第一章 绪论
1、列举出一些农业工程中应用测试技术的例子。
2、写一篇关于位移、速度、温度、力或应变测量系统的构成和测量过程的简短报告。
3、何谓测量误差？通常测量误差是如何分类、表示的？
4、为什么是用测量仪器时，不仅要考虑其准确度，而且要考虑其量程？
第二章 测试装置基本特性
1、填空题
1) 某一阶系统的频率响应函数为
121
)(+=
ωωj j H ，输入信号
2sin
)(t
t x =，则输出信号)(t y 的频率为
=ω ，幅值=y ，相位=φ 。
2）当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)
()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，
系统的频率特性为=)(ωj H 。
3）传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。
4）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。
（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)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为（ ）。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）
)
()()
()(2121ωωωωQ Q Q Q +
（4）)()(21ωωQ Q -
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（ ）。
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、判断题
1）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。（ ） 2）当输入信号)(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统的物理模型无关。（ ） 3）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（ ） 4）测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（ ） 5）幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（ ）
6）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。（ ） 4、问答题
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？ 5计算题
1、）某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为
1005.01
)(+=
s s H 。求其对周期信号
)45100cos(2.010cos 5.0)(?-+=t t t x 的稳态响应)(t y 。
2）将信号t ωcos 输入一个传递函数为
s s H τ+=
11
)(的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出)(t y 的表达式。
3）试求传递函数分别为5.05.35
.1+s 和
22
2
4.141n n n
s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。 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 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。 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δ变化时，其灵敏度S 与δ之间的关系是：S ＝ 。 （1）δ
1
k
（2）δk （3）2
-δ
k （4）2
--δ
k
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 10）光敏元件中 是直接输出电压的。
（1）光敏电阻 （2）光电阻 （3）光敏晶体管 （4）光导纤维 3、判断题
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。（ ） 4、问答题
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。
5、计算题
1）某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离)(3.00mm =δ，介质为空气。问：
（1）如果极板间距离变化量)(1m μδ±=?，电容的变化量C ?是多少？
（2）如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在)(1m μδ±=?时，读数仪表的变化量为多少？
第四章 信号调理
1、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1c f 、2c f 的定义为 ，其带宽B ＝ ，若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为 。
8）RC 低通滤波器中RC 值愈 ，则上截止频率愈低。
9）为提高灵敏度，磁记录仪重放磁头的线圈匝数应 ，为补偿其微分特性，重放放大器应采用 。
10）驱动振动子转动的动力是由被记录信号电流通过振动子线圈所产生的 。 2、选择题
1）设有一电路，1R 是工作桥臂，2R ，3R ，4R 是固定电阻，且4321R R R R ===。工作时1112R R R ?+→，则电桥输出电压≈y e （ ）。0e 为电桥的电源电压。 （1）
0114e R R ? （2）0112e R R ? （3）011e R R ? （4）01
1
2e R R ? 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∞→2f 区间近于平直，在02→f 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0f ，-3dB 带宽是B ，则滤波器的品质因数Q 等于 。 （1）B f +0 （2）B f -0 （3）B f 0 （4）B f 0
6）为测量和记录Hz 200的正弦信号，最好选用 型号的振动子比较合适。 （1）FC6－120 (2) FC6—120A (3)FC6—400 （4）FC6—1200 7）为了改善重放磁头的电压输出信号，应后续 电路。 （1）放大 （2）微分放大 （3）积分放大 （4）频率调制
8）记录一基频为f 的方波信号，应选用固有频率n f f 的光线示波器振动子。 （1）＝ （2）2≥ （3）10≥ （4）>>0.5
9) 伺服式记录仪的特点是 。
（1）记录缓变信号幅值准确性高 （2）记录缓变信号幅值准确性低 （3）记录中频信号幅值准确性高 （4）记录高频信号准确性高
10）在选用振动子时，除了使阻尼比接近0.7 外，应使被测正弦信号的最高频率m f 振动子的固有频率n f 。 （1）＝ （2）>2倍 （3）≤（0.5~0.6）倍 （4）<0.1倍 3、判断题
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λ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。 （ ） 4、问答题
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、计算题
1）以阻值Ω=120R ，灵敏度2=S 的电阻丝应变片与阻值为Ω120的固定电阻组成电桥，供桥电压V V 30=，若其负载电阻为无穷大，应变片的应变μεε2000=。 （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。
2）若)(t x 为调制信号，t f t y 02cos )(π=为载波，)(t x m 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 信号及信号分析基础
1. 填空题
1）确定信号可分为_________和_________两类，前者频谱具有的特点是_________，后者的频谱具有特点是_________。
2）信号的有效值又称_________；它反映信号的_________；有效值的平方称_________，它是信号的_________。 3）工程中常见的周期信号，其谐波幅度总的趋势是随着_________而_________的，因此，在频谱分析中，没有必要取那些_________的谐波分量。
4）在周期方波信号的傅里叶级数式2211
()(cos cos3cos5)
35A x t t t t ωωω=-++πL 和周期三角波信号的傅里叶级数式
中，信号的直流分量分别是_________和_________，方波信号的幅值收敛速度比三角波信号_________，叠加复原达到同样的精度要求时，方波信号比三角波信号需要更多的_________，因此对测试装置要求更宽的_________。 5）描述周期信号的强度用_________最适宜，在信号分析中称之为平均功率，在周期信号之中存在一个_________域和_________域间的功率等式为_________。 6）白噪声是指_________。
7）对于非周期信号，当时间尺度在压缩时，则其频谱频带_________，幅值_________，例如将记录磁带_________，即是例证。
8）单位脉冲函数0()δ-t t 与在0t 点连续的模拟信号)(t f 有积分式
0()()d t t f t t δ∞
-∞
-=
?
