2022年完整word版,机械测试系统原理与应用习题汇总.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 1、测试装置的动态特性可以用_传递 _函数、_频率响应 _函数和脉冲响应 _函数进行数学描述；3、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 或_为独立变量；4、测试技术的基本任务是 _猎取有用的信息 _；5、假如一个信号的最高频率为 60Hz,为了防止在时域采样过程中显现混叠现象,采样频率应当大于 _120_Hz；6、金属电阻应变片与半导体应变片的主要区分在于：前者利用_导体机械形变 _引起的电阻变化,后者利用 _半导体电阻率的（或半导体压阻效应）_变化引起的电阻变化；7、带通滤波器的上下限截止频率为 fc2、

2、fc1,其带宽 B =_ f c 2 f c 1 _；如其带宽为 1/3 倍频程就 fc2 =_ 3 2 _fc1；一般对 n 倍频带作如下定义 :f2/f1=2n 当 n1 时,由它确定的频程成为倍频程；当 n1/3 时,由它确定的频程称为 1/3倍频程；名师归纳总结 8、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第 1 页,共 15 页号的 _频率变化 _而变化；信号调幅波可以看作是载波与调制波的_相乘 _ ；9、相关滤波的工作原理是_同频相关不同频不相关/ 同频检测原理 _；10、绘制周期信号xt的单边频谱图, 依据的数学表达式是_傅氏三角级数中的各

3、项系数_,而双边频谱图的依据数学表达式是_傅氏复指数级数中的各项系数_；11、当测试系统的输出yt与输入xt之间的关系为ytA0xtt0时,该系统能实现测试；此时,系统的频率特性为H j_A 0ejt0_；12、均方值2 x表示的是信号的强度,它与均值x、方差2 x的关系是 _222_；xxx13、单位脉冲函数tt0与在0t 点连续的模拟信号f t 的以下积分：fttt0dt= _ f （t 0）_；这性质称为 _积分挑选特性（抽样特性、挑选特性）_；14、某一阶系统的频率响应函数为Hj2j11,输入信号xtsint,就输出信号2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - -

4、- - - yt的频率为_1/2_,幅值 y_1 /2_,相位_45 _；频率保持特性,15、满意测试装置不失真测试的频域条件是_幅频特性为一常数_和_相频特性与频率成线性关系 _；16、依据载波受调制的参数不同,调制可分为_调幅 _、_调频 _、 _调相 _；17、常用滤波器的上、下截止频率 cf 1、cf 2 的定义为 _幅频特性曲线降为最大值的 1 倍2时对应的频率为截止频率 _,其带宽 B _ B f c 2 f c 1 _,如为倍频程滤波器 cf 1 与 cf 2 的关系为 _ f c 2 2 f c 1 _；218、如某一信号的自相关函数为 A cos ,就该信号的均方值为 x=_

5、A_,均方根值为xrms=_ A _；19、 RC 低通滤波器中 RC 值愈 _大_,就上截止频率愈低；20、从时域看,系统的输出是其输入与该系统 21、信号可分为非电信号和电信号两种,位移属于_脉冲响应函数 _的卷积；_非电信号 _电信号；22、当被测信号不随时间而变化或相对观看时间而言其变化是极其缓慢的,此时的测试称为_静态测试 _；23、测试信号随时间而变化的测试称为_动态测试 _；24、按信号幅值随时间变化的连续性进行分类,信号可分为连续信号、模拟信号、 数字信号和_离散信号 _；6、当信号 xt 满意_ x 2 t dt时,就该信号的能量是有限的,称为能量有限信号25、一般 复杂 周

