机械工程测试技术基础期末试题及答案.doc

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1、第一章 信号及其描述一填空题1、 测试的根本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。4、 非周期信号包括 准周期 信号与 瞬变周期 信号。5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方差 。6、 对信号的双边谱而言，实频谱幅频谱总是 关于Y轴 偶 对称，虚频谱相频谱总是 关于原点奇 对称。二判断对错题用或表示1、 各态历经随机过程一定是平稳随

2、机过程。 2、 信号的时域描述与频域描述包含一样的信息量。 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。 5、 随机信号的频域描述为功率谱。 三简答与计算题1、 求正弦信号的绝对均值|x|与均方根值xrms。2、 求正弦信号的均值，均方值，与概率密度函数p(x)。3、 求指数函数的频谱。4、 求被截断的余弦函数的傅立叶变换。5、 求指数衰减振荡信号的频谱。第二章 测试装置的根本特性一填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，那么输出信号的频率为 ，幅值 ，相位 。2、 试求传递函数分别为与的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。3、 为了获得测

3、试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 与 。4、 当测试系统的输出与输入之间的关系为时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为 。5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。6、 一个理想的测试装置，其输入与输出之间应该具有 线性 关系为最正确。二选择题1、 不属于测试系统的静特性。1灵敏度 2线性度 3回程误差 4阻尼系数2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。1正弦 2阶跃 3脉冲 4斜坡3、 两环节的相频特性各为与，那么两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 。1 2 344、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。1存在，但5 2存在，但13在时间常

4、数很小时存在 4不存在5、 忽略质量的单自由度振动系统是 系统。1零阶 2一阶 3二阶 4高阶6、 一阶系统的动态特性参数是 。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的动态特性参数，可取输出值到达稳态值 倍所经过的时间作为时间常数。 20.865 30.950 4三判断对错题用或表示1、 一线性系统不满足“不失真测试条件，假设用它传输一个1000Hz的正弦信号，那么必然导致输出波形失真。 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。 3、 当输入信号一定时，系统的输出将完全取决于传递函数，而与该系统的物理模型无

5、关。 4、 传递函数一样的各种装置，其动态特性均一样。 5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。 6、 幅频特性是指响应与鼓励信号的振幅比与频率的关系。 四简答与计算题1、 什么叫系统的频率响应函数？它与系统的传递函数有何关系？2、 测试装置的静态特性与动态特性各包括那些？3、 测试装置实现不失真测试的条件是什么？4、 某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为。求其对周期信号的稳态响应。5、 将信号输入一个传递函数为的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出的表达式。第三章 常用传感器一填空题1、 属于能量控制型的传感器有 电阻、电感、电容、涡流 等，属于能量转换型的传感器有 压电、磁电

6、 等每个至少举例两个。2、 金属电阻应变片与半导体应变片的物理根底的区别在于：前者利用 金属丝的几何变形 引起的电阻变化，后者利用 半导体材料的电阻率变化 变化引起的电阻变化。3、 为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用 差动 工作方式。4、 压电式传感器的测量电路即前置放大器有两种形式： 电荷 放大器与 电压 放大器，后接 电荷 放大器时，可不受连接电缆长度的限制。5、 涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的 涡电流 效应。6、 磁电式速度计的灵敏度单位是 mv / (m/s) 。压电式传感器是利用某些物质的 压电效应

7、而工作的。二选择题1、 电阻应变片的输入为 。1力 2 应变 3速度 4加速度2、 构造型传感器是依靠 的变化实现信号变换的。1本身物理性质 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展测量的是 。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的输出与输入，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的因素主要是 。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的变化，将会引起传感器的 产生变化。1固有频率 2阻尼比 3灵敏度 4压电常数7、 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等

8、介质影响的是 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，其灵敏度与之间的关系是： 。1 2 3 49、 光电倍增管是利用 效应制成的器件。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示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、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。 4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。 四简答与计算题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它位移传感器比拟，其主要优点是什么？涡流式传感器能否测量大位移量？为什么？3、

9、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的位移？假设能测量理由是什么？不能测量理由是什么？应采取什么措施改良，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同，为什么？6、 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。（1） 用简图说明该传感器的构造并简要说明其作用原理；（2） 两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。7、 某电容传感器平行极板电容器的圆形极板半径，工作初始极板间距离，介质为空气。问：（1） 如果极板间距离变化量，电容的变化量是多少？（2） 如果测量电路的灵敏度，读数仪表的灵敏度

10、格mV在时，读数仪表的变化量为多少？第四章 信号调理、记录与显示一填空题1、 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为 电压或电流 输出的装置。2、 在桥式测量电路中，按照 鼓励电压 的性质，电桥可分为直流与交流电桥。3、 在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化的 桥臂数 可将其分为半桥与全桥测量电路。4、 调幅是指一个高频的正余弦信号与被测信号 相乘 ，使高频信号的幅值随被测信号的 变换 而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的 相乘 。5、 调频波的解调又称为 鉴频 。6、 调频是利用信号电压的 幅值 控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而 频率 与信号电压成正比。7、 常用滤波器的上

11、、下截止频率、的定义为 幅频特性曲线降为最大值的倍时对应的频率为截止频率，其带宽 ，假设为倍频程滤波器与的关系为 。8、 RC低通滤波器中RC值愈 大 ，那么上截止频率愈低。二选择题1、 设有一电路，是工作桥臂，是固定电阻，且。工作时，那么电桥输出电压 。为电桥的电源电压。1 2 3 42、 调幅过程相当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、 电路中鉴频器的作用是 。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