_________，这个性质称为_________。
9）已知()e t
x t -=，则()(1)d x t t t δ∞
-∞-=
?_________。
10）根据_________可以推得：输出信号含有什么频率成分，输入信号中也一定含有这种频率成分。
11）周期信号和瞬态信号都可以由无限多个正弦波的叠加来等效，但周期信号的各频率取为_________值，可用_________来求取，其幅值频谱表征为各微小频宽内频率分量的_________和_________之比，因而严格地说，瞬态信号的幅值频谱应称之为_________。
12）在随机信号的统计参数中均方值表示_________；均值表示_________；标准误差表示_________。
13）随即信号没有数学表达式，可通过对_________的傅里叶变换获得_________，用它表示信号平均功率关于频率
的分布，以获得信号的频率结构。
14）在相关分析时，()τx R 保留了________信息，τxy R （）保留了________信息。
15）自相关函数()τx R 是一个周期函数，则原信号是一个________，而自相关函数()τx R 是一个脉冲信号，则原信号将是________。
16）均值为零、角频率为ω、幅值为0x 、初相角为随机变量的正弦函数0sin()ω?+x t 的自相关函数是________。
17）已知某信号的自相关函数()100cos50xy R t τ=π，则该信号的均方值2
?x 为________。
18）信号()x t 和信号()y t 的互相关函数τxy R （）的傅里叶变换称为它们的________。
19）互相关函数在工业中的主要应用有________，________，________。
20）两同频正弦周期信号的互相关函数包含下列信息________，而不同频的正弦信号的互相关函数值为________。 21）被测信号被截断的实质是指________。
22）频混是由于________引起的，泄漏是由于________引起的。
23）测试信号中最高频率为100Hz ，为了避免混叠，时域中采样的间隔必须小于________s 。 24）要不产生频混现象就要求采样频率s f 与信号的截止频率c f 满足________关系。 2. 计算题
1）、求正弦信号2()sin(
)
x t A t T π=的单边、双边频谱、实频图、虚频图，如果该信号延时4/T 后，其各频谱又如何
变化？
2）、已知方波的傅里叶级数展开式为
0000411()cos cos3cos535A f t t t t ωωω??
=
-+- ?π??L
求该方波的均值、频率成分、各频率的幅值，并画出其频谱图。
3）、一时间函数)(t f 及其频谱函数图如图5.2.3所示，已知函数0()()cos x t f t t ω=，设0m ωω>[m ω为)(t f 中最高频
率分量的角频率]，试画出)(t x 和(j )X ω的示意图形，当0m ωω<时，(j )X ω的图形会出现什么样的情况？
(a) ()f t 的时域波形 (b) ()f t 的频谱
图5.2.3 ()f t 的时域波形及其频谱
4）、图5.2.4所示周期三角波的数学表达式为
402()402A T A t t T x t A T A t t T ?+-<
??-<
求出傅里叶级数的三角函数展开式并画出单边频谱图。
图5.2.4 周期三角波
5）、已知某信号的自相关函数(0)500cos πx R τ=。试求： (1) 该信号的均值μx ； (2) 均方值2
x ψ；
(3) 自功率谱()x S f 。
6） 求自相关函数20()e cos 2(0)x R f α
ττα-=π>的自谱密度函数，并画出它们的图形。 3. 问答题
3-1 如果一个信号()x t 的自相关函数()τx R 含有不衰减的周期成分，那说明()x t 含有什么样的信号？
3-2 图3.36所示为某信号的自相关函数图形，试确定该信号是什么类型信号，并在图中表示2
?x ψ=，?μ=x
图3.36 习题3-13插图
3-3 信号()x t 送入信号分析仪绘得自相关函数的图形如图3.37所示(均值为零)，完成下列题目： (1) 根据图形判断()x t 中包含哪些类型的信号。
(2) 根据坐标值估算所含信号的特征参数(即主要信息值)的大小。
3-4 两个同频率周期信号()x t 和()y t 的互相关函数中保留着这两个信号中哪些信息？
图3.37 习题3-14插图
3-5 测得某一信号的相关函数图形如图3.38所示，试问：
(1) 是()τx R 图形，还是τxy R （）图形？说明其原因。 (2) 可以获得该信号的哪些信息？
图3.38 习题3-16插图
3-6 不进行数学推导，试分析周期相同(T =100ms)的方波和正弦波的互相关函数是什么结果。
3-18 试求图3.39所示信号的频谱函数(提示：可将()f t 看成矩形窗函数与(2)δ-t 、(2)δ+t 脉冲函数的卷积)。
图3.39 习题3-18插图
3-19 已知某信号的自相关函数(0)500cos πx R τ=。试求： (1) 该信号的均值μx ；
(2) 均方值2
x ψ；
(3) 自功率谱()x S f 。 3-20 求自相关函数20()e cos2(0)x R f α
ττα-=π>的自谱密度函数，并画出它们的图形。
第六章 计算机辅助测试
1、自动测试系统主要由哪些部分组成？各部分的作用是什么？
2、在设计计算机测试系统时，选择模拟多路开关要考虑的主要因素是什么？
3、测量信号输入A/D 转换器前是否一定要加采样保持电路？为什么？
4、.在选择采样保持器时，要考虑的主要因素是什么？
5、一个计算机测试系统的测试对象是温室大棚的温度和湿度，要求测量精度分别是+1°C 和+3%RH ，每10min 采集一次数据，应选择何种类型的A/D 转换器和通道方案？
6、请查阅资料，收集5个以上国内外不同厂商生产的PCI 接口的数据采集卡，并比较起特性。
7、什么是虚拟仪器？并简述其软硬件结构。
考试试题
一、简答题（每小题 5 分，共 30 分）
1、未饱和湿空气经历绝热加湿过程，其干球温度、湿球温度和露点温度如何变化？
2、定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多少？
3、画出燃气轮机装置定压加热理想循环的 p-v 图和 T-s 图，并写出其用循环增压比表示的热效率公式。（假设工质为理想气体，比热取定值）
4、反映往复活塞式内燃机混合加热循环特性的设计参数有哪几个？写出其定义式。
5、住宅用空调机当夏天环境温度升高时，其制冷系数和耗功量如何变化？
6、为什么在湿蒸汽区域进行的绝热节流过程总是呈现节流冷效应？ 二、计算题（共 70 分）
1 ．（ 18 分） 3kmol 温度 t 1 ＝ 100 ℃的氮气流与 1kmol 温度 t