6、期信号由多个乃至无穷多个频率成分叠加而成,叠加后 _存在 _公共周期；26、准周期信号由多个频率成分叠加,叠加后 _不存在 _公共周期；27、非周期信号的频域描述采纳 _傅里叶变换 _描述；28、两个函数在时域中的卷积,对应于频域中的_乘积 _；名师归纳总结 29、两个函数在时域中的乘积,对应于频域中的_卷积 _；2 x_；第 2 页,共 15 页30、t为脉冲函数,sin3t30t=_sin t30_；31、随机信号的均值、均方值和方差之间的关系是：_2 x2 x- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 32、随机信号的概率密度函数表示信号_幅值 _落在指定

7、区间内的概率；33、相关系数 xy的肯定值愈接近 1,变量 x 和 y 的线性相关程度愈 _高_；34、相关系数 xy 接近于零,就可认为变量 x、y 之间完全 _不相关 _；35、R x 0 x 2_ x_；236、周期函数的自相关函数是_同_频率的周期函数；37、降低泄漏的的方法有 _增大 _窗的宽度和挑选较好的窗函数两种；38、假如 x t 的响应是 y t ,就 Kx t 的响应是 _ Ky t _；39、假如传递函数为 HS和 YS 的两个系统进行串联后不存在负载效应,就串联后的系统的传递函数为 _ HS YS _；40、依据电容器变化的参数,电容器可分为 _极距变化型 _、面积变化

8、型和介质变化型三类；41、磁电式速度传感器的工作原理是 _电磁感应定律 _；42、光纤振动传感器由光源、导光纤束、受光纤束和_光电变换器 _组成；1、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数,可取输出值达到稳态值（时间作为时间常数；A ）倍所经过的A、0.632 B、0.865 C、0.950 D、0.982 2、周期信号傅立叶级数中的各项系数表示各谐波重量的（ C ）；A、 相位 B、 周期 C、 振幅 D、 频率3、系统在全量程内,输入量由小到大及由大到小时,对于同一个输入量所得到的两个数值名师归纳总结 不同的输出量之间的最大差值称为（A ）；第 3 页,共 15 页A 回程误差B 肯定误差C

9、 相对误差D 非线性误差4、电路中鉴频器的作用是（ C ）； A 、使高频电压转变成直流电压 B、使电感量转变为电压量C、使频率变化转变为电压变化 D、使频率转变为电流5、将时域信号进行时移,就频域信号将会（D ）；A、扩展 B 、压缩C、不变 D、仅有相移6、既能检波又能检相的电路称为（ C ）； A、桥式整流电路B、相位鉴频电路C、相敏检波器D、直流放大器7、把连续时间信号进行离散化时产生混叠的主要缘由是（B ）；A 、记录时间太长B、采样时间间隔太宽- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - C、记录时间太短 D、采样时间间隔太窄8、一般来说,测试系统的灵

10、敏度越高,就其测量范畴（B ）；A、越宽 B、越窄 C、不变 D、无规律可寻9、一阶系统的动态特性参数是（ C ）；A 固有频率 B 阻尼比C 时间常数 D 灵敏度10、复杂周期信号的频谱是（A ）；A. 离散谱 B. 连续谱 C. 函数 D. sinc 函数11、不能用确定的数学公式表达的信号是（D）信号；A 复杂周期 B 非周期C 瞬态 D 随机12、平稳随机过程必需（B）；A 连续 B 统计特点与时间无关C 各态历经 D 统计特点等于时间平均13、在频谱分析中,常用（D ）描述随机信号的频谱特性；A、自谱密度 PSDk B、 .能量谱密度 ESDk C、均方根谱 RMSk D、功率谱 P

11、WRk 14、提高二阶系统的固有频率,可以扩大系统的工作（A ）范畴；A 、频率 B、阻尼 C、相位 D、幅值15、电阻应变片的输入为（B）；A 力 B 应变C 速度 D 加速度16、（ D）用于评判系统的输出信号和输入信号之间的因果性；名师归纳总结 A 传递函数B 相互关函数B）放大器；第 4 页,共 15 页C 互谱密度函数D 相干函数17、为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度,应选用（A 电压B 电荷C 微分D 积分18、付氏级数中各系数表示各谐波重量的（C）；A 相位B 周期- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - C 振幅D 频率19、 用方程法

