机械工程测试整理简单排版后

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1、机械工程测试题型一、填空题（共20分）二、选择题（共10分）三、名词解释（共15分）四、计算题（共35分）五、综合题（共20分）内容1章1. 10周期与非周期信号时域波形及其频谱特点信号的分类： 确定性信号 周期信号 离散的频谱 非周期信号 准周期信号 离散的频谱 随机信号 瞬变非周期信号 连续的频谱另分法：离散信号和模拟信号，其中离散信号中的数字信号频谱上幅值和频率皆离散 能量信号和功率信号，其中衰减的指数函数和矩形脉冲函数是能量信号，正弦余弦信号是功率信号 注：能量信号和功率信号的求解自相关和互相关函数的公式不同 随机信号中平稳随机信号：统计特征不随时间变化而变化的随机过程，实际测试工作中

2、将随机信号按各态历经过程处理2. 4函数的性质采样性质：卷积特性：即在发生函数的坐标位置上简单的将进行重构，即频率的搬移可见余弦正弦函数的Fourier变换是函数的组合函数，故求其截断函数中就是把窗函数进行频域搬移的频谱：为等强度的均匀谱，白噪声频谱113. 卷积Def：卷积的Fourier变换性质：时域的卷积对应频域的乘积时域的乘积对应时域的卷积4. Fourier变换注意此处Fourier定义与所学数学上定义不同，并且是以频率表示的Def:常用的Fourier变换对另外窗函数Fourier变换其中为偶函数，在处为零值图形 0 0 最好记住这图Forier变换的性质时移：频移：时间尺度改变特

3、性：由上面公式，可知时间尺度压缩时，即时，频带加宽，幅值降低，时间尺度扩展时皆反。前者对应记录磁带慢录快放，后者对应快录慢放5. 22截断余弦函数的频谱则而 2章1. 15传递函数及其特点分清几个函数传递函数： 复数域，与初始输入无关，反应的是系统的结构决定的性能频率响应函数：频率域，反应系统对正弦信号的响应联系，响应幅值和原幅值关系，响应相位和原相位关系。且响应信号仍为正弦信号，频率不变。特别注意是输出处于稳态时候的关系。单位脉冲响应：时域，是系统对函数的时域响应函数三者关系传递函数频率响应函数脉冲响应函数取Laplace变换传递函数的计算自控复阻抗算法电阻：电感：电容：串联分压故2. 11

4、测试装置静态特性线性度：指装置输入输出之间的关系与理想比例关系最小二乘拟合直线的偏离程度灵敏度：单位输入变化引起的输出变化即，分子和分母量纲一致时称放大倍数回程误差迟滞误差：在量程测量范围内，自变量由小到大和由大到小过程中，因变量和自变量的关系曲线不重合分辨力：引起输出值产生可以察觉的最小输入量零点漂移和灵敏度漂移3. 12系统的频率保持特性 系统的频率保持性只在书上49页有提到，可以描述为对正弦的响应，频率不变。其性质证明是由于微分方程是线性的。测量装置的动态性能动态性能的描述：传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数、阶跃响应4. 系统性能好坏：一阶系统时间常数越小，响应越快速，性能越好二阶系

5、统固有频率越大越好，也即时间常数越小越好；阻尼比处于最好，太大，无超调单达稳态时间长，太小，超调太大，振荡次数多，甚而无稳态其中动态性能中涉及静态灵敏度计算时静态灵敏度，原因静态即频率为零，5. 5脉冲输入与脉冲响应脉冲响应函数时域表达：取Laplace变换对应于： 故时域的即脉冲响应函数的Laplace变换就是传函6. 20一阶传递函数误差及其计算系统传递函数为频率响应函数幅值关系：相位关系：时故百分误差计算7. 6满足测试装置不失真测试的条件即测试系统频率响应函数幅值为常数，相位线性3章1. 分类：物性传感器：利用材料本身的物理性质变化结构性传感器：利用传感器的结构参数变化而实现的信号变化

6、2. 机械传感器：利用机械的弹性元件作为敏感元件，适用于检测缓变或静态的量但弹性元件易蠕变和产生弹性后效效应3. 1金属应变片与半导体应变片灵敏度的差异一般公式灵敏度后电桥计算中用到金属应变片，利用电阻丝的几何尺寸随应变变化而变化半导体应变片，利用电阻率随应变变化而变化，基于材料的压阻效应金属应变片： 优：温度稳定性好，线性度好 缺：灵敏度低半导体应变片：优：灵敏度高，机械滞后小，横向效应小，体积小 缺：温度稳定性差，灵敏度离散度大，测大应力时非线性误差大注意书上其动态电阻测量仪电路4. 电容传感器：平行板电容变极距型、变面积型、变介质型三者灵敏度依次降低5. 13涡流传感器及处理电路 涡电流

7、：当通有高频电流的线圈接近金属板时，在金属板的表面集肤产生感应电场，进而产生感应电流，感应电场的电场线是闭合的，故称为涡流，并且感应电场产生的磁场和原线圈场方向相反 当线圈与金属板距离减小时，线圈自感增加，阻抗增加 涡电流的测量应用电路 非接触式6. 磁电传感器：将被测物理量转变为感应电动势分为动圈式和磁阻式磁阻式：利用运动着得物体导磁材料改变磁路的磁阻，引起磁力线的增强或减弱，进而使线圈产生感应电动势7. 压电传感器：压电效应：某些物质在受到外力作用时，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，表面上有电荷出现，出现电场，当外力去除后，有重新恢复到原来状态逆压电效应：压电晶体处于电场中，其几何尺寸

