机械工程测试技术试卷及答案(同名4496).pdf

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1、.1/11 填空题20 分,每空 1 分 1.测试技术是测量和实验技术的统称.工程测量可分为静态测量和动态测量.2.测量结果与被测真值之差称为测量误差.3.将电桥接成差动方式习以提高灵敏度,改善非线性,进行温度 补偿.4.为了补偿 温度变化给应变测量带来的误差,工作应变片与温度补偿应变片应接在 桥臂上.5调幅信号由载波的携带信号的信息,而调频信号则由载波的 携带信号的信息.6绘制周期信号()x t的单边频谱图,依据的数学表达式是,而双边频谱图的依据数学表达式是.7信号的有效值又称为均,有效值的平方称为,它描述测试信号的强度.8确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类,前者频谱特点是,后者频谱特

2、点是.9.为了求取测试装置本身的动态特性,常用的实验方法是频率响应法和阶跃响应法.10.连续信号()x t与0()tt进行卷积其结果是：0()()x ttt0()x tt.其几何意义是 把原函数图像平移至位置处.11、带通滤波器的中心频率 F=500HZ,负 3 分贝点的带宽 B=10HZ,则该滤波器的品质因数 Q=50.12调幅过程在频域相当于过程,调幅装置实质上是一个.13周期信号的傅氏三角级数中的n是从0 到展开的.傅氏复指数级数中的n是从到展开的.14周期信号 xt的傅氏三角级数展开式中：an表示,bn表示正弦分量的幅值,a0表示直流分量.15余弦函数只有实频谱图,正弦函数只有虚频谱图

3、.16 单位脉冲函数0()tt与在0t点连续的模拟信号()f t的下列积分：0()()f ttt dt0()f t.这一性质称为脉冲采样.17、若 x的傅立叶变换是 X,则 x的傅立叶变换是18、测试装置输出波形无失真但有时间延迟的不失真测试条件是：装置的幅频特性为 常数,相频特性为 .19、x 的频谱是 Xf,y的频谱是 Y,若在频域内 X与 Y作相乘运算,则对应在时域内 x与 y应作_卷积_ 20、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最佳.21、压电式传感器是利用某些物质的_压电效应而工作的 22、调幅波可以看作是载波与调制波的相乘.23、为了提高便极距型电容传感器的灵敏度

4、,线形度与减小外部条件对测量精度的影响,实际应用时.2/11 常常采用差动式工作方式 24、频率不同的两个正弦信号,其互相关函数Rxy=.25、滤波器分离信号中相邻频率成份的能力称为分辨能力,它取决于滤波器的带宽.26、压电式传感器在使用电压前置放大器时,连接电缆长度改变,测量系统的灵敏度也发生变化 27、测试系统通常由传感器,信号的调理和转换与信号处理所组成.28、对连续时域信号作加窗截断处理,必然会引起频谱的泄露现象.29、能用确切数学式表达的信号称为确定性信号,不能用确切数学式表达的信号称为随机信号.30、选择窗函数对信号进行截断时,应力求其频谱的主瓣宽度窄些,旁瓣幅度小些.31、根据滤

5、波器的选频作用分,滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器.32、由函数卷积特性,任一函数 x与具有时移 to 的单位脉冲函数的卷积为 x=,函数的频谱密度函数为 二、选择题20 分,每题 2 分 1直流电桥同一桥臂增加应变片数时,电桥灵敏度将.A增大 B减少 C.不变 D.变化不定 2调制可以看成是调制信号与载波信号.A 相乘 B相加 C相减 D.相除 3描述周期信号的数学工具是.A相关函数 B拉氏变换 C傅氏变换 D.傅氏级数 4下列函数表达式中,是周期信号.A5cos100()00ttx tt当当 B()20cos20()atx tett C()5sin 2010cos

6、10()x tttt 5时域信号的时间尺度压缩时,则其频带的变化为.A频带变窄、幅值增高 B频带变宽、幅值压低 C频带变窄、幅值压低 D频带变宽、幅值增高 6非线性度是表示定度曲线的程度.A偏离其拟合直线 B接近真值 C正反行程的不重合 7一般来说,测试系统的灵敏度越高,则其测量 X 围.A越宽 B越窄 C不变 8.下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件D.3/11 A.波登管 B膜片 C波纹管 D电阻应变片 9.对于单向应力状态的测量,贴应变片时,应变片的方向与主应力方向应该相交成A A.0 B45C90 D30 10二阶装置引入合适阻尼的目的是C.A使系统不发生共振 B使得读数稳定 C