12、求解回来直线时,误差最小的方法是（B）；A 图解法 B 最小二乘法C 分值法 D 端点连线法20、一阶系统的阶跃响应中,超调量（D）；A 存在,但 5B 存在,但 1 C 在时间常数很小时存在 D 不存在1、非周期信号的频谱是连续的；（）2、传递函数相同的各种装置,其动态特性均相同；（ ）3、调幅波是载波与调制信号的叠加；（）4、涡流传感器属于有源传感器；（ ）5、滑线变阻器式传感器不适于微小位移量的测量；（ ）6、窗函数频谱的主峰瓣越窄,旁瓣幅度越小,用其截取信号所引起的误差越小；（ ）7、恒带宽滤波器的中心频率越高,其带宽越宽；（ ）8、随机激振属于宽带激振法；（ ）9、压电式加速度计的灵

13、敏度越高,其工作频率越宽；（ ）10、如系统是完全线性的,就输入输出的相干函数肯定为 1；（ ）11、频率不变性原理是指任何测试装置的输出信号的频率总等于输入信号的频率；（ ）12、瞬态信号的频谱具有谐波性、离散性、收敛性； 13、最小二乘法求参考直线的基本思想是使剩余误差的和为最小；（）14、一台仪器的重复性很好,但测得的结果并不精确,这是由于存在随机误差的缘故； （ ）15、对一个具有有限频谱（0fc）的连续信号采样,如满意 2fcTs 1,采样后得到的输出信号能复原为原先的信号；（ ）Ts 为采样时间间隔 16、沟通电桥的输出信号经放大后,直接记录就能获得其输入信号的模拟信号了；（ ）1

14、7、测量小应变时,应选用金属丝应变片,测量大应变时,应选用半导体应变片；（ ）18、测试系统的幅频特性在工作频带内通常是频率的线性函数,时间的线性函数； （ ）（ ）19、同频率相关,不同频不相关；而线性测量系统的灵敏度是名师归纳总结 测试系统在输入量由小增大和由大减小的测试过程中,对于同一个输入量所得到输出量是相第 5 页,共 15 页同的；（）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 20、传感器都是由敏锐元件和转换元件两部分组成；（ ）21、两信号的频率比为无理数,叠加后的信号是周期信号；）（ ）22、讨论齿轮传动缺陷时,噪声信号是有用信号（1、二阶测试

15、装置的两个动态特性参数是什么？为了实现不失真测试,如何确定其取值范畴？固有频率 n 和阻尼比 ；为了实现不失真, 阻尼比 取值 0.6 0.8; 工作频率取值小于等于0.58n2、下面四个图分别是哪一种滤波器的幅频曲线特性图,并列出 参数；（8 分）4 个实际滤波器的主要特点A ff1A ff1A ff c2f1A ff10f c1f c20f c10f c10f c2a 带通b 高通c 带阻d 低通1 截止频率2 带宽 3 纹波幅度 4 品质因子 5 倍频程挑选性 6 滤波器因数3、有：FhtHf,Fx tXf；证明：Fh t*xtXfHf；证明：Fht*xth xtxdf ej 22ftd

16、tdHffj2jftdthtehXedXf4、已知周期方波的傅立叶级数绽开式为xt8Asin0t1sin30t1sin50t35试绘出该周期方波的单边幅值谱,并说明其频谱特点；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 频谱特点：离散性、谐波性、递减性5、说明测量装置的幅频特性 A和相频特性 的物理意义；为什么 A=k 常数）和 t 0 时,可以做到抱负的不失真测量？定常线型系统在简谐信号的鼓励下,其稳态输出信号和输入信号的幅值比被定义为该系统的幅频特性,记为 A ；（2 分）稳态输出对输入的相位差被定义为该系统的相频特性,

