希望这些练习能够给你带来帮助，让你轻松过关
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1
21)(+=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2224.141n 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
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 。
（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)(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。（ ）
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1
005.01)(+=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 。 5、 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。
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δ变化时，其灵敏度S 与δ之间的关系是：S ＝ 。
（1）δ1
k （2）δk （3）2-δk （4）2--δk
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)(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、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
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。
（二）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）0112e 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
（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。 （ ）
（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
6、 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u x 为零的宽带随机信号其自相关函数τ=0时R x (τ) ，τ→
∞时R x (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)cos(ωτA ，则该信号的均方值为2x
ψ= ，均方根值为x rms = 。 8、 最常用的功率谱估计方法为 。 9、 )(f S x 为信号的 沿频率轴的分布，2)(f X 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)sin()cos()(2221110?ω?ω++++=t A t A A t x ，求信号的自相关函数)(τx R ，并
画出自功率谱)(ωx S （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)(τx R 和输入—输出的
互相关函数)(τxy R 之间的关系为)()
(T R R x x +=ττ，试说明该系统起什么作用？ 6、 应用巴塞伐尔定理求
?∞∞-dt t c )(sin 2的积分值。
第六章 振动测试
（一）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 ，后面是测量激振点响应的 。
7、 压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式： 、和 。
8、 机械系统的主要振动参数是 ， 和 。
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√或×表示）
1、 压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（ ）
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、 压电式加速度计手持探针法测振时，加速度计的使用上限频率最低。（ ）
4、 压电式加速度计的重量越轻，使用上限频率越高，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，则激励的频率范围越大。（ ）
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，分别写出其相对位移频响函数、绝对位移频响函数。
3、 对于压电式加速度计，画出其工作原理图，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，画出其工作原理图，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x μ，均方值2x ψ，方差2
x σ；6、偶，奇；
（二）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√； （三）1、π0
2x ，20
x ；2、0，220
x ，)cos(10?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 πωπω44202220+--；
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、00t 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）√ √ ╳ ╳
（四）略
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21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）√ ╳ ╳ √
（四）略
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、2x 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、τωτωτ22212120cos 2cos 2)(A A A R x ++=，
[][])()(4)()(4)(222
2112120ωωδωωδωωδωωδω++-+++-+=A A A S x ； 2、ωτπτsin 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、
??-∞∞-==ππππ2/12/1221)(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
河北科技大学200X——200X学年第一学期
《传感器与测试技术》期末考试试卷
一、填空（每空1份，共20分）
1．测试技术的基本任务是。
2．从时域看，系统的输出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，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于Hz。
5．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。
8．带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1，其带宽B = ；若其带宽为1/3倍频程则fc2 = fc1。
9．属于能量控制型的传感器有、等。
10根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 统计特征等于时间平均
3．一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，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出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．电阻应变片的输入为。
A 力
B 应变
C 速度
D 加速度
6．用于评价系统的输出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
8．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
三、判断题（用√或×表示，在正确的题目对应的括号里填√，反之填×，每题1分，共10分）1．（）非周期信号的频谱是连续的。
2．（）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。
3．（）调幅波是载波与调制信号的叠加。
4．（）涡流传感器属于有源传感器。
5．（）滑线变阻器式传感器不适于微小位移量的测量。
6．（）窗函数频谱的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。
7．（）恒带宽滤波器的中心频率越高，其带宽越宽。
8．（）随机激振属于宽带激振法。
9．（）压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。
10.（）若系统是完全线性的，则输入输出的相干函数一定为1。
四、简答题（每题5分，共30分）
1．已知周期方波的傅立叶级数展开式为
??
