宽越宽。
8． （ T ）随机激振属于宽带激振法。
9． （ F ）压电式加速度计敏捷度越高，其工作频率越宽。
10.（ T ）若系统是完全线性，则输入输出相干函数一定为1。
四、简答题（每题5分，共30分）
1． 已知周期方波傅立叶级数展开式为
试绘出该周期方波单边幅值谱，并阐明其频谱特点。
频谱特点：离散性、谐波性、递减性 3分(每答对一种得1分)
2． 二阶测试装置两个动态特性参数是什么？为了实现不失真测试，怎样确定其取值范围？
固有频率()和阻尼比() 3分(每答对一种得1.5分)；为了实现不失真,阻尼比()取值0.6 ~ 0.8; 工作频率取值不不小于等于0.58 2分(每答对一种得1分
3． 何谓不失真测试？实现测试不失真测试装置幅频和相频特性应怎样？
输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0为常数,
则为不失真测试。 2分
或者用文字描述上述关系，描述对2分，不完整1分，错误不得分。
实现不失真测试测试装置
幅频特性为 A(ω)= A0 = 常数 1.5分
相频特性为 φ(ω)= 1.5分
或者用文字表述，表述对同样得分。

4． 信号预处理包括那些环节？
（1）电压幅值调理（或者放大） 1分
（2）滤波（或者滤去高频） 2分
（3）隔离直流分量（或者隔直） 1分
（4）如原信号进行调制，则应先进行解调（或者解调） 1分

5． 为何在动态电阻应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？
动态电阻应变仪采用是纯电阻交流电桥（1分），虽然各桥臂均为电阻，由于导线间存在分布电容（1分），相称于在各桥臂上并联了一种电容，因此，除了电阻平衡外，还须有电容平衡（3分）。 5分

6． 测得两个同频正弦信号有关函数波形如图1，问：
图1
（1） 这一波形是自有关函数还是互有关函数？为何？
（2） 从波形中可以获得信号哪些信息？
（1）互有关函数，由于是非奇非偶函数。 2分
（2）频率信息：正弦波形频率与此波形频率相似 1分
相位信息：两正弦波形之间相位差就是此波形中初相位 1分
幅值信息：此波形振幅是两个正弦波振幅乘积二分之一 1分

五、计算题（共14分）
1． （6分）已知低通滤波器频率响应函数为
， 式中
当输入信号为时，求滤波器稳态输出.。

令，
根据线性系统频率保持性和幅频相频特性
　　　　，
由，可以得到：
1分
1分

由，可以得到：
1分
1分

由线性系统叠加性可得

2． （4分）有一信号，初始相角为一随机变量；
试求 1）求其自有关函数；2）确定其均值和方差。
自有关函数： 1分
=
= 1分
均值：==0 1分
方差：
3． （4分）以阻值，敏捷度电阻丝应变片与阻值为固定电阻构成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大，当应变片应变为1000时，分别求出单臂、双臂电桥输出电压
单臂：
V 2分
双臂：
V 2分

复习题

第一章 信号及其描述
（一）填空题
1、 测试基本任务是获取有用信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依托它们来传播。这些物理量就是 ，其中目前应用最广泛是电信号。
2、 信号时域描述，以 为独立变量；而信号频域描述，以 为独立变量。
3、 周期信号频谱具有三个特点： ， ， 。
4、 非周期信号包括 信号和 信号。
5、 描述随机信号时域特性参数有 、 、 。
6、 对信号双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 对称，虚频谱（相频谱）总是 对称。
（二）判断对错题（用√或×表达）
1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ ）
2、 信号时域描述与频域描述包括相似信息量。（ ）
3、 非周期信号频谱一定是持续。（ ）
4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱量纲同样。（ ）
5、 随机信号频域描述为功率谱。（ ）
（三）简答和计算题
1、 求正弦信号绝对均值μ|x|和均方根值xrms。
2、 求正弦信号均值，均方值，和概率密度函数p(x)。
3、 求指数函数频谱。
4、 求被截断余弦函数傅立叶变换。
5、 求指数衰减振荡信号频谱。

