机械工程测试技术基础试题卷A与答案解析.docx

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机械工程测试技术基础试题卷A与答案解析

一、填空题(每空1分,共10分)

1、信号可分为_________两大类。

2、在平稳随机过程中,若任一单个样本函数得时间平均统计特性等于该过程得集合平均统计特性,则该过程叫_________。

3、对于线性系统,若输入为x(t)=x0ejωt,则其稳态输出y(t)=,这个性质称为_________。

4、已知滤波器得带宽为B,它对阶跃响应得建立时间为Te,则B与Te得关系为_______.

5、若测试系统由两个环节并联而成,且各个环节得传递函数分别为H1(S)与H2(S),则该系统得传递函数为_________.

6、若采样频率过低,不满足采样定理,则被采样得离散信号得频谱会发生_______现象。

7、频率不同得两个正弦信号,其互相关函数Rxy(τ)=_________。

8、若信号满足y(t)=kx(t)关系,式中k为常数,则互相关系数ρxy(τ)=________.

9、两个时域函数乘积得傅里叶变换等于这两个函数_________。

10、图1—10所示电桥得输出为_________。

   图1-10

二、单项选择题(在每小题得四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案得序号填在题干得括号内。

每小题1分,共15分)

1、描述非周期信号得数学工具就是(   )

A、三角函数ﻩﻩﻩﻩﻩB、拉氏变换

C、傅氏级数ﻩﻩﻩﻩﻩD、傅氏变换

2、时域信号x(t)二阶导数得傅里叶变换就是( )

 A、ﻩﻩﻩﻩB、

C、 (j2πf)2X(f)ﻩﻩﻩﻩD、(2πf)2X(f)

3、概率密度函数就是在什么域上描述随机信号得分布规律(   )

A、时间域ﻩﻩB、频率域C、幅值域ﻩﻩD、复数域

4、测试装置得传递函数H(S)得分母与( )有关。

 A、输入量x(t)ﻩﻩﻩﻩﻩB、输出量y(t)

 C、输入点得位置D、装置得结构

5、无论二阶系统得阻尼比ξ如何变化,当它所受得激振力频率与系统固有频率相等时,该系统得位移响应与激振力之间得相位差必为(  )

A、0°ﻩﻩB、 90°ﻩﻩﻩC、180°ﻩD、不定值

6、差动式电感传感器与差动式电容传感器具有(    )得特点。

A、灵敏度提高了一倍,非线性度降低了一倍

 B、灵敏度与非线性度都降低了

 C、灵敏度提高了一倍,非线性度降低了若干

 D、灵敏度提高了若干,非线性度降低了一倍

7、欲进行旋转齿轮得转速测量,宜选用()传感器。

  A、压电式ﻩﻩB、磁电式ﻩﻩC、电阻式ﻩD、热电式

8、为使压电式传感器得灵敏度不受电缆长短得影响,应选用()放大器。

A、电压ﻩﻩB、比例ﻩﻩﻩC、电荷ﻩD、差动

9、常用于对调幅波解调得装置就是(  )

 A、乘法器ﻩﻩB、滤波器ﻩﻩC、鉴频器ﻩﻩD、相敏检波器

10、正弦信号x(t)=x0sin(ωt+φ)得自相关函数为(  )

A、ﻩﻩB、ﻩﻩﻩC、ﻩﻩD、

11、数字信号得特征就是( )

A、时间上连续幅值上离散ﻩﻩB、时间上离散幅值上连续

C、时间上与幅值上都连续ﻩﻩﻩﻩD、时间上与幅值上都离散

12、已知模拟量得最大幅值为±5V,现要求A/D转换器得输出最大误差≤0、5mV,应选用下列哪一种A/D转换器(    )

 A、 8位ﻩB、10位ﻩC、12位ﻩﻩD、16位

13、恒带宽比滤波器(信频程滤波器)得带宽B与中心频率fn( )

 A、比值为常数ﻩB、无关ﻩﻩﻩﻩC、成正比ﻩﻩD、成反比

14、一选频装置,其幅频特性在f1~f2区间急剧衰减(f2>f1),在0~f1与f2~∞之间近乎平直,这叫( )滤波器。

 A、低通ﻩB、高通ﻩC、带通ﻩﻩﻩD、带阻

15、电荷放大器就是一个(  )放大器.