? ??+++= t t t A t x 0005sin 513sin 31sin 8)(ωωωπ 试绘出该周期方波的单边幅值谱，并说明其频谱特点。
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1，问：
图1
（1） 这一波形是自相关函数还是互相关函数？为什么？
（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
ωτ
ωj H +=
11)(， 式中 s 05.0=τ 当输入信号为)45100cos(5.0)60cos(6.0)( -+=t t t x 时，求滤波器的稳态输出)(t y 2． （4分）有一信号)cos()(?ω+=t A t x ，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Ω=120R ，灵敏度5.2=S 的电阻丝应变片与阻值为Ω120的固定电阻组成电桥，
供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大，当应变片的应变为1000με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）某车床加工外圆表面时，表面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Z 1 = 30, Z 2 = 40, Z 3=20, Z 4=50, 传动轴Ⅰ的转速为 n 1 = 2000转/分（根据传动比计算可知：传动轴Ⅱ的转速为 n 2 = 1500转/分，主轴Ⅲ的转速为 n 2 = 600转/分），试分析哪一根轴上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响较大？为什么？
（a ） (b)
图2
2. （10分）欲测试图3(a)所示简直梁的动态特性参数（固有频率和阻尼比），（1）请从现有设备中选择，并用框图表示测试系统构成，简述测试过程；
（2）测得该梁的幅频特性曲线如图3（b ）所示，根据该曲线如何确定简直梁的动态特性参数（给出原理、公式并在图中表示）
（现有设备： 压电式加速度计、 压电式力传感器、磁电式速度计、电阻应变片、电荷放大器、功率放大器、信号发生器、激振器、数据采集分析系统、显示设备）
图3 (a)
图3 (b) 河北科技大学200X —200X 学年第一学期
《传感器与测试技术》期末考试试卷参考答案
学院 _ 年级 _ 考试班级 ___
一、 填空( 每空1分，答对得分，答错不得分，共20分)
1． 获取有用的信息
2． 脉冲响应函数
3． 时间(t )、频率f 或)(ω
4． 100Hz
5． 激励电压（或工作电压或桥压或电源）
6． 导体机械形变、半导体电阻率的（或半导体压阻效应）
7． 压电效应
8． 12c c f f - 、32（或1.26）
9． 电阻式传感器、涡电流传感器、电容式传感器、电感式传感器等，答对任何两个均得2分
10．调幅、调频、调相
11．同频相关不同频不相关/同频检测原理
12．传递、频率响应、脉冲响应
二、 选择题（每题1分，答对得分，答错不得分，共10分）
1—5 D B C A B
6—10 D B D B D
三、 判断题（每题1分，答对得分，答错不得分，共10分）
1—5 ×√×√√
6—10 √×√×√
四、 简答题（每题5分，共30分）
1．（5分）
2分
频谱特点：离散性、谐波性、递减性 3分(每答对一个得1分)
2．（5分）
固有频率(n ω)和阻尼比(ξ) 3分(每答对一个得1.5分)
为了实现不失真,阻尼比(ξ)取值0.6 ~ 0.8; 工作频率取值小于等于0.58n ω 2分(每答对一个得1分)
3. （5分）
输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A 0x(t-t 0), 其中A 0和t 0为常数,
则为不失真测试。 2分
或者用文字描述上述关系，描述正确2分，不完整1分，错误不得分。
实现不失真测试的测试装置的
幅频特性为 A(ω)= A 0 = 常数 1.5分
相频特性为 φ(ω)=ω0t - 1.5分
或者用文字表述，表述正确同样得分。
4. （5分）
（1）电压幅值调理（或者放大） 1分
（2）滤波（或者滤去高频） 2分
（3）隔离直流分量（或者隔直） 1分
（4）如原信号进行调制，则应先进行解调（或者解调） 1分
5. （5分）
动态电阻应变仪采用的是纯电阻交流电桥（1分），即使各桥臂均为电阻，由于导线间存在分
布电容（1分），相当于在各桥臂上并联了一个电容，因此，除了电阻平衡外，还须有电容平衡（3分）。 5分
其它的表述酌情给分。
6. （5分）
（1）互相关函数，因为是非奇非偶函数。 2分
（2）频率信息：正弦波形的频率与此波形频率相同 1分
相位信息：两正弦波形之间的相位差就是此波形中的初相位 1分
幅值信息：此波形的振幅是两个正弦波振幅乘积的一半 1分
五、 计算题（共14分）
1. （6分） )45100cos(5.0)60cos(6.0)(?-+=t t t x
令)60cos(6.0)(1t t x =，)45100cos(
5.0)(2?-=t t x 根据线性系统频率保持性和幅频相频特性
2)(11)(τωω+=A ，)tan()(τωω?-= 由601=ω，可以得到：
316.0)
6005.0(11)(21=?+=ωA 1分 ?-=?-=-=565.71)6005.0()()(1arctg arctg τωω? 1分
)565.7160cos(1896.0)565.7160cos(316.06.0)(1?-=?-?=t t t y
由1002=ω，可以得到： 196.0)
10005.0(11)(22=?+=ωA 1分 ?-=?-=-=69.78)10005.0()()(2arctg arctg τωω? 1分
)69.123100cos(098.0)69.7845100cos(
5.019
6.0)(2?-=?-?-?=t t t y 由线性系统的叠加性可得
)69.123100cos(098.0)565.7160cos(1896.0)()()(21?-+?-=+=t t t y t y t y 2分
2.（4分） 自相关函数：?+?=T x dt t x t x T R 0
)()(1lim )(ττ 1分 =dt t A t A T
T )])(cos[)cos(1lim 0?τω?ω++?+? =)cos(2
2
ωτA 1分 均值：?-=22000)(1T T x dt t x T μ=?-+22
00
0)cos(1T T dt t A T ?ω=0 1分 方差：2])([12220200
A dt t x T T T x x =-=?-μσ 1分
3. （4分）单臂：
36000105.241010005.24
141414--?=????==??=??=u S u R R u R R u y εV 2分 双臂：
3600010541010005.22
121212--?=????==??
