章节测试题 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 的频域扌田述， 以 为独立变量。
3、 周 期 信 号 占： 八、、♦ : 的 频谱 具 /、 有 三 。
个 特 4、 非周期信号包括 信号和P p p P p p p p p 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X 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在 sdfs 率谱。（） （三） 简答和计算题
1、 求正弦信号X （t ）=X 0Sin 7的绝对均值（I |X|和均方根值X rms 。
2
2、 求正弦信号x （t ） =x 0sinC ・t 讦呵'）的均值"x ，均方值x ，和概率密度函数 p （x ）。
3、 求指数函数x （t ） =Ae d （a ■ 0,t _ 0）的频谱。
'cos%t
|t| 4、 求被截断的余弦函数 X （t ）=」 的傅立叶变换。 0 |t" 5、 求指数衰减振荡信号 x （t^e Jt si n 「°t （a ・0,t —0）的频谱。 第二章测试装置的基本特性 （一）填空题 的总灵敏度。 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 ____________________________________ 和 。 1、 2、 1 t 某一阶系统的频率响应函数为 H （j 「） ,输入信号x （t ）二sin —,则输出信 2 j o +1 2 ，幅值y ，相位''= 4血n * 1 2 3 y （t ）的频率为-■二 试求传递函数分别为 1.5 和 ------ — -------- 的两个环节串联后组成的系统 3.5s 0.5 s 2 14 • n s J （1）Q 1（JQ 2（J （ 2） Q1C ） Q 2C ） （ 3） 一、—、 0“）+ Q 2（灼） 一阶系统的阶跃响应中，超调量 (1)存在，但＜5% (3)在时间常数很小时存在 忽略质量的单自由度振动系统是 (1)零阶 (2) 一阶 (四) 简答和计算题 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？ 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？ 测试装置实现不失真测试的条件是什么？ 某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为 H(s) 。求其对周期信号 0.005s +1 x(t) =0.5cos10t 0.2cos(100t -45 )的稳态响应 y(t)。 1 将信号cos t 输入一个传递函数为 H (s) 的一阶装置，试求其包括瞬态过程在 1 +% 内的输出y(t)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。 Q1(' )Q2() ( 4)Q 1(.)_Q 2「) O (2)存在，但＜1 (4)不存在 ________ 系统。 (3)二阶 (4)高阶 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 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 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x 表示) 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个 导致输出波形失真。() 倍所经过的 1、 1000Hz 的正弦信号，则必然 2、 3、 4、 5、 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。( ) 当输入信号x(t) 一定时，系统的输出 y(t)将完全取决于传递函数 H (s)，而与该系统 的物理模型无关。() 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。 ( 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。 ( 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。 1、 2、 4、 5、 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 _______ 。 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，当气隙变化时，其灵敏度S与：之间的关系是：S 1 2 2 （1）k—（2）k、：（3）（4）一k、： 5 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x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r =4（mm），工作初始极板间距离 =0.3（mm），介质为空气。问： （1）如果极板间距离变化量，电容的变化量C是多少？ （2）如果测量电路的灵敏度读数仪表的灵敏度k2=5 （格/ mV ）在厶二=1（J m）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 ）力（2）应变（3）速度（4）加速度 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 号电压成正比。 控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而 与信 7、 常用滤波器的上、下截止频率 = ，若为倍频程滤波器 f c1、f c2的定义为 f c1与f c2的关系为 。 ，其带宽B 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， R i 是工作桥臂，R 2 , R 3, R 4是固定电阻，且 R 4。工 作时R t 尺+2也尺，则电桥输出电压ey 叱（ ）。eo 为电桥的电源电压。 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，其幅一频特性在 f 2》：：区间近于平直，在 f 2 > 0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 f o ，-3dB 带宽是B ，则滤波器的品质因数 Q 等 于 ___________ 。 （1）f o B （2） f o - B （3） f o B （ 4） f °「B （三） 判断对错题（用"或x 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 ■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R =120i 」，灵敏度S =2的电阻丝应变片与阻值为 1201的固定电阻组成电桥, 供桥电 压V 。=3V ，若其负载电阻为无穷大，应变片的应变 2000」；。 （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x （t ）为调制信号，y （t ）二cos2二f °t 为载波，x m （t ）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 (- •)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 。 4R , e ° (2)^ 2R , e ° (3丄 R 1 R i e o 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5 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为零的宽带随机信号其自相关函数T =0时 R( T ),T T 8时R<( T )。 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 2 Acos(血)，则该信号的均方值为屮x= ，均方 根值为X「ms= 。 8最常用的功率谱估计方法为。 9、S x(f)为信号的沿频率轴的分布，X(f)2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X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x(t) =A o - A i COsC'i^ i) A2sin(■2)，求信号的自相关函数R x()， 并画出自功率谱S x( ■)(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R x()和输入一输出 的互相关函数R xy()之间的关系为R x(J = R xC，T)，试说明该系统起什么作用？ 旳2 6、应用巴塞伐尔定理求, .sinc (t)dt的积分值。 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 2 2 非周期；5、均值・，均方值t x ，方差匚x ； 6、偶，奇; (二) 1、2; 2、“； 3、X ； 4、X ； 5」; 第二章测试装置的基本特性 (一) 1、1/2, 1/', 2 , - 45 '； 2、123 ； 3、傅立叶变换法，滤波器法； 4、； 5、 被测量；6、线性； (二) (4) (3) (2) (4) ( 2) ( 3) (1) (三) X V V V X X (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) V V X X (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倍时对应的频率为截止频率； B 二 f c2 - f c1 ； f c2 = 2f c1 , 8、大; (二) (1) (1) ( 3 -( 2) (4) (三) V XXV (四) 略 第五章信号处理初步 2x o JI 2 X o --------- ? 2 1 二 x 0cos(t : ) A a j 2： T sin c (2二f y 0)T LT sin c (2二f - 0 )T ； 时0 ______ a 2 _4二2 f 2 _，02 j4fa （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，f s . 2f h ； 10、时域，频域； （二） 1、X ； 2、2; 3、“； 4、2; 5、X ； 6、X ； 7、X ； 2、 R xy （.） sin .； Tt 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, 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 :2 2 112： -- 6、 sinc （t ）dt = ■: 1df 二二； 」/； 、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。 & 带通滤波器的上下限截止频率为 fC 2、 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 。 4、100 ； 5、 E E 0; 6、相干函数; 7、A,A ; 8、周期图法；9、功率密度，能谱; 2 Rx( ) = A 。 2 A i COS 1 2 2 A 2 COS ■ 2 2 2 ' A 2 -• x ）亠必（心亠心） 一 4 '（；.-：.；12），C” 亠心2 ） I ； 周期成分与其自相关函数周期成分 T ； 2 4 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 & 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X 表示，在正确的题目对应的括号里填"，反之填 X,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) 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？ 1 .已 知 周 期 方 波 的 傅 立 叶 级 数 展 开 sin 0t 】sin3 0t < 3 1 sin 5 0t 5 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 1 H() ,式中==0.05s 1 + j d 当输入信号为x(t) =0.6cos(60t) • 0.5cos(100t - 45 )时，求滤波器的稳态输出y(t) 2. （4分）有一信号x（t）=Acos（「t「:），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 =120"，灵敏度S = 2.5的电阻丝应变片与阻值为1201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1000 .