7、获得较好的幅频、相频特性 11为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作,传感器的两个电容应当连接成.A并联电路 B串联电路 C电桥电路 12要使 RC 低通滤波器的通带加宽,则 RC 值应.A.增加 B减少 C不变 13描述非周期信号的数学工具是 C .A 三角函数 B拉氏变换 C.傅氏变换 D.傅氏级数 14下列信号中 C 信号的频谱是连续的.A12()sin()sin(3)x tAwtBwt B()5sin 303sin50 x ttt C.0()sinatx tet 15数字信号的特征是 B .A时间上离散、幅值上连续 B时间、幅值上均离散 C时间、幅值上都连续 D时间上连续、幅值

8、上量化 16测试装置能检测输入信号的最小变化能力,称为.A.精度 B灵敏度 C精密度 D.分辨率 17测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是B.A卷积 B傅氏变换对 C拉氏变换对 D微分 18多种信号之和的频谱是 C.A.离散的 B.连续的 C.随机的 D.周期的 19二阶装置,用相频特性中0()90w 时所对应的频率w作为系统的固有频率的估计值,该值与系统阻尼率的大小B.A有关 B无关 C略有关系 D有很大关系 20.滤波器的上、下截止频率为21,ccff,中心频率0f；则它们的关系是.21、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的_A_倍.A、2 B、3 C、4 D、

9、5 22、信号有多种类型,从分析域上看,经典的分析方法有_D_和 _.A、时域法,相频法 B、时域法,幅频法 C、相频法,幅频法 D、时域法,频域法 23、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的_B_.4/11 A、电阻应变效应 B、压电效应 C、电磁感应 D、霍尔效应 24、传感器的静态特性中,输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为_B_.A、线性度 B、灵敏度 C、稳定性 D、回程误差 25、若电容式传感器在真空中,其覆盖板面为一圆形,r=20cm,极板间距 d=2mm,其电容量为：_答案都是错的_.A、1.1110-9 B、1.1110-15 C、3.2710-9 D、3.2

10、710-9 26、信息与信号二者间关系是_C_.A、信息与信号相同 B、信息包含信号 C、信息在信号之中 D、信息与信号无关 27、当两信号的互相关函数在 t0 有峰值,表明其中一个信号和另一个信号时移 t0 时,相关程度_B_.A、最低 B、最高 C、适中 D、一般 28、传感器的灵敏度越高,意味着传感器所能感知的_A_越小.A、被测量 B、输出量 C、频率特性 D、显示值 29、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取 C A、干扰噪声信号 B、正弦信号 C、有用信号 D、频域信号 30、时域信号的时移,则频谱变化为D A、扩展 B、压缩 C、不变 D、相移 31、记录磁带快录慢放,放演信

11、号的频谱带宽 A、变窄,幅值压低 B、扩展,幅值压低 C、扩展,幅值增高 D、变窄,幅值增高 32、用二阶系统作测量装置时,为获得较宽的工作频率 X 围,则系统的阻尼比应 A、愈大愈好B、愈小愈好C、接近1/2D、接近1/233、对二阶系统输入信号x=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为 A、A1sinw1t+1+A2sinw2t+2B、A1A2sinw1tsinw2t C、A1sinw1t+A2sinw2t D、A1sinw1t+1+A2sinw2t+34、概率密度函数提供了随机信号 B的信息 A、沿频域分布 B、沿幅值域分布 C、沿时域分布 D、强度方面 35、在

12、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 A、电容式 B、压电式 C、电阻式 D、电涡流式 36、只使在 fe1fe2间频率的信号通过,应采用 B 滤波器 A、带阻 B、带通 C、高通 D、低通 37、在选用振子时,除了使阻尼比接近.外,应使被测正弦信号的最高频率 fm振动子的固有频率 fn.A、等于 B、2 倍 C、.-.D、.1 倍 38、为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度,应选用B 放大器.A、电压 B、电荷 C、微分 D、积分 39、当 时,信号 xt的自相关函数 Rx呈周期性变化,说明该信号.A、为周期信号 B、含有周期成份 C、为离散信号 D、为非周期信