2 ＝ 20 ℃的空气流在管道中绝热混合。已知混合前空气的摩尔分数为： x N 2 ＝ 0.79 、 x O2 ＝ 0.21 ，若混合前后氮气、空气和混合物的压力都相等，试求：
(1) 混合后气体的温度；
(2) 混合气体中 N 2 和 O 2 的摩尔分数；
(3) 对应于 1kmol 的混合气产物，混合过程的熵增。 设摩尔热容为定值： C p ，m ，N2＝ 29.08kJ/ （ kmol·K ） 、 C p ，m ，O2＝ 29.34kJ/ （ kmol·K ） 、 R ＝ 8.314kJ/ （ kmol·K ） 2 ．（ 17 分） 空气初态为 p 1＝ 0.4MPa 、 T 1 ＝ 450K ，初速忽略不计。经一喷管绝热可逆膨胀到 p 2＝ 0.1MPa 。若空气的 Rg ＝ 0.287 kJ/ (kg·K) ； c p ＝ 1.005 kJ/ (kg·K) ； γ ＝ c p / c v ＝ 1.4 ； 临界压力比 νcr =0.528 ； 试求：
（1）在设计时应选用什么形状的喷管？为什么？
（2）喷管出口截面上空气的流速 C f2 、温度 T 2 和马赫数 Ma 2；
（3）若通过喷管的空气质量流量为 q m ＝ 1kg/s ，求：喷管出口截面积和临界截面积。
3 ．（ 15 分） 活塞式压气机每秒钟从大气环境中吸入 p 1＝ 0.1MPa 、 t 1＝ 17 ℃的空气 0.1m 3 ，绝热压缩到 p 2＝ 0.4MPa 后送入储气罐。若该压气机的绝热效率 η c,s =0.9 ，空气的 Rg ＝ 0.287k J/ (kg·K) ； c p ＝ 1.005 kJ/ (kg·K) ； γ ＝ c p / c v ＝ 1.
4 ；试求： (1) 压气机出口的空气温度； (2) 拖动压气机所需的功率； (3) 因摩擦引起的每秒钟的熵产。
4．（ 20 分）一单级抽汽回热循环如图 1所示，水蒸气进入汽轮机的状态参数为5MPa、450℃，在10kPa下排入冷凝器。水蒸气在0.45MPa压力下抽出，送入混合式给水加热器加热给水。给水离开加热器的温度为抽汽压力下的饱和温度。在冷凝器和加热器之后有一台水泵。若忽略水泵功，求：
(1) 抽汽回热量；
(2) 每千克水蒸气循环的吸热量 q1和循环放热量q2；
(3) 每千克水蒸气循环的净功量 w；
(4) 循环热效率。
图 1 单级抽汽回热循环
※、参考答案
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x μ，均方值2
x ψ，方差2
x σ；6、偶，奇；
（二）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√；
（三）1、π0
2x ，20
x ；2、0，22
0x ，)cos(1
?ωπ+t x ；3、f j a A π2+；4、()()T f c T T f c T )2(sin )2(sin 00ωπωπ-++；
5、
fa
j f a πωπω44202
220
+--；
第二章 测试装置的基本特性
（一）1、1/2，2/1， 45-；2、123；3、傅立叶变换法，滤波器法；4、0
0t j e
A ω-；5、被测量；6、线性；
（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1） （三）╳ √ √ √ ╳ ╳ （四）略
第三章 常用传感器
（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）√ √ ╳ ╳
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2
1
倍时对应的频率为截止频率；12c c f f B -=；122c c f f =，8、大；
（二）（1）（1）（3）（2）（4）
（三）√ ╳ ╳ √ 第五章 信号处理初步
（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，h s f f 2>；4、100；5、2
x σ，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、╳；2、√；3、√；4、√；5、╳；6、╳；7、╳；
（三）1、τωτωτ22
21212
0cos 2cos 2)(A
A A R x ++=，
[][])()(4)()(4)(222211212
0ωωδωωδωωδωωδω++-+++-+=A A A S x ； 2、ωτπ
τsin 2
)(=xy R ；
3、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，周期成分与其自相关函数周期成分的频率相同、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T ；
6、
?
?
-∞
∞
-==π
π
ππ2/12/1221)(sin df dt t c ；
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、╳；2、╳；3、√；4、√；5、╳；6、√；7、√；8、╳；9、√； （三）略
《机械工程测试技术基础》试题1 一、 填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 静态测量 和 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 ，改善非线性，进行 补偿。 4.为了 温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 桥臂上。 5．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。 7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。 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 。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= 。其几何意义是 。 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( )。 A ．增大 B ．减少 C.不变 D.变化不定
2．调制可以看成是调制信号与载波信号( )。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是( )。 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，( )是周期信号。 A ．5cos100()0 t t x t t π? ≥?=? ?
