皖西学院机械测试技术A-答案

第一章1.1 什么是测试技术？测试技术的研究对象有哪些？答：测试技术是从被测对象的测试信号中提取所需特征信息的技术手段。

在工程实际中，无论是工程研究、产品开发，还是质量监控、性能试验等，都离不开测试技术。

测试技术是人类认识客观世界的手段，是科学研究的基本方法。

测试技术主要研究机械工程动态测试中常用传感器的原理、结构、中间变换电路，信号的分析与处理，测试信号记录显示仪器；其次研究典型机械量的测试方法和装置，如位移、振动、力的测试技术等。

1.2测试系统的基本组成环节有哪些？并说明各环节的作用。

答：一般来说，测试系统由传感器、信号调理、信号分析及处理以及信号的显示与记录组成。

在测试系统中，传感器的作用是把被测量的作用按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出，其输出通常是电信号。

如金属电阻应变片是将机械应变值的变化转换成电阻值的变化，电容式传感器测量位置时是将位移量的变化转换成电容量的变化等。

信号调理环节的主要作用就是对信号进行转换和放大，即把来自传感器的信号转换成更适合进一步传输和处理的信号。

信号转换在多数情况下是电信号之间的转换，将各种电信号转换为电压、电流、频率等少数几种便于测量的电信号。

信号处理环节接受来自信号调理环节的信号，并进行各种运算、滤波、分析，将结果输出至显示、记录或控制系统。

信号显示记录环节以观察者易于识别的形式来显示测量结果，或将测量结果存储，以供需要时使用。

1.3试举自己身边的测试技术应用例子，说明测试技术的重要作用。

答：在工业自动化生产中，通过对工艺参数的测试和数据采集，实现工艺流程、产品质量和设备运行状态的监测和控制。

例如自动轧钢系统，测力传感器实时测量轧钢的轧制力大小，测厚传感器实时测量钢板的厚度，这些测量信号反馈到控制系统后，控制系统根据轧制力和板材厚度信息来调整轧辊的位置，保证了板材的轧制尺寸和质量。

在汽车、机床设备和电机、发动机等零部件出厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。

一、填空題(每空1分，共10分) 1.信號可分為____ _____兩大類。

2.在平穩隨機過程中，若任一單個樣本函數の時間平均統計特性等於該過程の集合平均統計特性，則該過程叫_________。

3.對於線性系統，若輸入為x(t)=x 0e j ωt ，則其穩態輸出y(t)=y e j t 00()ωϕ+，這個性質稱為_________。

4.已知濾波器の帶寬為B ，它對階躍響應の建立時間為Te ，則B 和Te の關系為_______。

5.若測試系統由兩個環節並聯而成，且各個環節の傳遞函數分別為H 1(S)和H 2(S)，則該系統の傳遞函數為_________。

6.若采樣頻率過低，不滿足采樣定理，則被采樣の離散信號の頻譜會發生_______現象。

7.頻率不同の兩個正弦信號，其互相關函數R xy (τ)=_________。

8.若信號滿足y(t)=kx(t)關系，式中k 為常數，則互相關系數ρxy (τ)=________。

9.兩個時域函數乘積の傅裏葉變換等於這兩個函數_________。

10.圖1-10所示電橋の輸出為_________。

圖1-10 二、單項選擇題(在每小題の四個備選答案中，選出一個正確答案，並將正確答案の序號填在題幹の括號內。

每小題1分，共15分) 1.描述非周期信號の數學工具是( ) A.三角函數 B.拉氏變換 C.傅氏級數 D.傅氏變換 2.時域信號x(t)二階導數の傅裏葉變換是( ) A.122()()j f X f π B.122()()πf X fC. (j2πf)2X(f)D. (2πf)2X(f)3.概率密度函數是在什麼域上描述隨機信號の分布規律( ) A.時間域 B.頻率域 C.幅值域 D.複數域4.測試裝置の傳遞函數H(S)の分母與( )有關。

A.輸入量x(t) B.輸出量y(t) C.輸入點の位置 D.裝置の結構5.無論二階系統の阻尼比ξ如何變化，當它所受の激振力頻率與系統固有頻率相等時，該系統の位移響應與激振力之間の相位差必為( ) A. 0° B. 90° C. 180° D.不定值6.差動式電感傳感器和差動式電容傳感器具有( )の特點。

