《工程测试技术基础》.doc

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()(0ϕω+=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2sin )(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 ns s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。

工程测试技术基础工程测试技术基础是现代工程领域非常重要的一个领域，工程测试技术基础包含了一些工程学科基础知识以及测试技术、测试方法和测试设备的知识等。

在工程测试技术的实际应用中，它能够帮助工程设计者和工程师们更好地理解和把握工程运行的状况以及进行问题排除，从而大大提高工程的安全性和可靠性，使得工程的设计和运行更加高效、稳定和安全。

在本文中，将会介绍工程测试技术基础的相关知识。

一、工程测试技术基本概念工程测试技术是用科学方法和技术手段来对工程进行量化测量、记录和分析的过程，它不仅可以测量各种物理量和电气参数，还可以对物理现象进行分析和解释。

以工程学科为例，工程测试技术包含了诸多测试方法和测试技术，例如：电子数字测量、信号分析、计算机仿真、热工测试、机械振动测试、光学测试、气体测试和电机测试等。

工程测试技术的设计目的是为了得到准确的，可重复的和有意义的测试数据，并且使测试过程不影响工程的正常运行，以及对测试结果进行分析和解释。

根据测试对象的不同，工程测试分为产品测试和系统测试。

产品测试是指对制造的单个产品进行测试。

而系统测试则是对整个系统进行测试，包括硬件和软件。

二、测试方法与分析在工程测试过程中，测试方法和测试设备非常重要，有多种测试方法可以用于检测工程中的各种参数和变量。

接下来，我们将介绍一些常用的测试方法和测试设备。

1. 机械测试机械测试主要用于测量物体在机械方面（如力、形变、位移和速度等）的性能和特征。

通常采用传感器和数字多功能测量仪器来进行测量，例如拉伸试验机、压缩试验机、硬度计、扭转试验机、冲击试验机等。

2. 电气测试电气测试主要用于测量电气参数和电气性能，例如电压、电流、电阻、电势差等。

通常采用万用表、示波器、电源和信号生成器等仪器来进行测量。

3. 光学测试光学测试主要用于分析光学器件和系统的性能和特点，例如照明系统、视觉系统和光通信系统。

常用的测试仪器包括光谱仪、分光仪、激光测量仪、显微镜等。

机械工程测试技术基础试题及答案解析1 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σx2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 (τ) 。

（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？。

机械工程测试技术基础熊诗波课后习题答案1《机械工程测试技术基础》-第三版- 熊诗波等著绪论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/cm 2 解答：①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰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。

《机械⼯程测试技术基础实验指导书》测试技术基础实验指导书机械与汽车⼯程学院机械设计教研室丁曙光、赵⼩勇⼆OO七年⼗⼀⽉实验⼀电阻应变⽚的灵敏的测定⼀、实验⽬的1、掌握电阻应变⽚灵敏系数的⼀种测定⽅法。

2、练习使⽤YJD-1静动态电阻应变仪。

⼆、实验原理1、电阻应变⽚的灵敏系数测定原理：当电阻应变⽚粘贴在试件上受应变ε时，其电阻产⽣的相对变化εK RR=? （1—1）⽐值K 即为应变⽚的灵敏系数。

只要应变量不过分⼤时，K 为常数。

当RR及ε值分别测得后，K 值即可算出。

等强度梁表⾯轴向应变ε，可从挠度计上百分表的读数算出：24lhf=ε（1—2）式中 f ——百分表读出的挠度计中点的挠度值。

h ——等强度梁厚度。

l ——挠度计跨度。

电阻应变⽚的相对电阻变化RR是根据电阻应变仪测出的指⽰应变仪ε和应变仪所设定的灵敏系数值K 仪（通常⽤K 仪=2.0）算得：仪仪ε?=?K RR∴应变⽚的灵敏系数 K=24hf/l K R R仪仪εε?=? （1—3）实验时可采⽤分级加载的⽅式，分别测量在不同应变值时应变⽚的相对电阻变化，以⽽验证它们两者之间的线性关系。

2、YJD-1型静动态应变仪的使⽤⽅法：YJD-1型应变仪可⽤于静动态应变测量。

其主要技术参数为：静态时量程0～±16000µε，基本误差<2%，动态测量时量程①0～±2000µε，②0±400µε，⼯作频率0～200HZ ，采⽤应变⽚的灵敏系数在 1.95～2.60范围内连续可调。

配套使⽤的P20R-1预调平衡箱共20点，预调范围为±2000µε，重复误差±5µε。

静态应变测量时操作步骤：①将应变⽚出线与应变仪连接，半桥接法时（参见图2—1），将应变⽚R 1、R 2分别接到AB 和BC 接线柱，此时应变仪⾯板上A ’DC’三点⽤连接铜⽚接好，应变仪内AA ’和CC ’⼀对120Ω精密电阻构成另外半桥；全桥接法时，将A’D C ’三点连接铜⽚拆除，应变⽚R 1，R 2，R 3，R 4分别接到ABCD 接线柱上并拧紧。

2.2用一个时间常数为0.35s 的一阶装置去测量周期分别为1s ，2s ，5s 的正弦信号，问幅值误差将是多少？解：()()()ωωωτωωX Y j j H =+=+=135.0111 ()()2277.01135.011⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=πωωA当T=1s 时，()41.01=ωA ，即x Y A A 41.0=，误差为59% 当T=2s 时，()67.02=ωA ，误差为33% 当T=5s 时，()90.03=ωA ，误差为8%2.3求周期信号()()45100cos 2.010cos 5.0-+=t t t x ，通过传递函数为()105.01+=s s H 的装置后所得到的稳态响应。