=??=u S u R R u R R u y εV 2分 六、 应用题（共16分）
1. （6分）转动轴I 的转动频率为：2000/60=33.3HZ ； 1分
转动轴II 的转动频率为：1500/60=25HZ ； 1分
转动轴III 的转动频率为：600/60=10HZ ； 1分
与实验测得振纹的频谱图比较可知轴II 上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大。 3
分
2．（10分）
（1）（6分）
测试系统组成框图：（4分）
测试过程（2分）：信号发生器产生的信号由功率放大器放大后传送给激振器，激振器通过压电式力传感器
对简支梁激振；压电力传感器拾取激振力信号，压电加速度传感器拾取振动信号，分别经电荷放大器放大后送入数据采集系统，最后由显示设备显示频率响应函数。
（2）（4分）
幅频特性峰值0A 对应的频率为简支梁的固
有频率n ω；2分
半功率点（或者021
A 或者0.7070A ）对应
的频率分别为1ω、2ω；阻尼比如下方法估计：
n ωωωζ12-=
2分
要求能在图中正确表示，否则酌情扣分。
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的。 ２、均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差σx2的关系是。 ３、测试信号调理电路主要有、、。 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、— ３、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） ４、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 (τ) 。（15分） ２、二阶系统的阻尼比ξ=，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 = ×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、热电偶测温的原理、基本定律及应用、热电偶测温冷端温度补偿方法 （温差电动势可以忽略不计，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势） 热电偶回路的热电动势只与组成热电偶的材料及两端接点的温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。导体材料确定后，热电动势的大小只与热电偶两端的温度有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的基本原理。 (1) 均质导体定律 如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零；反之，如果有热电动势产生，两个热电极的材料则一定是不同的。根据这一定律，可以检验两个热电极材料的成分是否相同(称为同名极检验法)，也可以检查热电极材料的均匀性。 (2) 中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体C，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。 (3) 标准电极定律
如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就可知。为分度表的制作提供理论基础 (4) 中间温度定律 热电偶在两接点温度分别为T、T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度分别为T、Tn和接点温度分别为Tn、T0时的相应热电动势的代数和。为分度表的应用提供理论基础 由于热电偶产生的电势与两端温度有关，只有将冷端温度保持恒定才能使热电势正确反映热端的被测温度。由于有时很难保证冷端温度在恒定0℃，故常采取一些冷端补偿措施。 1.冷端恒温法 (1) 冰点槽法 (2) 其它恒温器 2.补偿导线法：将冷端延伸到温度恒定的场所 3.计算修正法 4.电桥补偿法
5.显示仪表零位调整法 6.软件处理法 2、霍耳传感器的工作原理、特点 原理：半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直 于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。作用在半导体薄片上的磁场强度B越 强，霍尔电势也就越高。霍尔电势用下式表示： 特点： 1、为提高灵敏度, 霍尔元件常制成薄片形状。 2、要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。 3、只有半导体材料适于制造霍尔片。 4、霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 5、霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。
机械工程测试技术期末 考试试题A Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
《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_____和_____ 。 2.测量结果与_____ 之差称为_____ 。 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 _____。 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()00t t x t t π?≥?=??