 A、高增益,带电阻反馈得运算ﻩﻩﻩﻩB、低增益,带电容反馈得运算

C、高增益,带电容反馈得运算ﻩﻩﻩD、高增益得电桥

三、问答题(每小题6分,共30分)

1、什么就是测试装置得静态特性?

常用哪几个特性参数来描述?

2、实现不失真测试得条件就是什么?

分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试.

3、调制波有哪几种?

分别说明其含义,并指出常用得有哪两种。

4、选用传感器时应考虑到哪些原则?

5、机械量得计算机辅助测试系统有哪几个基本环节组成?

用框图示意说明。

四、计算题(每小题15分,共30分)

1、设有一时间函数f(t)及其频谱如图4-1所示,现乘以振荡函数sin2πf0t (f0〉fm)。

其中,函数f(t)叫做调制信号,sin2πf0t叫做载波,试求调幅信号f(t)sin2πf0t得傅里叶变换,示意画出调幅信号及其频谱。

2、求传递函数为H(S)=得系统对正弦输入x(t)=10sin(62、8t)得稳态响应y(t),并求出幅值误差与相位误差.

五、综合题(15分)

有一加速度传感器由壳体1、弹性梁2、质量块3与应变片4组成如图5-1所示,若将此传感器输出信号接入电桥电路进行测量.设R1=R2=R3=R4=R

(1)试用电桥示意图说明应变片应如何接在电桥电路中;

(2)若电桥由交流电源供电,Ui(t)=8cos2000πt,应变片应变ε(t)=Acos100πt,求电桥输出电压U0(t),并绘出U0(t)得频谱(双边谱)

一、填空题(每空1分,共10分)

1、确定性信号与非确定性信号(或随机信号)

2、各态历经随机过程(或遍历随机过程)

3、频率保持性

4、BTe=常数 (或 B∝)

5、H(S)=H1(S)+H2(S)

6、频混(或混叠)

7、0

8、±1

9、傅里叶变换得卷积

10、0

二、单项选择题(每小题1分,共15分)

 1、D  2、C  3、C    4、D 5、B

  6、C7、B 8、C  9、D  10、B

11、D   12、D 13、A  14、D  15、C

三、问答题(每小题6分,共30分)

1、测试装置得静态特性就就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统得接近程度。

常用得特性参数有灵敏度、线性度与回程误差等.

2、测试装置实现不失真测试得条件就是

A(ω)=A0=常数

φ(ω)=-t0ω

为能满足上述条件,对于一阶装置,时间常数τ原则上越小越好,对于二阶装置一般选取ξ=0、6~0、8,ω=0~0、58ωn。

3、调制波有调幅波、调频波与调相波三种.

载波信号得幅值受调制信号控制时,输出得已调波称为调幅波;

载波信号得频率受调制信号控制时,输出得已调波称为调频波;

载波信号得相位受调制信号控制时,输出得已调波称为调相波;

常用得调制波有调幅波与调频波两种.

4、选用传感器时应考虑到以下原则:

(1)灵敏度

(2)响应特性 (3)线性范围(4)可靠性  (5)精确度

(6)测量方式及其它

5、传感器-→抗混叠滤波器—→A/D转换器—→计算机处理器

四、计算题(每小题15分,共30分)

1.解:

设x1(t)=sin2πf0t 则X1(f)=

令x(t)=f(t)x1(t) 则X(f)=F(f)*X1(f)

即X(f)=F(f)*

2、解:

由频率保持性知

y(t)=10|H(ω)|sin(62、8t+φ(ω))

且 |H(ω)|=

φ(w)=—arctg(τω)=—tg—1(0、01×62、8)=-32°

∴y(t)=42、3sin(62、8t-32°)

