《机械工程测试技术》复习资料Word格式.docx
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A存在，但<
5％B存在，但<
1C在时间常数很小时存在D不存在
11．12．13．
信号的时域描述与频域描述通过 来建立关联。
A拉氏变换 B卷积 C傅立叶变换 D相乘理想滤波器在通带内的幅频特性为 。
A常数 B零 C零或常数 D无法确定测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为 。
A量程 B灵敏度 C精确度 D分辨力
14．滤波器的-3dB截止频率指信号幅值衰减为输入幅值 对应的频率。
A2 B1 C2/2 D1/2
15．压电式传感器目前多用于测量 。
A静态力 B温度 C速度 D加速度与动态力
16．若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为极板面积，在/1的条件下，该电容传感器灵敏度近似为 。
A．
SS B． C． D．
020217．若瞬变信号x（t）的频谱为X（f），则信号ax（bt）（其中a、b均为正实常数）
的频谱为 。
afbfAX BX
bbabC
bfafX DX
baaa18．以下 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19．数字信号的特征是
A时间上离散，幅值上连续C时间上连续，幅值上量化
B时间、幅值上都离散D时间、幅值上都连续
20．周期信号傅立叶级数中的各项系数表示各谐波分量的 。
A相位 B周期 C振幅 D频率21．不能用于材料厚度的非接触测量的传感器为 。
A涡流式B电容式C压电式D光电式
22．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
A电容式 B压电式 C电阻式D电涡流式
23．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
24．一阶系统的动态特性参数是 。
A固有频率B线性度C时间常数D阻尼比
三、判断题
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敏度越高，其工作频率越宽。
10.若系统是完全线性的，则输入输出的相干函数一定为1。
四、简答题
1．已知周期方波的傅立叶级数展开式为
x（t）8A11sin0tsin30tsin50t35试绘出该周期方波的单边幅值谱，并说明其频谱特点。
2．二阶测试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
围？
3．何谓不失真测试？
实现测试不失真的测试装置的幅频和相频特性应如何？
4．信号数字化过程中的预处理包括那些环节？
5．为什么在动态电阻应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？
6．测得两个同频正弦信号的相关函数波形如图1，问：
图1
这一波形是自相关函数还是互相关函数？
为什么？
从波形中可以获得信号的哪些信息？
五、计算题
1．已知低通滤波器的频率响应函数为
2．有一信号x（t）Acos（t），初始相角为一随机变量；
试求1）求其自相关函数；
2）确定其均值和方差。
3．以阻值R120，灵敏度S的电阻丝应变片与阻值为120的固定电阻
组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大，当应变片的应变为1000时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压
六、应用题
1.某车床加工外圆表面时，表面振纹主要是主轴箱转动轴上齿轮不平衡惯性力使主轴箱振动所引起，实验测得振纹的频谱如图2所示，主轴箱内的传动示意图如图2（b）所示，传动轴Ⅰ、Ⅱ和主轴Ⅲ上的齿轮齿数分别为Z1=30,Z2=40,Z3=20,Z4=50,传动轴Ⅰ的转速为n1=20XX转/分，试分析哪一根轴上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响较大？
1，式中
1j100t45）时，求滤波器的稳态输出y（t）当输入信号为x（t）（60t）（H （b）
图2
2.欲测试图3（a）所示简直梁的动态特性参数，请从现有设备中选择，并用框图表示测试系统构成，简述测试过程；
测得该梁的幅频特性曲线如图3所示，根据该曲线如何确定简直梁的动态特性参数（本问只作了解）
图3（a）
图3（b）
模拟题参考答案
一、填空
1．获取有用的信息2．脉冲响应函数
3．时间（t）、频率f或4．100Hz
5．激励电压
6．导体机械形变、半导体电阻率的7．压电效应
8．电阻式传感器、涡电流传感器、电容式传感器、电感式传感器等，答对任何两
个均得2分
9．调幅、调频、调相
10．传递、频率响应、脉冲响应二、选择题
1—5DBCAB 6—10DBDBD
11-24CADCDDACBCCDDC三、判断题
1—5×
√×
√√ 6—10√×
√四、简答题1．
An
2分
频谱特点：
离散性、谐波性、递减性 3分（每答对一个得1分）2．
固有频率（n）和阻尼比 3分（每答对一个得分）2分（每答对一个得1分） 3.
输出y（t）与输入x（t）满足关系y（t）=A0x（t-t0）,其中A0和t0为常数,则为不失真测试。
或者用文字描述上述关系，描述正确2分，不完整1分，错误不得分。
实现不失真测试的测试装置的
幅频特性为A（ω）=A0=常数 分
相频特性为φ（ω）=t0 分 或者用文字表述，表述正确同样得分。
4.
电压幅值调理1分滤波 2分隔离直流分量1分
如原信号进行调制，则应先进行解调 1分5.
