机械工程测试技术基础知识点总结

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1、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t为独立变量：而信号的频域描述，以 频率f 为独立变量。3、周期信号的频谱具有三个特点：离散性，,收敛性。4、非周期信号包括信号和瞬态非周期信号。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)总是偶 对称，虚频谱(相频谱)总是 奇 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。(Y )2、信号的时域描述与频域描述包含

2、相同的信息量。( Y)3、非周期信号的频谱一定是连续的。( X)4、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。( X )5、随机信号的频域描述为功率谱。( Y)(三) 简答和计算题1、求正弦信号x(t)二x sin o t的绝对均值叮和均方根值x .0|x|rms2、 求正弦信号x(t)二x sin(ot + Q)的均值r，均方值屮2,和概率密度函数p(x)。0xx3、求指数函数x(t) = Ae-a (a 0,t 0)的频谱。厂cos o t111 T4、 求被截断的余弦函数x(t) = T5、求指数衰减振荡信号x(t)二e-皿sin t(a 0, t 0)的频谱.0第二章 测试装置的基本

3、特性(一) 填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为H(j)=，输入信号x(t)二sin ，则输出信号2 j o + 12y(t)的频率为 =，幅值y =，相位0=。1.541o 22、 试求传递函数分别为和n的两个环节串联后组成的系统的3.5s+ 0.5s2 +1.4o s + o 2nn 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 傅立叶变换法 、和滤波器法.4、当测试系统的输出y(t)与输入x(t)之间的关系为y(t) = A0x(t -10)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被测量 越小。6、 一个理想的

4、测试装置，其输入和输出之间应该具有线性关系为最佳.(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Q )和Q ()，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性12为.Q )Q ()(1)Q ()Q ()(2)Q ()+ Q ()(3)12-(4) Q ()-Q ()12127Q ) + Q (w)12124、一阶系统的阶跃响应中，超调量。(1)存在，但5%(2)存在，但1(3)在时间常数很小时存在 (4)不存在5、 忽略质量的单自由

5、度振动系统是系统.(1)零阶 (2) 一阶 (3)二阶 (4)高阶6、 一阶系统的动态特性参数。(1)固有频率(2)线性度(3)时间常数(4)阻尼比7、 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倍所经过的 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)1、一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz的正弦信号，则必然 导致输出波形失真.( X )2、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。( Y )3、当输入信号X(t)

6、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。 ( Y )4、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。(Y )5、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。( X )6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系.( X)(四) 简答和计算题1、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?2、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？3、测试装置实现不失真测试的条件是什么？14、 某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为H(s)二。求其对周期信号0.005s + 1x(t) = 0.5 cos 10t + 0.2 cos(100t - 45)

7、的稳态响应 y(t).15、 将信号cos t输入一个传递函数为H(s)二的一阶装置，试求其包括瞬态过程在1 +T s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:前者利用几何形变引起的电阻变化，后者利用.电阻率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： 电荷 放大器和电压放大器，后接电荷放大器时，可不

8、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涡电流效应。6、磁电式速度计的灵敏度单位是mv/ (m/s)。7、 压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的.(二) 选择题1、电阻应变片的输入为。（1）力 （2） 应变 （3）速度 （4）加速度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，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

9、引起其电阻变化的因素主要 .（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S变化时，其灵敏度S与8之间的关系是：S1（1） k（2） k （3） k8 -2 （4） - k8-289、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

10、于微小位移量测量。 （ Y ）2、涡流式传感器属于能量控制型传感器（ Y）3、压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽.（ X ）4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。 （ X ）（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?

11、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二4（mm），工作初始极板间距离8 0二0.3（mm），介质为空气。问：（1）如果极板间距离变化量A8二1（pm），电容的变化量AC是多少？（2） 如果测量电路的灵敏度k1 = 100（ mV pF）,读数仪表的灵敏度k广5 （格/ mV）在A8二1（pm）时,读数仪表的变化量为多少？2第四章 信号调理、记录和显示（一）填空题1、电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为电压电流输出的

12、装置。2、 在桥式测量电路中，按照激励电压的性质，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桥臂数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）弦信号与被测信号相乘使高频信号的幅值随被测信号的频率 而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的相乘.5、调频波的解调又称为鉴频 。6、 调频是利用信号电压的幅值控制一个振荡器,使其输出为等幅波，而频率 与 信号电压成正比.7、 常用滤波器的上、下截止频率fci、f 2的定义为副频特性曲线降为最大值倍时对应的频率为截止频率,其带宽B =fc2fcl,若为倍频程滤波器/与f的clc 2关系为 fc2=1.