Chapter 1 1、信号的三种分类方法及其定义 （1）确定性信号与随机信号。若信号可表示为一个确定的时间函数，因而可确定其任何时刻的量值，这种信号称为确定性信号（分为周期信号，非周期信号）；随机信号是一种不能准确预测未来瞬时值，也无法用数学关系式来描述的信号。 （2）连续信号和离散信号。若信号数学表示式中的独立变量取值是连续的，为连续信号；若独立变量取离散值，为离散信号。 （3）能量信号和功率信号。电压信号x（t）加到电阻R上，其瞬时功率P（t）=x2（t）/R。把信号x（t）的平方x2（t）及其对时间的积分分别称为信号的功率和能量。 2、周期信号频谱的三个特点 （1）周期信号的频谱是离散的（2）每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸分量频率的公约数（3）各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。 3、傅里叶变换的性质（P30 表1-3） 时域 频域 δ（t）? 1 （单位瞬时脉冲）（均匀频谱密度函数） 1 ?δ（f）（幅值为1的直流量）在（f=0处有脉冲谱线） δ（t-t0）?e-j2πfto δ函数时移t0 （各频率成分分别相移2πfto 角） ej2πfot ?δ （f-f0） （复指数函数）（将δ（f）频移到f0） 正、余弦函数的频谱密度函数： 由sin2πf0t=j（e-j2πfot-ej2πfot）/2，cos2πf0t=（e-j2πfot+ej2πfot）/2，变换为sin2πf0t?j[δ（f+f0）-δ（f-f0）]/2,cos2πf0t? [δ（f+f0）+δ（f-f0）]/2
第 2 页 共 7 页 5、各态历经平稳随机过程定义及其性质 定义：平稳随机过程是指其统计特征参数不随时间而变化的随机过程。 性质：当取样在时间轴上作任意平移时，随即过程的所有有限维分布函数是不变的。 6、随机信号的主要特征参数及其含义 参数：（1）均值、方差和均方值（2）概率密度函数（3）自相关函数（4）功率谱密度函数。 含义：均值μx 表示信号的常值分量，方差σx2描述随机信号的波动分量，均方值φ2描述随机信号的强度。概率密度函数表示信号幅值落在指定区间的概率。自相关函数，假如x(t)是某各态历经随机过程的一个样本记录，x （t+τ）是时移的样本，在任何t=ti 时刻，从两个样本上可以分别得到两个值x(ti ）和x （ti +τ），而且x(t) 和x （t+τ）具有相同的均值和标准差。功率谱密度函数，.对于具有连续频谱和有限平均功率的信号或噪声，表示其频谱分量的单位带宽功率的频率函数。 习题1-3求指函数x （t ）=Ae-at （a>0,t ≥0）的频谱。 解：指函数的频谱 x （t ）=X （f ）? ∞∞ -x （t ）e-j2πftdt=? ∞ Ae-ate-j2π ftdt=A/(a+j2πf) 习题1-6求指数衰减振荡函数x （t ）=e -at sinw 0t 的频谱。 解：指数衰减振荡函数的频谱x （t ）=X （f ）?∞ ∞-x （t ）e -j2πft dt=?∞ （e -at sin2πf 0t ）e -j2πft dt=?∞0 e -at 2j （e -j2πfot - e j2πfot ）e -j2π ft dt=2 j ( ） π（）π（fo -f j2a 1-fo f 2j a 1+++) Chapter 2 1、测试装置的静态特性参数有哪几个？各自的含义？ 参数及含义：(1)线性度，测量装置输入、输出之间的关系与理想比例关系（即理想直线关系）的偏离程度(2)灵敏度，单位输入变化引起的输出变化，通常使用理想直线的斜率作为测量装置的灵敏度值(3)回程误差（迟滞），描述测量装置同输入变化方向有关的输出特性(4)分辨力， 引起测量装置的输出值产生一颗可察觉变化的最小输入量（被测量）变化值称为分辨力(5)零点漂移和灵敏度漂移，零点漂移是测量装置的输出零点偏离原始零点的距离；灵敏度漂移则是由于材料性质的变化引起的输入与输出的关系（斜率）的变化。总误差是零点漂移与灵敏度漂移只和。 2、传递函数的分母由什么决定？分子由什么决定？ 传递函数H （s ）=Y （s ）/X （s ），分母X （s ）取决于系统的结构。分母中s 的最高次幂n 代表系统微分方程的阶数。分子Y （s ）则和系统同外界之间的关系。