动态电阻应变仪采用的是纯电阻交流电桥，即使各桥臂均为电阻，于导线间存在分布电容，相当于在各桥臂上并联了一个电容，因此，除了电阻平衡外，还须有电容平衡。
5分
为了实现不失真,阻尼比取值~;
工作频率取值小于等于n
其它的表述酌情给分。
6.
互相关函数，因为是非奇非偶函数。
频率信息：
正弦波形的频率与此波形频率相同 1分
相位信息：
两正弦波形之间的相位差就是此波形中的初相位1分 幅值信息：
此波形的振幅是两个正弦波振幅乘积的一半 1分五、计算题
1.x（t）（60t）（100t45）
令x1（t）（60t），x2（t）（100t45）根据线性系统频率保持性和幅频相频特性 A1112，tan
160，可以得到：
A
（1）1（60）21分
（1）arctgarctg（60） 1分
y1（t）（60t）（60t）
2100，可以得到：
1 1分A
（2）21（100）
（2）arctgarctg（100） 1分
y2（t）（100t45）（100t）线性系统的叠加性可得
y（t）y1（t）y2（t）（60t）（100t）2分
2.自相关函数：
Rxlim1Tx（t）x（t）dt 1分0T1T =limAcos（t）Acos[（t））]dt
T0A2cos 1分 =2TT120XX0t）dt=0 1分 均值：
xTx（t）dt=TAcos（T020T020 方差：
x21T0T02T02A2[x（t）x]dt 1分
2 3.单臂：
uyR1R11u0u0Su010001064103V24R4R44R1R11u0u0Su0100010645103V 2分2R2R22分
双臂：
uy六、应用题
1.转动轴I的转动频率为：
20XX/60=；
1分
转动轴II的转动频率为：
1500/60=25HZ；
1分转动轴III的转动频率为：
600/60=10HZ；
1分
与实验测得振纹的频谱图比较可知轴II上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大。
3分2．
测试系统组成框图：
测试过程：
信号发生器产生的信号功率放大器放大后传送给激振器，激振器通过压电式力传感器对简支梁激振；
压电力传感器拾取激振力信号，压电加速度传感器拾取振动信号，分别经电荷放大器放大后送入数据采集系统，最后显示设备显示频率响应函数。
幅频特性峰值A0对应的频率为简支梁的固有频率n；
2分半功率点对应
的频率分别为1、2；
阻尼比如下方法估计：
21n 2分 要求能在图中正确表示，否则酌情扣分。
复习题
第一章信号及其描述
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 ，其中目前应用最广泛的是电信号。
2、信号的时域描述，以 为独立变量；
3、周期信号的频谱具有三个特
点：
， ， 。
4、非周期信号包括 信号和 信号。
5、描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。
6、对信号的双边谱而言，实频谱总是 对称，虚频谱总是 对
称。
判断对错题
1、各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
3、非周期信号的频谱一定是连续的。
4、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
5、随机信号的频域描述为功率谱。
简答和计算题
1、简述测量系统的一般用途，交举例说明。
2、简述测量系统的一般构成。
3、求周期方波、三角波、锯齿波的傅里叶级数三角展开式，并画出其频谱。
第二章测试装置的基本特性
1、某一阶系统的频率响应函数为H（j）12j1，输入信号x（t）sint，则输出信号2
41、试求传递函数分别为和2的两个环节串联后组成的系统的nsn2总灵敏度。
3、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、
和 。
4、当测试系统的输出y（t）与输入x（t）之间的关系为y（t）A0x（tt0）时，该系统能实现 测试。
此时，系统的频率特性为H（j） 。
5、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。
6、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。
选择题
1、 不属于测试系统的静特性。
灵敏度线性度回程误差阻尼系数2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。
正弦 阶跃脉冲 斜坡
3、两环节的相频特性各为Q1和Q2，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性
为 。
Q1Q2Q1Q2
Q1Q24、一阶系统的阶跃响应中，超调量 。
存在，但<
5％ 存在，但<
1在时间常数很小时存在不存在5、忽略质量的单自度振动系统是 系统。
零阶一阶二阶高阶6、一阶系统的动态特性参数是 。
固有频率线性度（3）时间常数阻尼比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、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。
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。
3、当输入信号x（t）一定时，系统的输出y（t）将完全取决于传递函数H（s），而与该系统
的物理模型无关。
4、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。
5、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。
6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。
1、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？
2、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？
3、测试装置实现不失真测试的条件是什么？
4、某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为H（s）1。
求其对周期信号
1x（t）（100t45）的稳态响应y（t）。
5、二阶装置的阻尼比选择在~间的理。
6、简述时间常数对一阶装置的动态性能的影响。
第三章常用传感器
1、属于能量控制型的传感器有 等，属于能量转换型的传
感器有 等。
2、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：
前者利用 引起的电阻变化，后者利用 变化引起的电阻变化。
3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影
响，实际应用时常常采用 工作方式。