二：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、H和主轴川上的齿轮齿数分别为乙=30, Z2 = 40, Z s=20, Z4=50, 传动轴I的转速为m = 2000转/分（根据传动比计算可知：传动轴n的转速为n2 = 1500转/分，主轴川的转速为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？ (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 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、电何 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） (a ) 图 3 (a) 图 3 (b) 答案： 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（■） 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 f c2 …f c1、 - 2 （或匸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 xVxW 6 —10 VxVxV 四、 简答题（每题5分，共30分） 1 . （5 分） 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8A 71 8A 8A 0 処 频谱特点：离散性、谐波性、递减性 .（5 分） 固有频率（，n ）和阻尼比（•） 3 为了实现不失真，阻尼比（）取值0.6 ~ 0.8; 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 和t o 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 （ 3 ）= A 0 =常数 1.5 分 2 分 分（每答对一个得1分） 分（每答对一个得1.5分） 工作频率取值小于等于 0.58 • • n 2. 1 “ 相频特性为 $ （ 3 ）= -t0 - 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） x （t ） =0.6cos （60t ） 0.5cos （100t — 45 ） 令 x 1 （t ） =0.6cos （60t ），x 2（t ） =0.5cos （100t -45 ） 根据线性系统频率保持性和幅频相频特性 A( ) = 1 2， ： ( ) - -tan(. J / 甘 g )2 由^=60，可以得到: (J - -arctg( ■) - -arctg (0.05 60) - -71.565 y't) =0.6 0.316cos(60t -71.565 )= 0.1896cos(60t - 71.565 ) 由- '2 =100，可以得到: : (2)=—arctg ( ■)二-arctg (0.05 100) =-78.69 1 分 y 2(t) = 0.196 0.5cos(100t -45 -78.69 )= 0.098cos(100t - 123.69 ) 由线性系统 的叠加性可得 y(t) =y ,t) y 2(t) =0.1896cos(60t -71.565 ) 0.098cos(100t -123.69 ) 2分 1.5 A( J 1 ,1 (0.05 60)2 = 0.316 1 AC 2) _____ 1 ______ 1 (0.05 100)2 =0.196 2. 1 “ (4分) 均值: 1 T 自相关函数：R x ( ) = lim x(t) x(t )dt 1 1 T lim Acos( t ) Acos[ (t ) )]dt A 2 cos(，.) 2 1也 . J x T 0 x(t)dt = 2 T 0 Acos( t )dt =0 1 分 3. 2 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A 。对应的频率为简支梁的固 有频率• 'n ； 2分 1 半功率点（或者 2 A 或者°.7O7 A 。）对应 的频率分别为-'1 > - -2 ;阻尼比如下方法估 计： =匕八1 監 2分 要求能在图中正确表示，否则酌情扣分。 4、 当测试系统的输出y （t ）与输入X （t ）之间的关系为y 方差: (4分) R U y 4R 双臂： △R U y 2R 2 1 匚 J X 二 T 0 单臂： 1 . R U 0 U 0 六、应用题（共 1. （ 6 分） 转动轴II 转动轴III 巴 A 2 T 0 [x(t)」x ]dt=2 U o U o 2 R 16分） 转动 轴 的转动频率为: 的转动频率为: 与实验测得振纹的频谱图比较可知轴 响最大。3分 2. （ 10 分） （1） （6 分） 测试系统组成框图：（4分） J 2.5 1000 103 4 = 2.5 10’ V 4 =1 2.5 1000 10" 4=5 10‘V 2 2 I 的转动频率为：2000/60=33.3HZ ; 1分 1500/60=25HZ ; 1 分 600/60=10HZ ; 1 分 II 上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影 3. 2 （t） = A°x（t-t。）时，该系统能实现测试。此时，系统 的频率特性为H （j「） 。 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Q1C ）和Q2C ），则两环节串联组 成的测试系统，其相频特性 第三章 一、选择题 1.电涡流传感器是利用 材料的电涡流效应工作的。 A.金属导电 B.半导体 C ．非金属 D ．PVF2 2.为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用 。 A.电压放大器 B.电荷放大器 C ．前置放大器 3.调频式电涡流传感器的解调电路是 。 A.整流电路 B.相敏检波电路 C.鉴频器 4.下列传感器中 是基于压阻效应的。 A..金属应变片 B.半导体应变片 C.压敏电阻 5.石英晶体沿机械轴受到正应力时，则会在垂直于——的表面上产生电荷量。 A.机械轴 B.电轴 C.光轴 6.金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由 来决定的。 A.贴片位置的温度变化 B.电阻丝几何尺寸的变化 C.电阻丝材料的电阻率变化 7.电容式传感器中，灵敏度最高的是 。 A.面积变化型 B ．介质变化型 C ．极距变化型 8.极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为 。 