13、号 40、正弦信号的自相关函数,使原有的相位信息 A、不变 B、丢失 C、移相 D、一定变为 90.5/11 41、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、瞬态 C、非周期 D、随机 42、非线性度是表示定度曲线B 的程度.A、接近真值 B、偏离其拟合直线 C、正反行程不重合 D、滞后现象 43、自相关函数一定是B 函数.A、奇 B、偶 C、周期 D、非周期 44、为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号,通常用D 做为解调器.A、鉴频器 B、整流器 C、鉴相器 D、相敏检波器 45、采样时为了不产生频谱混叠,采样频率必须大于信号最高频率的B倍 A、4 B、2C、10 D、5

14、46、压电式传感器前置放大器的主要作用是B.A、把传感器的低阻抗输出变换为高阻抗输出 B、把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出 C、调制传感器的输出信号 D、对传感器的输出信号尽行检波 47、在电桥测量电路中,由于电桥接法不同,输出的电压灵敏度也不同,_D_ 接法可以获得最大的输出.A、单臂电桥 B、差动半桥 C、补偿电桥 D、全桥 48、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用,以下说法错误的是_B_.A、将传感器的高阻抗输入变成低阻抗输出.B、将传感器的底阻抗输入变成高阻抗输出.C、将压电传感器的微弱信号放大.D、电压放大器和电荷放大器的区别在于电荷放大器带有一个深度负反馈.4

15、9、幅值调制装置实质是一个 C、低通滤波器、高通滤波器、乘法器、振荡器 50、理想滤波器在通带内的幅频特性为 A、常数、零、零或常数、无法确定 51变极距型电容传感器的输出与输入,成A关系.A.非线性 B.线性 C.反比 D.平方 52如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大,则该窗函数的泄漏误差A.A.越小 B.越大 C.不定 D.不确定 53不能用涡流式传感器进行测量的是.A.位移 B.材质鉴别 C.探伤 D.非金属材料 54设时域信号 x的频谱为 X,则时域信号C的频谱为 Xff0.A.)(0ttx B.)(0ttx C.tfjetx02)(D.tfjetx02)(55压电式传感器

16、后面的放大器的主要功能为C.A.阻抗变换 B.信号放大 C.阻抗变换和信号放大 D.不确定 56一个相邻双臂工作的测力电桥,如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联,则电桥的.6/11 输出电压D A.加大一倍 B.减小一倍 C.不变 D.加大两倍 57一个相邻双臂工作的测力电桥,如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联,则电桥的输出电压D A.加大一倍 B.减小一倍 C.不变 D.加大两倍 三、简答题共 30 分 1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？4 分 答：各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系,并尽量不失真；2 尽可能减小或消除各种干扰.2 2.周期信号的频谱

17、具有哪几个特点？6 分 答：周期信号的频谱是离散的.2 每条谱线只出现在基波频率的整倍数上,基波频率是各分量频率的公约数.2 各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角.工程中常见的周期信号,其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的.因此,在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量.2 3.现有电阻1R和2R,电感 L 和电容 C,连结成四臂交流电桥,试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法,并写出该电桥的平衡条件.设激励为iu,输出为ou.5 分 答：正确的接桥方法如图所示：3 电桥的平衡条件是：121LR RjwLjwCC 4.有人在使用电阻应变片时,发现灵敏度不够,于是试图在工作电桥上增

18、加电阻应变片数以提高灵敏度.试问,在半桥上各串联一片的情况下,是否可以提高灵敏度？为什么？5 分 答：不能提高灵敏度.因为半桥双臂时,其输出电压为：12oiRuuR 当量桥臂各串联电阻应变片时,其电阻的相对变化量为22RRRR2 即仍然没有发生变化,故灵敏度不变.要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥连接.这时oiRuuR.1.7/11*5.什么是调制和解调？为什么要调制？5 分 答：所谓调制,就是在调制信号测试信号的控制下,使载波信号工作信号的某些参数如幅值、频率、相位发生变化的过程.2解调,就是从已调制波中恢复出调制信号的过程一般的被测量,如力、位移、应变等,经传感器检测变换后,常常是一些缓变

