机械工程测试技术期末考试题.docx
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机械工程测试技术期末考试题
B.准周期信号
D.连续信号
B）。
B.频带变宽、幅值压低
D.频带变宽、幅值增高D）。
B.灵敏度
D.分辨力
）。
B.信号频率的函数
D.周期函数
B.相敏检波电路
D.滤波电路
B.介质变化型
D.介质变化型和极距变化型
B）。
B.电压量
D.电感量
机密★启用前
大连理工大学网络教育学院
2019年秋《机械工程测试技术》
期末考试复习题
☆注意事项：
本复习题满分共：
400分。
一、单项选择题
1、（A）是一种不能准确预测其未来瞬时值，也无法用数学关系式来描述的信号。
A.随机信号
C.瞬变非周期信号
2、时域信号的时间尺度压缩时，其频谱的变化为（
A.频带变窄、幅值增高
C.频带变窄、幅值压低
3、测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（
A.精度
C.精密度
4、滤波器的带宽B和建立时间Te的乘积是（B
A.常数
C.随机变量
5、调频式电涡流传感器的解调电路是（C）。
A.整流电路
C.鉴频器
6、电容式传感器中，灵敏度最高的是（C）。
A.面积变化型
C.极距变化型
7、在动态测试中，电桥的输出量通常采用（
A.电阻量
C.电流量
8、正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息（
10、已知信号的自相关函数为3cos，则该信号的均方根值为（C）。
A.扩展
C.不变
D.仅有相移
13、时间常数为τ的一阶装置，输入频率为
的正弦信号，则其输出与输入间的相位差是（
A）。
D.-60
B.
A.-45
-90
C.
-180
B.越窄
D.不定
16、电涡流式传感器是利用（A）材料的电涡流效应工作的。
17、要使RC低通滤波器的通带加宽，则RC值应（B）。
A.越宽
C.不变
20、自相关函数是一个（B）函数。
23、对电阻应变式传感器，（A）会影响其零漂。
D.电场
C.长期使用
24、控制高频振荡的低频信号为（C）。
B.1
D.3
A.0
C.2
27、下列与磁电式传感器的磁通变化率无关的是（
A）。
A.线圈的表面积
B.磁路磁阻
C.线圈的运动速度
D.磁场强度
28、（B）表示滤波器的分辨能力。
A.截止频率
B.带宽
电压表的示值Vi为24V，而电压实际值Vt为23.5V，则电压表的示值误差等于（A）。
A.0.5V
B.-0.5V
C.0.25V
D.-0.25V
在一阶系统的伯德图中，所谓的“-20dB/10倍频”是指频率每增加10倍，A（ω）（D）dB。
A.上升20
C.下降10
B.上升10
D.下降20
二阶系统在单位阶跃激励下，阻尼比为0时超调最大，为（C）。
A．60%
C．100%
在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是
A.恢复载波信号
C.恢复已调制波
描述非周期信号的数学工具是（
A.三角函数
C.傅氏变换
B．
D．
）。
B.
D.
80%
70%
恢复调制信号的幅值和极性
恢复调制信号的幅值
C）。
D.
B.
拉氏变换
傅氏级数
输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系就是
A.幅频特性
C.传递函数
D.
B.
B）。
相频特性
频率响应函数
两个同频正弦信号的互相关函数（
A.保留两信号的幅值、频率信息
C.保留两信号的幅值、频率、相位差信息
以下不属于供电系统的抗干扰措施的是（
A.交流稳压器
C.隔离稳压器
）。
B.
B.
D.
以下与磁电式传感器的磁通变化率无关的是（
A.磁场强度
C.线圈的运动速度
B.
D.
极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为
D.
）。
）。
只保留幅值信息
只保留两信号的频率信息
高通滤波器
独立功能块单独供电
磁路磁阻
线圈的截面积
B）。
29、
30、
31、
32、
33、
34、
35、
36、
37、
38、
A.电容量微小影响灵敏度
B.灵敏度与极距的平方成反比，间距变化大则产生非线性误差第4页共11页
C.非接触测量
D.