∴幅值误差为5×10-42、3=7、7,相位误差为32°

五、综合题(15分)

解:

(1)电桥应接成全桥如图示

(2)U0(t)=

=Kε(t)

∴U0(t)=KUi(t)ε(t)

=K·8cos2000πt·Acos100πt

=8KA[cos2100πt+cos1900πt]

∵f1==1050Hzf2==950Hz

∴U0(f)=4KA[δ(f+1050)+δ(f-1050)]+4KA[δ(f+950)+δ(f-950)]

一、填空题(20分,每空1分)

1、测试技术就是测量与实验技术得统称.工程测量可分为静态测量与动态测量。

2、测量结果与被测真值 之差称为测量误差  。

3、将电桥接成差动方式习以提高灵敏度  ,改善非线性,进行温度 补偿。

4、为了  补偿温度变化给应变测量带来得误差,工作应变片与温度补偿应变片应接在

  相邻 桥臂上。

5。

调幅信号由载波得 幅值携带信号得信息,而调频信号则由载波得频率携带信号得信息.

6.绘制周期信号得单边频谱图,依据得数学表达式就是  傅氏三角级数中得各项系数 ,而双边频谱图得依据数学表达式就是傅氏复指数级数中得各项系数.

7。

信号得有效值又称为 ,有效值得平方称为     ,它描述测试信号得强度(信号得平均功率).

8。

确定性信号可分为周期信号与非周期信号两类,前者频谱特点就是    ,后者频谱特点就是  。

9、为了求取测试装置本身得动态特性,常用得实验方法就是   与   .

10、连续信号与进行卷积其结果就是:

   。

其几何意义就是      .

二、选择题(20分,每题2分)

1。

直流电桥同一桥臂增加应变片数时,电桥灵敏度将(C)。

A。

增大B。

减少C、不变 D、变化不定

2.调制可以瞧成就是调制信号与载波信号(A)。

A相乘 B。

相加  C.相减 D、相除

3.描述周期信号得数学工具就是(D)。

A.相关函数B.拉氏变换 C。

傅氏变换 D、傅氏级数

4.下列函数表达式中,(B)就是周期信号。

A.

B.

C.

5.时域信号得时间尺度压缩时,则其频带得变化为(B)。

A。

频带变窄、幅值增高 B.频带变宽、幅值压低

C.频带变窄、幅值压低 D。

频带变宽、幅值增高

6.非线性度就是表示定度曲线(A)得程度.

A。

偏离其拟合直线 B。

接近真值C.正反行程得不重合

7.一般来说,测试系统得灵敏度越高,则其测量范围(B).

A.越宽  B.越窄  C.不变

8、下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件(D)

A、波登管    B。

膜片

C。

波纹管    D.电阻应变片

9、对于单向应力状态得测量,贴应变片时,应变片得方向与主应力方向应该相交成(A)

A、0°  B.45°

C.90° D。

30°

10。

二阶装置引入合适阻尼得目得就是(C)。

A.使系统不发生共振 B.使得读数稳定

C.获得较好得幅频、相频特性

三、简答题(共30分)

1、信号分析与处理必需遵循得原则有哪几点?

(4分)

2、周期信号得频谱具有哪几个特点?

(6分)

3、现有电阻与,电感L与电容C,连结成四臂交流电桥,试画出能满足电桥平衡得正确接桥方法,并写出该电桥得平衡条件。

(设激励为,输出为)。

(5分)

4、在使用电阻应变片时,发现灵敏度不够,若在工作电桥上增加电阻应变片得数量以提高灵敏度.试问在半桥上各串联一片得情况下,就是否可以提高灵敏度?

为什么?

(5分)

5、什么就是调制与解调?

为什么要调制?

(5分)

6、在机械工程中常见得有哪些参数得测量?

(5分)

四、计算题(共20分,每小题10分)

1、求如图所示三角脉冲信号得频谱.