A.电容量微小影响灵敏度 B.灵敏度与极距的平方成反比，间距变化大则产生非线性误差 C.非接触测量 9.高频反射式涡流传感器是基于 效应来实现信号的感受和变换的。 A.涡电流 B.纵向 C.横同 10.压电材料按一定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生变化，这称为 效应。 A.压电 B.压阻 C.压磁 D.逆压电 二、填空题 1.可用于实现非接触式测量的传感器有 和 等。 2.电阻应变片的灵敏度表达式为E l dl R dR S λγ++==21//，对于金属应变片来说：S ＝ ， 而对于半导体应变片来说S ＝ 。 3.具有 的材料称为压电材料，常用的压电材料有 和 。 4.光电元件中常用的有 、 和 。 5.压电传感器在使用 放大器时，其输出电压几乎不受电缆长度变化的影响。 6.电阻应变片的电阻相对变化率是与 成正比的。 7.压电传感器在使用电压前置放大器时，连接电缆长度的改变，测量系统的 也 将发生变化。 8.电容式传感器有 型 型和 型3种类型，其中 型的灵敏度最高。 9. 霍尔元件是利用半导体元件的 特性工作的。 10. 按光纤的作用不同，光纤传感器可分为 和 两种类型。 测试技术试题及答案 第一次作业 1、一般计算机测量系统的基本组成包括哪些主要环节，每个环节的作用是什么? 答：主要环节：试验装置、测量装置、数据处理装置、记录装置。 作用：1试验装置：试验装置是使被测对象处于预定的状态下，并将其有关方面的内在联系充分显露出来，以便进行有效测量的一种专门装置。 2测量装置：测量装置是把被测量通过传感器变换成电信号，经过后接仪器的变换、放大、运算，将其变成易于处理和记录的信号。 3数据处理装置：数据处理装置是将测量装置输出的信号进一步进行处理以排除干扰和噪声污染，并清楚的估计测量数据的可靠度，获取有用的特征信 息。 4记录装置：记录装置是测试系统的输出环节，它可将对被测对象所测得的有用信号及其变化过程显示或记录下来。 第二次作业 3、阐述测量装置的静态特性指标及其定义？ 答：一、线性度：是指测试系统的输入输出保持直线关系的程度。 二、灵敏度：输入量变化与其所引起的输出量变化的比值。 三、分辨力：是指仪器能检测出和显示被测信号的最小变化量，是最小单位输出量所 对应的输入量。 四、迟滞误差：测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一个输 入量所得到的两个数值不同的输出量，这种现象称为迟滞。 五、漂移：在正常使用的条件下，输入量不发生任何变化，而测试系统的输出量在经 过一段时间后却发生了改变，这种现象称为漂移。 六、重复性：是指传感器在输入按同一方向作全量程连续多次变动时所得曲线不一致 的程度。 七、稳定度：稳定度是指在规定的工作条件下，测试系统的某些性能随时间变化的程 度。 4、线性定常系统有那些基本特性？说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。 答：基本特性：1叠加性，2比例性，3微分特性，4积分特性，5频率保持性。 频率保持性在测量中的作用：根据频率保持性，若知道输入激励频率，则在所测得的响 应信号中只有与输入激励信号同频率的分量才是输入所引起的，而其他频率分量都是噪声。 5、频率响应函数、幅频特性和相频特性的物理意义是什么？测试系统实现不失真测试的条件是什么？ 答：频率响应函数物理意义：系统稳态输出信号y(t)的傅里叶变换和输入信号x(t)的傅里叶 变换之比： 幅频特性物理意义：系统稳态输出和输入的幅值比A(ω) ,反应测试系统对输入信号 频率分量的幅值缩放能力。 相频特性物理意义：系统稳态输出与输入的相位差ψ(ω)，反映出测试系统对输入信号 的ω频率分量的侧相位的移动程度。 测试系统实现不失真测试的条件： 6、如何从一阶系统的单位阶跃响应曲线和幅频特性曲线中求出系统的时间常数？ 答：由幅频特性： )()()()()(ω?ωωωωj e A X Y H ==2 ()|()|1()ωωτω==+A H 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РРРРРРРРР 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在sdfs 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1 21 )(+=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。 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 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____2__倍。 2、信号有多种类型,从分析域上看，经典的分析方法有__时域法_和__频域法_. 3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的__压电效应____。 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___灵敏度___。 6、信息与信号二者间关系是___信息在信号之中___。 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___最高__. 8、传感器的灵敏度越高,意味着传感器所能感知的___被测量__越小。 9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取（有用信号) 10、时域信号的时移,则频谱变化为（相移） 11、记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽(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（接近1/√2） 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（A1＇sin（w1t+φ＇１）+A2＇sin(w2t+φ２＇）） 14、概率密度函数提供了随机信号（沿幅值域分布）的信息 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（电涡流式） 16、只使在fe 1~fe 2 间频率的信号通过，应采用（带通）滤波器 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（≤（０.５—０.６) ）振动子的固有频率fn 18、为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（电荷）放大器。 