机械工程测试技术参考讲解.docx

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机械工程测试技术参考讲解

第二章信号分析基础

（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。

7、信号x（t）的均值μx表示信号的直流分量，方差描述信号的波动量。

7、当延时τ＝0时，信号的自相关函数Rx（0）=，且为Rx（τ）的均方值。

9、周期信号的自相关函数是同频率周期信号，但不具备原信号的相位信息。

10、为了识别信号类型，常用的信号分析方法有概率密度函数、和自相关函数。

11、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有傅里叶变换法、和滤波法

12、设某一信号的自相关函数为，则该信号的均方值为=A，均方根值为xrms=。

（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。

（对）

2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。

（对）

3、非周期信号的频谱一定是连续的。

（错）

4、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。

（错）

5、随机信号的频域描述为功率谱。

（对）

6、互相关函数是偶实函数。

（错）

（三）单项选择题

1、下列信号中功率信号是（）。

A.指数衰减信号B.正弦信号、C.三角脉冲信号D.矩形脉冲信号

2、周期信号x（t）=sin（t/3）的周期为（）。

A.2π/3B.6πC.π/3D.2π

3、下列信号中周期函数信号是（）。

A.指数衰减信号B.随机信号C.余弦信号、D.三角脉冲信号

4、设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为（）。

A.脉冲函数B.有延时的脉冲函数C.零D.常数

5、两个非同频率的周期信号的相关函数为（）。

A.0B.1C.πD.周期信号

6、概率密度函数提供的信号的信息是（）。

A.沿频率轴分布B.沿时域分布C.沿幅值域分布D.沿强度分布

7、不能用确定的数学公式表达的信号是（）。

A．复杂周期信号B．瞬态信号C．随机信号D.非周期信号

8、已知函数x（t）的傅里叶变换为X（f），则函数y（t）=2x（3t）的傅里叶变换为（）。

A．B．C．D．2X（f）

（四）简答和计算题

1、求正弦信号的绝对均值μ|x|和均方根值xrms。

2、求正弦信号的均值，均方值，和概率密度函数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。

6、已知信号，试计算并绘图表示

（1）傅里叶级数实数形式的幅值谱、相位谱；

（2）傅里叶级数复数形式的幅值谱、相位谱；

（3）幅值谱密度。

7、已知信号，求信号的自相关函数，并画出自功率谱（双边幅值谱）。

8、求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数。

9、相关滤波器的基本原理是什么？

举例说明其工程应用。

同频相关、不同频不相关。

应用：

通过两个间隔一定距离的传感器来不接触地测试物体的速度。

10、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。

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；

11、某一系统的输入信号为x（t），若输出y（t）与输入x（t）相同，输入的自相关函数和输入—输出的互相关函数之间的关系为，试说明该系统起什么作用？

该系统的作用是使信号幅值不变、相位提前T；

第三章测试系统的基本特性

（一）填空题

1、某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，则输出信号的频率为0.5，幅值，相位。

2、试求传递函数分别为和的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度123

3、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有傅里叶变换、和滤波法。

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和，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。

（1）

（2）（3）（4）

4、一阶系统的阶跃响应中，超调量。

（1）存在，但<5％

（2）存在，但<1

（3）在时间常数很小时存在（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，可取输出值达到稳态值倍所经过的时间作为时间常数。

（1）0.632

（2）0.865（3）0.950（4）0.982

8、属于传感器动态特性指标的是（）。

（1）重复性

（2）线性度（3）灵敏度（4）固有频率

9、测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（）。

（1）精度

（2）灵敏度（3）分辨率（4）精密度

10、不属于测试系统的静特性是（）。

（1）灵敏度

（2）.线性度（3）回程误差（5阻尼系数

（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，若用它传输一个1000Hz的正弦信号，则必然导致输出波形失真。

（错）

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。

（对）

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关。

（对）

4、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。

（对）

5、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。

（错）

6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。

（错）

（四）简答和计算题

12、什么叫系统的频率响应函数？

它和系统的传递函数有何关系？

13、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？

静态特性:

灵敏度、线性度、回程度、稳定性

动态特性：

一阶：

时间常数

二阶：

阻尼比、固有频率

14、测试装置实现不失真测试的条件是什么？

（1）系统的幅频特性在输入信号频谱范围内为常数

（2）系统地相频特性是过原点且具有负斜率的直线

15、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。

16、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。

17、有一传感器，其实测的输入/输出特性曲线（校准曲线）与拟合直线的最大偏差为△Lmax=4℃，而理论满量程测量范围为（－40～120）℃，试求该传感器的线性度。

7、压电式加速度传感器与电荷放大器联接，电荷放大器又与一函数记录仪联接,如下图所示。

已知，传感器的电荷灵敏度kq=100pC/g，电荷放大器ku=1mv/pC，被测加速度a=0.5g。

若函数记录仪的灵敏度ky=2mm/mV，求记录仪在纸上的移动距离y=?

题2图

第四章信号调理

（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，按照激励电压的性质，电桥可分为直流和交流电桥。

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化而变化。

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波。

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、下截止频率、的定义为幅频特性曲线下降为最大值的对应的频率，其带宽，若为倍频程滤波器与的关系为。

8、RC低通滤波器中RC值愈大，则上截止频率愈低。

（二）选择题

1、设有一电路，是工作桥臂，，，是固定电阻，且。

工作时，则电桥输出电压（）。

为电桥的电源电压。

（1）

（2）（3）（4）

2、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

5、一带通滤波器，其中心频率是，-3dB带宽是，则滤波器的品质因数等于。

（1）

（2）（3）（4）

6、为测量和记录的正弦信号，最好选用型号的振动子比较合适。

（1）FC6－120

（2）FC6—120A（3）FC6—400（4）FC6—1200

7、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

8、载波频率为，被调制信号的最高频率为，两者的关系为（）。

A．>>B.>C．

9、在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，可以得到最大输出的接法是（）。

A．单臂电桥B．1/2臂电桥C．差动电桥D．全臂电桥

10、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。

A.低通B.高通C.带通D.带阻

11、仅使频率在之间的信号通过，应采用（）。

A．带阻滤波器B．低通滤波器C．带通滤波器D．高通滤波器

（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。

（对）

2、调幅波是载波与调制信号的叠加。

（错）

3、带通滤波器的波形因数值越大，其频率选择性越好。

（错）

4、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。

（对）

（四）简答和计算题

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？

电桥平衡是指使得对角支路中电流为零的状态。

直流平衡条件：

交流平衡条件：

电感式：

电容式：

2、调幅波的解调方法有哪几种？

同步解调、整流、包络法检波等。

3、测量放大器有什么特点?

测量放大器无论是直流还是交流的共模抑制比都非常大，失真也很小。

能够获得低噪声和低漂移的输出等等。

4、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？

作用：

过滤掉信号的高频成分和干扰，人为地将信号带宽限定在一定的范围内。

选用：

低通滤波器

截止频率：

一般选择采用频率为抗频混低通滤波器名义上的截止频率的2.5到4倍，视为滤波器的截止特性而定。