测试技术习题模板.docx

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机械工程测试与控制技术II习题

习题1
如果要1.5马赫速度的拦截以1马赫飞来的导弹, 请思考需要解决的测试和控制问题

自己身边的测试技术应用例子

习题2
P.29习题
1.3
1.5
1.6
1.7
1.8

习题3
1、 试判断下述结论的正误。
( 1) 凡频谱是离散的信号必然是周期信号。
( 2) 任何周期信号都由频率不同, 但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。
( 3) 周期信号的频谱是离散的, 非周期信号的频谱也是离散的。
( 4) 周期单位脉冲序列的频谱仍为周期单位脉冲序列。
( 5) 非周期性变化的信号就是随机信号。
( 6) 非周期信号的幅值谱表示的是其幅值谱密度与时间的函数关系。
( 7) 信号在时域上波形有所变化, 必然引起频谱的相应变化。
( 8) 各态历经随机过程是平稳随机过程。
( 9) 平稳随机过程的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计持征。
( 10) 两个周期比不等于有理数的周期信号之和是周期信号。
( 11) 所有随机信号都是非周期信号。
( 12) 所有周期信号都是功率信号。
( 13) 所有非周期信号都是能量信号。
( 14) 模拟信号的幅值一定是连续的。
( 15) 离散信号即就是数字信号。
2对下述问题, 选择正确答案填空。
( 1) 描述周期信号的数学工具是()。
A.相关函数B.傅氏级数C.拉氏变换D.傅氏变换
( 2) 描述非周期信号的数学工具是()。
A.三角函数B.拉氏变换C.傅氏变换D.傅氏级数
( 3) 时域信号持续时间压缩, 则频域中低频成分()。
A.不变B.增加C.减少D.变化不定
( 4) 将时域信号进行时移, 则频域信号将会()。
A.扩展B.压缩C.不变D.仅有相移
( 5) 概率密度函数在()域、 相关函数是在()域、 功率谱密度函数是在()域上来描述的随机信号
A.时间B.空间C.幅值D.频率

习题4
P.88习题
3.2
3.3
3.5
3.6
3.8
习题5
1试判断下述结论的正误并讲述理由。
(1)在线性时不变系统中, 当初始条件为零时, 系统输出量与输入量值比的拉氏变换称为传递函数。
(2)输入信号x(t)一定时, 系统的输出y(t)将完全取决于传递函数H(s), 而与该系统的物理模型无关
(3)传递函数相同的各种装置, 其动态特性均相同。
(4)测量装置的灵敏度越高, 其测量范围就越大。
(5)幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。
(6)测量装置的相频特性φ(ω)表示了信号各频率分量的初相位和频率间的函数关系。
(7)一个线性系统不满足”不失真测量”条件, 若用它传输一个1000Hz的正弦信号, 则必然导致输出波形失真。

2、 一温度计具有一阶动特性( 传递函数H(s)=1/(1+τs)) , 其时间常数为, 若将其从20℃的空气中突然插入80℃的水中, 问经过15s后该温度计指示的温度为多少?

一个优良的测量系统, 当测取一个理想的三角波时, 也只能做到工程意义上的不失真, 为什么?

习题6
请说明测速齿轮的优点与缺点
请阐述出租车计价器的计量原理
请为加油站设计油量液位计
请说明高速公路收费口车辆重量测量原理

习题7
1选用传感器的基本原则是什么? 在实际中如何运用这些原则? 试举一例说明。
2欲测量液体压力, 拟采用电容式、 电感式、 电阻应变式和压电式传感器, 试绘出可行方案原理图, 并作比较。
3试按接触式与非接触式区分传感器, 列出它们的名称、 变换原理, 用在何处?
4在机械式传感器中, 影响线性度的主要因素是什么? 　
5举出五种你熟悉的机械式传感器, 并说明她们的变换原理。
6欲测量液体压力, 拟采用电容传感器、 电感传感器、 电阻应变片传感器和压电传感器, 请绘出可行的方案原理图?
7有一批涡轮机叶片, 需要检测是否有裂纹, 请列举出两种以上方法, 并简述所用传感器工作原理。
思考题
什么叫应变效应? 利用应变效应解释金属电阻应变片工作原理
什么叫横向效应? 应变片敏感栅的结构型式与横向效应有和关系?
试述应变片温度误差的概念、 原因和补偿方法。
为什么应变式传该器大多采用交流不平衡电桥为测量电路? 该电桥为什么又都采用半桥和全桥两种方式?
采用平膜式弹性元件的应变式压力传该器, 测量电路为全桥时, 试问: 应变片应粘贴在平膜片的何处? 应变片应如何连成桥路?
拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路。试问, ( 1) 四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上? ( 2) 画出相应的电桥电路图。
电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别? 各有何优缺点? 应如何针对具体情况选用?
什么叫电涡流效应?
概述电涡流式传感器的基本结构与工作原理。
电涡流的形式范围包括哪些内容? 她们的主要特点式什么?
被测体对电涡式传感器的灵敏度有何影响?
变磁阻式电感传感器( 自感型) 的灵敏度与哪些因素有关? 要提高灵敏度的措施有哪些? 采取这些措施后会带来什么样的后果?
以变气隙式自感传感器位移为例, 分析、 比较传感器差动与非差动式的灵敏度。
电感传感器(自感型)的灵敏度与哪些因素有关, 要提高灵敏度可采取那些措施? 采取这些措施会带来什么后果?
比较空气介质的变间隙式与差动式电容传感器的灵敏度和非线性误差
说明部分固体介质的变间隙式电容传感器的设计目的和特点
为什么变面积式传感器的测位移范围较大?
为什么采用变介质电常数式传感器测量介质介电常数变化, 比测量介电材料厚度变化的性能要好?
试述电容式传感器的特点和关键问题。
电容式传感器配用的测量电路有哪几种? 它们的工作原理和主要特点是什么?
说明电容式严厉、 加速度、 荷重、 位移传感器的组成、 原理及主要特点。