第二章 测试装置基本特性

（一）填空题
1、 某一阶系统频率响应函数为，输入信号，则输出信号频率为 ，幅值 ，相位 。
2、 试求传递函数分别为和两个环节串联后构成系统总敏捷度。
3、 为了获得测试信号频谱，常用信号分析措施有 、 和 。
4、 当测试系统输出与输入之间关系为时，该系统能实现 测试。此时，系统频率特性为 。
5、 传感器敏捷度越高，就意味着传感器所感知 越小。
6、 一种理想测试装置，其输入和输出之间应当具有 关系为最佳。
（二）选择题
1、 不属于测试系统静特性。
（1）敏捷度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数
2、 从时域上看，系统输出是输入与该系统 响应卷积。
（1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡
3、 两环节相频特性各为和，则两环节串联构成测试系统，其相频特性为 。
（1） （2） （3）（4）
4、 一阶系统阶跃响应中，超调量 。
（1）存在，但<5％ （2）存在，但<1
（3）在时间常数很小时存在 （4）不存在
5、 忽视质量单自由度振动系统是 系统。
（1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶
6、 一阶系统动态特性参数是 。
（1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比
7、 用阶跃响应法求一阶装置动态特性参数，可取输出值到达稳态值 倍所通过时间作为时间常数。
（1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982
（三）判断对错题（用√或×表达）
1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传播一种1000Hz正弦信号，则必然导致输出波形失真。（ ）
2、 在线性时不变系统中，当时始条件为零时，系统输出量与输入量之比拉氏变换称为传递函数。（ ）
3、 当输入信号一定期，系统输出将完全取决于传递函数，而与该系统物理模型无关。（ ）
4、 传递函数相似多种装置，其动态特性均相似。（ ）
5、 测量装置敏捷度越高，其测量范围就越大。（ ）
6、 幅频特性是指响应与鼓励信号振幅比与频率关系。（ ）
（四）简答和计算题
1、 什么叫系统频率响应函数？它和系统传递函数有何关系？
2、 测试装置静态特性和动态特性各包括那些？
3、 测试装置实现不失真测试条件是什么？
4、 某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为。求其对周期信号稳态响应。
5、 将信号输入一种传递函数为一阶装置，试求其包括瞬态过程在内输出体现式。
第三章 常用传感器
（一）填空题
1、 属于能量控制型传感器有 等，属于能量转换型传感器有 等（每个至少举例两个）。
2、 金属电阻应变片与半导体应变片物理基础区别在于：前者运用 引起电阻变化，后者运用 变化引起电阻变化。
3、 为了提高变极距电容式传感器敏捷度、线性度及减小外部条件变化对测量精度影响，实际应用时常常采用 工作方式。
4、 压电式传感器测量电路（即前置放大器）有两种形式： 放大器和 放大器，后接 放大器时，可不受连接电缆长度限制。
5、 涡流式传感器变换原理是运用了金属导体在交流磁场中 效应。
6、 磁电式速度计敏捷度单位是 。
7、 压电式传感器是运用某些物质 而工作。
（二）选择题
1、 电阻应变片输入为 。
（1）力 （2） 应变 （3）速度 （4）加速度
2、 构造型传感器是依托 变化实现信号变换。
（1）自身物理性质 （2）体积大小 （3）构造参数 （4）电阻值
3、 不能用涡流式传感器进行测量是 。
（1）位移 （2）材质鉴别 （3）探伤 （4）非金属材料
4、 变极距面积型电容传感器输出与输入，成 关系。
（1）非线性 （2）线性 （3）反比 （4）平方
5、 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化原因重要是 。
（1）长度 （2）截面积 （3）电阻率 （4）高通
6、 压电式传感器输出电缆长度变化，将会引起传感器 产生变化。
（1）固有频率 （2）阻尼比 （3）敏捷度 （4）压电常数
7、 在测量位移传感器中，符合非接触测量，并且不受油污等介质影响是 传感器。
（1）电容式 （2）压电式 （3）电阻式 （4）电涡流式
8、 自感型可变磁阻式传感器，当气隙变化时，其敏捷度与之间关系是：＝ 。
（1） （2） （3） （4）