《机械工程测试技术基础》实验指导书实验一观测50Hz非正弦周期信号的分解与合成 一、实验目的 1、用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅立叶级数各项的频率与系数作比较。 2、观测基波和其谐波的合成 二、实验设备 1、信号与系统实验箱：TKSS-A型或TKSS-B型或TKSS-C型： 2、双综示波器。 三、实验原理 1、一个非正弦周期函数可以用一系列频谱成整数倍的正弦函数来表示，其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波，其它成分则根据其频率为基波频率的 2、 3、 4、。。。、n等倍数分别称二次、三次、四次、。。。、n次谐波，其幅度将随谐波次数的增加而减小，直至无穷小。 2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波，反过来，一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。 3、一个非正弦周期函数可用傅立叶级数来表示，级数各项系数之间的关系可用一个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图，各种不同波形及其傅氏级数表达式如下，方波频谱图如图2-1表示 图2-1方波频谱图
1、方波 ()?? ? ??++++= t t t t u t u m ωωωωπ7sin 715sin 513sin 31sin 4 2、三角波 ()?? ? ??++-= t t t U t u m ωωωπ5sin 2513sin 91sin 82 3、半波 ()?? ? ??+--+= t t t U t u m ωωωππ4cos 151cos 31sin 4212 4、全波 ()?? ? ??+---= t t t U t u m ωωωπ6cos 3514cos 1512cos 31214 5、矩形波 ()?? ? ??++++= t T t T t T U T U t u m m ωτπωτπωτππτ3cos 3sin 312cos 2sin 21cos sin 2图中LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期函数的直流分量。BPF 1～BPF 6为调谐在基波和 各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。 四、预习要求 在做实验前必须认真复习教材中关于周期性信号傅立叶级数分解的有关内容。 五、实验内容及步骤 1、调节函数信号发生器，使其输出50Hz 的方波信号，并将其接至信号分解实验模块 BPF 的输入端，然后细调函数信号发生器的输出频率，使该模块的基波50Hz 成分BPF
思考题与习题 3-1 传感器主要包括哪几部分试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR =设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出 解：由0dR R s ε = 得，0R R s ε?=??即，6012010001020.24R R s ε-?=??=???= ()1.5 12.5120 I mA = = 3-5 电容式传感器常用的测量电路有哪几种 答：变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路。 3-6 一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径r=4mm ，工作初始间隙δ=0.3mm ，求： 图3-105 题3-4图
《机械工程测试技术基础》课程教学大纲 课程代码： 课程英文名称：Foundation of Mechanical Measure Engineering 课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0 适用专业：机械设计制造及其自动化，机械电子工程 大纲编写（修订）时间：2016 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 1．《机械工程测试技术基础》课程适用于机械设计制造及自动化专业本科（四年学制），是学生的专业基础必修课。在机械制造领域，无论是在机械系统研究过程分析还是机械自动加工控制系统中，工程测试技术应用及其普遍，所以掌握必要的测试技术基础知识和技术基础，对做好机械制造专业的工作尤为重要。 2．课程教学内容方面侧重于测试技术基本知识、基本理论和基本方法，着重培养学生运用所学知识解决实际测量问题的实践能力。因此，本门课程的教学目标是：掌握非电量电测法的基本原理和测试技术；常用的传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法；测试信号的分析、处理方法。培养学生能够根据测试目的选用合适的仪器组建测试系统及装置，使学生初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能；掌握位移、振动、温度、力、压力、噪声等常见物理量的测量和应用方法；掌握计算机测量系统、虚拟仪器等方面的基础知识；并能了解掌握新时期测试技术的更新内容及发展动向，为进一步研究和处理机械工程技术问题打好基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1．要求掌握物理学上的电磁学理论知识、控制工程基础中的系统分析方法、电工学的电路分析理论。 2．要求掌握电工实验独立动手能力和仪器的操作能力。 3．掌握测试技术基本知识、基本技能，具备检测技术工程师的基本素质与能力，能应对生产和科研中遇到的测试系统设计以及传感器的选型、调试、数据处理等方面的问题，初步形成解决科研、生产实际问题的能力。 （三）实施说明 本课程是一门技术基础课，研究对象为机械工程中常见动态机械参数，主要讲授有关动态测试与信号分析处理的基本理论方法；测试装置的工作原理、选择与使用。为后续专业课、选修课有关动态量的实验研究打基础，并直接应用于生产实践、科学研究与日常生活有关振动噪声、力、温度等参量的测试中。 1．从进行动态测试工作所必备的基本知识出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识： （1）掌握信号的时域和频域的描述方法，重点阐述建立明确的频谱概念，掌握信号强度的表达式、频谱分析和相关分析的基本原理和方法，了解功率谱密度函数及应用和数字信号分析的一些基本概念。明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。 （2）测试装置的基本特性部分:掌握系统传递函数、频响函数以及一、二阶系统的静动态特性的描述及测试方法，掌握测试装置的基本特性评价方法和不失真条件，并能正确运用于测试装置分析和选择。
