《机械工程测试技术基础》期末试题及答案

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1、第一章 信号及其描述一填空题1、 测试的根本任务是猎取有用的信息，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： 离散性，谐波性， 收敛性。4、 非周期信号包括 准周期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、。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。二推断对错题用或表示1、 各态历经随机过程确定是平稳随机过程。 2、 信号的时域描述与频域描述包含一样的信息量。3、 非周期信号的频谱确定是

2、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率谱。 三简答和计算题1、 求正弦信号 x(t) = x sin w t 确实定均值 和均方根值x 。0|x|。rms其次章 测试装置的根本特性一填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为H ( jw) =12 jw + 1，输入信号 x(t) = sin t ，则输出信号2y(t) 的频率为w =，幅值 y =，相位f =。2、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有傅里叶变换法、和滤波器法。3、 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 - t0) 时，该系统

3、能实现测试。此时，系统的频率特性为H ( jw ) = 、 A0e- jwt0。4、 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。5、 一个抱负的测试装置，其输入和输出之间应当具有 线性关系为最正确。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Q1(w ) 和Q2(w ) ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。Q (w)Q(w)1Q(w)Q(w)2Q(w) + Q(w)3 124Q(w) - Q(w)1212Q (w) + Q12(w)12

4、4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量。1存在，但52存在，但 2 f；h4、100；5、s2 ，0；6、相干函数；7、 A,x；8、周期图法；9、功率密度，能谱；10、时域，频域；二1、；2、；3、；4、；5、；6、；7、；A 2A 2三1、 R(t ) = A 2 +1cosw t +2cosw t ，x0212A 2 2A 2 S (w) = A 2 +1x04d (w - w1) + d (w + w ) +214d (w - w2) + d (w + w ) ；22、 R(t ) = 2 sin wt ；xyp3、同频相关、不同频不相关；4、信号的常值重量为其自相关函数均值的开方，周期成

5、分与其自相关函数周期成分的频率一样、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、 -sin c 2 (t)dt = p 2 1/ 2p-1/ 2p1df = p ；题号得分一二三四五六总分河北科技大学 200X200X 学年第一学期传感器与测试技术期末考试试卷学院班级姓名学号一、填空每空 1 份，共 20 分1. 测试技术的根本任务是。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. 假设一个信号的最高频率为 50Hz，为了防止在时域采样过程中消灭混叠现象，采样频率应当大于Hz。5. 在桥式测量电路

6、中，依据其的性质，可将其分为直流电桥与沟通电桥。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。为 1/3 倍频程则fc2=fc 。9 属于能量把握型的传感器有10依据载波受调制的参数不同，调制可分为、等。、。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8. 带通滤波器的上下限截止频率为fc 、fc ，其带宽 B =；假设其带宽211函数进展数学描述。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.

7、不能用确定的数学公式表达的信号是信号。A简洁周期B 非周期C 瞬态D 随机2. 平稳随机过程必需。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。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 确定误差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 相互关函数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

8、，应选用放大器。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， 也可到达分析的目的。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5B 存在，但1C 在时间常数很小时存在 D 不存在三、推断题用或表示，在正确的题目对应的括号里填，反之填 ，每题 1 分，共10 分1. 非周期信号的频谱是连续的。2. 传递函数一样的各种装置，其动态特性均一样。3. 调幅波是载波与调制

9、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.假设系统是完全线性的，则输入输出的相干函数确定为1。四、简答题每题 5 分，共 30 分1. 已知周期方波的傅立叶级数展开式为p x(t) = 8A sin w0t + 1 sin 3w30t + 1 sin 5w t +50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

10、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？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相互关函数？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 分低通滤波器的频率响应函数为H (w) =1， 式中 t = 0.05s1 + jwt当输入信号为 x(t) = 0.6 cos(60t) + 0.5 cos(100t - 45 )