解： 利用叠加原理及频率保持性解题 ()()()45100sin 2.09010sin 5.0+++=t t t x()()()22005.01111ωτωω+=+=A ，()()ωωφ005.0arctg -=101=ω，()11=ωA ，() 86.21-ωφ()()86.29010sin 15.01-+⋅⨯=t t x ，1002=ω，()89.02=ωA ，()57.262-=ωφ()()4557.26100sin 89.02.02+-⋅⨯=t t y()()()43.18100sin )178.0(14.8710sin 5.0+-++=∴t t t y2.7将信号t ωcos 输入一个传递函数为()121+=s s H 的一阶装置后，试求其包括瞬态过程在内的输出()t y 的表达式。

解： ()()()90sin cos +==t t t x ωω()11+=s s H τ，()()211τωω+=A ，()τωφarctg -=()()()()τωωτωarctg t t y -++=90sin 112=()()τωωτωarctg t -+cos 1122.8求频率响应函数()()2176157753601.013155072ωωω-++j j 的系统对正弦输入()()t t x 8.62sin 10=的稳态响应的均值显示。

一、 信号及其描述1、周期信号频谱的特点：①离散性——周期信号的频谱是离散的；②谐波性——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收敛性——谐波分量的幅值按各自不同的规律收敛。

2、傅里叶变换的性质：奇偶虚实性、对称性、线性叠加性、时间尺度改变特性、时移和频移特性、卷积特性、积分和微分特性。

3、非周期信号频谱的特点：①非周期信号可分解成许多不同频率的正弦、余弦分量之和，包含了从零到无穷大的所有频率分量；②非周期信号的频谱是连续的；③非周期信号的频谱由频谱密度函数来描述，表示单位频宽上的幅值和相位；④非周期信号频域描述的数学基础是傅里叶变换。

二、测试装置的基本特性1、测量装置的静态特性是在静态测量情况下描述实际测量装置与理想时不变线性系统的接近程度。

线性度——测量装置输入、输出之间的关系与理想比例关系的偏离程度。

灵敏度——单位输入变化所引起的输出变化。

回程误差——描述测量装置同输入变化方向有关的输出特性，在整个测量范围内，最大的差值称为回程误差。

分辨力——能引起输出量发生变化的最小输入量。

零点漂移——测量装置的输出零点偏离原始零点的距离，它是可以随时间缓慢变化的量。

灵敏度漂移——由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系的变化。

2、传递函数的特点：①()s H 与输入()t x 及系统的初始状态无关，它只表达系统的传输特性；②()s H 是对物理系统的微分描述，只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构；③对于实际的物理系统，输入()t x 和输出()t y 都具备各自的量纲；④()s H 中的分母取决于系统的结构。

3、一阶测试系统和二阶测试系统主要涉及哪些动态特性参数，动态特性参数的取值对系统性能有何影响？一般采用怎样的取值原则？ 答：测试系统的动态性能指标：一阶系统的参数是时间常数τ；二阶系统的参数是固有频率n ω和阻尼比ξ。

对系统的影响：一阶系统的时间常数τ值越小，系统的工作频率范围越大，响应速度越快。

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()(0ϕω+=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2sin )(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。

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fc 2、fc 1,其带宽B = ；若其带宽为1/3倍频程则fc 2 = fc 1.9． 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。

《机械工程测试技术基础》知识点总结引言机械工程测试技术是机械工程领域中的重要组成部分，它涉及到对机械系统的性能、参数和状态进行测量、分析和评估。

随着科技的发展，测试技术在提高产品质量、优化设计、降低成本和保障安全等方面发挥着越来越重要的作用。

第一部分：测试技术概述1.1 测试技术的定义测试技术是指利用各种仪器和方法对机械系统进行定量或定性的测量，以获取系统的性能参数和状态信息。

1.2 测试技术的重要性质量控制：确保产品符合设计标准和用户需求。

故障诊断：及时发现并解决机械故障，延长设备使用寿命。

性能优化：通过测试数据对机械系统进行优化设计。

第二部分：测试技术基础2.1 测量的基本概念测量单位：国际单位制（SI）和常用单位。

测量误差：系统误差、随机误差和测量不确定度。

2.2 传感器原理电阻式传感器：利用电阻变化来测量物理量。

电容式传感器：基于电容变化来测量。

电感式传感器：基于电感变化来测量。

光电传感器：利用光电效应来测量。

2.3 信号处理技术模拟信号处理：滤波、放大、模数转换。

数字信号处理：FFT、数字滤波、谱分析。

2.4 数据采集系统硬件组成：数据采集卡、接口、传感器。

软件功能：数据采集、处理、存储和分析。

第三部分：机械性能测试3.1 力和扭矩测试力测试：静力测试和动力测试。

扭矩测试：静态扭矩和动态扭矩的测量。

3.2 振动测试振动类型：随机振动、谐波振动、冲击振动。

振动测量：加速度计、速度计和位移计的使用。

3.3 温度测试接触式温度测量：热电偶、热电阻。

非接触式温度测量：红外测温技术。

3.4 流体特性测试压力测试：压力传感器的应用。

流量测试：流量计的选择和使用。

3.5 材料特性测试硬度测试：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

疲劳测试：循环加载下的应力-应变关系。

第四部分：测试技术的应用4.1 机械系统的故障诊断故障信号的采集：振动、声音、温度等。

故障特征的提取：频域分析、时域分析。

故障诊断方法：专家系统、神经网络、模糊逻辑。

《机械工程测试技术基础》试题库描述周期信号的数学工具是（ ）。

A.相关函数B.傅氏级数C. 傅氏变换D.拉氏变换下列函数表达式中，（ ）是周期信号。

A. 5cos10()0x t ππ ≥⎧= ⎨ ≤⎩当t 0当t 0B.()5sin 2010cos10)x t t t t ππ=+ (-∞<<+∞C .()20cos20()at x t et t π-= -∞<<+∞傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（ ）。