一，简答题 1?什么叫测试系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？答：测试装置输出信号的傅里叶变换和输入信号的傅里叶变换之比称为装置的频率响应函数，若在系统中的传递函数 H（s）已知的情况下，令H（s）中的s=jw便可求得频率响应函数。 2. 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？答：静态特性：（1）线性度，（2）灵敏度，（3）回程误差，（4）分辨率，（5）零点漂移和灵敏度漂移。动态特性：（1）传递函数，（2）频率响应函数，（3）脉冲响应函数，（4）环节的串联和并联。 3. 在什么信号作用下，系统输出的拉斯变换就是系统的传递函数。答：在单位脉冲信号作用下，（单位脉冲函数3（t） =1）。 4. 为什么电感式传感器一般都米用差动形式？答：差动式电感器具有高精度、线性范围大、稳定性好和使用方便的特点。 5. 测试装置实现不失真测试的条件是什么？答：幅频和相频分别满足 A（w）=A 0=常数，①（w） =-t o w ; 6. 对于有时延t o的S函数（t-t °）,它与连续函数f （t）乘积的积分 （t 1 ）f（t）dt将是什么？答：对于有时延t o的S函数（t-t o），它与连续函数f （t ）0 乘积只有在t=t 0时刻不等于零，而等于强度为f （t o）的S函数，在（- X，+X）区间中积分则（t Gf（t）dt= （t o）f（t）dt=f （ t o） 8. 巴塞伐尔定即的物理意义是什么？在时域中计算总的 信息量等于在频域中计算总的信息量。 9?试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需电容平衡的原因？答：由于 纯电阻交流电桥即使各桥臂均为电阻，但由于导线间存在分布电容，相当于在各桥臂上并联了一个电容，因此，除了有电阻平衡外，必须有电容平衡。 10.说明测量装置的幅频特性A（CD ）和相频特性?（CD ）的物理意义。答：测量装置的幅频特性A（D ）是指定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的幅值比。相频特性是指稳态输出对输入的相位差。11.差动型变磁阻式电感传感器在使用时，常把两个线圈接在一个电桥中，这样做有什么优点？答：这样做使得灵敏度和线性度都提高。 12. 用一阶系统作测量装置，为了获得较佳的工作性能，对其时间常数T应提出什么要求？指出一种测量一阶系统的时间常数T的方式。答：时间常数T 应越小越好，测量方法：频率响应法、阶跃响应法。 13. 线性系统有哪些主要特性（最少指出3个）？答：（1）叠加性，（2）比例性，（3）微分性，（4）积分性，（5）频率保持性。 14. 对于有时延t o的S函数（t t o），它与连续函数f （t）乘积的积分 （t t0）f（t）dt将是什么？答：对于有时延t o的S函数（t t o）,它与连续函数f （t ）的积分只有在t=-t 0时不等于零，而等于强度f （-t 0）的函数，在（- X，+X）区间内， 15. 一阶、二阶测试系统的动态特性是什么？答：一阶系统特性：（1）当激励频
第二章信号分析基础 （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 _信号_，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以_时间一为独立变量；而信号的频域描述，以 _频率_为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三点： 离散性 , 谐波性，收敛性。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数 ,有均值 x ，均方值 2 、、, 2 x ，方差 x 6、 对信号的双边谱而言，实频谱 （幅频 总是偶 对称，虚频谱（相频谱）总是奇 对 称。 7、 信号x （t ）的均值口 x 表示信号的 直流 分量，方差 2 x 描述信号的 波动量。 2 7、当延时T = 0时，信号的自相关函数 R x （O ）= x ，且为R X （T ）的—均方—值。 9、 周期信号的自相关函数是 一同频率—周期信号，但不具备原信号的 —相位—信息。 10、 为了识别信号类型，常用的信号分析方法有 _概率密度函数_、和 ___________ 自相关函 数。 11、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有—傅里叶变换法—、 和 _____ 滤波法 ________________________ 2 12、 设某一信号的自相关函数为 Acos （），则该信号的均方值为 x =A ,均方根值为 X rms = '、A o （二）判断对错题（用"或X 表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。 （对） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。 （对） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。 （错） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。 （错） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。 （对） 6、 互相关函数是偶实函数。（错 ） （三）单项选择题 1、 下列信号中功率信号是（ ）o
《机械工程测试技术基础》课程试题A 一、填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为静态测量和动态测量。 2.测量结果与被测真值之差称为绝对误差。 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的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻。 5．调幅信号由载波的幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是傅式三角级数的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 7．信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为均方值，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和阶跃响应法。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 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．调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是(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，(C)是周期信号。 A ．5cos100()00t t x t t π?≥?=??