2、用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁得应变。

其贴片及组桥方法如图所示。

已知图中,上下贴片位置对称,应变片得灵敏度系数。

应变值,电桥供桥电压.试分别求出如图组成桥路时得输出电压

答案

一、填空题(20分,每空1分)

1、静态测量;动态测量2、被测真值;测量误差

3、灵敏度;温度ﻩ4、补偿;相邻

5。

幅值;频率ﻩ6。

傅氏三角级数中得各项系数;傅氏复指数级数中得各项系数。

7.均方根值;均方值ﻩ8.离散得;连续得

9、频率响应法;阶跃响应法10、;把原函数图像平移至位置处

二、选择题(20分,每小题2分)

题号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

C

A

C

D

A

三、简答题(共30分)

1、信号分析与处理必需遵循得原则有哪几点?

(4分)

答:

① 各环节得输入量与输出量之间应保持一一对应得关系,并尽量不失真;(2’)

②尽可能减小或消除各种干扰。

(2’)

2、周期信号得频谱具有哪几个特点?

(6分)

答:

①周期信号得频谱就是离散得。

(2’)

②每条谱线只出现在基波频率得整倍数上,基波频率就是各分量频率得公约数。

(2’)

③各频率分量得谱线高度表示该谐波得幅值或相位角。

工程中常见得周期信号,其谐波幅值总得趋势就是随谐波次数得增高而减小得。

因此,在频谱分析中没必要取那些次数过高得谐波分量。

(2')

3、现有电阻与,电感L与电容C,连结成四臂交流电桥,试画出能满足电桥平衡得正确接桥方法,并写出该电桥得平衡条件。

(设激励为,输出为)。

(5分)

答:

正确得接桥方法如图所示:

(3’)

电桥得平衡条件就是:

(2’)

4、有人在使用电阻应变片时,发现灵敏度不够,于就是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。

试问,在半桥上各串联一片得情况下,就是否可以提高灵敏度?

为什么?

(5分)

答:

不能提高灵敏度。

因为半桥双臂时,其输出电压为:

(2')

当量桥臂各串联电阻应变片时,其电阻得相对变化量为(2')

即仍然没有发生变化,故灵敏度不变.要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥连接。

这时.(1')

5、什么就是调制与解调?

为什么要调制?

(5分)

答:

所谓调制,就就是在调制信号(测试信号)得控制下,使载波信号(工作信号)得某些参数(如幅值、频率、相位)发生变化得过程。

(2’)解调,就就是从已调制波中恢复出调制信号得过程一般得被测量,如力、位移、应变等,经传感器检测变换后,常常就是一些缓变得电信号。

(1')经过调制后,采用交流放大,比直接用直流放大,效果好;另外,调制波抗干扰能力强,也便于传输。

(2’)

6、在机械工程中常见得有哪些参数得测量?

(5分)

答:

在机械工程得测试过程中,常见得参数测量有:

应力得测量;应变得测量;扭矩得测量、振动信号得测量;声强测量;声发射测量;位移得测量;流量得测量;压力得测量等.(每一种0、5分)

四、计算题(共20分,每小题10分)

1、求如图所示三角脉冲信号得频谱。

解:

一个周期内得表达式为:

(2’)

因为为偶函数,所以, (1’)

(2’)

出此得得三角函数形式傅里叶级数展开为

(1’)

n次谐波分量得幅值

(1')

n次谐波分量得相位

(1’)

画出得频谱如图所示。

(2’)

2、用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁得应变。

其贴片及组桥方法如图所示.已知图中,上下贴片位置对称,应变片得灵敏度系数.应变值,电桥供桥电压.试分别求出如图组成桥路时得输出电压

解:

如图(b)组桥时得输出电压为(5’)

如图(c)组桥时得输出电压为

(5’)

《机械工程测试技术基础》课程试题D

一、填空题(20分,每空1分)

1、由信息与信号得关系可知,信号就是信息得()。

2、数字信号就是指时间与幅值都具有( )特性得信号。

3、为了求取测试装置本身得动态特性,常用得实验方法就是(  )

与(  )。

4、模似信号就是指时间与幅值都具有( )特性得信号。

5、正弦信号得自相关函数就是一个同频得(    )函数.