9、 光电倍增管是运用 效应制成器件。
（1）内光电 （2）外光电 （3）光生伏特 （4）阻挡层
（三）判断对错题（用√或×表达）
1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（ ）
2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（ ）
3、 压电加速度计敏捷度越高，其工作频率越宽。（ ）
4、 磁电式速度拾振器上限工作频率取决于其固有频率。（ ）
（四）简答和计算题
1、 哪些传感器可选作小位移传感器？
2、 涡流传感器测量位移与其他位移传感器比较，其重要长处是什么？涡流式传感器能否测量大位移量？为何？
3、 电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？
4、 电涡流传感器能否测量塑料物体移动位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是什么？应采用什么措施改善，就可以用电涡流传感器测量了。
5、 压电式加速度传感器与压电式力传感器在构造上有何不一样，为何？
6、 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一种测力传感器。
（1） 用简图阐明该传感器构造并简要阐明其作用原理；
（2） 两个线圈一般应当接在什么电路中？用图阐明怎样接法。
7、 某电容传感器（平行极板电容器）圆形极板半径，工作初始极板间距离，介质为空气。问：
（1） 假如极板间距离变化量，电容变化量是多少？
（2） 假如测量电路敏捷度，读数仪表敏捷度（格／mV）在时，读数仪表变化量为多少？
第四章 信号调理、记录和显示
（一）填空题
1、 电桥作用是把电感、电阻、电容变化转化为 输出装置。
2、 在桥式测量电路中，按照 性质，电桥可分为直流和交流电桥。
3、 在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化 可将其分为半桥与全桥测量电路。
4、 调幅是指一种高频正（余）弦信号与被测信号 ，使高频信号幅值随被测信号 而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波 。
5、 调频波解调又称为 。
6、 调频是运用信号电压 控制一种振荡器，使其输出为等幅波，而 与信号电压成正比。
7、 常用滤波器上、下截止频率、定义为 ，其带宽＝ ，若为倍频程滤波器与关系为 。
8、 RC低通滤波器中RC值愈 ，则上截止频率愈低。
（二）选择题
1、 设有一电路，是工作桥臂，，，是固定电阻，且。工作时，则电桥输出电压（ ）。为电桥电源电压。
（1） （2） （3） （4）
2、 调幅过程相称于在时域中将调制信号与载波信号 。
（1）相乘 （2）相除 （3）相加 （4）相减
3、 电路中鉴频器作用是 。
（1）使高频电压转变成直流电压 （2）使电感量转变为电压量
（3）使频率变化转变为电压变化 （4）使频率转变为电流
4、 一选频装置，其幅—频特性在区间近于平直，在区间急剧衰减，这叫 滤波器。
（1）低通 （2）高通 （3）带通 （4）带阻
5、 一带通滤波器，其中心频率是，-3dB带宽是，则滤波器品质因数等于 。
（1） （2） （3） （4）
（三）判断对错题（用√或×表达）
1、 平衡纯电阻交流电桥须同步调整电阻平衡与电容平衡。 （ ）
2、 调幅波是载波与调制信号叠加。 （ ）
3、 带通滤波器波形因数值越大，其频率选择性越好。 （ ）
4、 将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。 （ ）
（四）简答和计算题
1、 何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡，桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？
2、 调幅波解调措施有哪几种？
3、 抗混滤波器作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率怎样确定？
4、 有关滤波器基本原理是什么？举例阐明其工程应用。
5、 以阻值，敏捷度电阻丝应变片与阻值为固定电阻构成电桥，供桥电压，若其负载电阻为无穷大，应变片应变。
（1）求单臂电桥输出电压及其敏捷度。
（2）求双臂电桥输出电压及其敏捷度
6、 若为调制信号，为载波，为调幅波（如图所示）
（1）运用傅里叶变换性质阐明调幅过程原理。
（2）画出载波与调幅波双边频谱图。