第一次作业 1、P126 3-3 试举出你所熟悉的5种传感器，并说明它们的变换原理。 2、下图是使用三根引线引入应变片，从而消除引线的影响。分析原理。 解： 3、讨论下图电路采用差动结构后如何： 改善系统的线性；减轻温度等干扰的影响；提高检测系统的灵敏度。 r e应变带来的电阻变化
r t温度带来的电阻变化 解： 第二次作业 1、举例说明传感器采用差动式结构的优点。 解：要举例说明 2、试述电涡流传感器的工作原理。说明如何使用相敏检波电路进行检测及使用相敏检波的优缺点。 解：电涡流传感器是利用电涡流效应原理，将位移等非电量转换为阻抗的变化（或电感的变化，或Q值的变化），从而进行非电量电测的。一个通有交变电流的线圈，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变磁场H1，当被测导体置于该磁场范围之内，被测导体内便产生
电涡流，电涡流也将产生一个新磁场H2，H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生改变。 3、电容传感器有哪些优缺点？ 答： 电容式传感器的优点： （1）输入能量小而灵敏度高 （2）精度高达0.01%。 （3）动态特性好，适合测量动态参数。 （4）能量损耗小。 （5）结构简单，环境适应性好（高温、辐射等） 缺点：电缆分布电容影响大，集成电路、双屏蔽传输电缆等——降低分布电容的影响。 第三次作业 1、什么是压电效应？什么是逆压电效应？ 答：某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。 压电效应是可逆的，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。 2、什么是电荷放大器？它有哪些特点？ 答： 电荷放大器是一个带电容负反馈的高输入阻抗，高增益的放大器，是压电式传感器的一种专
关于机械工程测试技术的 发展及其应用领地的探索 1、引言21世纪是一个伟大的世纪，对于一个学习机械工程类的学生而言，要想在这个充满魔力的世纪里大放光彩，为祖国的繁荣发展贡献出自己的一份力量，在市场逐渐趋于饱和状态的同时能够独立创新，迎合时代的发展，这就对我们当代大学生就提出了一个空前的挑战和机遇。 2，关于我国机械制造业的现状目前，我国机械制造业远远落后于世界发达国家，特别在高技术含量，大型高效或精密、复杂的机电新产品开发方面，缺乏现代设计理论和知识的积累，实验研究和开发能力较弱，停留在引进与仿制国外同类产品阶段，大部分关键机电产品不能自主开发和独立设计，仍然需要依靠进口或引进技术。造成这种情况的重要原因之一就是缺乏掌握现代设计理论知识，具有实验研究和创新开发能力的人才 工业设备在制造过程及整机性能测试中离不开各种机械量和几何量，有些工业设备在运行中还要经常对多种物量进行检测或监视，包括位移、速度、加速度、力、力矩、功率、压力、流量、温度、硬度、密度、湿度、比重、黏度、长度、角度、形状、位置、表面粗糙度、表面波形等，这些均属于物理量。实际生产、生活和科学实验中还会遇到化学量、生物量（包括医学），而所有这一切，从信号工程的角度来看，都需要通过传感器，将其转换成电信号（近代还可以转换成光信号），而后再进行信号的传输、处理、存储、显示、控制……，
从信息的角度看，这些信号连同声音和图象信息都是信息的源头，所以传感器和检测仪表、测量仪表是信息科学技术的三部分（信息获取、信息传输、信息处理）中的重要部分 为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集——传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。逐步在世界范围内掀起一股“检测传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产，检测传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。传感器技术包括敏感机理，敏感材料，工艺设备和计测技术四个方面约有30多种技术。随着微电子技术的发展，传感器技术发展很快，我国研发的力量尚需大量投入，特别要加强具存自主知识产权的传感器的创新开发。科研成果的转化及传感器生产产业化问题，在我国更是迫在眉睫的问题，在批量生产情况下，控制传感器产品性能（主要是稳定性、可靠性），使之合格率达到商业化产业要求，就需要有先进的制造工艺和自动化水平很高的工艺设备，因此应在开发专用工艺设备上下功夫，解决传感器生产产业化的“瓶颈”问题。在传感器的应用上，特别是新型传感器的应用上，还得大力推广，改革开放创造了市场经济条件，各种工业设备应用了先进的传感器，这扩大了传感器市场，也使我国新型传感器生产产业化有了动力。 在传感器生产产业化过程中，应该在引进国际技术和自主创新两方面都不放松。在引进国外先进技术中，可以提高自己的技术，
机械工程测试技术基础 实验报告 学号：0801130801 学生: 俞文龙 指导老师：邓春萍
实验一电阻应变片的粘贴及工艺 一、实验目的 通过电阻应变片的粘贴实验，了解电阻应变片的粘贴工艺和检查方法及应变片在测试中的作用，培养学生的动手能力。 二、实验原理 电阻应变片实质是一种传感器，它是被测试件粘贴应变片后在外载的作用下，其电阻丝栅发生变形阻值发生变化，通过阻桥与静动态应变仪相连接可测出应变大小，从而可计算出应力大小和变化的趋势，为分析受力试件提供科学的理论依据。 三、实验仪器及材料 QJ－24型电桥、万用表、兆欧表、电烙铁、焊锡、镊子、502胶、丙酮或酒精、连接导线、防潮材料、棉花、砂纸、应变片、连接片。 四、实验步骤 1、确定贴片位置 本实验是在一梁片上粘贴四块电阻应变片，如图所示： 2、选片 1）种类及规格选择 应变片有高温和常温之分，规格有3x5，2x4，基底有胶基箔式和纸基箔式。常用是3*5
胶基箔式。 2)阻值选择： 阻值有120欧，240欧，359欧，500欧等，常用的为120欧。 3)电阻应变片的检查 a.外观检查，用肉眼观察电阻应变是否断丝，表面是否损坏等。 b.阻值检查：用电桥测量各片的阻值为配组组桥准备。 4)配组 电桥平衡条件：R1*R3 = R2*R4 电桥的邻臂阻值小于0.2欧。 一组误差小于0.2% 。在测试中尽量选择相同阻值应变 片组桥。 3．试件表面处理 1) 打磨，先粗打磨，后精细打磨 a. 机械打磨，如砂轮机 b. 手工打磨，如砂纸 打磨面积应大于应变片面积2倍，表面质量为Ra = 3.2um 。应成45度交叉打磨。因为这样便于胶水的沉 积。 2)清洁表面 用棉花粘积丙酮先除去油污，后用酒精清洗，直到表面干净为止。 3)粘贴。涂上502胶后在电阻应变片上覆盖一薄塑料模并加压，注意电阻应变片的正反面。反面涂胶，而正面不涂胶。应变片贴好后接着贴连接片。 4)组桥：根据要求可组半桥或全桥。 5)检查。 用万用表量是否断路或开路，用兆欧表量应变片与被测试件的绝缘电阻，静态测试中应大于100M欧，动态测试中应大于50M欧。 6)密封 为了防止电阻应变被破坏和受潮，一般用AB胶覆盖在应变片上起到密封和保护作用，为将来长期监测做好准备。 五实验体会与心得 本次亲自动手做了应变片的的相关实验，对应变片有了进一步的认识，通过贴应变片组成电桥，认识并了解了应变片的粘贴工艺过程，以及对应变片在使用之前是否损坏的检查。通过实验，进一步了解了应变片在试验中的作用，同时也锻炼了自身的动手能力。