11、时，求滤波器的稳态输出 y(t)2. 4 分有一信号 x (t ) = A cos( wt + j ) ，初始相角j 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 = 120W ，灵敏度S = 2.5 的电阻丝应变片与阻值为120W 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 me 时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压图 3 (b)河北科技大学 200X200X 学年第一学期传感器与测试技术期末考试试卷参考答案学院 _年级_考试班级 一、 填空( 每空 1 分，答对得分，答错不得分，共20 分)1. 猎取有用的信

12、息2. 脉冲响应函数3. 时间( t )、频率 f 或(w )4 100Hz5. 鼓舞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- fc 2c1、3 2 或 1.269. 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 15 D B C A B610 D B D B D三、 推断题每题 1 分，答对得分，答错不得分，共 10 分 15610 四、

13、简答题每题 5 分，共 30 分 15 分2 分频谱特点：离散性、谐波性、递减性3 分(每答对一个得 1 分) 25 分固有频率( wn)和阻尼比( x )3 分(每答对一个得 1.5 分)为了实现不失真,阻尼比( x )取值 0.6 0.8; 工作频率取值小于等于 0.58wn2 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 x(t-t ), 其中A 和 t 为常数,0000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()= A0= 常数1.5 分相频特性为 ()=

14、 - tw1.5 分0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） 隔离直流重量或者隔直1 分（4） 如原信号进展调制，则应先进展解调或者解调1 分5. 5 分动态电阻应变仪承受的是纯电阻沟通电桥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） 相互关函数，由于是非奇非偶函数。2 分（2） 频率信息：正弦波形的频率与此波形频率一样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

15、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) = 0.6 cos(60t) + 0.5 cos(100t - 45)令 x (t) = 0.6 cos(60t) ， x12(t) = 0.5 cos(100t - 45)依据线性系统频率保持性和幅频相频特性11 + (tw)2A(w) =由w= 60 ，可以得到：1，j(w) = - tan(tw)A(w) =11 + (0.05 60)21= 0.3161 分j(w1) = -arctg (tw) = -arctg (0.05 60) = -71.5651 分y (t) = 0.6 0

16、.316 cos(60t - 71.565) = 0.1896 cos(60t - 71.565)1由w= 100 ，可以得到：21 + (0.05 100)2A(w) =12= 0.1961 分j(w2) = -arctg (tw) = -arctg (0.05 100) = -78.691 分y (t) = 0.196 0.5 cos(100t - 45 - 78.69) = 0.098 cos(100t - 123.69)2由线性系统的叠加性可得y(t) = y1(t) + y2(t) = 0.1896 cos(60t - 71.565) + 0.098 cos(100t - 123.6

17、9)2 分2.4 分 自相关函数： Rx(t ) = lim 1TT x(t) x(t +t)dt1 分0=lim 1TT A cos(wt + j) A cosw(t +t) + j)dt0= A2 cos(wt )1 分2均值： m= 1xTT120 x(t)dt =T- 0TTAcos(wt + j)dtT02- 0=01 分0202方差：s 2 = 1xT0Tx(t) - m-02Tx02dt = A21 分23. 4 分单臂：DR1 DR11u= uy4R0分= u4 R0=Se u40= 2.5 1000 10-6 4 = 2.5 10-3 V24双臂：DR1 DR11uy = 2

18、R u=02R u=0Se u=202 2.5 1000 10-6 4 = 5 10-3 V2 分六、 应用题共 16 分1. 6 分转动轴I 的转动频率为：2023/60=33.3HZ； 1 分转动轴II 的转动频率为：1500/60=25HZ；1 分转动轴III 的转动频率为：600/60=10HZ；1 分与试验测得振纹的频谱图比较可知轴 II 上的齿轮不平衡量对加工外表的振纹影响最大。 3 分210 分16 分测试系统组成框图：4 分测试过程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，最终由显示设备显示频率响应函数。24 分幅频特性峰值 A0对应的频率为简支梁的固有频率w；2 分n1半功率点或者2 A0或者 0.707 A0对应的频率分别为w 、w1计：1z = w2 - wwn；阻尼比方下方法估22 分要求能在图中正确表示，否则酌情扣分。