 6、直流电桥得平衡条件就是( )。

7、滤波器得分辨率越高,则测量信号时其响应速度( ).

8、带通滤波器得中心频率F=500HZ,负3分贝点得带宽B=10HZ,则该滤波器得品质因数Q=(50 ).

9、单位频宽上得幅值表示得就是(  )函数.

1.将电桥接成差动方式习以提高   ,改善非线性,进行   补偿。

2。

调幅信号由载波得    携带信号得信息,而调频信号则由载波得     携带信号得信息。

3。

调幅过程在频域相当于    过程,调幅装置实质上就是一个    。

4、测试技术就是测量与实验技术得统称.工程测量可分为     与    。

测量结果与被测真值之差称为测量误差。

5.确定性信号可分为周期信号与非周期信号两类,前者频谱特点就是   ,后者频谱特点就是  。

6.绘制周期信号得单边频谱图,依据得数学表达式就是       ,而双边频谱图得依据数学表达式就是  。

7。

周期信号得傅氏三角级数中得就是从0到展开得。

傅氏复指数级数中得就是从

  到   展开得。

8.周期信号得傅氏三角级数展开式中:

表示 ,表示   ,表示直流分量。

9.余弦函数只有   谱图,正弦函数只有  谱图。

10。

单位脉冲函数与在点连续得模拟信号得下列积分:

 .这一性质称为    。

二、选择题(20分,每题2分)

1.为了保证实现极距变化型差动电容传感器得差动工作,传感器得两个电容应当连接成()。

A.并联电路 B。

串联电路C.电桥电路

2.要使RC低通滤波器得通带加宽,则RC值应(  )。

A、增加  B.减少 C.不变

3。

描述非周期信号得数学工具就是 。

A三角函数B.拉氏变换C、傅氏变换 D、 傅氏级数

4.下列信号中。

   信号得频谱就是连续得.

A。

B。

C、

5.数字信号得特征就是  .

A。

时间上离散、幅值上连续 B.时间、幅值上均离散

C.时间、幅值上都连续   D。

时间上连续、幅值上量化

6。

测试装置能检测输入信号得最小变化能力,称为( )。

A、精度 B.灵敏度  C.精密度  D、分辨率

7。

测试装置得脉冲响应函数与它得频率响应函数间得关系就是()。

A。

卷积 B。

傅氏变换对C.拉氏变换对 D.微分

8.多种信号之与得频谱就是 .

A、离散得  B、连续得 C、随机得 D、周期得

9。

二阶装置,用相频特性中时所对应得频率作为系统得固有频率得估计值,该值与系统阻尼率得大小()。

A。

有关B。

无关  C。

略有关系D.有很大关系

10、滤波器得上、下截止频率为,中心频率;则它们得关系就是()。

A.= B.= C、=

三、简答题(共30分)

1、测量按测量值获得得方法进行分类有哪些?

(6’)

2、重复性误差与迟滞误差有何区别?

 (6’)

3、什么就是不失真测试,不就是真测试得条件就是什么?

(4’)

答:

4、下面四个图分别就是哪一种滤波器得幅频曲线特性图,并说明各自得工作特征。

(4’)

5、试叙述信号得采样与截断得过程就是怎样实现得,结果如何?

(5')

6、电器式传感器包括哪几种,各自得工作原理如何?

(5’)

四、计算题(共20分,每小题10分)

1、对称方波得波形图如图所示。

求傅里叶级数得三角形式展开,并画出频谱.

2、如图所示为两直流电桥,其中图(a)称为卧式桥,图(b)称为立式桥,且,为应变片,为固定电阻。

试求在电阻应变片阻值变化为时,两电桥得输出电压表达式并加以比较。

五、分析题(10分)

在输油管道上,常装有监测装置用以监测管道得裂损或泄漏,并能确定损伤位置,如图5-21所示.

