机械工程测试技术试卷及答案

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1、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 ，而双边频谱图的依据数学表达式 。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 ，后者频谱特点9. 为

2、了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法和。10. 连续信号x(t)与5 (t -1 )进行卷积其结果是：x(t) *6 (t -1 )二。其几何0 0意义是。得分二、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 第 1 页，共 14 页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。5coslO 兀 t当 t 0A. x(t)= 0当 t 0B.

3、x(t)二 20eLaJcos20兀 t (-a t +s)C. x(t)二 5sin 20kt + 10cos10兀t (-a t +a)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

4、变片时，应变片的方向与主应力方向应该相交成( )A.0B.45C.90D.3010. 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、相频特性得分三、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)第 2 页，共 l4 页2. 周期信号的频谱具有哪几个特点？（6 分） 答：3现有电阻R和R，电感L和电容C,连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的12正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设激励为u，输出为u ）。（5分） io4. 在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，若在工作电桥上增加电阻应变片的数量以提高灵敏度。试问在

5、半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？（5分）5. 什么是调制和解调？为什么要调制？（5 分） 答：6. 在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分） 答：得分四、计算题（共20分，每小题 10分）第 3 页，共 14 页1. 求如图所示三角脉冲信号的频谱。解:2. 用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变。其贴片及组桥方法如图所示。已知图中R = R，= R = R = 1200，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数k = 2。应变值 112 2 = 10 X 10-3电桥供桥电压ui二3V。试分别求出如图组成桥路时的输出电压uo解:第4页，共14页机械工程测试技术基础试题 2一、

6、填空题(20分，每空 1 分)1、由信息与信号的关系可知，信号是信息的2、数字信号是指时间和幅值都具有特性的信号。3、为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法 和4、模似信号是指时间和幅值都具有特性的信号。5、正弦信号的自相关函数是一个同频的函数。6、直流电桥的平衡条件7、滤波器的分辨率越高，则测量信号时其响应速8、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=。9、单位频宽上的幅值表示的 函数。1 将电桥接成差动方式习以提高，改善非线性，进行补偿。2调幅信号由载波的携带信号的信息，而调频信号则由载波白携带信号的信息。3. 调幅过程在频域相当于

7、过程，调幅装置实质上是一个。4. 测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为和。测量结果与被测真值之差称为测量误差。5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 ，后者频谱特点是。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 。7. 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。8周期信号x(t)的傅氏三角级数展开式中：a表示，b表示，ann0第 5 页，共 14 页表示直流分量。9.余弦函数只有谱图，正弦函数只有谱图。得分二、选择题(20分，每题 2 分)1为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，

8、传感器的两个电容应当连接成 ( )。A.并联电路B.串联电路 C.电桥电路2 要使RC低通滤波器的通带加宽，则RC值应()。A.增加 B.减少 C.不变3. 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4. 下列信号中.( )信号的频谱是连续的。A. x(t) = Asin(wt +申)+ Bsin(3wt + 申)1B. x(t) = 5sin 30t + 3sin 50t2C. x(t) = e-at sin o t05.数字信号的特征是( )。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6. 测试装

9、置能检测输入信号的最小变化能力，称为( )。A.精度 B.灵敏度 C.精密度 D.分辨率7. 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( )。A.卷积 B.傅氏变换对C.拉氏变换对D.微分8. 多种信号之和的频谱是( )。A.离散的 B.连续的 C.随机的D.周期的9. 二阶装置，用相频特性中9 (w) = -9Oo时所对应的频率w作为系统的固有频率的估计值，该值与系统阻尼率的大小( )。A.有关 B.无关 C.略有关系D.有很大关系10. 滤波器的上、下截止频率为f , f，中心频率f ；则它们的关系是()。A f珀匚兀 B f二仃吐得分三、简答题（共 30 分）1. 测量按测量值

10、获得的方法进行分类有哪些？（6）答：2.重复性误差和迟滞误差有何区别?6)答：3. 什么是不失真测试，不是真测试的条件是什么？（4） 答：5. 试叙述信号的采样和截断的过程是怎样实现的，结果如何？（5） 答：6. 电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？（5） 答：四、计算题（共20分，每小题 10分）1. 如图所示为两直流电桥，其中图(a)称为卧式桥，图(b)称为立式桥，且R = R = R = R = R , R、R为应变片，R，R为固定电阻。试求在电阻应变片阻123401234值变化为时，两电桥的输出电压表达式并加以比较。占h解:机械工程测试技术基础试题答案1一、填空题（20分，每空

11、 1 分）1.静态测量；动态测量2.被测真值；测量误差3. 灵敏度；温度4.补偿；相邻5幅值；频率6傅氏三角级数中的各项系数；傅氏复指数级数中的各项系数7均方根值；均方值屮28离散的；连续的9.频率响应法；阶跃响应法10. x（t-t ）；把原函数图像平移至t位置处00二、选择题（20分，每小题 2 分）题号12345678910答案CADCBABDAC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：各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系，并尽量不失真；（2） 尽可能减小或消除各种干扰。（2）2. 周期信号的频谱具有哪几个特点？（6 分）答：周期信号的

12、频谱是离散的。（2） 每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。（2） 各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。工程中常见的周期信号，其 谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。因此，在频谱分析中没必要取那些次 数过高的谐波分量。（2）3现有电阻R和R，电感L和电容C，连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的 12正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设激励为u，输出为u ）。（5分）io答：正确的接桥方法如图所示：（3）电桥的平衡条件是:Ri R广皿-為=C(2)4有人在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片 数以提高灵敏度

