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机械工程测试技术练习题及答案第一章绪论1、列举出一些农业工程中应用测试技术的例子。2、写一篇关于位移、速度、温度、力或应变测量系统的构成和测量经过的简短报告。3、何谓测量误差？通常测量误差是怎样分类、表示的？4、为什么是用测量仪器时，不仅要考虑其准确度，而且要考虑其量程？第二章测试装置基本特性1、填空题1)某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，则输出信号的频率为，幅值，相位。2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。3传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感悟的越小。4一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有关系为最佳。2、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和，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。12344一阶系统的阶跃响应中，超调量。1存在，但5涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在沟通磁场中的效应。6磁电式速度计的灵敏度单位是。7压电式传感器是利用某些物质的而工作的。2、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行测量的是。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S与之间的关系是：S。11k2k32-k42-k9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10光敏元件中是直接输出电压的。1光敏电阻2光电阻3光敏晶体管4光导纤维3、判定题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。4、问答题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？若能测量理由是什么？不能测量理由是什么？应采取什么措施改良，就能够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用简图讲明该传感器的构造并扼要讲明其作用原理；2两个线圈通常应该接在什么电路中？用图讲明怎样接法。5、计算题1某电容传感器平行极板电容器的圆形极板半径)(4mmr=，工作初始极板间距离)(3.00mm=，介质为空气。问：1假如极板间距离变化量)(1m±=?，电容的变化量C?是多少？2假如测量电路的灵敏度)(1001pFmVk=，读数仪表的灵敏度52=k格mV在)(1m±=?时，读数仪表的变化量为多少？第四章信号调理1、填空题1电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为输出的装置。2在桥式测量电路中，根据的性质，电桥可分为直流和沟通电桥。3在桥式测量电路中，根据工作时阻抗介入变化的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，使高频信号的幅值随被测信号的而变化。信号调幅波能够看作是载波与调制波的。5调频波的解调又称为。6调频是利用信号电压的控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而与信号电压成正比。7常用滤波器的上、下截止频率1cf、2cf的定义为，其带宽B，若为倍频程滤波器1cf与2cf的关系为。8RC低通滤波器中RC值愈，则上截止频率愈低。9为提高灵敏度，磁记录仪重放磁头的线圈匝数应，为补偿其微分特性，重放放大器应采用。10驱动振动子转动的动力是由被记录信号电流通过振动子线圈所产生的。2、选择题1设有一电路，1R是工作桥臂，2R，3R，4R是固定电阻，且4321RRRR=。工作时1112RRR?+，则电桥输出电压ye。0e为电桥的电源电压。10114eRR?20112eRR?3011eRR?40112eRR?2调幅经过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2f区间近于平直，在02f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0f，-3dB带宽是B，则滤波器的品质因数Q等于。