17、记为 ；A =k 可以保证输入信号的各次谐波重量获得同等程度的放大；t0可以保证各次谐波重量在时间轴上无相对移动,的信号波形做到抱负的不失真；同时满意上述条件可以保证各次谐波重量叠加后（或者,当A =k常数）和t0时 ,Hkejt0,YXHkXejt0, 根 据 傅 里 叶 变 换 的 时 移 特 性 可 知kXejt0kx tt0,即ytkx t0t,此式说明这个装置输出的的波形和输入精确地一样, 只是幅值放大了k 倍,在时间上推迟了t0 而已,即满意不失真测量； 6、信号的预处理包括那些环节？1）电压幅值调理（或者放大）2）滤波（或者滤去高频）3）隔离直流重量（或者隔直）4）如原信号进行调

18、制,就应先进行解调（或者解调）7、求下图周期性锯齿波x t2tTtT的傅立叶级数,并绘出其频谱图；T22xt1 -T/2T/2 t 0-1名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解：由题意知：a n0（1 分）b n4T/22tsinn0tdt28T/2tsinn0tdt8tcosn00tT/2T/2cosn00td tT0TT20T2n00n2cosn2n2kk 1整数（3 分）n 2nnknxt2sin0t-1sin20 t1sin30t1sin30t1sin50t（ 1 分）2345A nb n（ 1 分）0n0n

19、 为奇数（1 分）0（ 1 分）n0n 为偶数2An（2 分）n002034050n00023040508、分别用时间常数为=0.2s 和 =0.002s 的一阶仪器来测量信号xt=1sin2t+ 0.3sin20t；1）分别求得这两个仪器在信号xt的两个重量频率处的频率响应函数；2）求出信号的稳态时域输出；3） 将稳态时域输出分别与输入信号 由此可得出什么结论？xt 比较,确定哪个仪器可获得比较精确的结果？名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解：一阶系统的传递函数为H（s）s11,频率响应函数为Hwj11A（w）1

20、21,arctan；式（1）当0 .2 时,Hj0 .11,H2 04.11,H20 4j112j当0 .002 时,Hj0 .11,H2 01j,1H20 11002. 0040 . 04j（2）当02. 时,A（）0 .2121,w arctan2.0wA（2）0 2.1210 .9285,2 arctan（02.2）21 8.2 A（2 0）02.1210. 2425,20 arctan（0 .220）7620 y tA 2 sin2 t2 0 .3A 20 sin20 t20 0. 9285sin2 t21 8.0. 0728sin20 t76当0 .002 时,A（）0121,arc

21、tan 0 .002. 002A（2）12 210. 999992,2arctan（.00022）0 . 2290 . 002A（2 0）0. 002120 210. 9992,20 arctan（0. 00220）2 .29y tA 2 sin2 t2 0 .3A 20 sin20 t20 0. 9285sin2 t.0229.02998 sin20 t2. 29（3）将稳态时域输出分别与输入信号x t 比较,可以确定时间常数为.0 002 的装置可以获得比较精确的结果；由此可以看出,对于一阶系统而言,时间常数越小,输出的失真越小9、设有两个周期信号xt和yt：xtx0sint,yty0si

22、nt中为xt相对于 t=0 时刻的相位角；为xt与yt的相位差； 求其相互关函数R xy；T02,故解：由于两信号是同频率的周期函数,其周期为0名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - R xy1Tx ty t dt1T 0x 0sin0ty 0sin0 tdt2 T2 T 0TT 022依据三角公式sinsin1cos1cos22故有R xyx 0y 0T 0cos0cos 20t02dt2 T 02 T 02又T 02 T 0cos 20t02 dt02所以R xyx 0y 0T 0cos0 dtx 0y0cos0x