机械工程测试技术课后 习题答案 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
第三章：常用传感器技术 3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如图所示的气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答： （1）金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”， 即电阻材料在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化的现象，其电阻的相对变化为()12dR R με=+； （2）半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”，即电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的现象，其电阻的相对变化为dR d E R ρλερ == 。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其 应变为1000με，问ΔR =？设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出？ 解：根据应变效应表达式R /R =S g 得 R =S g R =2100010-6120=0.24 1）I 1=1.5/R =1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I 2=1.5/(R +R )=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 图3-105 题3-4图
机械工程测试技术■课后作业第一次作业 1、P126 3-3试举出你所熟悉的5种传感器, 并说明它们的变换原理。
2、下图是使用三根引线引入应变片，从而消除引线的影响。分析原理。 RL 解:
HMX用三弓【戏述?氓桥的醫逮定后是黑定的*即樹始梟件刘 弘罠=叭（在制作时是不考电引蛛电阻的） 便用三引怨时* 血+尽 % 它_竝 + 心再左=%（耐丰尺*）- &陰+ %）￡ _ 吗凡-耳％ + 禺-&）% % —门+&±&_”1 +禺1 -卩尽十屁*凡X咼十尺）-（2瓦十&十局XR严尽）°血讥小尽） 廿f nj（Jt -耳）血反应|引钱电RL时电桥输出的吧响?电桥平输时通帚R2与肌捲近（最好 足郴等人111此可以減删引战电R1的E喇； 便用两引*tBh E e= 2% + %姙￡ = 耳民—此（2耐4&）童=用凡二耐氏~~2尽垃 ° +& ”] +&_）（2垃★ R；十R* ）（& 十尽）（2 & ★仏十RJg + 尽）巩+ R&為 叶「顶-2R*R丄废应引険电眠对电桥卷出的妙响，直系散2旳圧佃述的?用此引线电齟的嚮响费尙得到减舸. 対比灿上两武町厠2 采用丄引纯减巔r引魏电阳对灵墩度的彤*暮当扬=岛时&果量缶 忸是氏押万法申十瓏完仝涓瞭引堆业阻村灵嫩醴的礬“h升样项训百魁. 3、讨论下图电路采用差动结构后如何： 改善系统的线性；减轻温度等干扰的影响；提高检测系统的灵敏度。 r e 应变带来的电阻变化 r t温度带来的电阻变化
解 : 将诩电桥2串臂岂桥逹疔比池1 首先不巷虑匡厦变化引起旳电凰论 对于单誓电携； 考虚淳度变化岭世的电阻氐： 苛于隼督电樽！ =冬心 ° 4幕+乂?和 邛曲墓芯结构厨： 程 _________ AR _________ T 冲4疋& ■用-ZF R* ----- * -- 5 ----- - 斗R 疔比上両式可心逐氏潼衣洁问不図銭性耘灵敏度都得到了摄硏H1且法宴等共模干扰的 帮吨也漣鐵了幢轻 采用盖动皓构启; 厅尤上商式虹,采月差动结喝目.
一、 填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 静态测量 和 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的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 相邻 桥臂上。 5．调幅信号由载波的 幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的 频率 携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是 傅氏三角级数中的各项系数 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 傅氏复指数级数中的各项系数 。 7．信号的有效值又称为 均方根值 ，有效值的平方称为 均方值2ψ ，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 离散的 ，后者频谱特点是 连续的 。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 频率响应法 和 阶跃响应法 。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= 0()x t t - 。其几何意义是 把原函数图像平移至0t 位置处 。 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．调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。
A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是(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)是周期信号。 A ．5cos100()00 t t x t t π? ≥?=? ?