13、26fc18、RC低通滤波器中RC值愈大，则上截止频率愈低.(二) 选择题设有一电路，R是工作桥臂，R2, R3,R4是固定电阻，且R二R 时R t R1AR(1) 1 e4R 012、调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号1、12+ 2AR1,则电桥输出电压ey ( AR(2)i e丿2 R 0134yAR(3)1 eR01)。4)=R二R。工作1234e 为电桥的电源电压.02ARi eR 01( 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

14、幅-频特性在打区间近于平直，在f T 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fo，-3dB带宽是B ,则滤波器的品质因数Q等 于。(l) f + B (2) f - B f B f B0 0 0 0(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. ( Y)2、 调幅波是载波与调制信号的叠加。( X )3、带通滤波器的波形因数九值越大，其频率选择性越好。(X )4、 将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。( Y )(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

15、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 = 120Q，灵敏度S = 2的电阻丝应变片与阻值为120Q的固定电阻组成电桥, 供桥电压V二3V，若其负载电阻为无穷大,应变片的应变匕二2000皿。o(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cos2nf t为载波，x (t)为调幅波(如图所示)0m(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

16、谱图.第五章 信号处理初步(一) 填空题1、为了识别信号类型，常用的信号分析方法有、和 自相关函数.2、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有带通滤波法、和。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 有限带宽,还应使采样频率满足采样定理即fs2fh。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100 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 )xxx2，T T8 时 R (T )0。x6、相干函数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A co

17、s(肌)，则该信号的均方值为屮2= A ，均方根x值为xrm=A的根次 8、最常用的功率谱估计方法为周期图法9、S (f)为信号的功率密度沿频率轴的分布，|X(f )|2称为 能谱 。x10、巴塞伐尔定理表示在时域中计算的信号总能量，等干在频域 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。( X)2、A/D转换器的位数越多，则量化误差越小。(Y)3、对于周期信号，经整周期采样后，可完全避免栅栏效应。( Y)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。( Y)5、互相关函数是偶实函数。 ( X )6、利用系统输入x(t

18、)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.( X)7、若系统是完全线性的，则输入输出的相干函数一定为1。( X)(三) 简答和计算题1、已知信号x(t) - A + A cos(t + Q ) + A sin(t + Q )，求信号的自相关函数0 1 1 1 2 2 2R (T),并画出自功率谱S )(双边幅值谱)。xx2、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

19、相关函数R (t)x 和输入一输出的互相关函数R a)之间的关系为R (T)二R (T + T)，试说明该系统起 xyxx什么作用?6、应用巴塞伐尔定理求代sin c2(t)dt的积分值。第六章 振动测试(一) 填空题1、 单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，位移共振频率V系统固有频率，速度共振频率=系统固有频率，加速度共振频率系统固有频率。2、单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，在相位共振处位移始终落后于激振力_90 度.3、单自由度系统基础运动所引起的受迫振动，当激振频率远大于固有频率时，质量块 和壳体之间的相对运动和基础振动近于相等.4、 激励方式分为,5、 按所测的振动性质可将

20、拾振器分为和6、 阻抗头的前端是，后面是测量激振点响应的7、压电式传感器的测量电路(即前置放大器)有两种形式： 、和。8、机械系统的主要振动参数是,和.9、相对法校准传感器时，经国家计量等部门严格校准过的传感器起着“振动标准传递”的作用，称为传感器.(二) 判断对错题(用或X表示)1、压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽.()2、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。( )3、压电式加速度计手持探针法测振时，加速度计的使用上限频率最低。( )4、压电式加速度计的重量越轻，使用上限频率越高，灵敏度越低。( )5、涡流位移传感器属于绝对式拾振器。( )6、低频激振时，激振器的安装固

21、有频率应比激振频率高3倍以上。( )7、快速正弦扫描激振属于宽带激振法。( )8、脉冲锤的锤头越软，则激励的频率范围越大。( )9、在振动测试中，测得的激励和响应之间的相位差包括了测试系统中所有仪器的相移。()(三) 简答和计算题1、对单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，分别写出其位移频响函数、速度频响函 数、加速度频响函数。2、对单自由度系统基础位移所引起的受迫振动,分别写出其相对位移频响函数、绝对位移 频响函数.3、对于压电式加速度计，画出其工作原理图，并说明为什么其上限频率取决于固有频率？4、对于磁电式绝对速度计，画出其工作原理图 ,并说明为什么其下限频率取决于固有频 率？5、如何用

22、实频曲线估计系统的固有频率和阻尼比？画图说明.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，瞬态非周期;5、均值卩，均方值屮2,方差& 2；6、偶，奇;x x x(二) 1、丁； 2、丁； 3、X; 4、X; 5、心2x(三)1、0兀2 、0，1兀x cos(t + 9 )0Aa + j 2nf4、Tsinc(2吋 +rn )T)+ Tsinc(2吋05、30a 2 - 4兀 2 f 2 -3 2 + j 4f第二章 测试装置的基本特性(一)1、1/2, 1/ 2f ；4、 sh100； 5、b 2，0； 6、相干函数;7、

23、A八区；8、周期图法；9、功率密度,能谱；10、x时域，频域;(二) 1、X； 2、V； 3、V； 4、V； 5、X;6、X；7、X；三) 1、A22COS T +1A21COS T2 2S （）二 A 2 + AZ- b （-）+ 8 （+ ）+b （-）+ 8 （+）；x 0 4 1 1 4 2 22、Rxy（T）二2sin t兀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，周期成分与其自相关函数周期成分 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T；6、J sinc2（t）dt =k2f1/2K 1df =k ；-g一1/2 兀第六章 振动的测试（一）1、小于，等于,大于； 2、 90； 3、远大于； 4、稳态正弦激振，随机激振，瞬态激振;5、 相对式，绝对式； 6、力传感器，加速度计； 7、电荷放大器，电压放大器 ;8、固有 频率，阻尼比，振型； 9、参考。（二）1、X; 2、X; 3、V； 4、V； 5、X; 6、V；7、V；8、X; 9、V；（三）略