1Bf+02Bf-03Bf04Bf06为测量和记录Hz200的正弦信号，最好选用型号的振动子比拟适宜。1FC6120(2)FC6120A(3)FC64004FC612007为了改善重放磁头的电压输出信号，应后续电路。1放大2微分放大3积分放大4频率调制8记录一基频为f的方波信号，应选用固有频率nff的光线示波器振动子。1223104>>9)伺服式记录仪的特点是。1记录缓变信号幅值准确性高2记录缓变信号幅值准确性低3记录中频信号幅值准确性高4记录高频信号准确性高10在选用振动子时，除了使阻尼比接近外，应使被测正弦信号的最高频率mf振动子的固有频率nf。12>2倍3倍4第五章信号及信号分析基础1.填空题1确定信号可分为_和_两类，前者频谱具有的特点是_，后者的频谱具有特点是_。2信号的有效值又称_；它反映信号的_；有效值的平方称_，它是信号的_。3工程中常见的周期信号，其谐波幅度总的趋势是随着_而_的，因而，在频谱分析中，没有必要取那些_的谐波分量。4在周期方波信号的傅里叶级数式和周期三角波信号的傅里叶级数式中，信号的直流分量分别是_和_，方波信号的幅值收敛速度比三角波信号_，叠加复原到达同样的精度要求时，方波信号比三角波信号需要更多的_，因而对测试装置要求更宽的_。5描绘周期信号的强度用_最适宜，在信号分析中称之为平均功率，在周期信号之中存在一个_域和_域间的功率等式为_。6白噪声是指_。7对于非周期信号，当时间尺度在压缩时，则其频谱频带_，幅值_，例如将记录磁带_，即是例证。8单位脉冲函数与在点连续的模拟信号有积分式_，这个性质称为_。9已知，则_。10根据_能够推得：输出信号含有什么频率成分，输入信号中也一定含有这种频率成分。11周期信号和瞬态信号都能够由无限多个正弦波的叠加来等效，但周期信号的各频率取为_值，可用_来求取，其幅值频谱表征为各微小频宽内频率分量的_和_之比，因此严格地讲，瞬态信号的幅值频谱应称之为_。12在随机信号的统计参数中均方值表示_；均值表示_；标准误差表示_。13随即信号没有数学表达式，可通过对_的傅里叶变换获得_，用它表示信号平均功率关于频率的分布，以获得信号的频率构造。14在相关分析时，保留了_信息，保留了_信息。15自相关函数是一个周期函数，则原信号是一个_，而自相关函数是一个脉冲信号，则原信号将是_。16均值为零、角频率为、幅值为、初相角为随机变量的正弦函数的自相关函数是_。17已知某信号的自相关函数，则该信号的均方值为_。18信号和信号的相互关函数的傅里叶变换称为它们的_。19相互关函数在工业中的主要应用有_，_，_。20两同频正弦周期信号的相互关函数包含下列信息_，而不同频的正弦信号的相互关函数值为_。21被测信号被截断的本质是指_。22频混是由于_引起的，泄漏是由于_引起的。23测试信号中最高频率为100Hz，为了避免混叠，时域中采样的间隔必须小于_s。24要不产生频混现象就要求采样频率与信号的截止频率知足_关系。2.计算题1、求正弦信号的单边、双边频谱、实频图、虚频图，假如该信号延时后，其各频谱又怎样变化？2、已知方波的傅里叶级数展开式为求该方波的均值、频率成分、各频率的幅值，并画出其频谱图。3、一时间函数及其频谱函数图如图5.2.3所示，已知函数，设为中最高频率分量的角频率，试画出和的示意图形，当时，的图形会出现什么样的情况？(a)的时域波形(b)的频谱图5.2.3的时域波形及其频谱4、图5.2.4所示周期三角波的数学表达式为求出傅里叶级数的三角函数展开式并画出单边频谱图。图5.2.4周期三角波5、已知某信号的自相关函数。试求：(1)该信号的均值；(2)均方值；(3)自功率谱。6求自相关函数的自谱密度函数，并画出它们的图形。3.问答题3-1假如一个信号的自相关函数含有不衰减的周期成分，那讲明含有什么样的信号？3-2图所示为某信号的自相关函数图形，试确定该信号是什么类型信号，并在图中表示，图习题3-13插图3-3信号送入信号分析仪绘得自相关函数的图形如下图(均值为零)，完成下列题目：(1)根据图形判定中包含哪些类型的信号。(2)根据坐标值估算所含信号的特征参数(即主要信息值)的大小。3-4两个同频率周期信号和的相互关函数中保留着这两个信号中哪些信息？图习题3-14插图3-5测得某一信号的相关函数图形如下图，试问：(1)是图形，还是图形？讲明其原因。(2)能够获得该信号的哪些信息？图习题3-16插图3-6不进行数学推导，试分析周期一样(T=100ms)的方波和正弦波的相互关函数是什么结果。3-18试求图所示信号的频谱函数(提示：可将看成矩形窗函数与、脉冲函数的卷积)。图习题3-18插图3-19已知某信号的自相关函数。试求：(1)该信号的均值；(2)均方值；(3)自功率谱。