23、2和均方根值xrms；2 T 02 T 02210、已知信号的自相关函数为Acos,请确定该信号的均方值Rx =Acosx 2= Rx0= Ax rms2Ax11、什么是滤波器的辨论力？与哪些因素有关？滤波器的辨论力是指滤波器辨论相邻频率成分的才能；与滤波器带宽B、品质因数Q、倍频程挑选性、滤波器因数等有关；带宽越小、品质因数越大、倍频程挑选性越小、滤波器因数越小,辨论力越高；12、试说明固态图像传感器（CCD器件）的成像原理,怎样实现光信息的转换、储备和传输过程,在工程测试中有何应用？CCD固态图像传感器的成像原理：MOS光敏元件或光敏二极管等将光信息转换成电荷存储在 CCD的 MOS电容中

24、,然后再掌握信号的掌握下将 MOS电容中的光生电荷转移出来；应用：如冶金部门中各种管、线、带材轧制过程中的尺寸测量,光纤及纤维制造中的丝径测量,产品分类,产品表面质量评定,文字与图象识别,传真,空间遥感,光谱测量等；13、试求传递函数分别为1.5/3.5s + 0.5和 41n2/ s2 + 1.4ns + n2 的两环节串联后组成的系统的总灵敏度（不考虑负载效应）；解：名师归纳总结 H1 1.50.5317K11,即静态灵敏度K1=3 第 10 页,共 15 页3.5 s7 ss- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - H2 2 s412n22 sK22n2

25、,即静态灵敏度K2=41 nn1.4ns1.4ns由于两者串联无负载效应,所以总静态灵敏度K = K 1 K2 = 3 41 = 123 H s=1/0.005s+1 的14、求周期信号x t =0.5cos10 t +0.2cos100 t -45 通过传递函数为装置后得到的稳态响应；解：H1j1,A 112,arctan0.0050.0050.005 该装置是一线性定常系统,设稳态响应为 例性和叠加性得到y t ,依据线性定常系统的频率保持性、比y t = y01cos10 t +1+ y02cos100 t - 45 +2 ,f1、其中y 01A 10 x 01110.50.4992 0

26、.005 10110arctan0.005 102.86y 02A 100 x 0210.20.1792 1 0.005 1002100arctan0.005 10026.57所以稳态响应为y t 0.499cos10t2.86 0.179cos100t71.57 将全频域按几何等比级数的间隔划分,使得中心频率fc 取做带宽上、下限f2 的几何平均值,且带宽 hf2f1 总是和中心频率 fc 保持一常数关系, hvfc；假如 v 等于根号二的倒数（ 0.707,那么 f22f1,就定义这样的频率带宽叫倍频程带宽；假如 v 等于三倍根号二的倒数（ 0.236）,那么 h0.236fc,就定义这样

27、的频率带宽为 1/3 倍频程带宽；如使每一频带的上限频率比下限频率高一倍,即频率之比为 2,这样划分的每一个频程称 1倍频程,简称倍频程；假如在一个倍频程的上、下限频率之间再插入两个频率,使 4 个频率之间的比值相同（相邻两频率比值 =1.26 倍）；这样将一个倍频程划分为 3 个频程,称这种频程为 13 倍频程；名师归纳总结 一般对 n 倍频带作如下定义:f2/f1=2n n1/3 时,由它确定的频程称为1/3 倍频程；第 11 页,共 15 页当 n1 时,由它确定的频程成为倍频程；当- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 一、填空题（ 30 分,每空

28、1.5 分） 1. 作为传感器的核心部件,直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为 敏锐元件 ； 2. 在 为 0 情形下,自相关函数值达到最大值；3. 已知某周期信号的周期为 0.2s,就该信号的 3 次谐波重量的频率为 15 Hz； 4. 周期信号的频谱具有 离散 性,谐波 性和衰减性；5. 如采样频率过低,不满意采样定理,就被采样信号的频谱会产生 频混 现象；6. 在外力作用下,金属应变式传感器主要产生几何尺寸变化,而压阻式传感器主要是 电阻率 发生变化,两者都引起 电阻值 发生变化；7. 衡量传感器在同一工作条件下,度的指标为重复性；对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一样程

