1、机械工程测试技术基础期末试题及答案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：而信号的频域描述，以 为独立变Mo3、 周 期 信 号 的 频 谱 具 有 三 个 特4、 金周期信号包括 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。(2)判断对错题(用V或x表示)1、 各态历经随机过程一左是平稳随机过程。()2、 信号的时域描述与频域描述包含相同
2、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。()(3)简答和计算题1、 求正弦信号x(t) = xosin t的绝对均值u牧|和均方根值xrmso2、 求正弦信号x(r) = x sin( /+ )的均值 ，均方值 2,和槪率密度函数p(x)00 x x3、 求指数函数x(t) = Aem(6/ 0, r 0)的频谱。4、 求被截断的余弦函数x(r) = !cos “ lzlT5、 求指数衰减振荡信号x=严,sin 血0,/0)的频谱。第二章测试装置的基本特性(1)填空题1、 某一阶系统的频率响应
3、函数为H (J )=一输入信号x(0 = sinL,则输出信号y(C的频率为= ，幅值y = 相位= 1.5 41 22、 试求传递函数分别为_ 和“ .I 的两个环节串联后组成的系统的33 (EF s + 1.4 5+ Ln n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 O4、 当测试系统的输出y(t)与输入x(f)之间的关系为y(r) = 4()曲-/o)时，该系统能实现测试。此时，系统的频率特性为)= 35、 传感器的灵敏度越髙，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。(2)选择题1、 不属于测试系统的静特性
4、。(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0|()和(),则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 o(1) Q( )2( ) ( 2) Q( )+Q ( ) ( 3) 0( d)( 4)1 2 1 2 01( ) + 02()e( )-&()4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 ，(1)存在，但5% (2)存在，但vl(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) 阶 (3)二阶 (4)髙阶6、 一阶
5、系统的动态特性参数是 3(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V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。()2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出疑与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。( )3、 当输入信号班一泄时，系统的输岀y(r)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
6、、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。()5、 测呈装置的灵敏度越髙，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、 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)= 一。求其对周期信号0.0055 +1x(t) = 0.5 cos 1 Or + 0.2 cos(100r 一 45)的稳态响应 y(t) 5、 将信号cos /输入一个传递函数为H(s)= 丄一的一阶装置，试求其包
7、括瞬态过程在1 +s内的输出y(t)的表达式。第三章常用传感器(-)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、 压电式传感器的测蜀电路(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 o
8、7、 压电式传感器是利用某些物质的 而工作的。(2)选择题1、电阻应变片的输入为 O(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 o（1）长度 （2）截而积 （3）电阻率 （4）髙通6、 压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感
9、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，英灵敏度S与 之间的关系是：Sa） k- （2） k （3） k2 （4） -k29、 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V或x表示）H滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测疑。（ ）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髙，其工作频率
10、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英它位移传感器比较.苴主要优点是什么？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，还能测虽哪些非电量？4、 电涡流传感器能否测虽:塑料物体務动的位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是 什么？应采取什么描施改进，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
11、：（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）的圆形极板半径广= 4（”），工作初始极板间距离o = ,介质为空气。问:. 0之间的关系为Rx () = /?(+ T ),试说明该系统起什么 作用？6、 应用巴塞伐尔立理求 sin c 2 (t)dt的积分值。 第六章振动测试(-)填空题1、 单自由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、 单自由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、 单自由度系统基础运动所引起的受迫振动，当激
12、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 后而是测虽激振点响应的 .7、 压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式： 、和 O8、 机械系统的主要振动参数是 , 和 一9、 相对法校准传感器时，经国家计量等部门严格校准过的传感器起着“振动标准传递”的作用，称为 传感器。（二） 判断对错题（用V或x表示）1、 压电式加速度计的灵敏度越髙，苴工作频率越宽。（）2、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（）3、 压电式加速度汁手持探针法测振时，加速度计的使用上限频