A.相位B.周期C.振幅D.频率复杂的信号的周期频谱是（ ）。

A ．离散的 B.连续的 C.δ函数 D.sinc 函数如果一个信号的频谱是离散的。

则该信号的频率成分是（ ）。

A.有限的B.无限的C.可能是有限的，也可能是无限的 多种信号之和的频谱是（ ）。

A. 离散的B.连续的C.随机性的D.周期性的描述非周期信号的数学工具是（ ）。

A.三角函数B.拉氏变换C.傅氏变换D.傅氏级数下列信号中，（ ）信号的频谱是连续的。

A.12()sin()sin(3)x t A t B t ωϕωϕ=+++B.()5sin 303sin x t t =+C.0()sin at x t e t ω-=⋅ 连续非周期信号的频谱是（ ）。

A.离散、周期的B.离散、非周期的C.连续非周期的D.连续周期的时域信号，当持续时间延长时，则频域中的高频成分（ ）。

A.不变B.增加C.减少D.变化不定将时域信号进行时移，则频域信号将会（ ）。

A.扩展B.压缩C.不变D.仅有移项如果信号分析设备的通频带比磁带记录下的信号频带窄，将磁带记录仪的重放速度（ ），则也可以满足分析要求。

A.放快B.放慢C.反复多放几次D.放一次如果1)(⇐⇒t δ，根据傅氏变换的（ ）性质，则有0)(0t j e t t ωδ-⇔-。

A.时移B.频移C.相似D.对称瞬变信号x （t ），其频谱X （f ），则∣X （f ）∣²表示（ ）。

《工程测试技术基础》习题集第一部分绪论1-1测试技术的基本含义是什么？它包含哪些方面的工作？试举例说明。

1-2测试技术中测量参量的基本内容是什么？机械工程专业研究的主要测量对象是哪些？1-3非电量电测系统的基本组成有哪些？各部分的功能如何？1-4测试技术的手段和方法有哪些？试举例说明。

1-5通过网络查询现代测试技术的发展趋势有哪些？试举例说明。

1-6非电量电测系统的基本类型有哪些？1-7 生活中工程测试技术的例子有哪些？1-8 通过上网查询如何学习工程测试技术这门课程。

第二部分信号分析基础2-1 低通、高通、带通及带阻滤波器各有什么特点？它们的频率特性函数的关系是什么？2-2何为周期信号?周期信号的变化规律可由哪几个参数完全确定?2-3信号可采用几个域描述？各域描述信号的物理意义是什么?2-4周期信号和非周期信号的频域描述有何区别?两者的频谱特点是什么？2-5试述自相关函数和互相关函数的定义及其应用。

2-6试述谱密度函数的定义及其在振动测试中的应用。

2-7何为激振器，激振器的作用是什么?2-8简述电动式、电磁式激振器的工作原理及结构。

2-9 调幅波是否可以看成是载波与调制信号的叠加？为什么？2-10 已知RC低通滤波器R = 1kΩ，C = 1μF，试求：(1) 确定各函数式H（S），H（ω），A（ω）；(2) 当输入信号u x = 10sin100t时，求输出信号u y，并比较其幅值及相位的关系。

2-11 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？2-12 下限频率相同时，倍频程滤波器的中心频率是1/3倍频程滤波器的多少倍？2-13 倍频程选择性为 -60dB的滤波器和倍频程选择性为 -40dB的滤波器相比，哪一台好？为什么？2-14 检波电路图请参见教材，已知u r、u x的波形如图5.1所示，画出图中u f的波形图。

2-15 用电阻应变片接成全桥，测量某一构件的应变，已知其变化规律为：ε（t）= A cos10 t + B cos100 t。

机械工程测试技术试卷及答案Revised on November 25, 2020《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()00t t x t t π⎧≥⎪=⎨⎪<⎩当当B ．()20cos20()at x t e t t π-=-∞<<+∞C ．()5sin 2010cos10()x t t tt ππ=+-∞<<+∞ 5．时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为( )。