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(含有周期成份）。 20、正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息（丢失） 21、不能用确定的数学公式表达的信号是（随机）信号。 22、非线性度是表示定度曲线（偏离其拟合直线）的程度。 23、自相关函数一定是（偶）函数。 24、为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，通常用（相敏检波器)做为解调器。 25、采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（2 ）倍 26、压电式传感器前置放大器的主要作用是（把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出)。 27、在电桥测量电路中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，___全桥___ 接法可以获得最大的输出。 28、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用，以下说法错误的是___将传感器的低阻抗输入变成高阻抗输出___。 29、幅值调制装置实质是一个乘法器 30、理想滤波器在通带内的幅频特性为常数 31．变极距型电容传感器的输出与输入，成（非线性）关系。 32．如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大,则该窗函数的泄漏误差（越小）。 33．不能用涡流式传感器进行测量的是(非金属材料)。 34．设时域信号x（t）的频谱为X（f），则时域信号（C ）的频谱为X(f＋f0). A 。 B。 C。 D. 35．压电式传感器后面的放大器的主要功能为（阻抗变换和信号放大）。 （完整版）工程测试技术试题及答案 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 第一章 三、计算题 1-2 求正弦信号的绝对均值和均方根值。 解答： 000 2200000 224211()d sin d sin d cos T T T T x x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ ====-== ⎰⎰⎰ 2 22200 rms 000 111cos 2()d sin d d 22 T T T x x ωt x x t t x ωt t t T T T -====⎰⎰⎰ 1-3求指数函数的频谱。 解答： (2)22022 (2) ()()(2)2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞-==== =-+++⎰⎰πππππππ 2 2 ()(2) k X f a f π= + Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-πϕ 1-5求被截断的余弦函数(见图1-26)的傅里叶变换。 单边指数衰减信号频谱图 f |X (f ) A / φ(f ) f 0 π/2 -π/2 0cos ()0 ωt t T x t t T ⎧<⎪=⎨ ≥⎪⎩ 解：0()()cos(2)x t w t f t = π w(t)为矩形脉冲信号 ()2sinc(2)W f T Tf =π () 002201cos(2)2j f t j f t f t e e πππ-= + 所以002211()()()22j f t j f t x t w t e w t e -=+ππ 根据频移特性和叠加性得： 000011 ()()() 22 sinc[2()]sinc[2()] X f W f f W f f T T f f T T f f =-++=-++ππ 可见被截断余弦函数的频谱等于将矩形脉冲的频谱一分为二，各向左右移动f 0，同时谱线高度减小一半。也说明，单一频率的简谐信号由于截断导致频谱变得无限宽。 1-6 求指数衰减信号0()sin at x t e ωt -=的频谱 f X (f ) T f -f 0 被截断的余弦函数频谱 一、填空（每空1份，共20分） 1.测试技术的基本任务是获取有用的信息 2.从时域看，系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积。 3.信号的时域描述，以时间(t) 为独立变量；而信号的频域描述，以频率f 或) (ω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 100Hz。 5.在桥式测量电路中，根据其激励电压（或工作电压或桥压或电源）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：前者利用导体机械形变引起的电阻变化，后者利用半导体电阻率的（或半导体压阻效应）变化引起的电阻变化。 7.压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的。 8.带通滤波器的上下限截止频率为fc 2、fc 1 ，其带宽B = 1 2c c f f-；若其带宽 为1/3倍频程则fc 2 = 32 fc1。 9.属于能量控制型的传感器有电阻式传感器、涡电流传感器电容式传感器、电感式传感器等。 10. 根据载波受调制的参数不同，调制可分为调幅、调频、调相。 11. 相关滤波的工作原理是同频相关不同频不相关/同频检测原理 12 测试装置的动态特性可以用传递函数、频率响应函数和脉冲响应 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 D 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 B 。 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 C 。 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 。 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 B 。 A 力 B 应变 C 速度 D 加速度 6． D 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 B 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 D 传感器。 