如输入（激励）点的位置、输入方式、被测量及测点布置情况有关。 3、一阶系统的传递函数、频率响应函数、幅频特性和相频特性 传递函数：H （s ）=1/（τs+1），频响函数：H （w ）=1/（j τw+1），幅频特 性：A （w ）= 2 w 11 ） （τ+，ψ（w ）=-arctan （τw ），负号表 示输出信号滞后于输入信号。 4、二阶系统的传递函数、频率响应函数、幅频特性和相频特性 传递函数：2 n n 2 2 n s 2s s H ωξωω++=）（，频响函 数： n 2n j 2]- 1[1 H ωωξωωω+= ）（）（，幅频 特性： 2 n 222n 4]1[1 A ）（）（ ）（ωωξωωω++= ，相频特性： 2 n n -12-arctan ） （）（ ）（ωωωω ξωψ= 5、实现不失真测试的条件 设有一个测量装置，其输出y （t ）和输入x （t ）满足y （t ）=A0x （t-t0），
机工测试题 一．判断题.(本题共10分，对则打“√”，不对则打“×”) 1．所谓并行传送就是用数量等于数据字位数的多根数据线同时传送数据。（） 2．振动子的固有频率越高，其灵敏度也越高。（） 3．频率不变性原理是指线性测试系统的输出信号的频率总等于输入信号的频率。.( ) 4．一台精密度高的仪器，当存在测量误差时，多次重复测量的结果必定是集中、始终偏离正确位。（） 5．对一个具有有限频谱（0~fc）的连续信号采样，若满足2fcTs≥1,采样后得到的输出信号能恢复为原来的信号。（）[Ts为采样频率] 6．交流电桥的输出信号经放大后，直接记录就能获得其输入信号的模拟信号了。（） 7．由于存在横向效应，所以用金属丝应变片单独测定横向应变时，其灵敏度比测定纵向应变要低。（） 8．在常系数的线性系统中，当初始条件为零时，系统输出的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。（） 9．时间常数表征一阶系统的惯性，是过渡过程长短的度量。（） 10．GP-IB中采用了字节并行字位串行的信息传递方式。（） 一.选择题(共15分，每题1.5分) 1．测量传感器特别适宜于测量（） a. 静态量； b. 准静态量； c. 动态量； d. 三者均可以 2．不失真测量的条件除要求测量系统幅频特性是常值外，其相频特性要求满足（） a.相移与频率成正比; b.常值相移 ; c.任意相移 ; d.无特殊要求 3．压电式传感器最好采用电荷放大器的原因是（） a.使放大器的增益增大； b.非线性失真小； c.可忽略导线电容和分布电容； d.频率特性特别好4．若给时间常数为τ的一阶系统，输入频率为ω=1/τ的正弦信号，则输出与输入相位差为（）。 a.-450 ； b.-900 ； c.-1450 ； d.-1800 5．压电材料按一定方向置放在电场中，其几何尺寸发生变换，称为（）效应 a.压电效应； b.压阻效应； c.逆压电效应； d.压磁效应 6．对某二阶系统输入周期信号X(t)=A0sinωm t，则系统输出信号有以下特性（）。[注：ωm>ωn] a.幅值、频率、相位皆不变； b.频率改变，幅值、相位不变； c.幅值、相位改变，频率不变； d.相位不变，幅值、频率改变。 7．将时域信号进行时移，则该信号对应的频域信号将会产生（） a.扩展； b.压缩； c.不变; d.仅有相移 8．一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围（） a.越宽； b.越窄； c.不变； d.无规律可寻 9．某间接测量的函数式为y=a0x1x2, 则y的标准误差为（）（式中σx1 、σx2分别为直接测量量值x1、x2的标准误差） . a. 2 1 2 2 2 1 ) ( x x y σ σ σ+ = ; b. 2 1 2 2 2 1 ) ( x x y aσ σ σ+ = ; c. 2 1 2 2 2 2 2 1 2 1 ) ( x x y x x aσ σ σ+ = ; d. 2 1 2 1 2 2 2 2 2 1 ) ( x x y x x aσ σ σ+ = 10．半导体应变片在测量某一构件应变时，其电阻相对变化是由（）来决定的 a.变形； b.电阻率的变化； c.弹性模量的变化； d. 泊松比的变化
《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?≥?=??