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．非线性度是表示定度曲线( )的程度。

《板滞工程尝试技能前提》之阳早格格创做-第三版-熊诗波等著绪论0-1 道述我法令定计量单位的基础真量.解问：课本P4~5，二、法定计量单位.0-2 怎么样包管量值的准确战普遍？解问：（参照课本P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传播战计量器具检定）1、对于计量单位搞出庄重的定义；2、有保存、复现战传播单位的一整套制度战设备；3、必须保存有基准计量器具，包罗国家基准、副基准、处事基准等.3、必须按检定规程对于计量器具真施检定大概校准，将国家级准所复现的计量单位量值通过各级预计尺度传播到处事计量器具.0-3 何谓丈量缺面？常常丈量缺面是怎么样分类表示的？解问：（课本P8~10，八、丈量缺面）0-4 请将下列诸丈量停止中的千万于缺面改写为相对于缺面.①1.0182544V±μV②±0.00003)g③±0.026)g/cm2解问：0-5 何谓丈量不决定度？国际计量局于1980年提出的修议《真验不决定度的确定修议书籍INC-1(1980)》的重心是什么？解问：(1)丈量不决定度是表征被丈量值的真值正在所处量值范畴的一个预计，亦即由于丈量缺面的存留而对于被丈量值不克不迭肯定的程度.(2)重心：睹课本P11.0-6为什么采用电表时，不但要思量它的准确度，而且要思量它的量程？为什么是用电表时应尽大概天正在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V的0.5级电压表战量程为30V的1.5级电压表分别丈量25V电压，请问哪一个丈量准确度下？解问：(1)果为普遍的电工仪容、热工仪容战部分无线电丈量仪器是按引用缺面分级的（比圆，粗度等第为0.2级的电表，其引用缺面为0.2%），而引用缺面=千万于缺面/引用值其中的引用值普遍是仪容的谦度值(大概量程)，所以用电表丈量的停止的千万于缺面大小与量程有闭.量程越大，引起的千万于缺面越大，所以正在采用电表时，不但要思量它的准确度，而且要思量它的量程.(2)从(1)中可知，电表丈量所戴去的千万于缺面=粗度等第×量程/100，即电表所戴去的千万于缺面是一定的，那样，当被丈量值越大，丈量停止的相对于缺面便越小，丈量准确度便越下，所以用电表时应尽大概天正在电表量程上限的三分之二以上使用. ××30/100=0.45V.所以30V 的1.5级电压表丈量粗度下.0-7 怎么样表白丈量停止？对于某量举止8次丈量，测得值分别为：802.40，802.50，802.38，802.48，802.42，802.46，802.45，802.43.供其丈量停止. 解问：(1)丈量停止=样本仄稳值±不决定度大概0-8 用米尺逐段丈量一段10m 的距离，设丈量1m 距离的尺度好为0.2mm.怎么样表示此项间接丈量的函数式？供测此10m 距离的尺度好.解问：0-9 直圆柱体的直径及下的相对于尺度好均为0.5%，供其体积的相对于尺度好为几？第一章旗号的分类与形貌1-1 供周期圆波（睹图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n|–ω战φn–ω图，并与表1-1对于比.解问：正在一个周期的表白式为积分区间与（-T/2，T/2）所以复指数函数形式的傅里叶级数为不奇次谐波.其频谱图如下图所示.1-21-3 .图1-4 周期圆波旗号波形图幅频图相频图周期圆波复指数函数形式频谱图解问：1-4 供标记函数(睹图1-25a)战单位阶跃函数(睹图1-25b)的频谱.a)标记函数的频谱t =0处可不予定义，大概确定sgn(0)=0.该旗号不谦脚千万于可积条件，不克不迭间接供解，但是傅里叶变更存留.不妨借帮于单边指数衰减旗号与标记函数相乘，那样便谦脚傅里叶变更的条件.先供此乘积旗号x 1(t)的频谱，而后与极限得出标记函数x (t )的频谱.单边指数衰减旗号频谱图f|X (f )|A /aφ(f )fπ/2-π/2tsgn(t )1 -1tu (t ) 01 图1-25 题1-4图a)标记函数b)阶跃函数b)阶跃函数频谱正在跳变面t =0处函数值已定义，大概确定u (0)=1/2.阶跃旗号不谦脚千万于可积条件，但是却存留傅里叶变更.由于不谦脚千万于可积条件，不克不迭间接供其傅里叶变更，可采与如下要领供解.解法1：利用标记函数停止标明，单位阶跃旗号u (t )的频谱正在f =0处存留一个冲激分量，那是果为u (t )含有直流分量，正在预料之中.共时，由于u (t )不是杂直流旗号，正在t =0处有跳变，果此正在频谱中还包罗其余频次分量.解法2：利用冲激函数 根据傅里叶变更的积分个性1()sgn()at x t e t -=标记函数tx 1(t ) 01-1标记函数频谱fφ(f )π/2f|X (f )|-π/2单位阶跃旗号频谱f|U (f )|(1/2) fφ(f )0 π/2 -π/21-5 供被截断的余弦函数0cos ωt (睹图1-26)的傅里叶变更.0cos ()0ωt t T x t t T⎧<⎪=⎨≥⎪⎩解：0()()cos(2)x t w t f t =π w (t )为矩形脉冲旗号所以002211()()()22j f t j f t x t w t e w t e -=+ππ根据频移个性战叠加性得：可睹被截断余弦函数的频谱等于将矩形脉冲的频谱一分为二，各背安排移动f 0，共时谱线下度减小一半.也证明，简单频次的简谐旗号由于截断引导频谱变得无限宽.1-6 供指数衰减旗号0()sin atx t e ωt -=的频谱f X (f )Tf 0 -f 0被截断的余弦函数频谱指数衰减旗号x (t )图1-26 被截断的余弦函数ttT-TT -Tx (t )w (t )11-1解问： 所以()001()2j t j tatx t e e e j --=-ωω单边指数衰减旗号1()(0,0)atx t e a t -=>≥的频谱稀度函数为 根据频移个性战叠加性得：1-7 设有一时间函数f (t )及其频谱如图1-27所示.