19、的电信号.1 经过调制后,采用交流放大,比直接用直流放大,效果好；另外,调制波抗干扰能力强,也便于传输.2 6.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？5 分 答：在机械工程的测试过程中,常见的参数测量有：应力的测量；应变的测量；扭矩的测量、振动信号的测量；声强测量；声发射测量；位移的测量；流量的测量；压力的测量等.7.测量按测量值获得的方法进行分类有哪些？6 答：直接测量指无需经过函数关系的计算,直接通过测量仪器得到被测值得测量.等精度直接测量和不等精度直接测量；2 间接测量指在直接测量值的基础上,根据已知函数关系,计算被测量的量值的测量；2 组合测量指将直接测量或间接测量与被测量值之间按已知关

20、系组合成一组方程函数关系,通过解方程组得到被测值得方法.2 8.重复性误差和迟滞误差有何区别?6 答：重复性是指测试装置在输入按同一方向做全量程连续多次变动时,所得特性曲线不一致的程度.迟滞是测试装置在正反行程中输入输出曲线的不重合程度.*9.什么是不失真测试,不失真测试的条件是什么？4 答：若00,tA都是常数,如果一个测试装置,则有)()(00ttxAty,即认为该测试装置实现了不失真测量.2 这表明,输出信号较输入信号,幅值放大了0A倍,时间上滞后了0t,波形一致.对上式作傅里叶变换,有)()(00XeAYjt.所以,若要实现输出波形不失真,其幅频、相频特性应满足如下条件00()()AA

21、t 常数；.2 10.电器式传感器包括哪几种,各自的工作原理如何？5 答：包括电阻式、电感式、电容式三种.电阻式传感器工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种装置；2 电感式传感器工作原理：把被测量如位移转换为电感量变化的一种装置；2 *电容式传感器工作原理：把被测物理量转换为电容量变化的一种装置.11、什么是调制,调制的目的是什么,如何实现对信号进行调幅和解调？答：调制是指利用某种低频信号来控制或改变一高频振荡信号的某个参数的过程.信号调理的的目的是1实现缓变信号的传输,特别是远距离传输2提高信号传输中的抗干扰能力和信噪比对信号进行调幅是将一个高频载波信号与被测信号相乘,使得高频信号的幅值随被

22、测信号的变化而变化.可使用同步解调、相敏检波的方式来实现对信号进行解调.12、什么是负载效应？对于电压输出的环节,减轻负载效应的措施有哪些？答：当一个装置联接到另一装置上时,由于发生能量交换而使前装置的联接处甚至整个装置的状态.8/11 和输出都将发生变化的现象称为负载效应；对于电压输出的环节,减轻负载效应的办法有:提高后续环节的输入阻抗；在原来两个相联接的环节之中,插入高输入阻抗、低输出阻抗的放大器,以便一方面减小从前环节吸取能量,另一方面在承受后一环节负载后又能减小电压输出的变化,从而减轻负载效应；使用反馈或零点测量原理,使后面环节几乎不从前环节吸取能量.13、何谓压电效应?压电式传感器对

23、测量电路有何特殊要求?为什么?答：某些物质在外力的作用下,不仅几何尺寸发生了变化,而且内部极化,某些表面上出现电荷,形成电场.当外力去掉时,又重新回到原来的状态,这一性质称为压电效应.压电式传感器的测量电路必须有高输入阻抗并在输入端并联一定的电容 Ci 以加大时间常数CR0.主要是为了在测量动态量时,获得一定的输出电压并实现不失真测量.四、计算题共 20 分,每小题 10 分 1.求如图所示三角脉冲信号的频谱.解：1.求如图所示三角脉冲信号的频谱.解：一个周期内的表达式为：202()202ATttTx tATttT 2 因为()x t为偶函数,所以0nb,1,2,3n 1 2/2/2202/2

24、00/2/20022/2002212241()2224281()coscos(os1)()41,3,52()(1)1()02,4,6TTTTTTnTnAAAax t dttdttTTTTAAax tntdttntdtcnTTTTnAnAnnn2 0 T/2-T/2 A t x.9/11 出此得()x t的三角函数形式傅里叶级数展开为 0002211,3,5412()(cossin)cos2nnnnAAnx taantbnttTn1 n 次谐波分量的幅值 22224nnnAAabn1 n 次谐波分量的相位 arctannnnba 1 画出()x t的频谱如图所示.2.用电阻应变片与双臂电桥悬臂梁