机械工程测试技术试卷及答案Tomorrow Will Be Better, February 3, 2021 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 t t 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; A ．偏离其拟合直线 B ．接近真值 C ．正反行程的不重合 7．一般来说,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 8.下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件 A.波登管 B ．膜片 C ．波纹管 D ．电阻应变片 9.对于单向应力状态的测量,贴应变片时,应变片的方向与主应力方向应该相交成 ° B ．45° C ．90° D ．30° 10．二阶装置引入合适阻尼的目的是 ; A ．使系统不发生共振 B ．使得读数稳定 C ．获得较好的幅频、相频特性 三、简答题共30分 1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点4分 答 2.周期信号的频谱具有哪几个特点6分 答： 第三章测试系统的基本特征 例3-1 对量程为10MPa 的压力传感器，其中端点法测得x y 005.5036.0+=，最小二乘拟合x y 005.5707.0+=，求其L ε、H ε的结果。 解：（1）%100max ⨯∆= FS L Y L ε Y FS =5.005*(10-0）=50.05mV Y x=2=10.717 ΔL 1=0.674mV Y x=4=20.727 ΔL 2=0.634mV Y x=6=30.737 ΔL 3=0.584mV Y x=8=40.747 ΔL 4=0.619mV Y x=10=50.757 ΔL 5=0.685mV ∴ΔL max =0.685mV %37.1%100%10005 .50685.0max =⨯=⨯=∆F S Y L L ε %100max ⨯= ∆F S Y H H ε ΔH 1=0.054mV ΔH 2=0.078mV ΔH 3=0.066mV ΔH 4=0.040mV ΔH 5=0 ∴%16.0%10005 .50078 .0%100max =⨯=⨯∆= FS H Y H ε 2.某测试系统频率响应函数曲线ω ωj j H 05.011 (+= )，若输入周期信号 )30100cos(8.010cos 2)(︒-+=t t t X ，试求其响应y （t ）。 解：从题意知该系统应为一阶线性系统，故可设： )100cos(8.0)10cos(2)()()(2121θθ+++=+=t t t x t x t x )100cos(8.0*)10cos(2*)()()(221121θθ+++=+=t A t A t y t y t y 又∵2 ) (11)(τωω+= A , ∴8944.0) 1005.0(11)(2 1=⨯+= ωA ， 1961 .0) 10005.0(11)(22=⨯+= ωA ； 又)arctan( )(τωωφ-= 一、填空(每空1份，共20分） 1.测试技术的基本任务是 获取有用的信息 2。从时域看，系统的输出是其输入与该系统 脉冲响应函数的卷积。 3。信号的时域描述，以 时间(t ） 为独立变量；而信号的频域描述， 以 频率f 或)(ω 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 100Hz 。 5。在桥式测量电路中，根据其 激励电压（或工作电压或桥压或电源) 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 导 体机械形变 引起的电阻变化，后者利用 半导体电阻率的（或半导体压阻效 应） 变化引起的电阻变化。 7.压电式传感器是利用某些物质的 压电效应 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 = 12c c f f - ； 若其带宽为1/3倍频程则fc 2 = 1. 9。属于能量控制型的传感器有 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。 10. 根据载波受调制的参数不同，调制可分为 调幅、调频、调相 。 11。 相关滤波的工作原理是 同频相关不同频不相关/同频检测原理 12 测试装置的动态特性可以用 传递 函数、 频率响应 函数和 脉冲 响应 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 D 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 B 。 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 C 。 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 。 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 B 。 A 力 B 应变 C 速度 D 加速度 6． D 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 B 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 D 传感器. A 电容式 B 压电式 C 电阻式 D 电涡流式 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 。 11、带通滤波器的中心频率F=500HZ ，负3分贝点的带宽B=10HZ ，则该滤波器的品质因数Q=（50）。 12．调幅过程在频域相当于(频率搬移)过程，调幅装置实质上是一个(乘法器)。 13．周期信号的傅氏三角级数中的n 是从（0到+∞）展开的。傅氏复指数级数中的n 是从(－∞)到(＋∞)展开的。 14．周期信号x （t ）的傅氏三角级数展开式中：a n 表示(余弦分量的幅值)，b n 表示（正弦分量的幅值），a 0表示（直流分量）。 15．余弦函数只有（实频）谱图，正弦函数只有（虚频）谱图。 16．单位脉冲函数0()t t δ-与在0t 点连续的模拟信号()f t 的下列积分：0()()f t t t dt δ∞ -∞-=⎰0()f t 。这一性质称为（脉冲采样）。 17、 若x(t)的傅立叶变换是X(f),则x(kt)的傅立叶变换是（ ） 18、 测试装置输出波形无失真但有时间延迟的不失真测试条件是：装置的幅频特性为（常数），相频特性为（）。机械工程测试技术基础第三章习题 及答案
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