机械工程测试技术_习题训练.doc

绪论
1-1.机械工程测量系统在机械工程中有哪些应用？为什么它受到机械工程中各个行业的普遍重视？
1-2.叙述测量系统在自动控制中的地位和作用。
1-3.测量系统有那些环节，各个环节有什么功能？
1-4.举例说明接触测量与非接触测量的优缺点。
1-5.什么叫智能传感器？
1-6.计算机测试系统的特点是什么？
1-7.虚似仪器的含义是什么？
1-8.测量、测试、计量的概念有什么区别？
第二章 信号分析与处理
2-1.信号一般有哪几种分类方法？各分为哪几类？请简要说明。
2-2.请简述信号的几种描述方法。
2-3.写出周期信号两种展开式的数学表达式，并说明系数的物理意义
2-4.周期信号和非周期信号的频谱图各有什么特点？它们的物理意义有何异同？
2-5.求出如图2-11所示的周期性锯齿波、半波整流波形、全波整流波形的傅立叶展开式，并画出其频图。

2-6.有周期性方波、三角波、全波整流三个周期信号，设它们的频率均为1000Hz。对这几个信号进行测量时，后续设备通频带的截止频率上限各应是多少？（设某次谐波的幅值降低到基波的1/10以下，则可以不考虑）
2-7.求出下列非周期信号的频谱图(见图2-12）
（1）被截断的余弦信号ƒ（t)=
（2）单一三角波
（3）单一半个正弦波
（4）衰减的正弦振荡ƒtt)=Aesinwt (a>0,t>=0)

2-8.已知正弦信号ƒ(t)=Asin(wt+¢)，求其自相关函数和功率谱密度函数。
2-9.简要说明模拟信号离散化过程中需要考虑的几个方面。
第三章 测量装置的基本特性
3-1.线性定常系统有那些基本特性？简述同频性在动态测量中的重要意义。
3-2.测量装置有哪些静态特性指标？
3-3.待测压缩机转速为1000 r/min，现有1.0级精度，量程为1000 r/min及2.0级精度，量程为3000 r/min的两个转速，请问使用哪一个转速表较好，并说明原因。
3-4.说明测量装置的幅频特性A(ω)和相频特性φ(ω)的物理意义。为什么A(ω)=k(常数）和φ(ω)=-ωt。时，可以作到理想的不失真测量？
3-5.用时间常数为0.5秒的一阶测量装置进行测量，若被测参数按正弦规律变化，如果要求仪表指示值的幅值误差小于2%，问：被测参数变化的最高频率是多少？如果被测参数的周期是2秒和5秒，幅值误差是多少？
3-6.求周期信号χ(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-45°)通过频率响应为Η（jω)=1/(1+0.005jω)的测量装置后得到的稳态响应。
3-7.用一个一阶测量装置测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的测量误差小于5%，问：此仪器的时间常数应不大于多少？若用具有该时间常数的测量仪器测量50Hz的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是多少
3-8.试说明二阶测量装置的阻尼比的值多采用0.6～0.7的原因。
3-9.已知一个二阶测量装置，阻尼比ζ=0.65，fn=1200Hz,问：输入240Hz和480Hz的信号时A（ω）和φ(ω)是多少？若阻尼比ζ变为0.5和0.707，A（ω）和φ(ω)又各是多少？
3-10.已知某一测力传感器为二阶测量装置，其动态参数为固有频率fn=1200Hz,ζ=0.707。试求当测量信号χ(t)=sin2πft+sin6πft+sin10πft时其幅值、相位变化，其中f=600Hz。最后请用幅频、相频图作出定性解释。
第四章 测量误差分析
4-1.什么是测量准确度？什么是测量不确定度？它们的作用如何？
4-2.量程为10A的0.5级电流表经检定在示值5A外的示值误差最大，其值为15mA，问该表是否合格？
4-3.对约为70V的电压进行测量，现有两只电压表可供选择；一只的量程为100V，级别为1.0级；另一只量程为200V，级别为0.5级。问用哪一只电压表测量合适？
4-4.对某量进行了8次测量，测得值为：802.40,802.50,802.38,802.48,802.42,802.46,802.45,802.43,求测量量的最佳估计值和测量不确定度。
4-5.按公式V=πrrh计算圆柱体积，若已知r约为2cm，要使体积的相对误差等于1%，试问r和h测量时误差应为多少？
4-6.测量某电路的电流I=22.5mA，电压V=12.6，I和U的标准偏差为SI=0.5mA,SV=0.1V，求所耗功率及其标准不确定度。（I和V互不相关）
4-7.设间接测量量z=x+y，在测量时，x和y是同时读数的。试求z及其标准不确定度。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
x
100
104
102
98
103
101
99
101
105
102
y
51
51
54
50
51
52
50
50
53
10