13、率最低。（）4、 压电式加速度汁的重量越轻，使用上限频率越髙，灵敏度越低。（ ）5、 涡流位移传感器属于绝对式拾振器。（）6、 低频激振时激振器的安装固有频率应比激振频率高3倍以上。（）7、 快速正弦扫描激振属于宽带激振法。（）8、 脉冲锤的锤头越软，则激励的频率范囤越大。（）9、 在振动测试中，测得的激励和响应之间的相位差包括了测试系统中所有仪器的相移。（）（三） 简答和计算题1、 对单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，分别写出其位移频响函数、速度频响函 数、加速度频响函数。2、 对单自由度系统基础位移所引起的受迫振动，分别写岀其相对位移频响函数、绝对位務 频响函数。3、 对于压电式加速
14、度计，画出英工作原理图.并说明为什么其上限频率取决于固有频率？4、 对于磁电式绝对速度计，画岀其工作原理图，并说明为什么其下限频率取决于固有频 率？5、 如何用实频曲线估计系统的固有频率和阻尼比？画图说明。参考答案第一章信号及其描述（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，瞬态非周期；5、均值，均方值2,方差2： 6、偶,奇： u宀4厂一 2 j4fa第二章测试装置的基本特性(-)1、1/2, 1/2, 一45；2、123； 3、傅立叶变换法，滤波器法;4、小;5、被测量；6、线性；(2)(4) (3) (2) (4) (2) (3) (1)(3)X
15、 V V V X X(4)略第三章常用传感器(1)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。(2)(2) (3) (4) (2) (3), (3) (4) (4) (2)(3)八X X(4)略第四章 信号调理、处理和记录(1)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刿片对应的频率为截止频率；B =f门-fci； 2=2i，8、大；(2)(1) (1) (3) (2) (4)(3)J X X J
16、(4)略第五章信号处理初步(1)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，fx2fhi4、100； 5、 x2 , 0； 6、相干函数：7、A,、，久：8、周期图法；9、功率密度，能谱；10、 时域，频域：(2)1、X： 2、3、V； 4、J ； 5、X； 6、X： 7、X：(3)1、R () = A 2 + cos + 2 A:os ,x 1 2 2s ()+上(一 ”(+)+丄()+(+)：r 0 4 1 1 4 2 22、心()=-sin3、 同频相关、不同频不相关：4、 信号的常值分量为其自相关函数均值的开方，周期成分与英自相关函数周期成分的 频率相同、
17、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T；6、 j* sinc2（/）f= 2j df = :第六章振动的测试（一） 1、小于，等于，大于：2、90； 3、远大于：4、稳态正弦激振，随机激振，瞬态激振：5、相对式，绝对式：6、力传感器，加速度计：7、电荷放大器，电压放大器；8、固有 频率，阻尼比，振型：9、参考。（二） 1、X： 2、X： 3、V： 4、J； 5、X； 6、J； 7、J ； 8、X： 9、V；（三） 略河匕科技大学200X200X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 题号一二三四五六总分得分填空（每空1份，共20分）1.测试技术的
18、基本任务是 ，2.从时域看，系统的输岀是其输入与该系统 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,为了防止在时域釆样过程中岀现混叠现象，采样频率应该大于 Hzo5.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. fci,其带宽B二 :若其带宽为1/3倍频程则fC2 = fC!o9.属于能量控制型的传感器有 、 等。10 根
19、据载波受调制的参数不同，调制可分为 、 、 11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i|特征等于时间平均3.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，对于同一个输入疑所得到的两个数值 不同的输岀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
20、片的输入为 匸A力 B应变 C速度 D加速度6. 用于评价系统的输岀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1 C在时间常数很小时存在D不存在
21、三、判断题（用/或X表示，在正确的题目对应的括号里填V、反之填X、每题1分，共10分)1.(2.(3.(4.(5.(）非周期信号的频谱是连续的。）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。）调幅波是载波与调制信号的叠加。）涡流传感器属于有源传感器。）滑线变阻器式传感器不适于微小位移咼的测量。6.(7.(8.(9.(10.(）窗函数频谱的主蜂瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。）恒带宽滤波器的中心频率越髙，其带宽越宽。）随机激振属于宽带激振法。）压电式加速度讣的灵敏度越髙，其工作频率越宽。）若系统是完全线性的，则输入输出的相干函数一泄为lo四、简答题（每题5分、共30分）1.已8
22、为丫周期1方波的傅立、叶级数展开式为 X（r） = sin r + sin 3 t + - sin 5 /+试绘出该周期方波的单边幅值谱，并说明英频谱特点。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h问：（2） 从波形中可以获得信号的哪些信息？五、计算题（共14分）1.（ 6分）已知低通滤波器的频率响应函数为H（ ）=一!一，式中=OO5s1
23、+ ）当输入信号为x（t） = 0.6 cos（60r） + 0.5 cos（ 100/ - 45o）时，求滤波器的稳态输岀y（/）2.（ 4分）有一信号x（r） = Acos（ r + ）,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 = 120Q ,灵敏度S = 2.5的电阻丝应变片与阻值为120C的固泄电阻 组成电桥，供桥电压为4V,并假圧负载电阻无穷大，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（共16分）1.（6分）某车床加工外圆表而时，表而振纹主要是由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 （a）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乙二30, Zs = 40, Z3=20, 乙二50,传动轴I的转速为m二2000转/分（根据传动比计算可知：传动轴II的转速为
