机械工程测试技术基础期末试题及答.docx

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机械工程测试技术基础期末试题及答

第一章信号及其描述

（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，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；而信号的频域描述，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（幅频谱）总是对称，虚频谱（相频谱）总是对称。

（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。

（）

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。

（）

（三）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。

第二章测试装置的基本特性

（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，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。

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。

（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

（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。

（）

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。

（）

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。

（）

（四）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、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。

求其对周期信号的稳态响应。

5、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。

第三章常用传感器

（一）填空题

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（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（即前置放大器）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。

（二）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，其灵敏度与之间的关系是：

＝。

（1）

（2）（3）（4）

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

（三）判断对错题（用√或×表示）

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（）

3、压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。

（）

4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。

（）

（四）简答和计算题

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。

5、压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？

6、试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。

（1）用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；

（2）两个线圈通常应该接在什么电路中？

用图说明如何接法。

7、某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径，工作初始极板间距离，介质为空气。

问：

（1）如果极板间距离变化量，电容的变化量是多少？

（2）如果测量电路的灵敏度，读数仪表的灵敏度（格／mV）在时，读数仪表的变化量为多少？

第四章信号调理、记录和显示

（一）填空题

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（余）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、的定义为，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，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）

（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。

（）

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。

（）

（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？

2、调幅波的解调方法有哪几种？

3、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？

4、相关滤波器的的基本原理是什么？

举例说明其工程应用。

5、以阻值，灵敏度的电阻丝应变片与阻值为的固定电阻组成电桥，供桥电压，若其负载电阻为无穷大，应变片的应变。

（1）求单臂电桥的输出电压及其灵敏度。

（2）求双臂电桥的输出电压及其灵敏度

6、若为调制信号，为载波，为调幅波（如图所示）

（1）利用傅里叶变换性质说明调幅过程的原理。

（2）画出载波与调幅波的双边频谱图。

第五章信号处理初步

（一）填空题

1、为了识别信号类型，常用的信号分析方法有、和。

2、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、和。

3、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。

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，采样频率应该大于Hz。

5、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）。

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，则该信号的均方值为=，均方根值为xrms=。

8、最常用的功率谱估计方法为。

9、为信号的沿频率轴的分布，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。

（二）判断对错题（用√或×表示）

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。

（）

（三）简答和计算题

1、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）。

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，输入的自相关函数和输入—输出的互