一、填空题(20分,每空1分)

1。

灵敏度;温度ﻩﻩ2.幅值;频率

3.频率搬移乘法器4、静态测量、动态测量

5。

离散得、连续得ﻩ6。

傅氏三角级数中得各项系数、傅氏复指数级数中得各项系数。

7.8.余弦分量得幅值;正弦分量得幅值

9.实频;虚频ﻩﻩ10.;脉冲采样

二、选择题(20分,每小题2分)

题号

1

3

5

6

8

9

10

答案

A

C

C

D

B

C

B

A

三、简答题(共30分,每小题5分)

1、测量按测量值获得得方法进行分类有哪些?

(6')

答:

直接测量--指无需经过函数关系得计算,直接通过测量仪器得到被测值得测量。

(等精度直接测量与不等精度直接测量);(2’)间接测量——指在直接测量值得基础上,根据已知函数关系,计算被测量得量值得测量;(2')组合测量——指将直接测量或间接测量与被测量值之间按已知关系组合成一组方程(函数关系),通过解方程组得到被测值得方法。

(2’)

2、重复性误差与迟滞误差有何区别?

(6')

答:

重复性就是指测试装置在输入按同一方向做全量程连续多次变动时,所得特性曲线不一致得程度。

一般来说正行程得最大重复性偏差为,反行程得最大重复性偏差为,重复性误差取这两个最大偏差中得较大者,再以满量程输出得百分数表示。

(3')

迟滞就是测试装置在正反行程中输入输出曲线得不重合程度.即

式中,就是正反行程间,对于同一输入虽得最大差值.(3’)

3、什么就是不失真测试,不失真测试得条件就是什么?

(4’)

答:

若都就是常数,如果一个测试装置,则有,即认为该测试装置实现了不失真测量。

(2')这表明,输出信号较输入信号,幅值放大了倍,时间上滞后了,波形一致.对上式作傅里叶变换,有。

所以,若要实现输出波形不失真,其幅频、相频特性应满足如下条件。

4、下面四个图分别就是哪一种滤波器得幅频曲线特性图,并说明各自得工作特征。

(4’)

答:

①低通滤波器之间为通频带,得频率成分极大地衰减;(1’)

②高通滤波器之间为通频带,得频率成分极大地衰减;(1')

③带通滤波器之间为通频带,其它得频率成分极大地衰减;(1')

④带阻滤波器之间为阻带频率,其它得频率成分通频带。

(1’)

5、试叙述信号得采样与截断得过程就是怎样实现得,结果如何?

(5’)

答:

采样就就是对时间历程进行等时间距离得信号“摘取”,以便于计算机得存储与计算分析。

(2')而由因为计算机只能对有限长得信号进行处理,所以,必须截断过长得信号时间历程进行截断,即对信号加窗.所加窗宽为得矩形窗函数,其傅里叶变换就是一个无限带宽得函数。

(2')采用矩形窗函数截断采样信号,就就是将采样信号,乘以时域有限宽矩形窗函数;其时域与频域数学描述为

(1’)

6、电器式传感器包括哪几种,各自得工作原理如何?

(5’)

答:

包括电阻式、电感式、电容式三种。

电阻式传感器工作原理:

把被测量转换为电阻变化得一种装置;(2’)

电感式传感器工作原理:

把被测量如位移转换为电感量变化得一种装置;(2')

电容式传感器工作原理:

把被测物理量转换为电容量变化得一种装置。

(1’)

四、计算题(共20分,每小题10分)

1、对称方波得波形图如图所示。

求傅里叶级数得三角形式展开,并画出频谱。

解:

由图可知,它就是正负交替得周期信号。

其直流分量为:

(1’),其脉宽等于周期得一半,即,(1’)将此代入式可得

(3')

因此,对称方波得傅立叶级数三角函数形式为:

(2’)

(3’)

2、如图所示为两直流电桥,其中图(a)称为卧式桥,图(b)称为立式桥,且,为应变片,为固定电阻。

试求在电阻应变片阻值变化为时,两电桥得输出电压表达式并加以比较。

解:

图(

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