4-8.某电子测量设备的技术说明书指出：当输入信号的频率在200kHz时，其误差不大于±2.5%；环境温度在（20±10） 1/°C；电源电压变化±10%时，附加误差不大于±2%；更换晶体管时附加误差不大于±1%；假设在环境温度时使用该设备，使用前更换了一个晶体管，电源电压220V，被测信号为0.5V、220kHz的交流信号，量程为1V，试估算测量不确定度。
4-9.对某测量重复测量数据如下：25.6,25.2,25.9,25.3,25.7,26.8,25.5,25.4,25.5,25.6试判断该缓数据中是否含有粗大误差。
第五章 信号的获取与调理
5-1.参数式传感器与发电式传感器有何主要不同》试各举一例。
5-2.电阻丝式应变片与半导体式应变片在工作原理上有何不同？各有何优缺点？
5-3.一个电容测微仪，其传感器的圆形极板的半径r=4mm，工作初始间隙d0=0.3mm空气介质。问：（1）通过测量得到电容变化量为±3×0.001PF。，则传感器与工作之间由初始间隙变化的距离△d=?；（2）如果测量电路的放大系数K1=100mV/PF,读数仪表灵敏度K2=5格/mV,则此时仪表指示值变化多少格？
5-4.差动式传感器的优点是什么？
5-5.一个直流应变电桥如图5-38。已知：R1=R2=R3=R4=R=120Ω，E=4V，电阻应变片灵敏度S=2。求：（1）当R1为工作应变片，其余为外接电阻，R1受力后变化R1/R=1/100时，输出电压为多少？（2）当R2也改为工作应变片，若R2的电阻变化为1/100时，问R1和R2是否能感受同样极性的应变，为什么？

5-6.调幅波是否可以看成是载波与调制信号的迭加？为什么？
5-7.霍尔效应的本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举三个例子说明。
5-8.已知调幅波χ（t)=(100+30cosΩt+20cosΩt)(cosωt),其中fc=10kHZ,fΩ=500Hz,ω=2πfc。试求：（1）χ（t)所包含的各分量的频率及幅值；（2）绘出调制信号与调幅波的频谱。
5-9.热电偶是如何实现温度测量的？影响热电势与温度之间关系的因素是什么？
5-10.设计利用霍尔元件测量转速的装置，并说明其原理。
5-11.试选择适当的中间转换器补充完整题图5-39中动态电阻应变仪方框图。
5-12.设计用电涡流传感器实时监测扎制铝板厚度的装置，试画出装置的框图，简要说明工作原理。
5-13.用应变片搭成电桥测量题图5-40所示两种情况的力，请回答下列问题：（1）两种情况下，应变片应接在电桥哪两用个臂上？ （2）两种情况下，应分别采取什么措施来抵消温度变化引起的电阻值变化？
第六章 计算机测试技术
6-1.自动测试系统主要由哪些部分组成？各部分的作用是什么？
6-2.在设计计算机测试系统时，选择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？
6-3.测量信号输入A/D转换器前是否一定要加采样保持电路？为什么？
6-4.在选择采样保持器时，要考虑的主要因素是什么？
6-5.一个计算机测试系统的测试对象是温室大棚的温度和湿度，要求测量精度分别是+1°C和+3%RH，每10min采集一次数据，应选择何种类型的A/D转换器和通道方案？
6-6.如果一个计算机测试系统，要求有1%级精度性能指标，在设计该计算机测试系统时，怎样选择系统的各个器件？
6-7.一个带有采样保持器的数据采集系统是否其采样频率可以不受限制？为什么？
6-8.一个带有采样保持器的数据采集系统，其采样频率fs=100kHz,FSR=10V,△tap=3ns,n=8,试问系统的采样频率fs是否太高？
6-9.什么叫智能仪表？它有什么特点？
6-10.智能仪表有哪些基本组成部分？同时它又有哪些功能模块？
6-11.何为虚拟仪器？与传统仪器相比，虚拟仪器有什么特点？
6-12.试用LabVIEW5.0/6.0系统设计一个频谱分析仪。
6-13.设计一个测量系统时应事先考虑哪些影响因素？并以此如何进行详细设计？
6-14.为什么测量仪器设计过程中一定要注意抗干扰问题？干扰窜入仪器的方式有那些？针对不同的干扰方式，各用什么方法来解决仪器的抗干扰问题？