13、。试问，在半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？（5分）答：不能提高灵敏度。因为半桥双臂时，其输出电压为：1 ARu = u （2）o 2 i R2 AR AR当量桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为=（2）2 R R即仍然没有发生变化，故灵敏度不变。要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥连接。这AR时 u = u 。（1）o i R5什么是调制和解调？为什么要调制？（5分） 答：所谓调制，就是在调制信号（测试信号）的控制下，使载波信号（工作信号）的某 些参数（如幅值、频率、相位）发生变化的过程。（2）解调，就是从已调制波中恢复 出调制信号的过程一般的被测量，如力、位移、应

14、变等，经传感器检测变换后，常常是 一些缓变的电信号。（1）经过调制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好； 另外，调制波抗干扰能力强，也便于传输。（2）6在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分）答：在机械工程的测试过程中，常见的参数测量有：应力的测量；应变的测量；扭矩的 测量、振动信号的测量；声强测量；声发射测量；位移的测量；流量的测量；压力的测 量等。（每一种0.5分）四、计算题（共10分）1.用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变。其贴片及组桥方法如图所示。已知图中R1 = R广R2二R、2二1200，上下贴片位置对称应变片的灵敏度系数k二2。应变值 10 X 10-3，电桥供桥电压u

15、=3V。试分别求出如图组成桥路时的输出电压u or iR 匚A J!解：如图（b）组桥时的输出电压为（5/ R +ARR 、u (11 一)uo R +AR + R 2 ARR + R i1 2R +AR1 uR + R i1 2AR-u2 R i0.03(V)i如图（c）组桥时的输出电压为u (o R +AR1 12 R + 2 ARuiR + AR + R + AR+ R + AR + R 2 + R 一 AR 一 AR 11u2 i11 AR u2 R i二 0.03(V)-)u2(5机械工程测试技术基础试题答案2一、填空题（20分，每空 1 分）1灵敏度；温度2幅值；频率3频率搬移乘法

16、器 4.静态测量、动态测量5离散的、连续的 6傅氏三角级数中的各项系数、傅氏复指数级数中的各项系数。7. -a； +a；8.余弦分量的幅值；正弦分量的幅值9实频；虚频10. f （t。）；脉冲采样二、选择题（20 分，每小题 2 分）题号12345678910答案ABCCBDBCBA三、简答题（共30分，每小题 5分）1. 测量按测量值获得的方法进行分类有哪些？（6）答：直接测量指无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测值得测量。（等 精度直接测量和不等精度直接测量）；（2）间接测量指在直接测量值的基础上，根 据已知函数关系，计算被测量的量值的测量；（2）组合测量指将直接测量或间接测

17、量与被测量值之间按已知关系组合成一组方程（函数关系），通过解方程组得到被测值得 方法。（2）2. 重复性误差和迟滞误差有何区别? （6）答：重复性是指测试装置在输入按同一方向做全量程连续多次变动时，所得特性曲线不一致的程度。一般来说正行程的最大重复性偏差为AR，反行程的最大重复性偏差为max1AR，重复性误差取这两个最大偏差中的较大者，再以满量程输出y#的百分数表示。max 2fs即ARr 二 max X100%（3）Ryfs迟滞是测试装置在正反行程中输入输出曲线的不重合程度。即AHr 二max X 100%Hyfs式中， AH 是正反行程间，对于同一输入虽的最大差值。（3）max3. 什么是

18、不失真测试，不失真测试的条件是什么？（4）答：若a ,t都是常数，如果一个测试装置，则有y（t）二Aox（t -1o），即认为该测试装 0 0 0 0置实现了不失真测量。（2）这表明，输出信号较输入信号，幅值放大了 A 倍，时间上0滞后了 t，波形一致。对上式作傅里叶变换，有Y（）二A e-jt00X（）。所以，若要实 0 0现输出波形不失真，其幅频、相频特性应满足如下条件A（）二A二 常数;（）=-t。 0 0（2）6.电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？（5）答：包括电阻式、电感式、电容式三种。电阻式传感器工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种装置；（2）电感式传感器工作原理：把被

19、测量如位移转换为电感量变化的一种装置；（2）电容式传感器工作原理：把被测物理量转换为电容量变化的一种装置。（1）四、计算题（共20分，每小题 10分）1. 如 图 所 示 为 两 直 流 电 桥 ， 其 中 图 （a） 称 为 卧 式 桥 ， 图 （b） 称 为 立 式 桥 ， 且R = R = R = R = R，R、R为应变片，R、R为固定电阻。试求在电阻应变片阻1 2 3 4 0 1 2 3 4值变化为 AR 时，两电桥的输出电压表达式并加以比较。JJi- 5RQL叽tiZf|+ AT?解：图（a）中，卧式桥的输出电压为R +ARu - u - u -11 b d R + AR + R AR112：（4）图（b ）中，立式桥的输出电压为R +AR1 i uR + AR + R i114AR2 R -AR4 R -AR 2o2 R0AR )(4)由此可知，当2 Ro丿2 Ro丿21时,-QcR4R + R3/(R +ARoI 2 R、 oR )2 R丿o yR4 u2 R io-ARR -AR2 21 AR出电压是一样的，均为u - 2 R i式桥没有，所以卧式桥更精确。（1）(R +ARo(2 R +AR 2 R -ARv oAR亠u，在忽略了咼阶无穷小之后，两电桥的输 2 Ro。（1）不同之处是：立式桥由非线性误差，而卧