4、压电式传感器的测量电路有两种形式：
放大器和 放
大器，后接 放大器时，可不受连接电缆长度的限制。
5、涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的 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。
1、电阻应变片的输入为 。
力应变速度加速度
2、结构型传感器是依靠 的变化实现信号变换的。
本身物理性质体积大小结构参数电阻值3、不能用涡流式传感器进行测量的是 。
位移材质鉴别探伤非金属材料4、变极距面积型电容传感器的输出与输入，成 关系。
非线性线性反比平方
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 。
长度 截面积 电阻率高通
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。
固有频率阻尼比灵敏度压电常数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。
电容式 压电式 电阻式电涡流式
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＝ 。
k1kk2k2
9、光电倍增管是利用 效应制成的器件。
内光电外光电光生伏特阻挡层判断对错题
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简答和计算题
1、简述三种你最熟悉的传感器的工作原理。
2、简述传感器选用时的一般原则。
3、哪些传感器可选作小位移传感器？
4、涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么？
电涡流传感器除了能
测量位移外，还能测量哪些非电量？
5、试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。
用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；
两个线圈通常应该接在什么电路中？
用图说明如何接法。
6、某电容传感器的圆形极板半径r4（mm），工作初始极板间距离
0（mm），介质为空气。
问：
如果极板间距离变化量1（m），电容的变化量C是多少？
如果测量电路的灵敏度k1100（mVpF），读数仪表的灵敏度k25在1（m）时，读数仪表的变化量为多少？
第四章信号调理、记录和显示
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，按照 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 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。
信号调幅波可以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fc1、fc2的定义为 ，其带宽B＝ ，若为倍频程滤波器fc1与fc2的关系为 。
8、RC低通滤波器中RC值愈 ，则上截止频率愈低。
1、设有一电路，R1是工作桥臂，R2，R3，R4是固定电阻，且R1R2R3R4。
工
作时R1R12R1，则电桥输出电压ey。
e0为电桥的电源电压。
R1R1R12R1eeee000 0 4R12R1R1R12、调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 。
相乘 相除 相加 相减3、电路中鉴频器的作用是 。
使高频电压转变成直流电压 使电感量转变为电压量使频率变化转变为电压变化 使频率转变为电流
4、一选频装置，其幅—频特性在f2区间近于平直，在f20区间急剧衰减，这叫
滤波器。
低通 高通 带通 带阻
5、一带通滤波器，其中心频率是f0，-3dB带宽是B，则滤波器的品质因数Q等于 。
f0Bf0Bf0Bf0B
1、平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。
2、调幅波是载波与调制信号的叠加。
3、带通滤波器的波形因数值越大，其频率选择性越好。
4、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。
简答和计算题
1、简述三种调理环节的作用。
2、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？
3、调幅波的解调方法有哪几种？
4、画出动态电阻应变仪的框图，并简述每一个环节的作用。
5、根据滤波器的选频作用，一般将滤波器分为低通、高通、带通和带阻滤波器。
下图为这些滤波器的幅频特性，请指出A、B、C、D图所对应滤波器种类，列举出实际滤波器的主要特征参数中的4个，并画出A类滤波器对应的理想滤波器的幅频特性。
A（f）10A（f）10A（f）10A（f）10fc1fc2ffc1ffc1fc2ffc2f A B C D
第五章信号处理初步
1、在数字信号处理中，为避免频率混叠，应使被采样的模拟信号成为 。
还应使采样频率满足采样定理即 。
2、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
3、若x（t）是均值为ux为零的宽带随机信号其自相关函数τ=0时
Rx（τ） ，τ∞时Rx（τ） 。
4、 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。
5、若某一信号的自相关函数为Acos，则该信号的均方值为x= ，均方
根值为xrms= 。
6、Sx（f）为信号的 沿频率轴的分布，X（f）称为 。
7、巴塞伐尔定理表示在 中计算的信号总能量，等于在 中计算的信号总能
量。
判断对错题1、频率分辨力越高，则泄漏误差越小。
2、A/D转换器的位数越多，则量化误差越小。
3、对于周期信号，经整周期采样后，可完全避免栅栏效应。
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。
5、互相关函数是偶实函数。
1、简述信号数字化处理的一般步骤。
2、简述信号数字化过程中出现问题中的三个，并简述相应的解决措施。
（1t1）A2sin（2t2），求信号的自相关函数3、已知信号x（t）A0A1cos22Rx，并画出自功率谱Sx。
第六章位移测量
1、简述三种常用的位移传感器及其原理。
2、设计一套测量位移的系统。
第七章振动测试
1、单自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度。
3、单自度系统基础运动所引起的受迫振动，当激振频率 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有两种形式：
、
和 。
8、机械系统的主要振动参
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