《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
一、选择题 1、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的___A___倍. A、2 B、3 C、4 D、5 2、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有___D___ 和__D____。 A、时域法，相频法 B、时域法，幅频法 C、相频法，幅频法 D、时域法，频域法 3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的___B___。 A、电阻应变效应 B、压电效应 C、电磁感应 D、霍尔效应 4、传感器的静态特性中，输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为___B___。 A、线性度 B、灵敏度 C、稳定性 D、回程误差 6、信息与信号二者间关系是__C____。 A、信息与信号相同 B、信息包含信号 C、信息在信号之中 D、信息与信号无关 7、当两信号的互相关函数在t 0有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移t 时，相关程 度__B____。 A、最低 B、最高 C、适中 D、一般 8、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的___A__越小。 A、被测量 B、输出量 C、频率特性 D、显示值 9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取( ) A、干扰噪声信号 B、正弦信号 C、有用信号 D、频域信号 10、时域信号的时移，则频谱变化为（） A、扩展 B、压缩 C、不变 D、相移 11、记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽( ) A、变窄，幅值压低 B、扩展，幅值压低
C、扩展，幅值增高 D、变窄，幅值增高 12、用二阶系统作测量装置时，为获得较宽的工作频率范围，则系统的阻尼比应( ) A、愈大愈好 B、愈小愈好 C、接近1/2 D、接近 13、对二阶系统输入信号x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为( ) A、A1sin(w1t+φ1）+A2sin(w2t+φ2） B、A1A2sinw1tsinw2t C、A1＇sinw1t+A2＇sinw2t D、A1＇sin（w1t+φ＇１）+A2＇sin（w2t+φ２＇） 15、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( ) A、电容式 B、压电式 C、电阻式 D、电涡流式 16、只使在fe 1～fe 2 间频率的信号通过，应采用（）滤波器 A、带阻 B、带通 C、高通 D、低通 17、在选用振子时，除了使阻尼比接近０.７外，应使被测正弦信号的最高频率fm( )振动子的固有频率fn A、等于 B、>2倍 C、≤（０.５-０.６） D、<０.1倍 18、为使电缆的长度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 19、当τ→∞时,信号x（t）的自相关函数Rx（τ）呈周期性变化,说明该信号( )。 A、为周期信号
第1章绪论 1 计量、测试、测量的概念。 2 测试系统的组成及各环节的作用，并举例说明。 第2章传感器 1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。 解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。 2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。 解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。 3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？ 解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。 电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。 半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。 4 有一电阻应变片，其灵敏度S g＝2，R＝120。设工作时其应变为1000，问R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）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）I1=1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I2=1.5/(R+R)=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 3）=(I2-I1)/I1100%=0.2% 4）电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量程不够，无法测量12.5mA的电流；如果采用毫安表，无法分辨0.025mA的电流变化。一般需要电桥来测量，将无应变时的灵位电流平衡掉，只取有应变时的微小输出量，并可根据需要采用放大器放大。 3-5 电感传感器（自感型）的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取这些措施会带来什么样后果？