现乘以余弦型振荡00cos ()m ωt ωω>.正在那个闭系中，函数f (t )喊搞调制旗号，余弦振荡0cos ωt喊搞载波.试供调幅旗号0()cos f t ωt的傅里叶变更，示意画出调幅旗号及其频谱.又问：若0m ωω<时将会出现什么情况？解：0()()cos()x t f t t =ω所以0011()()()22j t j t x t f t e f t e -=+ωωX (ω)-ππφ(ω)ωω指数衰减旗号的频谱图图1-27 题1-7图ωF (ω)f (t )0 t-ωmωm根据频移个性战叠加性得：可睹调幅旗号的频谱等于将调制旗号的频谱一分为二，各背安排移动载频ω0，共时谱线下度减小一半.若0m ωω<将爆收混叠.1-8 供正弦旗号0()sin()x t x ωt φ=+的均值x μ、均圆值2x ψ战概率稀度函数p (x ). 解问： (1)00011lim()d sin()d 0T T x T μx t t x ωt φt T T →∞==+=⎰⎰，式中02πT ω=—正弦旗号周期 (2)22222200000111cos 2()lim ()d sin ()d d 22T T T xT x x ωt φψx t t x ωt φt t T T T →∞-+==+==⎰⎰⎰(3)正在一个周期内fX (f )ω0-ω0矩形调幅旗号频谱x正弦旗号第二章 尝试拆置的基础个性2-1 举止某动背压力丈量时，所采与的压电式力传感器的敏捷度为90.9nC/MPa ，将它与删益为0.005V/nC 的电荷搁大器贯串，而电荷搁大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的敏捷度为20mm/V.试预计那个丈量系统的总敏捷度.当压力变更为3.5MPa 时，记录笔正在记录纸上的偏偏移量是几？解：若不思量背载效力，则各拆置串联后总的敏捷度等于各拆置敏捷度相乘，即 S =90.9(nC/MPa)0.005(V/nC)20(mm/V)=9.09mm/MPa.偏偏移量：y =S 3.5=31.815mm.2-2 用一个时间常数为0.35s 的一阶拆置去丈量周期分别为1s 、2s 战5s 的正弦旗号，问稳态赞同幅值缺面将是几？解：设一阶系统1()1H s s τ=+，1()1H j ωτω=+ 2211()()21()1()A H Tωωπττω===++，T 是输进的正弦旗号的周期稳态赞同相对于幅值缺面()1100%A δω=-⨯，将已知周期代进得2-3 供周期旗号x (tt +0.2cos(100t −45)通过传播函数为H (ss +1)的拆置后得到的稳态赞同. 解：1()10.005H j ωω=+，21()1(0.005)A ωω=+，()arctan(0.005)ϕωω=-该拆置是一线性定常系统，设稳态赞同为y (t )，根据线性定常系统的频次脆持性、比率性战叠加性得到 y (t )=y 01cos(10t +1)+y 02cos(100t −45+2)其中010121(10)0.50.4991(0.00510)y A x ==⨯≈+⨯，1(10)arctan(0.00510) 2.86ϕϕ==-⨯≈-︒020221(100)0.20.1791(0.005100)y A x ==⨯≈+⨯，2(100)arctan(0.005100)26.57ϕϕ==-⨯≈-︒所以稳态赞同为()0.499cos(10 2.86)0.179cos(10071.57)y t t t =-︒+-︒℃的顺序而变更，气球将温度战下度的数据用无线电支回大天.正在3000m 处所记录的温度为−l ℃.试问本量出现−l ℃的真正在下度是几？解：该温度计为一阶系统，其传播函数设为1()151H s s =+.温度随下度线性变更，对于温度计去道相称于输进了一个斜坡旗号，而那样的一阶系统对于斜坡旗号的稳态赞同滞后时间为时间常数=15s ，如果不计无线电波传递时间，则温度计的输出本量上是15s 往日的温度，所以本量出现−l ℃的真正在下度是 H z =H -V =3000-515=2925m2-5 念用一个一阶系统搞100Hz 正弦旗号的丈量，如央供节制振幅缺面正在5%以内，那么时间常数应与几？若用该系统丈量50Hz 正弦旗号，问此时的振幅缺面战相角好是几？解：设该一阶系统的频响函数为1()1H j ωτω=+，是时间常数则21()1()A ωτω=+稳态赞同相对于幅值缺面21()1100%1100%1(2)A f δωπτ⎛⎫⎪=-⨯=-⨯ ⎪+⎝⎭令≤5%，f =100Hz ，解得≤523s.如果f =50Hz ，则相对于幅值缺面：262111100%1100% 1.3%1(2)1(25231050)f δπτπ-⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪=-⨯=-⨯≈ ⎪ ⎪++⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭相角好：6()arctan(2)arctan(25231050)9.33f ϕωπτπ-=-=-⨯⨯⨯≈-︒ 2-6 试证明二阶拆置阻僧比多采与0.6~0.8的本果.解问：从不得真条件出收分解.正在0.707安排时，幅频个性近似常数的频次范畴最宽，而相频个性直线最靠近直线.2-7 将旗号cost 输进一个传播函数为H (s )=1/(s +1)的一阶拆置后，试供其包罗瞬态历程正在内的输出y (t )的表白式.解问：令x (t )=cost ，则22()sX s s ω=+，所以利用部分分式法可得到 利用顺推普推斯变更得到)(1577536 + 1760j -2)的系统对于正弦输进x (tt )的稳态赞同的均值隐现.解：该系统不妨瞅成是一个一阶线性定常系统战一个二阶线性定常系统的串联，串联后仍旧为线性定常系统.根据线性定常系统的频次脆持性可知，当输进为正弦旗号时，其稳态赞同仍旧为共频次的正弦旗号，而正弦旗号的仄稳值为0，所以稳态赞同的均值隐现为0. s + 0.5)战41n 2/(s 2n s + n 2)的二关节串联后组成的系统的总敏捷度（不思量背载效力）.