05–06学年度第2学期期末考试试卷（A 卷答案）机电系 机制专业 专科 04级 机械测试技术课程一．名词解释：本大题共6小题，每小题3分，共18分。

1, 计量当测量涉及实现单位统一和量值准确可靠时称为计量。

2, 测量系统测量系统是指为了确定被测量值所必须的器具和辅助设备的总体。

包括传感器、测量变换器、检测器。

3, 相关函数分子是时移τ的函数，反映了二个信号在时移中的相关性，称为相关函数。

4, 光电效应光电式传感器是将光量转换为电量，光电器件的物理基础是光电效应。

外光电效应是指在光线作用下，物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象。

内光电效应是指受光照物体电导率发生变化或产生光电动势的效应，可分为光电导效应和光生伏特效应两种。

5, 功率信号在所分析的区间（-∞，∞），能量不是有限值．此时，研究信号的平均功率更为合适（一般持续时间无限的信号都属于功率信号）。

6，量化误差模拟信号采样后的电压幅值变成为离散的二进制数码时，舍入到相近的一个量化电平上引起的随机误差。

二，问答题：本大题共6小题，每小题7分，共42分。

1，测试系统基本要求是什么？理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。

对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。

知道其中一个量就可以确定另一个量。

其中以输出和输入成线性关系最佳。

线性系统性质：a)叠加性 b)比例性 c)微分性 d)积分性 e)频率保持性 。

线性系统的这些主要特性，特别是符合叠加原理和频率保持性，在测量工作中具有重要作用。

2，如何消除温度对测量的影响？温度自补偿应变片、电路补偿片；在测试操作中须满足以下三个条件：工作片和补偿片必须是相同，补偿板和待测试件的材料必须是相同，工作片和补偿片的温度条件必须是相同或位于同一温度环境下。

3，位移测量的内容包括哪些？厚度、物位测量可以采用哪些方法？相对轴位移指的是轴向推力轴承和导向盘之间在轴向的距离变化。

相对轴膨胀是指机器的旋转部件和静止部件因为受热或冷却导致膨胀或收缩量。

一、填空题（每题2分，共10分）1、 信号可以分为 静态 及动态两类。

2、 动态信号按变化规律可以分为确定性和随机性（不确定性） 信号两类。

3、 周期信号频谱的特点是离散频谱，非周期信号频谱的特点是 连 续 频 谱。

4、 信号一经截断则必然会产生 泄 露。

5、 直流电桥电路的平衡条件是 4231R R R R =。

二、判断正误题（每题1分，共10分）1、二阶系统主要特征参数是时间常数τ。

（×）2、用数学关系式来描述周期信号。

（√）3、任何测试装置的输出信号频率总等于输入信号频率。

（√）4、在常系数线性系统中，当初始条件为零时，系统的输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。

（√）5、二阶系统固有频率 f n （ωn ）越大越好。

（√）6、灵敏度是输出量和输入量的比值，又称放大倍数。

（√）7、为了改善磁带记录仪重放磁头的电压输出信号，应后续微分放大电路。

（×）8、减小光线示波器的非线性误差的办法是增大初始夹角0θ和线圈偏转角θ。

（×）9、在平面状态下，当主应力大小和方向未知时，通常采用互相垂直的两个应变片进行测量。

（×）10、差动变压器式位移传感器，输出电压只代表位移的大小，而不代表位移的方向。

（×）三、选择题（各1分，共10分。

将答案的相应字母填在括号内）1、描述周期信号的数学工具是（ B ）A．相关函数 B.付氏级数 C.拉氏变换 D.付氏变换2、不能用确定的函数关系描述的信号是（C）A．复杂周期信号B．瞬态信号C．随机信号D．周期信号3、在进行振动加速度信号测量时，采用的传感器是（C）A．电涡流传感器B．磁电式传感器C．加速度计D．电感式传感器4、测试装置所能检测输入信号的最大变化能力称为（D）A．精度B．灵敏度C．精密度D．分辨力5、能完成接受和实现信号转换的装置称（A）A．传感器 B．记录仪 C．实验装置 D．数据处理装置6、直流电桥中，采用下述哪种接法的灵敏度最高（C）A．单臂工作 B．双臂工作 C．全桥工作7、为了保证获得最佳阻尼，对于固有频率大于400Hz的振子，应选用（D）A. 电磁阻尼 B．速度负反馈阻尼 C．过阻尼 D．油阻尼8、由电感L、电阻R、电容C组成的电路系统是（A）A. 二阶系统 B．零阶系统 C．一阶系统 D．三阶系统9、信号调制过程中，调制器相当于（C）器A．相加B．相除C．相乘D．积分10、自相关函数是一个（B）函数A．奇B．偶C．非奇非偶D．三角四、计算题（共70分）1、用一个一阶系统的放大器放大200Hz 正弦信号，若要求幅值误差小于5%，问放大器的时间常数最大值为多少？假若用这台放大器放大150Hz 正弦信号，求其幅值误差为多少？（01A =）（10分） 解：（4分）由γ=0()15%A A ω-=-，0()A A ω=2)(11ωτ+=0.95τ =1)95.01(2-•20021⨯π=0.000262 （6分）当 f =150Hz 时，0()A A ω =2)000262.01502(11⨯⨯+π=0.9708γ =)(ωA -1=0.9708-1=2.92%2、如图所示，求半波整流周期波的幅频谱图和()x t 的展开式。