第1章 信号分析基础 ⒈信息：描述事物运动的状态和方式 ⒉信号：信息是客观存在或运动状态的特征，它总是通过某些物理量的形式表现出来，这些物 理量就是信号 ⒊信息与信号之间的关系：信号时信息的载体，是物质，具备能量；信息是信号所载的内容，不等于物质，不具 备能量。同一个信息，可以用不同的信号来运载；同一种信号，也可以运载不同的信息 ⒋谐波信号：在周期信号中，按正弦或余弦规律变化的信号。表达式为)cos(x )(?+=wt t x 圆频率T 2π= w ，频率为π2w f =，周期w f π21T == ⒌周期信号的频谱特性：①周期信号各谐波频率必定是几波平率的整数倍频率分量（谐波性） ②频谱是离散的（离散性） ③有幅频谱线看出，谐波复制总的趋势是随谐波次数增多而减小（收敛性） 6.傅里叶级数定理：以T 为周期的函数)(t x ，如果在[2,2T T - ]上满足狄利克雷条件，即)(t x 在[2 ,2T T -]上满足：①连续或只有有限个第一类间断点 ②只有有限个极值点。则在[2 ,2T T -]上可展开成傅里叶级数。 0w 为基频。连续点处： ∑∞=++=1 000)sin cos (2)(n n n t nw b t nw a a t x =∑∞ =++100)cos(2n n n t nw A a ? = ) cos(][0) (1 00000n n c t nw j n t jnw n n n t jnw n t jnw n c t nw c e c e c e c e c c n ∠+===++∑∑∑∑∞ ∞ -∠+∞ ∞ -∞ -∞ =∞ =- dt nw t x T b dt nw t x T a dt t x T a T w T T n T T n T T ???---====22 002 22200sin )(2,cos )(2,)(2,2π n n n n n n a b b a A arctan ,22-=+= ?， 2 sin ,2cos ? ?????j j j j je je e e --+-= += n n n n n n n n n n a b arc c c A b a c c ?==-=-∠∠=+==,2 222 的傅里叶逆变换 的傅里叶变换和这种变换称为构成了一种变换，既与傅里叶变换：)()(),()()()()()(,)()(.722f X t x f X t x f X t x dt e t x f X df e f X t x ft j ft j ?==??∞ ∞ --∞ ∞ -ππ其中为频谱函数的傅里叶像函数。为的傅里叶原函数，为)()()()()(f X t x f X f X t x 。 ⒏傅里叶变换的主要性质：①奇偶虚实性质 ②线性叠加性质 ③对称性质 ④时间 尺度改变性质 ⑤时移性质 ⑥频移性质 ⑦卷积定理 ⑧微分性质 ⑨积分性质
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 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个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬变周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方差 。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 关于Y 轴 （偶） 对称，虚频谱（相 频谱）总是 关于原点（奇） 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2224.141n 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 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 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)(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 -
机械工程测试技术基础第三版熊诗波 绪论 0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。 解答：教材P4~5，二、法定计量单位。 0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。 3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。 0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差） 0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。 ①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm2 解答： ① ② ③ 0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？ 解答： (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。 (2)要点：见教材P11。 0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答： (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而 引用误差=绝对误差/引用值 其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。量程越大，引起的绝对误差越大，所以在选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程。
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态测试。 如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及补偿 与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和 初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K 为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大 灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以 及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象，该现 象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 18.差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级 线圈要求反向串接。 19.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变压器电桥、调频电路、运算放大器电路。 20.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 21.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看作是一个电荷源与一个电容器的并联。 22.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大器。其中若传感器输出接电荷放大器，则其输 出基本不受连接电缆长度的影响。 23.压电式传感器的测量电路中，前置放大器的作用是阻抗变换和信号放大。 24.目前，用压电陶瓷制作的力传感器一般不能用于测量静态力，而只能用来测量动态力。 25.热电偶热电动势的形成是由于接触电动势和温差电动势共同作用的结果。 26.若组成热电偶的两导体材料相同，当参比端温度为20℃、工作端温度为100℃时，则其