解：11 1.53() 3.50.57171K H s s s s ===+++，即固态敏捷度K 1=32222222241() 1.4 1.4n n n n n n K H s s s s s ωωωωωω==++++，即固态敏捷度K 2=41果为二者串联无背载效力，所以 总固态敏捷度K = K 1K 2 = 341 = 1232-10 设某力传感器可动做二阶振荡系统处理.已知传感器的固有频次为800Hz ，阻僧比=0.14，问使用该传感器做频次为400Hz 的正弦力尝试时，其幅值比A ()战相角好()各为几？若该拆置的阻僧比改为=0.7，问A ()战()又将怎么样变更？解：设222()2n n n H s s ωωζωω=++，则2221()12n n A ωωωζωω=⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦，22()arctan1nn ωζωϕωωω=-⎛⎫- ⎪⎝⎭，即2221()12n n A f f f f f ζ=⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦，22()arctan1nn f f f f f ζϕ=-⎛⎫- ⎪⎝⎭将f n = 800Hz ，= 0.14，f = 400Hz ，代进上头的式子得到A (400) 1.31，(400)−如果 = 0.7，则A (400) 0.975，(400) −2-11 对于一个可视为二阶系统的拆置输进一单位阶跃函数后，测得其赞同的第一个超调量峰值为1.5,振荡周期为6.28s.设已知该拆置的固态删益为3，供该拆置的传播函数战该拆置正在无阻僧固有频次处的频次赞同.220110.21511ln(1.5/3)ln(/)M Kx ζππ==≈⎡⎤⎡⎤++⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦果为d = 6.28s，所以d= 2/d = 1rad/s所以22223 3.15()20.44 1.05nn nH ss s s sωζωω==++++当 = n时，第三章时常使用传感器与敏感元件3-1 正在板滞式传感器中，效率线性度的主要果素是什么？可举例证明.解问：主要果素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等.3-2 试举出您所认识的五种板滞式传感器，并证明它们的变更本理.解问：气压表、弹簧秤、单金属片温度传感器、液体温度传感器、毛收干度计等.3-3 电阻丝应变片与半导体应变片正在处事本理上有何辨别？各有何劣缺面？应怎么样针对于简直情况去采用？解问：电阻丝应变片主要利用形变效力，而半导体应变片主要利用压阻效力.电阻丝应变片主要便宜是本能宁静，现止较佳；主要缺面是敏捷度矮，横背效力大.半导体应变片主要便宜是敏捷度下、板滞滞后小、横背效力小；主要缺面是温度宁静性好、敏捷度得集度大、非线性大.采用时要根据丈量粗度央供、现场条件、敏捷度央供等去采用. 3-4 有一电阻应变片（睹图3-84），其敏捷度S g＝2，R＝120.设处事时其应形成1000，问R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试供：1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对于变更量；4）试分解那个变量是可从表中读出？图3-84 题3-4图解：根据应变效力表白式R/R=S g得R=S g R =2100010-61）I1R2）I2=1.5/(R +R )=1.5/(120+0.24)3）=(I2-I1)/I 1100%=0.2%4）电流变更量太小，很易从电流表中读出.如果采与下敏捷度小量程的微安表，则量程不敷，无法丈量12.5mA的电流；如果采与毫安表，无法辨别0.025mA的电流变更.普遍需要电桥去丈量，将无应变时的灵位电流仄稳掉，只与有应变时的微弱输出量，并可根据需要采与搁大器搁大.3-5 电感传感器（自感型）的敏捷度与哪些果素有闭？要普及敏捷度可采与哪些步伐？采与那些步伐会戴去什么样成果？解问：以气隙变更式为例举止分解.又果为线圈阻抗Z =L，所以敏捷度又可写成由上式可睹，敏捷度与磁路横截里积A0、线圈匝数N、电源角频次、铁芯磁导率0，气隙等有闭.如果加大磁路横截里积A0、线圈匝数N 、电源角频次、铁芯磁导率0，减小气隙，皆可普及敏捷度.加大磁路横截里积A0、线圈匝数N会删大传感器尺寸，沉量减少，并效率到动背个性；减小气隙会删大非线性.3-6 电容式、电感式、电阻应变式传感器的丈量电路有何同共？举例证明.解问：电容式传感器的丈量电路自感型变磁阻式电感传感器的丈量电路：电阻应变式传感器的丈量电路：电桥电路（直流电桥战接流电桥）.相共面：皆可使用电桥电路，皆可输出调幅波.电容、电感式传感器皆可使用调幅电路、调频电路等.分歧面：电阻应变式传感器不妨使用直流电桥电路，而电容式、电感式则不克不迭.其余电容式、电感式传感器丈量电路种类繁琐.3-7 一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r＝4mm，处事初初间隙=0.3mm，问：1）处事时，如果传感器与工件的间隙变更量＝1m时，电容变更量是几？2）如果丈量电路的敏捷度S1=100mV/pF，读数仪容的敏捷度S2=5格/mV，正在＝1m 时，读数仪容的指示值变更几格？解：1）2）B=S1S2C=1005(10-3)问：3-8 把一个变阻器式传感器按图3-85接线.它的输人量是什么？输出量是什么？正在什么样条件下它的输出量与输人量之间有较佳的线性闭系？解问：输进量是电刷相对于电阻元件的位移x ，输出量为电刷到端面电阻R x .如果接进分压式丈量电路，则输出量不妨认为是电压u o .x p l pxR R k x x x ==∝，输出电阻与输进位移成线性闭系.e eo (1)1(1)pp p p L p L p px u x u u x R R x x x x R x R x x ==+-+-，输出电压与输进位移成非线性闭系.