A）之间。
接触测量
39、二阶系统测量装置阻尼比的选择范围一般在（
A.0.6-0.8B.0.6-0.7
C.0.5-0.6D.0.5-0.7
二、判断题
1、分辨力是指测量装置的输出零点偏离原始零点的距离。
（×）
2、光敏晶体管只有NPN型一种。
（×）
3、同步解调要求有性能良好的线性乘法器件，否则将引起信号失真。
（√）
4、周期图法适用于短记录数据或瞬变信号的场合。
（×）
5、两个非同频的周期信号是不相关的。
（√）
6、一阶装置的时间常数τ越大越好。
（×）
7、某装置由于后接另一装置而产生的种种现象，称为负载效应。
（√）
8、一阶RC滤波器在过渡带内的衰减速率非常快。
（×）
9、低通滤波器能把高频噪声完全衰减干净。
（×）
10、截断就是将信号乘以时域的有限宽矩形窗函数。
（√）
三、填空题
1、调幅波的解调器是，调频波的解调器是。
1．相敏检波器、鉴频器
2、光电传感器按其输出性质可分为和两类。
2．模拟量光电传感器、开关量光电传感器
3、热电式传感器是把被测量转换为的一种装置，其变换是基于金属的
3．电量变化、热电效应
4、调幅过程在频域相当于过程，调幅装置实际上是一个。
4．频率搬移、乘法器
5、调幅波的解调器是，调频波的解调器是。
5．相敏检波器、鉴频器
6、电容式传感器有、和介质三种类型。
6.面积、极距
7、影响二阶系统动态特性的参数是和。
7．固有频率、阻尼比
8、RC微分电路实际上是一种滤波器，而RC积分电路实际上是一种滤波器。
8.高通、低通
9、为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是和。
9．阶跃响应法、频率响应法
10、调幅波经过相敏检波后，既能恢复信号电压的，又能反映其。
10.幅值、极性
11、二阶系统的主要特征参数有、和。
11．静态灵敏度、固有频率、阻尼比
12、具有的材料称为压电材料，常用的压电材料有、和有机压电薄膜。
12.压电效应、压电单晶、压电陶瓷
13、信号当时间尺度在压缩时，则其频带其幅值。
例如将磁带记录仪即是
例证。
13.展宽、降低、慢录快放
14、测试装置的特性可分为特性和特性。
14.静态、动态
15、当测量较小应变值时应选用效应工作的应变片，而测量大应变值时应选用效应工
作的应变片。
15.压阻、应变
四、名词解释
1、调制
1.使一个信号（高频交流信号（载波））的某些参数（幅值、频率、相位）在另一信号（被测缓变信号（调制信号））的控制下发生变化的过程。
2、解调
2.从已调制波中恢复原缓变信号（即调制信号）的过程。
五、简答题
1、什么是窗函数？
描述窗函数的各项频域指标能说明什么问题？
1.答：
（1）窗函数就是时域有限宽的信号。
其在时域有限区间内有值，频谱延伸至无限频率。
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10倍频程衰减率、主瓣宽
（2）描述窗函数的频域指标主要有最大旁瓣峰值与主瓣峰值之比、最大旁瓣度。
（3）主瓣宽度窄可以提高频率分辨力，小的旁瓣可以减少泄漏。
2、周期信号频谱与非周期信号频谱的各自特点是什么？
2．答：
（1）周期信号频谱的特点是：
a）周期信号的频谱是离散的；b）周期信号的谱线仅出现在基波和各次谐波频率处。
c）周期信号的幅值谱中各频率分量与幅值随频率的升高而减小，频率越高，幅值越小。
（2）非周期信号频谱的特点是：
a）非周期信号的频谱是连续谱；b）非周期信号的幅值中各频率分量与幅值随着周期趋向于无穷大，而相应地趋向无穷大，但这些分量间仍保持着一定的比例关系。
3、为什么进行体温测量时，需要将体温计与身体保持接触一段时间？
t
3.答：
温度计是一阶惯性系统；其阶跃响应为y1e，系统达到稳态的时间与系统的时间常数τ有关，当t=4τ时，系统的输出值与稳态响应值仅相差2%，当t越大，系统的输出值与稳态响应值的误差就
越小。
六、问答题
1、光纤传感器与常规传感器相比，有哪些优点？
1.答:
（1）抗电磁干扰能力强。
光纤主要由电绝缘材料做成，工作时利用光子传输信息，因而不怕电磁场干扰；此外，光波易于屏蔽，外界光的干扰也很难进入光纤。
（2）光纤直径只有几微米到几百微米。
而且光纤柔软性好，可深入到机器内部或人体弯曲的内脏等常规传感器不宜到达的部位进行检测。
（3）光纤集传感与信号传输于一体，利用它很容易构成分布式传感测量。
2、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？
2.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。
3、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？