《机械工程测试技术基础》课程试题一 一、填空题（每空1分，共30分） 1、非周期信号，时域为)(t x ，频域为)(f X ，它们之间的傅氏变换与逆变换关系式分 别是：)(f X ＝t ft j d e t x π2)(-+∞∞-? ，)(t x ＝f ft j d e f X π2)(+∞∞-? 。 2、不失真测试条件中，要求幅频特性应为 常数 ，相频特性应为线性。 3、具有 压电效应 的材料称为压电材料，常用的压电材料有石英晶体和 压电陶瓷 。 4、当霍尔片受到与电流方向垂直的磁场作用时，不仅会产生霍尔电势，而且还会出现半导体电阻率增大的现象，这种现象成为 磁阻效应（或高斯效应）。热电偶的工作原理是基于 热电效应 。 5、自相关函数能将淹没在噪声中的周期信号提取出来，其 频率 保持不变，而丢失了 相位 信息。 6、频率混叠是由于 采样频率过低 引起的，泄漏则是由于 信号截断 引起的。 二、单项选择题(每小题2分，共20分) 1、测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是 B 。 A.卷积 B.傅氏变换对 C.拉氏变换对 D.微分 2、极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为 C 。 A ．电容量微小影响灵敏度 B.非接触测量 C. 灵敏度与极距的平方成反比，极距变化大则产生非线性误差 D. 以上都不对 3、在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是 D 。 A.恢复载波信号 B.恢复调制信号的幅值 C.恢复已调制波 D.恢复调制信号的幅值和极性 4、RC 微分电路实际上是一种 B 滤波器。 A.低通 B.高通 C.带通 D.带阻 5、对连续信号进行采样时，采样频率越高，当保持信号的记录时间不变时，则 C 。 A.泄漏误差就越大 B.量化误差就越小 C.采样点数就越多 D.频域上的分辨率就越低 三、判断题(正确的在题干的括号内划“√”，错误的在题干的括号内划“×”；每小题1
《机械故障诊断基础》教学大纲 课程类别：选修课(专业课) 适用专业；机械设计制造及其自动化 执行学时：24学时 一、本课程在培养计划中的作用 （一）本课程是一门专业课，研究的内容为机械系统动态信号处理与分析及以上内容在典型机械零部件运行过程中的状态分析与识别。在本课程中，培养学生利用所学知识正确分析与判断典型机械零部件运行过程中的状态的技能，并了解掌握故障诊断知识的更新及发展动向。 （二）基本要求 1 、从进行机械故障诊断所必备的基本知识与方法出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识： （1）机械系统动态信号处理与分析方法 （2）转轴组件的振动特性的描述及故障分析方法。 （3）滚动轴承的振动特性的描述及故障分析方法。 （4）齿轮箱的振动特性的描述及故障分析方法。 （5）红外检测技术。 （6）润滑油样分析。 2 、本课程实践性很强，所以实验课是达到本课程教学要求和使学生经受工程技术训练必不可少的环节。开设实验应不少于6学时，重点为典型机械零部件运行过程中振动信号的测试与分析，典型故障信号的分析与故障判断。 （三）与其它课程的联系 在学习本课程之前应具有《机械工程测试技术基础》课程的知识。 讲课学时的分配： 概述 1 学时 信号分析方法及应用 3 学时 机械故障诊断依据的标准 2学时 转轴组件的振动特性描述及故障分析 2 学时 滚动轴承的振动特性的描述及故障分析 2学时
齿轮箱的振动特性的描述及故障分析 2 学时 红外检测技术 2学时 润滑油样分析 2 学时 实验 6学时 总讲课学时 22学时 考试 2 学时 二、课程内容的重点、先进性、实用性和特点 本课程属专业课，与前设课程《机械工程测试技术基础》课程衔接紧密，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、温度等参量的测试及状态判断中。 近年来，随着传感技术、电子技术、信号处理与计算机技术的突破性进展，《机械故障诊断基础》课程从理论、方法到应用领域都发生了很大的改变。要求本课程的讲授要知识面广、实践性强，结合新理论、新方法及新的使用领域，使学生了解前沿动态。 三、授课大纲 概述 课程的内容、方法。诊断信息的来源、获取，典型故障示例，学习方法。 第一章信号分析方法及应用 1、时域分析与频域分析。 2、时域与频域的转换。 3、时、频域信号中蕴涵的信息分析。 第二章机械故障诊断依据的标准 1、故障诊断的绝对判断标准 2、故障诊断的相对判断标准 3、故障诊断的类比判断标准 4、几种判断标准的选用及判断实例。 第三章转轴组件的振动特性描述及故障分析 1、转轴组件的振动机理 2、转轴组件的振动原因识别 3、现场平衡技术 第四章滚动轴承的振动特性的描述及故障分析 1、滚动轴承失效的基本形式 2、滚动轴承的振动机理 3、滚动轴承的振动监测及故障判别
工程测试技术试题及答 案 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试 称为静态测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均 技术以及补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器 的线性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力 信号输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变 片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法 可以得到最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃 瓶、塑料零件以及水的液位的检测。