由上式可睹，惟有当R p /R L 0时，才有o e pxu u x x =∝.所以央供后绝丈量仪容的输进阻抗R L 要近大于变阻器式传感器的电阻R p ，惟有那样才搞使输出电压战输进位移有较佳的线性闭系.3-9 试按交战式与非交战式区别传感器，列出它们的称呼、变更本理，用正在那边？解问：交战式：变阻器式、电阻应变式、电感式（涡流式除中）、电容式、磁电式、压电式、热电式、广线式、热敏电阻、气敏、干敏等传感器.非交战式：涡电流式、光电式、热释电式、霍我式、固态图像图3-85 题3-8图x x p R L u eu o R x R p传感器等.不妨真止非交战丈量的是：电容式、光纤式等传感器.3-10 欲丈量液体压力，拟采与电容式、电感式、电阻应变式战压电式传感器，请画出可止规划本理图，并做比较.3-11 一压电式压力传感器的敏捷度S =90pC/MPa ，把它战一台敏捷度调到0.005V/pC 的电荷搁大器对接，搁大器的输出又接到一敏捷度已调到20mm/V 的光芒示波器上记录，试画出那个尝试系统的框图，并预计其总的敏捷度. 解：框图如下各拆置串联，如果忽略背载效力，则总敏捷度S 等于各拆置敏捷度相乘，即 S =x /P=9020=9mm/MPa.3-12 光电传感器包罗哪女种典型？各有何个性？用光电式传感器不妨丈量哪些物理量？解问：包罗利用中光电效力处事的光电传感器、利用内光电效力处事的光电传感器、利用光死伏特效力处事的光电传感器三种.中光电效力（亦称光电子收射效力）—光芒映照物体，使物体的电子劳出表面的局里，包罗光电管战光电倍删管.内光电效力（亦称光导效力）—物体受到光芒映照时，物体的电子吸支光能是其导电性减少，电阻率下落的局里，有光敏电阻战由其制成的光导管.光死伏特效力—光芒使物体爆收一定目标的电动势.压力传感器电荷搁大器光芒示波器压力P如遥控器，自动门（热释电白中探测器），光电鼠标器，照相机自动测光计，光度计，光电耦合器，光电启闭（计数、位子、路程启闭等），浊度检测，火灾报警，光电阅读器（如纸戴阅读机、条形码读出器、考卷自动评阅机等），光纤通疑，光纤传感，CCD，色好，颜色标记表记标帜，防匪报警，电视机中明度自动安排，路灯、航标灯统制，光控灯座，音乐石英钟统制（早上不奏乐），白中遥感、搞脚器、冲火机等.正在CCD图象传感器、白中成像仪、光纤传感器、激光传感器等中皆得到了广大应用.3-13 何谓霍我效力？其物理真量是什么？用霍我元件可测哪些物理量？请举出三个例子证明.解问：霍我（Hall）效力：金属大概半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则正在笔直于电流战磁场目标的二正里上将爆收电位好，那种局里称为霍我效力，爆收的电位好称为霍我电势.霍我效力爆收的机理（物理真量）：正在磁场中疏通的电荷受到磁场力F L（称为洛仑兹力）效率，而背笔直于磁场战疏通目标的目标移动，正在二正里爆收正、背电荷聚集.应用举例：电流的丈量，位移丈量，磁感触强度丈量，力丈量；计数拆置，转速丈量（如计程表等），流量丈量，位子检测与统制，电子面火器，制搞霍我电机—无刷电机等.3-14 试证明压电式加速度计、超声换能器、声收射传感器之间的同共面.解问：相共面：皆是利用资料的压电效力（正压电效力大概顺压电效力）.分歧面：压电式加速度计利用正压电效力，通过惯性本量快将振荡加速度变更成力效率于压电元件，爆收电荷.超声波换能器用于电能战板滞能的相互变更.利用正、顺压电效力.利用顺压电效力可用于荡涤、焊接等.声收射传感器是鉴于晶体组件的压电效力，将声收射波所引起的被检件表面振荡变更成电压旗号的换能设备，所有又常被人们称为声收射换能器大概者声收射探头.资料结构受中力大概内力效率爆收位错-滑移-微裂纹产死-裂纹扩展-断裂，以弹性波的形式释搁出应变能的局里称为声收射.声收射传感器分歧于加速度传感器，它受应力波效率时靠压电晶片自己的谐振变形把被检试件表面振荡物理量变化为电量输出.3-15 有一批涡轮机叶片，需要检测是可有裂纹，请举出二种以上要领，并证明所用传感器的处事本理.涡电流传感器，白中辐射温度丈量，声收射传感器（压电式）等.3-16 证明用光纤传感器丈量压力战位移的处事本理，指出其分歧面.解问：微直测压力本理：力微直板光纤变形光纤传播的光强变更.微直测位移本理：位移微直板光纤变形光纤传播的光强变更.分歧面：压力需要弹性敏感元件变更成位移.3-17 证明白中遥感器的检测本理.为什么正在空间技能中有广大应用？举出真例证明.解问：白中遥感便是近距离检测被测目目标白中辐射能量.空间技能中利用飞船、航天飞机、卫星等携戴的白中遥感仪器不妨真止很多对于天、对于空瞅测任务.如瞅测星系，利用卫星遥测技能钻研天壳断层分集、探讨天震前兆，卫星海洋瞅测等.3-18 试证明固态图像传感器（CCD器件）的成像本理，何如真止光疑息的变更、保存战传输历程，正在工程尝试中有何应用？CCD固态图像传感器的成像本理：MOS光敏元件大概光敏二极管等将光疑息变更成电荷保存正在CCD的MOS电容中，而后再统制旗号的统制下将MOS电容中的光死电荷变化出去.应用：如冶金部分中百般管、线、戴材轧制历程中的尺寸丈量，光纤及纤维制制中的丝径丈量，产品分类，产品表面本量评比，笔墨与图象辨别，传真，空间遥感，光谱丈量等.3-19 正在轧钢历程中，需监测薄板的薄度，宜采与那种传感器？证明其本理.解问：好动变压器、涡电流式、光电式，射线式传感器等.3-20 试证明激光测少、激光测振的丈量本理.解问：利用激光搞涉丈量技能.3-21 采用传感器的基根源基本则是什么？试举一例证明.解问：敏捷度、赞同个性、线性范畴、稳当性、透彻度、丈量要领、体积、沉量、代价等各圆里概括思量.第四章旗号的调理与记录4-1 以阻值R =120、敏捷度S g =2的电阻丝应变片与阻值为120的牢固电阻组成电桥，供桥电压为3V ，并假定背载电阻为无贫大，当应变片的应形成2战2000时，分别供出单臂、单臂电桥的输出电压，并比较二种情况下的敏捷度.解：那是一个等臂电桥，不妨利用等比电桥战好个性表白式供解.