机械工程测试技术基础(第三版)试卷集. 一、填空题 １、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的。 ２、均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差ζx2的关系是￠x2=H x2+óx2。 ３、测试信号调理电路主要有电桥、放大、调制解调电路。 ４、测试系统的静态特性指标有、、。 ５、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的。 ６、传感器按信号变换特性可分为、。 ７、当时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于。 ８、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合、的变化，才能使输出有最大值。 ９、信号分析的过程主要包括：、。 10、系统动态特性在时域可用来描述，在复数域可用来描述，在频域可用来描述。 11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对信号有放大作用。 12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在。 13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其与输入的控制电压成线性关系。 14、调频波的解调又称，其解调电路称为。 15、滤波器的通频带宽和响应时间成关系。 16、滤波器的频率分辨力主要由其决定。 17、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝。 18、带通滤波器可由低通滤波器（f c2）和高通滤波器（f c1）而成（f c2> f c1）。 19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的；而重复性误差是 由误差引起的。 二、问答题（共30分） １、什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。（10分） ２、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？（10分） ３、选用传感器的原则是什么？（10分） 三、计算题（共55分） １、已知信号x(t)=e-t (t≥0)， (1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。 (2) 求x(t)的自相关函数R x (η) 。（15分） ２、二阶系统的阻尼比ξ=0.2，求ω=ωn时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10％，应取多大阻尼比？。（10分）３、一电容传感器，其圆形极板r = 4mm，工作初始间隙δ0 =0.3mm， （1）工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±2μm，求电容的变化量。 （2）如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF，读数仪表灵敏度S2=5格/mv，在 Δδ=±2μm时，读数仪表的指示值变化多少格？ （ε0 = 8.85×10-12 F/m）(8分) ４、已知RC低通滤波器的R=1KΩ，C=1MF，当输入信号μx= 100sin1000t时， 求输出信号μy 。（7分） ５、（1）在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 （2）如被测量x(t) = sinωt，载波y(t)=sin6ωt，画出各环节信号的波形图。 (15分 一、填空题： 1、连续 2、￠x2=H x2+óx2 3、电桥、放大、调制解调电路 4、非线性度、灵敏度、回程误差 5、斜率 6、组合型、一体化型 7、Δó〈〈ó0定位 8、相邻相反相对相同 9、信号分析、信号处理 10、传递函数、频率函数、脉冲响应函数11、差模12、分布电容 13、频率 14、鉴频、鉴频器 15、反比 16、带宽B 17、1 18、串联19、系统、随机 一、问答题 1、答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。 （1）测量对象
武汉理工大学《机械工程测试技术》课程实验报告 专业：机械电子工程 姓名：大傻逼 年级：2019级 班级：测控1班 学号：201903704567
实验三等强度梁弯矩、拉力测试和标定实验 实验目的 学会制定梁的弯矩和拉力传感器制作方法；学会金属电阻应变片的标定方法；学会通过弯矩信号推导等强度梁的垂向结构参数（固有频率和阻尼比系数） 2实验原理 实验原理图： 应变片R1 R2 R3 R4接线图 （3）电桥的灵敏度 电桥的灵敏度Su是单位电阻变化率所对应的输出电压的大小
Su=U/(ΔR/R)=0.25UO(ΔR1/R1+ΔR2/R2+ ΔR3 / R3- ΔR4 / R4)/(ΔR/ R) n=(R1/R1- R2 / R2+ R3/R3- R4/R4)/(ΔR/ R) 则Su=0.25n U1 式中，n 为电桥的工作臂系数 利用最小二乘法计算单臂全桥的电压输出灵敏度S，S = ΔV/Δm，并做出V～m 关系 在载物平台上加标准砝码，每加一个记录一个放大器输出电压值，并列表： 灵敏度为直线的斜率为 =（1.35+0.81+0.28）-（1.09+0.54+0）/3*2=0.135 V/k 实验图片贴片
贴片一 贴片二 固有频率和阻尼比的计算 在这个实验中，我们使用的是自由衰减法，以下是实验应该得到的曲线样本及物理模型。 做震动减弱原理图
实验步骤及内容 1，按要求，把各实验仪器连接好接入电脑中，然后在悬臂梁上粘紧压电式加速度传感器打开计算机，。。 2，打开计算机，启动计算机上的“振动测试及谱分析.vi ”。 3，选择适当的采样频率和采样点数以及硬件增益。点击LabVIEW 上的运行按钮（Run ）观察由 脉冲信号引起梁自由衰减的曲线的波形和频谱。 4，尝试输入不同的滤波截止频率，观察振动信号的波形和频谱的变化。 5，尝试输入不同的采样频率和采样点数以及硬件增益，观察振动信号的波形变化。 6，根椐最合适的参数选择，显示最佳的结果。然后按下“结束按钮，完成信号采集。最后我选择的参数是：采样频率sf 为512HZ,采样点数N为512点。 7，记录数据，copy读到数据的程序，关闭计算机。
第二章 信号分析基础 （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 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数,有均值x μ，均方值2x ψ，方差2 x σ 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对 称。 7、信号x(t)的均值μx 表示信号的 直流 分量，方差2x σ描述信号的 波动量 。 7、 当延时τ＝0时，信号的自相关函数R x (0)= 2x ψ，且为R x (τ)的 均方 值。 9、 周期信号的自相关函数是 同频率 周期信号，但不具备原信号的 相位 信息。 10、 为了识别信号类型，常用的信号分析方法有 概率密度函数 、和 自相关函 数 。 11、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶变换法 、 和 滤波法 12、 设某一信号的自相关函数为)cos(ωτA ，则该信号的均方值为2 x ψ=A ，均方根值 为x rms = （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。（对 ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（对 ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（错 ）
4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（错 ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（对 ） 6、 互相关函数是偶实函数。（错 ） （三）单项选择题 1、下列信号中功率信号是（ ）。 A.指数衰减信号 B.正弦信号、 C.三角脉冲信号 D.矩形脉冲信号 2、周期信号x(t) = sin(t/3)的周期为（ ）。 A. 2π/3 B. 6π C. π/3 D. 2π 3、下列信号中周期函数信号是（ ）。 A.指数衰减信号 B.随机信号 C.余弦信号、 D.三角脉冲信号 4、设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为（ ）。 A. 脉冲函数 B. 有延时的脉冲函数 C. 零 D. 常数 5、两个非同频率的周期信号的相关函数为（ ）。 A. 0 B. 1 C. π D. 周期信号 6、概率密度函数提供的信号的信息是（ ）。 A. 沿频率轴分布 B. 沿时域分布 C. 沿幅值域分布 D. 沿强度分布 7、不能用确定的数学公式表达的信号是（ ）。 A ．复杂周期信号 B ．瞬态信号 C ．随机信号 D.非周期信号 8、已知函数x(t)的傅里叶变换为X(f)，则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（ ）。 A ． )3( 2f X B ．)3(32f X C ． )(3 2f X D ． 2X(f) （四）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。
《机械工程测试技术基础》课后答案 章节测试题 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t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数???≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω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121 )(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和222 4.141n n n s s ωωω++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)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 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