3.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:
（1）提高后续环节（负载）的输入阻抗；
（2）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；（3）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。
4、试述机械式传感器做成的机械式指示仪表的特点及用途。
4.答：
机械式传感器做成的机械式指示仪表具有结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等优点。
但弹性变形不宜大，以减小线性误差。
此外，由于放大和指示环节多为机械传动，不仅受间隙影响，而且惯性大，固有频率低，只宜用于检测缓变成静态被测量。
5、试述热电阻材料的特点。
5.答：
热电阻材料必须具有以下特点：
（1）高温度系数、高电阻率。
这样在同样条件下可加快反应速度，提高灵敏度，减小体积和重量。
（2）化学、物理性能稳定。
以保证在使用温度范围内热电阻的测量准确性。
（3）良好的输出特性。
即必须有线性的或者接近线性的输出。
（4）良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。
七、计算题
1、已知某信号的自相关函数Rx（）100cos100，试求：
（1）该信号的均值x；
（2）均方值x2；（3）
功率谱Sx（f）。
1.解：
（1）由于Rx（）100cos100为周期不衰减的函数，则原信号x（t）应为同频率的正弦信号，即
x（t）Asin100t。
根据信号均值的定义得：
1Asin100tdt0
T0
2）根据自相关函数的性质可知
所以：
2
x2Rx（0）100cos（100t0）100
Rx（0）
2
x
3）自相关函数与自谱是一对傅立叶变换对关系，并且
式中：
F（cos2fot）2[（ffo）（f
fo）]
fo50
Sx（f）
F[Rx（）]F[100cos100]
ff
1
2、有一钢板，原长l
1m，钢板弹性模量E
11
21011Pa，使用BP-3箔式应变片R=120Ω，灵敏度系数
S=2，测出的拉伸应变值为300με。
求：
钢板伸长量l，应力
R/R及R。
如果要测出1με应变值则
相应的R/R是多少？
（ε106）
300106210116
13001063104m0.3（mm）
107（Pa）
2300106610
数o，求传感器的总电容量C=？
（圆形极板直径D，两云母片间距离o）
3.解：
加入云母片后，相当于介质为空气的电容器和介质为云母片的电容器串联，则电容器串联后的电容量为:
于是：
12
d？
（空气介电常数8.851012F/m）
变化多少格？
1．解：
设该一阶系统的频响函数为
H（
1
）1，是时间常数
1j
则：
A（）12
1（）2
令≤5%，f=100Hz，解得≤523s。
如果f=50Hz，则振幅误差：
相角差：
（）arctan（2f）arctan（252310650）9.33
2、气象气球携带一种时间常数为15s的一阶温度计，以5m/s的上升速度通过大气层。
设温度按每升高30m下降0.15℃的规律而变化，气球将温度和高度的数据用无线电送回地面。
在3000m处所记录的温度为-l℃。
试问实际出现-l℃的真实高度是多少？
1
2.解：
该温度计为一阶系统，其传递函数设为H（s）1。
温度随高度线性变化，对温度计来说相
15s1当于输入了一个斜坡信号，而这样的一阶系统对斜坡信号的稳态响应滞后时间为时间常数=15s，如果不计
无线电波传送时间，则温度计的输出实际上是15s以前的温度，所以实际出现-l℃的真实高度是：
Hz=H-V=3000-515=2925m
九、论述题
1、试述传递函数的特点。
1.答：
（1）传递函数与具体的输入及输出无关，它只表达了系统的传输特性。
（2）传递函数只反映系
统传输特性而不拘泥于系统的物理结构。
（3）传递函数分母中最高幂次代表系统微分方程的阶数。
2、试述鉴频器的组成及主要优缺点。
2.答：
鉴频器通常由线性变换电路与幅值检波电路组成。
优点：
抗干扰能力强。
因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中，这种由干扰引起的幅值变化，可以通过限幅器有效消除掉。
缺点：
占频带宽度大，系统复杂。
调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的20倍；因为频率调制是一种非线性调制，不能运用叠加原理，因此，调频系统较之调幅系统复杂。
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