8、也会发生变化超声波探头压电易于做动态测量压电晶片并接时，适用于电荷输出压电晶片串接时，适用于电压输出前置放大器：作用：传感器高阻抗变低阻抗；放大微弱的传感器输出信号形式：电容反馈的电压放大器，与输入电压呈正比 电容反馈的电荷放大器，与输入电荷呈正比 但两者输出均为电压信号。且后者与电缆的分布电容没有关系，抗干扰能力强8. 热电偶传感器 热电效应9. 14光电传感器工作原理外光电效应：在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出光电管和光电倍增管内光电效应：半导体材料受到光照时，电阻值减小热敏电阻光生伏打效应：在光的照射下使物体产生一定方向电动势光电池10. 光纤传感器强度调制、频率调制、相位调制、

9、偏振调制分类：功能型：传输光，并作敏感元件传光型：只传输光11. 8霍尔传感器 霍尔效应：将霍尔元件置于磁场中，当相对的两端通上电流时，在另相对的两端将出现电位差霍尔电势的现象本质：运动电荷在磁场中受洛伦兹力的作用应用：测钢丝绳断丝、测转速12. 磁阻效应： 霍尔元件处于磁场中，会产生载流子的偏移，故沿其电流传输方向电流的分布密度不同，进而沿电流传输方向的电阻不同13. 热敏气敏和CCD14. 压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象15. 17主要传感器的原理（各类物理效应）3 接触与非接触式测量及举例23传感器在测试中的应用（测量方案及其原理）注：各类传

10、感器应用具体参见机械四班老师给测量电路第五题：综合题错误：8题，涡流金属探伤变的应该是磁导率注意点：n 应该注意的是先分清信号的调制方法，即是幅值调制还是频率调制，然后确定后处理电路的各环节。比如幅值调制一般用相敏检波然后低通滤波，最后接显示记录仪器，而频率调制，一般是频率调制振荡器，然后接鉴频器，后放大输出。n 然后还有就是，转速测量中一般用频率调制方法。因为都是靠脉冲个数计数，转速变化对应单位时间脉冲个数变化，进而对应就是频率的调制n 最后就是上课做的实验应特别关注，可能会考4章电桥：1. 16电桥的概念19电桥及其灵敏度计算21电桥调制信号及其频谱分类：直流电桥和交流电桥，交流电桥的抗干

11、扰能力强直流电桥：基本公式接桥时注意事项：相邻桥臂的应变片受力情况相反，相对桥臂受力情况也相反交流桥平衡条件：对角线上相对桥臂阻抗模的乘积相等，阻抗角之和相同临边对边对角线2. 2调制与解调的常用方法调制Def：低频信号与高频信号相乘，据低频信号改变高频信号的幅值或频率或相位依次为幅值调制、频率调制、相位调制低频信号称为调制信号，高频信号称为载波，最后得到称为已调制信号调制缘由：直流信号放大会带来零漂和级间耦合等问题，造成信号失真；交流信号放大器抗零漂性能好幅值调制过程：参看示意图原信号，载波，已调制信号对应于频域与函数乘积即为频率的搬移过程解调过程：将已调函数再乘以同步解调最后通过滤波器消除

12、高频信号包络检波：先进行直流偏置，再进行整流相敏检波：恢复调制信号的极性和幅值注意在动态电阻检波仪应用 幅值调制解调示意图 防止混叠的可调制条件：调频：通过LC振荡器解调：鉴频器，将频率变化转变为电压变化鉴频器实质：高通滤波器和一个包络检波器构成，前者将调频信号解调成调幅信号，再经包络检波，恢复原信号3. 7带通滤波器的中心频率与两侧截止频率的关系滤波器分类：低通、高通、带阻、带通有源滤波集成放大器和基本LRC环节组成和无源滤波实际滤波器的性能参数截止频率：幅值衰减为原幅值1/2时对应频率，包括上截止频率和下截止频率带宽：，表示滤波器的分辨力，越小越好波纹幅度：越小越好品质因数：，为中心频率，

13、品质因数越大，相对带宽越小，滤波器性能越好倍频程选择性：越大滤波器性能越好滤波器因数：理想滤波器 低通滤波器和高通滤波器串联可构成带通滤波器多路滤波器分类：恒带宽比：恒带宽：中心频率可调式:带宽越窄，建立滤波时间越长4. 放大电路射极跟随器，高输入阻抗，故常做阻抗变换器5章1. 9采样定理采样过程：采样预处理时域采样窗函数截断频域采样为防止混叠采样频率大于被采样信号最高频率的2倍即：由于采样引起的误差：量化误差：量化电平和实际电平之间的差值，误差是间隔的1/2 泄露：由于窗函数截断原信号，造成信号带宽增加，进而其能量在频率轴上分布扩展的现象对周期信号实行整周期截断是获得准确频谱的先决条件2. 18自相关函数及其计算对功率信号自相关函数性质：n 是偶函数n 自相关函数在时取最大值，且最大值为信号的均方值n 当n 周期函数的自相关函数仍为同频率的周期函数，其频率和原周期信号相同，幅值和原信号相关，只是丢失了原信号的相位信息n 的自相关函数是 对于能量信号指数衰减信号和矩形脉冲函数自相关函数说明：机械四班老师给题目中指数衰减函数的自相关函数求解有错，下给出正确解答由于指数衰减信号是能量信号，故用上面所给能量信号自相关公式111故 故整合后3. 互相关函数 同频相关，不同频为零 互相关函数中只保留了原两同频信号的频率，幅值和相位差应用：相关滤波书167页