29、8. 电感式和电容式传感器常采纳 差动 结构来提高其灵敏度,改善 非线性误差；9. 描述一阶系统动态特性的参数是 时间常数 ,其值越 小,就该系统频带越宽,响应越快； 10. 当压电式传感器使用 电荷 放大器,输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响；11. 抗混滤波器是一种 低通 滤波器 ,其上限截止频率cf 与采样频率 sf 之间的关系应满意关系式错误！未找到引用源； 12. 某信号的自相关函数为0cos100 xR,就该信号的均值为 0 ,均方根值为10 ；13. 如窗函数 tw 的频谱为 2 sincT TW,就时延窗函数 0ttw 的频谱为 错误！未找到引用源；对比可以发觉,时延窗函数

30、的 幅值谱 与原窗函数的对应量相同；二、挑选题（20 分,每题 1 分）1. 描述传感器静态特性的指标有 D ；A 幅频特性 B 稳固时间 C 动态范畴 D 线性度 2. 以下统计参数中,用以描述随机信号波动范畴的参数为 B ； A 均值 B 方差 C 均方值 D 概率密度函数 3 信号的时域描述与频域描述通过 C 来建立关联；A 拉氏变换 B 卷积 C 傅立叶变换 D 相乘 4抱负滤波器在通带内的幅频特性为 A ；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - A 常数 B 零 C 零或常数 D 无法确定5. 假如隔振台对低

31、频鼓励起不了明显的隔振作用,但对高频鼓励却有很好的隔振作用,那么,隔振台属于 B ；A 高通滤波器 B 低通滤波器 C 带通滤波器 D 带阻滤波器 6 测试装置能检测输入信号的最小变化才能,称为 D ；A 量程 B 灵敏度 C 精确度 D 辨论力7 已知变磁通式转速传感器的测速齿轮的齿数为30,如测得感应电动势的频率为300Hz,就被测轴的转 速为 D ；A 300 转/分 B 480 转 /分 C 900 转/分 D 600 转 /分 8 滤波器的 -3dB 截止频率指 信号幅值衰减为输入幅值 C 对应的频率； A 2 B 1 C 2/2 D 1/2 9 对连续信号进行采样时,如信号的记录时

32、间不变,采样频率越高,就 C ；A 泄漏误差越大 B 频率混叠越严峻 C 采样点数越多 D 频域辨论率越低 10压电式传感器目前多用于测量 D ；A 静态力 B 温度 C 速度 D 加速度与动态力11当时,两信号的相互关函数呈周期变化,说明两信号必定 B ；A 为周期信号 B 含有同频率的周期成分 C 为非周期信号 D 含有不同频率的周期成分 12 滤波器的带宽越小,表示该滤波器 D ；A 建立时间越短,频率辨论率越低 B 建立时间越长,频率辨论率越低 C 建立时间越短,频率辨论率越高 D 建立时间越长,频率辨论率越高13如 0、分别为变极距型电容式传感器极板间的初始极距和极距变化量,S 为极

33、板面积,在1的条件下,该电容传感器灵敏度近似为 D ；A B2 C0 S D名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 0 S 14如瞬变信号 tx 的频谱为 fX ,就信号 btax 其中 a、b 均为正实常数 的频谱为 A ； A af Xbb B bfXab C bf Xaa D a fXba 15 测试系统动态特性的测定方法包括阶跃响应试验和 A 试验；A 频率响应 B 脉冲响应 C 传递函数 D 任意输入响应 16以下 C 的频谱为 连续频谱；A 周期矩形脉冲 B 正弦函数 C 矩形窗函数 D 周期方波 17单位脉冲函数的采样 特性表达式为 A ； A d00txttttx B *00ttxtttx C *txttx D 1t18属于物性型传感器为 D ；A 应变式传感器 B 电感式传感器 C 电容式传感器