25、的应变.其贴片与组桥方法如图所示.已知图中 R1=R1=R2=R2=12,上下贴片位置对称,应变片的灵敏度系数 k=2.应变值310 10,电桥供桥电压 ui=3v.试分别求出如图组成桥路时的输出电压 u0=？解：如图b组桥时的输出电压为5 111121211()0.03()2222oiiiiiRRRRRRuuuuuk uVRRRRRRRRR 如 图c组桥时的输出电压为 11111111222()222110.03()422oiiiiRRRRRuuRRRRRRRRRRRRRuuuVRR 5 3.对称方波的波形图如图所示.求傅里叶级数的三角形式展开,并画出频谱.解：由图可知,它是正负交替的周期信

26、号.其直流分量为：a0=0 1,其脉宽等于周期的一半,即12T,1将此代入式可得.10/11 111sin22sin022nnnwEwEnabnwn；3 因此,对称方波的傅立叶级数三角函数形式为：111121211()sincos(cos)235EnEf tnw tw tw tw tn2 3 4.如 图 所 示 为 两 直 流 电 桥,其 中 图 称 为 卧 式 桥,图 称 为 立 式 桥,且12340RRRRR,12RR、为应变片,34RR、为固定电阻.试求在电阻应变片阻值变化为R时,两电桥的输出电压表达式并加以比较.解：图a中,卧式桥的输出电压为 000114112234000222obd

27、iiiiRRRRRRRuuuuuuuRRRRRRRRR 4 图中,立式桥的输出电压为 001122114223000022002222412obdiiiiiRRRRRRRRuuuuuuRRRRRRRRRRRRRRuuRRRR 4 由此可知,当2012RR时,得02oiRuuR,在忽略了高阶无穷小之后,两电桥的输出电压是一样的,均为12oiRuuR.1 不同之处是：立式桥由非线性误差,而卧式桥没有,所以卧式桥更精确.1 .11/11 五、判断题 1、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取有用信息.2、周期信号各次谐波的频率只能是基波频率的整数倍.3、一般把控制高频震荡波的缓变信号称为调制波,载

28、送缓变信号的高频震荡称为载波,调制后的震荡波称为已调波.4、测量环节作为被测量环节的负载,两环节将保持原来的传递函数.5、一个理想的测试装置,其输入和输出之间应具有线性关系为最佳.6、压电传感器的前置放大器的主要作用是对传感器输出信号进行解调.7、周期信号的频谱是由无限多条离散谱线组成,每一条谱线代表一个谐波分量.8、当 0 时,自相关函数值最小值.9、滤波器中,一般规定幅频特性值等于 1.414A 时所对应的频率称为截止频率.10、用二阶系统作测量装置时,为获得较宽的工作频率 X 围,则系统的阻尼比应接近 0.707.11、信噪比越大则有用信号的成分越大,噪声影响也大.12、用二阶系统作测量

29、装置时,影响幅值测量误差大小的参数有灵敏度.13、在电桥测量电路中,由于电桥接法不同,输出的电压灵敏度也不同,差动半桥接法可以获得最大的输出.14、周期信号频谱具有发散性、谐波性、离散性.15、对于电压放大器来说,当改变电缆的型号尺寸,输出电压将不改变.16、前置放大器在电路中起到了放大传感器微弱信号和将传感器的低阻抗输出变换为高阻抗输出的作用.17、霍尔式传感器是目前国内外应用最广的一种磁敏传感器之一,其工作原理为霍尔效应.18、差动半桥接法的灵敏度是单臂电桥灵敏度的 3 倍.19、任意函数和 函数的卷积,就是将该函数在自己的横轴上平移到 函数所对应的位置.20、调制是指利用被测缓变信号来控制或改变高频震荡波的某个参数.使其按被测信号的规律变化,以利于信号的放大与传输.21非周期信号的频谱都是连续的.22随机信号是确定性信号.23传递函数不仅反映了系统的稳态过程,还反映了系统响应的过渡过程.24变间隙式差动变压器是一种电容式传感器.25选择好的窗函数对信号进行截断,可以减少能量泄漏.26非周期信号的频谱一定是离散的.27瞬态信号是能量有限信号.28变面积型电容传感器的灵敏度不为常数.29在直流电桥中,只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积,则电桥一定处于平衡.30测试系统的灵敏度越高测量性能越好.