第五章 信号处理初步
（一）填空题
1、 为了识别信号类型，常用信号分析措施有 、和 。
2、 为了获得测试信号频谱，常用信号分析措施有 、 和 。
3、 在数字信号处理中，为防止频率混叠，应使被采样模拟信号成为 ，还应使采样频率满足采样定理即 。
4、 假如一种信号最高频率为50Hz，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应当不小于 Hz。
5、 若x(t)是均值为ux为零宽带随机信号其自有关函数τ=0时Rx(τ) ，τ®∞时Rx(τ) 。
6、 用于评价系统输出信号和输入信号之间因果性。
7、 若某一信号自有关函数为，则该信号均方值为= ，均方根值为xrms= 。
8、 最常用功率谱估计措施为 。
9、 为信号 沿频率轴分布，称为 。
10、 巴塞伐尔定理表达在 中计算信号总能量，等于在 中计算信号总能量。
（二）判断对错题（用√或×表达）
1、 频率辨别力越高，则泄漏误差越小。（ ）
2、 A/D转换器位数越多，则量化误差越小。（ ）
3、 对于周期信号，经整周期采样后，可完全防止栅栏效应。（ ）
4、 窗函数频谱主峰瓣宽度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起误差越小。（ ）
5、 互有关函数是偶实函数。（ ）
6、 运用系统输入x(t)与输出y(t)自功率谱密度函数，可求该系统频率响应函数。（ ）
7、 若系统是完全线性，则输入-输出相干函数一定为1。（ ）
（三）简答和计算题
1、 已知信号，求信号自有关函数，并画出自功率谱（双边幅值谱）。
2、 求频率相似单位方波和正弦波互有关函数。
3、 有关滤波器基本原理是什么？举例阐明其工程应用。
4、 试根据一种信号自有关函数图形，讨论怎样确定该信号中常值分量和周期成分。
5、 某一系统输入信号为x(t)，若输出y(t)与输入x(t)相似，输入自有关函数和输入—输出互有关函数之间关系为，试阐明该系统起什么作用？

第一章 信号及其描述
（一）1、信号；2、时间（t），频率（f）；3、离散性，谐波性，收敛性；4、准周期，瞬态非周期；5、均值，均方值，方差；6、偶，奇； （二）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√； （三）1、，；2、0，，；3、；4、； 5、；
第二章 测试装置基本特性
（一）1、1/2，，；2、123；3、傅立叶变换法，滤波器法；4、；5、被测量；6、线性；
（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1） （三）╳ √ √ √ ╳ ╳ （四）略
第三章 常用传感器
（一）1、电阻、电感、电容、涡流；压电、磁电；2、金属丝几何变形，半导体材料电阻率变化；3、差动；4、电荷，电压，电荷；5、涡电流；6、mv / (m/s)；7、压电效应。 （二）（2）（3）（4）（2）（3），（3）（4）（4）（2） （三）√ √ ╳ ╳ （四）略
第四章 信号调理、处理和记录
（一）1、电压或电流；2、鼓励电压；3、桥臂数；4、相乘，相乘；5、鉴频；6、幅值，频率；7、幅频特性曲线降为最大值倍时对应频率为截止频率；；，8、大； （二）（1）（1）（3）（2）（4） （三）√ ╳ ╳ √ （四）略
第五章 信号处理初步
（一）1、概率密度函数，自有关函数；2、带通滤波法，傅立叶变换法；3、有限带宽，；4、100；5、，0；6、相干函数；7、；8、周期图法；9、功率密度，能谱；10、时域，频域； （二）1、╳；2、√；3、√；4、√；5、╳；6、╳；7、╳；
（三）1、， ；
2、；
3、同频有关、不一样频不有关；
4、信号常值分量为其自有关函数均值开方，周期成分与其自有关函数周期成分频率相似、幅值成比例关系；
5、该系统作用是使信号幅值不变、相位提前T；
6、；