习题8
P.162习题
5.3
5.4
5.6
5.7
5.10

习题9
选择题
选择一个正确的答案: 将两个中心频率相同的滤波器串联, 能够达到( ) 。
A.扩大分析频带B.使滤波器选择性变好, 但相移增加C.幅频、 相频特性都得到改进

选择正确的答案: 重复频率为1000Hz的方波, 经过截止频率为 Hz的理想低通滤波器后的输出为( ) 。
A.1000Hz失真的方波B.1000Hz正弦波C. Hz正弦波D.不知是什么波

简答题
1什么是信号调制? 在测试系统中为什么要采用信号调制? 什么是解调? 在测试系统中常见的调制方法有哪几种?
2什么是调制信号? 什么是载波信号? 什么是已调信号?
3什么是调幅? 请写出调幅信号的数学表示式, 并画出它的波形。
4什么是调频? 请写出调频信号的数学表示式, 并画出它的波形。
5什么是调相? 请写出调相信号的数学表示式, 并画出它的波形。
6什么是脉冲调宽? 请写出脉冲调宽信号的数学表示式, 并画出它的波形。
7为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比, 有利于提高它的抗干扰能力? 它的作用经过哪些方面体现?
8为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制?
9在测控系统中被测信号的变化频率为0-100Hz, 应当怎样选取载波信号的频率? 应当怎样选取调幅信号放大器的通频带? 信号解调后, 怎样选取滤波器的通频带?
10什么是包络检波? 试述包络检波的基本工作原理。
11什么是相敏检波? 为什么要采用相敏检波?
12相敏检波电路与包络检波电路在功能、 性能与在电路构成上最主要的区别是什么?
13从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路在结构上有许多相似之处? 它们又有哪些区别?

习题10

习题11
P.69习题
2.2
2.3
2.8

习题12

习题13

习题14
回答下面问题, 或指出其说法是否正确。
(1)信号截断长度越长, 其频率分辨率越高。
(2)即使是限带信号, 经截断后必然成为无限带宽的函数。
(3)只要信号一经截断, 就不可避免的引起混叠。
(4)只要采样频率足够高, 在频域中就不会引起泄漏。
(5)什么是频域泄漏? 为什么产生泄漏?
(6)窗函数是否能够减少泄漏?
(7)什么是”栅栏效应”? 如何减少”栅栏效应”的影响?
一平稳随机信号经低通滤波后作数字频谱分析。设仅对信号中500Hz以下频率成分感兴趣, 并希望以0.5Hz的频率分辨率分析其频谱。求:
(1)采样频率fs; (2)采样点数N; (3)截断长度T。

习题15
1质量为0.05kg的传感器安装在一个50kg质量的振动系统上, 若安装传感器前系统的固有频率为10Hz, 装上传感器后, 试确定新的系统的固有频率。
2某石英晶体加速度传感器的技术规范如下: 频率范围0～15kHz; 动态范围±3500g, 灵敏度5pC/g; 固有频率22kHz; 质量0.05kg; 分辨力0.002g; 横向灵敏度最大为2％, 试求: ①计算振动加速度为0.21g时的电荷输出; ②当横向振动加速度幅值为1000g, 确定最大电荷输出量。
3某磁电式速度传感器技术规范如下: 频率范围20～1000Hz; 测量范围( 振幅) 、 最大峰峰值为5mm; 加速度0.1～30g; 对10kΩ负载电阻的灵敏度为( 4.88±0.8) V/( m·s-1) ; 线圈的质量为170g; 有阻尼固有频率为5Hz; 直流电阻为600Ω; 传感器横向灵敏度最大20％, 试求: 在有效载荷作用下, 测得上述规范所列出的最小频率时的最大振幅, 试计算出此时的输出电压, 当频率为100Hz时测得输出电压峰峰值为0.5V, 试确定此时的速度及位移幅值。