机械工程测试技术试卷(答案)机械工程测试技术》2022至2023学年度第二学期期末（A）卷班级：________ 姓名：________ 学号：________题号得分评卷人一二三四五合计考生注意：答案须写在答题纸上，并注明题号，考试结束后将试卷连同答题纸一齐交）一、选择题1.信号是信息的（A）。

A。

载体 B。

描述 C。

形式 D。

数量表示2.描述周期信号的数学工具是（B）。

A。

相关函数 B。

傅氏级数 C。

傅氏变换 D。

拉氏变换3.瞬变信号x(t)，其频谱X(f)，则|X(f)|^2表示（B）。

A。

信号的一个频率分量的能量 B。

信号沿频率轴的能量分布密度 C。

信号的瞬变功率 D。

信号的功率4.不能用确定函数关系描述的信号是（C）。

A。

复杂的周期信号 B。

瞬变信号 C。

随机信号 D。

周期信号5.两个函数和，把运算式称为这两个函数的（C）。

A。

自相关函数 B。

互相关函数 C。

卷积 D。

互谱6.数字信号的特性是（B）。

A。

时间上离散、幅值上连续B。

时间、幅值上均离散C。

时间、幅值上都连续 D。

时间上连续、幅值上量化7.测试装置的频响函数H(jw)是装置动态特性在（B）中的描述。

A。

幅值域 B。

频域 C。

复频域 D。

时域8.下列微分方程中，哪一个是线性系统的数学模型？（B）d^2y/dt^2 + t(dy/dt) + 5y = x + yd^2y/dt^2 + 10(dy/dt) + 5y = x9.不失真测试条件中，要求幅频特性为（B）。

A。

线性 B。

常数 C。

是频率的函数 D。

没有要求10.测试装置传递函数H(s)的分母与（C）有关。

A。

输入量x(t) B。

输入点的位置 C。

装置结构 D。

输出点的位置11.用一阶系统作测试装置，为了获得最佳的工作性能，其时间常数τ（A）。

A。

越小越好 B。

越大越好 C。

0.6～0.7之间最好 D。

负值最好12.下列传感器中哪个是基于压阻效应的？（B）A。

金属应变 B。

机械工程测试技术课后习题及答案第一章传感器及检测系统的基本概念1、检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用2、怎样选择仪表的量程大小？3、测量误差可以分为哪几类？引起各类误差的原因是什么？4、传感器按照被测物理量来分，可以分为哪几种？5、某电路中的电流为10A，用甲乙两块电流表同时测量，甲表读数为10.8A，乙表读数为9.5A，请计算两次测量的绝对误差和相对误差。

6、用1.0级量限100V的电压表甲，0.5级量限250V的电压表乙分别测量某电压，读数皆为80V，试比较两次测量结果的准确度。

7、有三台测温仪表，量程均为0～800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？解答：1、一个完整的工程检测系统包括：传感器、信号调理电路、信号处理电路和显示记录部分。

各部分作用：传感器——感受被测量，并将其转换为电信号；信号调理电路——将传感器输出信号进行放大和转换；信号处理电路——对电信号进行计算和分析；显示记录部分——显示记录测试结果。

2、应根据被测量的大小，兼顾仪表的准确度等级和量程，使其工作在不小于满度值2/3以上的区域。

3、测量误差可以分为：系统误差、随机误差和疏失误差三类。

引起的原因如下:系统误差——仪器误差、零位误差、理论误差、环境误差和观察者误差等随机误差——温度、磁场，零件摩擦、间隙，气压和湿度的变化，测量人员分辨本领的限制等疏失误差——操作、读数、记录和计算等方面的人为误差等4、传感器按被测物理量可以分为：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。

5、绝对误差：△I= I﹣I=10.8-10=+0.8A；△I= I﹣I=9.5-10=﹣0.5A相对误差：γ甲=△I甲/ I0=+0.8/10=8%；γ乙=△I乙/ I0=﹣0.5/10=﹣5%6、最大绝对误差：△V m甲=±K%·V m甲=±1.0%×100=±1.0V；△V m乙=±K%·V m乙=±0.5%×250=±1.25V最大相对误差：γm甲=△V m甲/ V=±1.0/80=±1.25%；γm乙=△V m乙/ V=±1.25/80=±1.56%故：甲表测量结果的准确度高于乙表。

第二章 信号描述及其分析【2-1】 描述周期信号的频率结构可采用什么数学工具? 如何进行描述? 周期信号是否可以进行傅里叶变换? 为什么?参考答案：一般采用傅里叶级数展开式。