12、5、 一带通滤波器，其中心频率是，-3dB带宽是，那么滤波器的品质因数等于 。1 2 3 4三判断对错题用或表示1、 平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。 2、 调幅波是载波与调制信号的叠加。 3、 带通滤波器的波形因数值越大，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。 四简答与计算题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、 调幅波的解调方法有哪几种？3、 抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率如何确定？4、 相关滤波器的的根本原理是什么？举例说明其工程应用。5、 以阻值，灵敏度的电阻丝应

13、变片与阻值为的固定电阻组成电桥，供桥电压，假设其负载电阻为无穷大，应变片的应变。1求单臂电桥的输出电压及其灵敏度。2求双臂电桥的输出电压及其灵敏度6、 假设为调制信号，为载波，为调幅波如下图1利用傅里叶变换性质说明调幅过程的原理。2画出载波与调幅波的双边频谱图。第五章 信号处理初步一填空题1、 为了识别信号类型，常用的信号分析方法有 、与 。2、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 与 。3、 在数字信号处理中，为防止频率混叠，应使被采样的模拟信号成为 ，还应使采样频率满足采样定理即 。4、 如果一个信号的最高频率为50Hz，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于

14、 100 Hz。5、 假设x(t)是均值为ux为零的宽带随机信号其自相关函数=0时Rx() Rx() 。6、 用于评价系统的输出信号与输入信号之间的因果性。7、 假设某一信号的自相关函数为，那么该信号的均方值为= ，均方根值为xrms= 。8、 最常用的功率谱估计方法为 。9、 为信号的 沿频率轴的分布，称为 。10、 巴塞伐尔定理表示在 中计算的信号总能量，等于在 中计算的信号总能量。二判断对错题用或表示1、 频率分辨力越高，那么泄漏误差越小。 2、 A/D转换器的位数越多，那么量化误差越小。 3、 对于周期信号，经整周期采样后，可完全防止栅栏效应。 4、 窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄，旁瓣幅

15、度越小，用其截取信号所引起的误差越小。 5、 互相关函数是偶实函数。 6、 利用系统输入x(t)与输出y(t)的自功率谱密度函数，可求该系统的频率响应函数。 7、 假设系统是完全线性的，那么输入-输出的相干函数一定为1。 三简答与计算题1、 信号，求信号的自相关函数，并画出自功率谱双边幅值谱。2、 求频率一样的单位方波与正弦波的互相关函数。3、 相关滤波器的根本原理是什么？举例说明其工程应用。4、 试根据一个信号的自相关函数图形，讨论如何确定该信号中的常值分量与周期成分。5、 某一系统的输入信号为x(t)，假设输出y(t)与输入x(t)一样，输入的自相关函数与输入输出的互相关函数之间的关系为，

16、试说明该系统起什么作用？6、 应用巴塞伐尔定理求的积分值。第六章 振动测试一填空题1、 单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，位移共振频率 系统固有频率，速度共振频率 系统固有频率，加速度共振频率 系统固有频率。2、 单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，在相位共振处位移始终落后于激振力 度。3、 单自由度系统根底运动所引起的受迫振动，当激振频率 固有频率时，质量块与壳体之间的相对运动与根底振动近于相等。4、 鼓励方式分为 ， ， 。5、 按所测的振动性质可将拾振器分为 与 。6、 阻抗头的前端是 ，后面是测量激振点响应的 。7、 压电式传感器的测量电路即前置放大器有两种形式： 、与 。8

17、、 机械系统的主要振动参数是 ， 与 。9、 相对法校准传感器时，经国家计量等部门严格校准过的传感器起着“振动标准传递的作用，称为 传感器。二判断对错题用或表示1、 压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。 2、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。 3、 压电式加速度计手持探针法测振时，加速度计的使用上限频率最低。 4、 压电式加速度计的重量越轻，使用上限频率越高，灵敏度越低。 5、 涡流位移传感器属于绝对式拾振器。 6、 低频激振时，激振器的安装固有频率应比激振频率高3倍以上。 7、 快速正弦扫描激振属于宽带激振法。 8、 脉冲锤的锤头越软，那么鼓励的频率范围越大。 9、

18、在振动测试中，测得的鼓励与响应之间的相位差包括了测试系统中所有仪器的相移。 三简答与计算题1、 对单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，分别写出其位移频响函数、速度频响函数、加速度频响函数。2、 对单自由度系统根底位移所引起的受迫振动，分别写出其相对位移频响函数、绝对位移频响函数。3、 对于压电式加速度计，画出其工作原理图，并说明为什么其上限频率取决于固有频率？4、 对于磁电式绝对速度计，画出其工作原理图，并说明为什么其下限频率取决于固有频率？5、 如何用实频曲线估计系统的固有频率与阻尼比？画图说明。参考答案第一章 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、

19、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 测试装置的根本特性一1、1/2，；2、123；3、傅立叶变换法，滤波器法；4、；5、被测量；6、线性；二4324231三 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、金属丝的几何变形，半导体材料的电阻率变化；3、差动；4、电荷，电压，电荷；5、涡电流；6、mv / (m/s)；7、压电效应。二23423，3442三 四略第四章 信号调理、处理与记录一1、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、

20、幅频特性曲线降为最大值的倍时对应的频率为截止频率；，8、大；二11324三 四略第五章 信号处理初步一1、概率密度函数，自相关函数；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、同频相关、不同频不相关；4、信号的常值分量为其自相关函数均值的开方，周期成分与其自相关函数周期成分的频率一样、幅值成比例关系；5、该系统的作用是使信号幅值不变、相位提前T；6、；第六章 振动的测试一1、小于，等于，大于；2、90；3、远大于；4、稳态正弦激振，随机激振，瞬态激振；5、相对式，绝对式；6、力传感器，加速度计；7、电荷放大器，电压放大器；8、固有频率，阻尼比，振型；9、参考。二1、；2、；3、；4、；5、；6、；7、；8、；9、；三略第 10 页