3-20求自相关函数的自谱密度函数，并画出它们的图形。第六章计算机辅助测试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？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？3、测量信号输入A/D转换器前能否一定要加采样保持电路？为什么？4、.在选择采样保持器时，要考虑的主要因素是什么？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收集一次数据，应选择何种类型的A/D转换器和通道方案？6、请查阅资料，采集5个以上国内外不同厂商生产的PCI接口的数据收集卡，并比拟起特性。7、什么是虚拟仪器？并简述其软硬件构造。考试试题一、简答题每题5分，共30分1、未饱和湿空气经历绝热加湿经过，其干球温度、湿球温度和露点温度怎样变化？2、定压、定温、绝热和定容四种典型的热力经过，其多变指数的值分别是多少？3、画出燃气轮机装置定压加热理想循环的p-v图和T-s图，并写出其用循环增压比表示的热效率公式。假设工质为理想气体，比热取定值4、反映往复活塞式内燃机混合加热循环特性的设计参数有哪几个？写出其定义式。5、住宅用空调机当夏天环境温度升高时，其制冷系数和耗功量怎样变化？6、为什么在湿蒸汽区域进行的绝热节流经过总是呈现节流冷效应？二、计算题共70分118分3kmol温度t1100的氮气流与1kmol温度t220的空气流在管道中绝热混合。已知混合前空气的摩尔分数为：xN2、xO2，若混合前后氮气、空气和混合物的压力都相等，试求： (1)混合后气体的温度；(2)混合气体中N2和O2的摩尔分数；(3)对应于1kmol的混合气产物，混合经过的熵增。设摩尔热容为定值：Cp，m，N2kmol·K、Cp，m，O2kmol·K、Rkmol·K217分空气初态为p1、T1450K，初速忽略不计。经一喷管绝热可逆膨胀到p2。若空气的RgkJ/(kg·K)；cpkJ/(kg·K)；cp/cv；临界压力比cr=；试求：1在设计时应选用什么形状的喷管？为什么？2喷管出口截面上空气的流速Cf2、温度T2和马赫数Ma2；3若通过喷管的空气质量流量为qm1kg/s，求：喷管出口截面积和临界截面积。315分活塞式压气机每秒钟从大气环境中吸入p1、t117的空气0.1m3，绝热压缩到p2后送入储气罐。若该压气机的绝热效率c,s=，空气的RgJ/(kg·K)；cpkJ/(kg·K)；cp/cv；试求：(1)压气机出口的空气温度；(2)拖动压气机所需的功率；(3)因摩擦引起的每秒钟的熵产。420分一单级抽汽回热循环如图1所示，水蒸气进入汽轮机的状态参数为5MPa、450，在10kPa下排入冷凝器。水蒸气在压力下抽出，送入混合式给水加热器加热给水。给水离开加热器的温度为抽汽压力下的饱和温度。在冷凝器和加热器之后有一台水泵。若忽略水泵功，求：(1)抽汽回热量；(2)每千克水蒸气循环的吸热量q1和循环放热量q2；(3)每千克水蒸气循环的净功量w；(4)循环热效率。图1单级抽汽回热循环?、参考答案参考答案第一章信号及其描绘一1、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x，均方值2x，方差2x；6、偶，奇；二1、；2、；3、；4、；5、；三1、02x，20x；2、0，220x，)cos(10?+tx；3、fjaA2+；4、()()TfcTTfcT)2(sin)2(sin00-+；5、fajfa44202220+-；第二章测试装置的基本特性一1、1/2，2/1，45-；2、123；3、傅立叶变换法，滤波器法；4、00tjeA-；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的21倍时对应的频率为截止频率；12ccffB-=；122ccff=，8、大；二11324三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，hsff2>；4、100；5、2x，0；6、相干函数；7、AA,；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、22212120cos2cos2)(AAARx+=，)()(4)()(4)(2222112120+-+-+=AAASx；2、sin2)(=xyR；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、相位提早T；6、?-=2/12/1221)(sindfdttc；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