根据具体情况可选择采用傅里叶级数三角函数展开式和傅里叶级数复指数函数展开式两种形式。

不考虑周期信号的奇偶性,周期信号通过傅里叶级数三角函数展开可表示为:001()sin()(1,2,3,)n n n x t a A n n ωϕ∞==++=∑2021()T T a x t dt T-=⎰n A =(2022()cos T n T a x t n tdt T ω-=⎰ 202()sin T n T b x t n tdt T ω-=⎰ )tan n n n b a ϕ=式中，T 为信号周期, 0ω为信号角频率, 02T ωπ=。

n A ω-图为信号的幅频图, n ϕω-图为信号的相频图。

周期信号通过傅里叶级数复指数函数展开式可表示为:0()(0,1,2,)jn t nn x t C e n ω∞=-∞==±±∑0221()T jn t n T C x t e dt Tω--=⎰n C 是一个复数,可表示为:n j n nR nI n C C jC C e ϕ=+=n C = arctan n nI nR C ϕ=n C ω-图为信号的幅频图, n ϕω-图称为信号的相频图。

▲ 不可直接进行傅里叶变换,因为周期信号不具备绝对可积条件。

但可间接进行傅里叶变换。

参见书中第25页“正弦和余弦信号的频谱”。

【2-2】 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。

参考答案：由非周期信号的傅里叶变换，()()j t X x t e dt ωω∞--∞=⎰，得22()()j tA a j X x t edt A a j a ωωωωω∞--===++⎰由此得到，幅频谱为：()X ω=相频谱为： ()arctan()a ϕωω=-【2-3】 求周期三角波（图2-5a ）的傅里叶级数（复指数函数形式）参考答案：周期三角波为： (2)20()(2)02A A tT t x t A A T tt T +-≤<⎧=⎨-≤≤⎩则0221()T jn t n T C x t e dt T ω--=⎰积分得 02222204(1cos )(1cos )2n A T AC n n n T n ωπωπ=-=- 即 22()1,3,5,00,2,4,n A n n C n π⎧=±±±=⎨=±±⎩又因为周期三角波为偶函数，则0nb =，所以arctan 0n nI nR C C ϕ==所以，周期三角波傅里叶级数复指数形式展开式为：00(21)222()(0,1,2)(21)jn t j k tn n n A x t C e e k k ωωπ∞∞+=-∞=-∞===±±+∑∑【2-4】 求图2-15所示有限长余弦信号()x t 的频谱。

第一章1.下列关于误差的描述中，正确的是（）。

答案:重复性属于随机误差;零漂属于系统误差2.实验室中某电压表的引用误差是0.5％，则它的精度等级为（）级。

答案:0.53.当测量结果等于真值时，分贝误差等于（）dB。

答案:04.随机误差不可能被修正。

答案:对5.系统误差的大小决定测量数值的精密度。

答案:错第二章1.下列信号属于能量信号的是（）。

答案:衰减指数函数2.关于信号的描述，下列说法错误的是（）。

答案:判定机器振动烈度，采用频域描述方式。

3.下列哪个信号不能直接使用傅里叶变换：（）答案:阶跃函数;正弦函数4.一个信号的时域描述和频域描述是依靠傅里叶变换来确定彼此一一对应的关系。

答案:对5.随机信号可以用确定的数学关系式来描述。

答案:错第三章1.系统特性的复数域可用（）来描述。

答案:传递函数2.二阶系统中影响系统的超调量的参数是（）。

答案:阻尼比3.利用频率响应法来确定测量装置的动态特性中，输入信号为（）信号。

答案:正弦4.测量装置的漂移指标是指测量特性随时间的快变化。

答案:错5.系统幅值失真指的是幅频特性A(ω)与ω之间存在非线性关系。

答案:错第四章1.半导体应变片在外力作用下引起电阻变化的因素主要是（）。

答案:电阻率2.关于可变磁阻式传感器，下面说法正确的是（）。

答案:采用差动连接方式可以提高灵敏度和线性;变气隙型会出现非线性误差3.位移测量中，（）传感器适用于非接触测量，而且不易受油污等介质影响。

答案:涡流式4.差动变压器式电感传感器的工作原理是基于自感现象。

答案:错5.在码盘式编码器中，利用循环码代替二进制码，可以消除误差。

答案:错第五章1.在同种条件下的测试中，灵敏度最高的电桥连接形式是（）。

答案:全桥2.对于具有极性的被测量，经幅值调制以后要想正确恢复原有信号波形，必须采用（）的解调方法。

答案:相敏检波3.滤波器的截止频率就是此同频带的幅值（）dB处的频率。

答案:-34.应变片测量中，温度补偿方法的原理是基于电桥和差特性中的和的特性。