机械工程测试技术基础期末试题及答案Word文档格式.docx

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（2）存在，但＜1

（4）不存在

（1）存在，但＜5%

（3）在时间常数很小时存在

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

（3）判断对错题（用"

或x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。

（X）

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的拉氏变换之比称为传递函数。

（V）

3、当输入信号x（t）—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。

（4）简答和计算题

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、

3、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？

4、测试装置实现不失真测试的条件是什么？

第三章常用传感器

（1）填空题

1、属于能量控制型的传感器有—电阻、电感、电容、涡流等,

属于能量转换型的传感器有_压电、磁电等（每个至少举例

两个）。

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—金属丝的几何变形

引起的电阻变化，后者利用—半导体材料的电阻率变化引起的电

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—差动工作方式。

4、压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：

—电荷放大器和_电压

放大器，后接电荷放大器时，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_涡电流效应。

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压电效应而工作的。

（2）选择题

1、电阻应变片的输入为。

（1）力

（2）应变（3）速度（4）加速度

2、结构型传感器是依靠的变化实现信号变换的。

（1）本身物理性质

（2）体积大小（3）结构参数（4）电阻值

3、不能用涡流式传感器进行测量的是。

（1）位移

（2）材质鉴别（3）探伤（4）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。

（1）非线性

（2）线性（3）反比（4）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。

（1）长度

（2）截面积（3）电阻率（4）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。

（1）固有频率

（2）阻尼比（3）灵敏度（4）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。

（1）电容式

（2）压电式（3）电阻式（4）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

122

（1）k—

（2）k：

（3）k：

一（4）-k「

6

9、光电倍增管是利用效应制成的器件。

（1）内光电

（2）外光电（3）光生伏特（4）阻挡层

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（V）

3、压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。

（x）

4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。

1、哪些传感器可选作小位移传感器？

2、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？

涡流式传感器能否测量大位移量？

为什么？

3、电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？

4、电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？

若能测量理由是什么？

不能测量理由是什么？

应采取什么措施改进，就可以用电涡流传感器测量了。

第四章信号调理、记录和显示

若为倍频程滤波器仁1与fc2的关系为f

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，作时R1>

R1

也R1

（1）1

4R1e0

R1是工作桥臂，

-2R1，则电桥输出电压ey

R1R1

（2）云^（3）百即

R2,R3,R4是固定电阻，且R1二R2二R3二R4。

工

（）。

eo为电桥的电源电压。

2R1

（4）一

调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号

（2）相除（3）相加

3、电路中鉴频器的作用是—

（1）使高频电压转变成直流电压

（3）使频率变化转变为电压变化

4、一选频装置，其幅一频特性在

滤波器。

（1）低通

（2）高通

（1）相乘

o

（4）相减

（2）使电感量转变为电压量

（4）使频率转变为电流

2》：

：

区间近于平直，在f2》0区间急剧衰减，这叫

（3）带通

（4）带阻

品质因数Q等

5、一带通滤波器，其中心频率是fo,-3dB带宽是B，则滤波器的

于。

（1）foB

（2）f。

一B（3）foB（4）f°

「B

（三）判断对错题（用"

1、

平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。

（

V

）

调幅波是载波与调制信号的叠加。

x

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。

第五章信号处理初步

（-

•）填空题

为了识别信号类型，

常用的信号分析方法有

、

和。

为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有

和

。

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

5

还应使采样频率满足采样定理即

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Hz。

5、

若x（t）是均值为u

为零的宽带随机

信号

其自相

关函数T=0时

R（T）

TT8时R<

（T）

6、

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

2

Acos（血），则该信号的均方值为屮x

=，均方

根值为X「ms=。

8

最常用的功率谱估计方法为

9、

Sx（f）为信号的

沿频率轴的分布，

X（f）

称为

10、

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。

（2）判断对错题（用"

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。

（）

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。

7、若系统是完全线性的，则输入-输出的相干函数一定为1。

（3）简答和计算题

1、已知信号x（t）=Ao-AiCOsC'

i^i）A2sin（■2），求信号的自相关函数Rx（），并画出自功率谱Sx（■）（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Rx（）和输入一输出的互相关函数Rxy（）之间的关系为Rx（J=RxC，T），试说明该系统起什么作用？

旳2

6、应用巴塞伐尔定理求,.sinc（t）dt的积分值。

参考答案

（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

22

非周期；

5、均值■'

■x，均方值%，方差：

「x；

6、偶，奇;

（二）1>

V;

2.V;

3、X；

4、X；

5>

Tsinc（2二f・o）TTsinc（2「:

f-・o）T；

们o

a2_4二2f2r.y：

/j4fa

（一）1、1/2，1/2，-45；

2、123；

3、傅立叶变换法，滤波器法；

4、A）e」to；

5、

被测量；

6、线性；

（二）（4）（3）

（2）（4）

（2）（3）

（1）

（三）XVVVXX

（四）略

（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）

（三）VVXX

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1£

倍时对应的频率为截止频率；

B=fc2-fc1；

fc2=2fc1,8、大；

（二）

（1）

（1）（3）

（2）（4）

（三）VXXV

（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，fs.2fh；

4、100；

5、匚x2，0；

6、相干函数；

7、A「A；

8、周期图法；

9、功率密度，能

谱；

10、时域，频域；

（二）1、X；

2、2;

3、“；

4、2;

5、X；

6、X；

7、X；

2、Rxy（.）sin.；

Tt

3、同频相关、不同频不相关；

周期成分与其自相关函数周期成分

T；

4、信号的常值分量为其自相关函数均值的开方,

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

:

22112：

--

6、sinc（t）dt=■:

1df二二；

」/；

河北科技大学200X――200X学年第一学期

《传感器与测试技术》期末考试试卷

学院班级姓名学号

题号

二

三

四

五

六

总分

得分

一、填空（每空1份，共20分）

I•测试技术的基本任务是。

2.从时域看，系统的输出是其输入与该系统的卷积。

3.信号的时域描述，以为独立变量；

而信号的频域描述，以为独立变量。

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

5.在桥式测量电路中，根据其的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。

6.金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：

前者利用

引起的电阻变化，后者利用变化引起的电阻变化。

7.压电式传感器是利用某些物质的而工作的。

&

带通滤波器的上下限截止频率为fC2、fC1,其带宽B=；

若其带宽

为1/3倍频程则fc2=fc1°

9.属于能量控制型的传感器有、等。

10根据载波受调制的参数不同，调制可分为、、。

II相关滤波的工作原理是。

12测试装置的动态特性可以用函数、函数和

函数进行数学描述。

二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题1分，共10分）

1.不能用确定的数学公式表达的信号是信号。

A复杂周期B非周期C瞬态D随机

2.平稳随机过程必须。

A连续B统计特征与时间无关C各态历经D统计特征等于时间平均

3.一阶系统的动态特性参数是。

A固有频率B阻尼比C时间常数D灵敏度

4.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

不同的输出量之间的最大差值称为。

A回程误差B绝对误差C相对误差D非线性误差

5.电阻应变片的输入为。

A力B应变C速度D加速度

6.用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。

A传递函数B互相关函数C互谱密度函数D相干函数

7.为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用放大器。

A电压B电荷C微分D积分

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。

A电容式B压电式C电阻式D电涡流式

9.信号分析设备可分析的频率低于磁带记录仪记录信号的频率，可将磁带,

也可达到分析的目的。

A重放速度放快B重放速度放慢C重放速度不变D多放几次

10.一阶系统的阶跃响应中，超调量。

A存在，但<

5%B存在，但<

1C在时间常数很小时存在D不存在

周期方波的傅立叶级数展开式为

（11、sin<

»

0t+_sin3®

0t+_sin5叫t+…<

35丿

试绘出该周期方波的单边幅值谱，并说明其频谱特点。

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？

当输入信号为x（t）=0.6cos（60t）•0.5cos（100t_45）时，求滤波器的稳态输出y（t）

2.（4分）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.（4分）以阻值R=120「，灵敏度S=2.5的电阻丝应变片与阻值为1201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

图3（b）

河北科技大学200X—200X学年第一学期

《传感器与测试技术》期末考试试卷参考答案

学院

年级考试班级

填空（每空1分，答对得分，答错不得分，共20分）

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（或工作电压或桥压或电源）

6.导体机械形变、半导体电阻率的（或半导体压阻效应）

7.压电效应

8.fc2—fd、V2（或1.26）

9.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

10.调幅、调频、调相

11.同频相关不同频不相关/同频检测原理

12.传递、频率响应、脉冲响应

二、选择题（每题1分，答对得分，答错不得分，共10分）

1—5DBCAB

6—10DBDBD

三、判断题（每题1分，答对得分，答错不得分，共10分）

1—5xVxW

6—10VxVxV

四、简答题（每题5分，共30分）

1.（5分）

8A

28A

0如3叫55

2分（每答对一个得1分）

3.（5分）

输出y（t）与输入x（t）满足关系y（t）=Aox（t-t0）,其中A和to为常数,则为不失真测试。

2分

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（co）=A0=常数

1.5

分

相频特性为

0（o）=-t0-

或者用文字表述，

表述正确同样得分。

4.（5分）

（1）电压幅值调理（或者放大）1

（2）滤波（或者滤去高频）2

（3）隔离直流分量（或者隔直）1

（4）如原信号进行调制，则应先进行解调（或者解调）

5.（5分）

动态电阻应变仪采用的是纯电阻交流电桥（1分），即使各桥臂均为电阻，由于

导线间存在分布电容（1分），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（3分）。

5分

其它的表述酌情给分。

6.（5分）

（1）互相关函数，因为是非奇非偶函数。

（2）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（共14分）

1.（6分）x（t）=0.6cos（60t）0.5cos（100t—45）

令X1（t）0.6cos（60t），X2（t）0.5cos（100t-45）

根据线性系统频率保持性和幅频相频特性

A（■）二12，C-tan（.J

由^=60，可以得到：

1

A（；

.-;

”）0.3161分

J1+（0.05x60）2

（JarctgCJ二-arctg（0.0560）=-71.5651分

y1（t）=0.60.316cos（60t-71.565）=0.1896cos（60t-71.565）

由•=10°

，可以得到：

AC2）0.1961分

J1+（0.05"

00）2

（2）一-arctgC）~-arctg（0.05100）--78.691分

y2（t）=0.1960.5cos（100t-45-78.69）=0.098cos（100t-123.69）由线性系统的叠加性可得

y（t）y1（t）y2（t）0.1896cos（60t-71.565）0.098cos（100t-123.69）

2分

1T

自相关函数：

Rx（）=limx（t）x（t）dt

limAcos（t）Acos[（t））]dt

双臂:

测试过程（2分）：

信号发生器产生的信号由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，最后由显示设备显示频率响应函数。

要求能在图中正确表示，否则酌情扣分。