=2时：单臂输出电压：66o e e 1122103310V 3μV 44g R U U S U R ε--∆===⨯⨯⨯⨯=⨯=单臂输出电压：66o e e 1122103610V 6μV 22g R U U S U R ε--∆===⨯⨯⨯⨯=⨯==2000时：单臂输出电压：63o e e 1122000103310V 3mV 44g R U U S U R ε--∆===⨯⨯⨯⨯=⨯= 单臂输出电压：63o e e 1122000103610V 6mV 22g R U U S U R ε--∆===⨯⨯⨯⨯=⨯=单臂电桥较单臂电桥敏捷度普及1倍.4-2 有人正在使用电阻应变仪时，创制敏捷度不敷，于是试图正在处事电桥上减少电阻应变片数以普及敏捷度.试问，正在下列情况下，是可可普及敏捷度？证明为什么？ 1）半桥单臂各串联一片；2）半桥单臂各并联一片.o /U S R R =∆，即电桥的输出电压o RU SR ∆=战电阻的相对于变更成正比.由此可知：1）半桥单臂各串联一片，虽然桥臂上的电阻变更减少1倍，但是桥臂总电阻也减少1倍，其电阻的相对于变更不减少，所以输出电压不减少，故此法不克不迭普及敏捷度；2）半桥单臂各并联一片，桥臂上的等效电阻变更战等效总电阻皆落矮了一半，电阻的相对于变更也不减少，故此法也不克不迭普及敏捷度.4-3 为什么正在动背应变仪上除了设有电阻仄稳旋钮中，还设有电容仄稳旋钮解问：动背电阻应变仪采与下频接流电给电桥供电，电桥处事正在接流状态，电桥的仄稳条件为Z1Z3=Z2Z4|Z1||Z3|=|Z2||Z4|，13=24由于导线分集、百般寄死电容、电感等的存留，光有电阻仄稳是不克不迭真止阻抗模战阻抗角共时达到仄稳，惟有使用电阻、电容二套仄稳拆置反复安排才搞真止电桥阻抗模战阻抗角共时达到仄稳. 4-4 用电阻应变片接成齐桥，丈量某一构件的应变，已知其变更顺序为(t)=A cos10t+B cos100t如果电桥激励电压u0=E sin10000t，试供此电桥的输出旗号频谱.解：接成等臂齐桥，设应变片的敏捷度为S g，根据等臂电桥加减个性得到幅频图为4-5 已知调幅波x a (t )=(100+30cos t +20cos3t )cos c t ，其中f c =10kHz ，f =500Hz.试供： 1）x a (t )所包罗的各分量的频次及幅值；2）画出调制旗号与调幅波的频谱.解：1）x a (t )=100cos c t +15cos(c -)t +15cos(c +)t +10cos(c -3)t +10cos(c +3)t各频次分量的频次/幅值分别为：10000Hz/100，9500Hz/15，10500Hz/15，8500Hz/10，11500Hz/10.2）调制旗号x (t )=100+30cost +20cos3t ，各分量频次/幅值分别为：0Hz/100，500Hz/30，1500Hz/20. 调制旗号与调幅波的频谱如图所示.4-6 调幅波是可不妨瞅做是载波与调制旗号的迭加？为什么？ 解问：不不妨.果为调幅波是载波幅值随调制旗号大小成正比变更，惟有相乘才搞真止.4-7 试从调幅本理证明，为什么某动背应变仪的电桥激励电压频次为f 9900 A n (f )9990 10010 101002g S EB 2g S EA 2g S EB f0 A n (f )调制旗号频谱1500f8500A n f )9500 10000 11500 20 3010010010 1510500 15 10 调幅波频谱10kHz ，而处事频次为0~1500Hz ？解问：为了不爆收混叠，以及解调时不妨灵验天滤掉下频身分，央供载波频次为5~10倍调制旗号频次.动背应变仪的电桥激励电压为载波，频次为10kHz ，所以处事频次（即允许的调制旗号最下频次）为0~1500Hz 是合理的.4-8 什么是滤波器的辨别力？与哪些果素有闭？解问：滤波器的辨别力是指滤波器辨别相邻频次身分的本领.与滤波器戴宽B 、本量果数Q 、倍频程采用性、滤波器果数等有闭.戴宽越小、本量果数越大、倍频程采用性越小、滤波器果数越小，辨别力越下.4-9 设一戴通滤器的下停止频次为f c1，上停止频次为f c2，核心频次为f 0，试指出下列记述中的透彻与过得. 1）倍频程滤波器212c c f f =.2）012c c f f f =.3）滤波器的停止频次便是此通频戴的幅值-3dB 处的频次.4）下限频次相共时，倍频程滤波器的核心频次是1/3倍频程滤波器的核心频次的32倍.解问：1）过得.倍频程滤波器n =1，透彻的是f c2=21f c1=2f c1. 2）透彻. 3）透彻.4）透彻.4-10 已知某RC 矮通滤波器，R =1k ，C=1F ，试； 1）决定各函数式H (s )；H ()；A()；().2）当输进旗号u i =10sin1000t 时，供输出旗号u o ，并比较其幅值及相位闭系. 解：1）1()1H s s τ=+，1()1H j ωτω=+ =RC =100010-6所以1()0.0011H s s =+，1()10.001H j ωω=+ 21()1(0.001)A ωω=+，()arctan 0.001ϕωω=-2）u i =10sin1000t 时，=1000rad/s ，所以o 10(1000)sin[1000(1000)]52sin(1000)4u A t t πϕ=⨯+=-（稳态输出）相对于输进u i ，输出幅值衰减为52（衰减了-3dB ），相位滞后4π.4-11已知矮通滤波器的频次赞同函数 式中=0.05s.当输进旗号x (t )=0.5cos(10t )+0.2cos(100t -45)时，供其输出y (t )，并比较y (t )与x (t )的幅值与相位有何辨别. 解：21()1()A ωτω=+，()arctan ϕωτω=-21(10)0.8941(0.0510)A =≈+⨯， (10)arctan(0.0510)26.6ϕ=-⨯≈-︒ 21(100)0.1961(0.05100)A =≈+⨯，(100)arctan(0.05100)78.7ϕ=-⨯≈-︒ y (t A (10)cos[10t +(10)A (100)cos[100t -45+(100)]CRi (t )u i (t )u o (t )一阶RC 矮通滤波器。