机械工程测试技术基础知识点总结汇编.pdf

老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。杜甫 第一章 信号及其描述（一）填空题 1、测试的基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 t 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 f 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 信号和 瞬态非周期 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 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 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机过程。（Y）2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（Y）3、非周期信号的频谱一定是连续的。（X）4、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（X）5、随机信号的频域描述为功率谱。（Y）（三）简答和计算题 1、求正弦信号txtxsin)(0的绝对均值|x|和均方根值 xrms。2、求正弦信号)sin()(0txtx的均值x，均方值2x，和概率密度函数 p(x)。3、求指数函数)0,0()(taAetxat的频谱。4、求被截断的余弦函数TtTtttx|0|cos)(0的傅立叶变换。5、求指数衰减振荡信号)0,0(sin)(0tatetxat的频谱。第二章 测试装置的基本特性（一）填空题 1、某一阶系统的频率响应函数为121)(jjH，输入信号2sin)(ttx，则输出信号)(ty的频率为 ，幅值y ，相位 。2、试求传递函数分别为5.05.35.1s和2224.141nnnss的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫3、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅立叶变换法 、和 滤波器法 。4、当测试系统的输出)(ty与输入)(tx之间的关系为)()(00ttxAty时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为)(jH 。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，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。（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)(1Q和)(2Q，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 。（1）)()(21QQ （2）)()(21QQ （3）)()()()(2121QQQQ（4）)()(21QQ 4、一阶系统的阶跃响应中，超调量 。（1）存在，但5 （2）存在，但2fh 。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 100 Hz。5、若 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()x2 ，时 Rx()0 。6、相干函数 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。7、若某一信号的自相关函数为)cos(A，则该信号的均方值为2x=A ，均方根值为 xrms=A 的根次 。8、最常用的功率谱估计方法为 周期图法 。9、)(fSx为信号的 功率密度 沿频率轴的分布，2)(fX称为 能谱 。10、巴塞伐尔定理表示在 时域 中计算的信号总能量，等于在 频域 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，则泄漏误差越小。（X）2、A/D 转换器的位数越多，则量化误差越小。（Y）3、对于周期信号，经整周期采样后，可完全避免栅栏效应。（Y）4、窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。（Y）5、互相关函数是偶实函数。（X）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。（X）7、若系统是完全线性的，则输入-输出的相干函数一定为 1。（X）（三）简答和计算题 1、已知信号)sin()cos()(2221110tAtAAtx，求信号的自相关函数)(xR，并画出自功率谱)(xS（双边幅值谱）。2、求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数。3、相关滤波器的基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和周期成分。5、某一系统的输入信号为 x(t)，若输出 y(t)与输入 x(t)相同，输入的自相关函数)(xR和输百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语入输出的互相关函数)(xyR之间的关系为)()(TRRxx，试说明该系统起什么作用 6、应用巴塞伐尔定理求dttc)(sin2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 90 度。3、单自由度系统基础运动所引起的受迫振动，当激振频率 远大于 固有频率时，质量块和壳体之间的相对运动和基础振动近于相等。4、激励方式分为 ，。5、按所测的振动性质可将拾振器分为 和 。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：、和 。8、机械系统的主要振动参数是 ，和 。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，则激励的频率范围越大。（）9、在振动测试中，测得的激励和响应之间的相位差包括了测试系统中所有仪器的相移。（）（三）简答和计算题 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、对单自由度系统基础位移所引起的受迫振动，分别写出其相对位移频响函数、绝对位移古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武频响函数。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和阻尼比画图说明。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、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，20 x；2、0，220 x，)cos(10tx；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）（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）（2）（3）（4）（2）（3），（3）（4）（4）（2）丈夫志四方，有事先悬弧，焉能钧三江，终年守菰蒲。顾炎武人不知而不愠，不亦君子乎？论语（三）（四）略 第四章 信号调理、处理和记录（一）1、电压或电流；2、激励电压；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）（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)(2222112120AAASx；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相同、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、2/12/1221)(sindfdttc；第六章 振动的测试 先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。范仲淹以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传（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