机械工程测试技术期末考试
试题及答案
1． 测试系统的基本构成有哪些？（6分） [答案要点]
测试系统基本构成包括：传感器、信号调理和信号显示与记录。
传感器被测对如上图所示。
2. 周期信号与非周期信号谱的各自特点是什么？(8分) [答案要点]
周期信号的频谱特点是： 1） 离散谱；
2） 谱线仅出现在基波和各次谐波频率处；
3） 幅值谱各频率分量的幅值随频率的升高而减小。 非周期信号的频谱特点是：
1) 连续谱；
2) 各频率分量的幅值随频率的升高而趋于无穷小，但保持一定的比例关系。
3. 为什么进行体温测量时，需要将体温计与身体保持接触三分钟？(8分) [答案要点]
温度计是一阶惯性系统；其阶跃响应为y?1?e?t 信号调理 数据显示 与记录 ?，系统达到稳态的时间与系统的时间常数τ
有关，当t =4τ时，系统的输出值与稳态响应值仅相差2%，当t越大，系统的输出值与稳态响应值的误差就越小。
4．
（1）从功率谱中读出信号的主要频率成分（5分） [答案要点]
主要频率有f1=60Hz, f2=120Hz, f3=138Hz, f4=175Hz (可估读)
（2）从时域信号波形图中读出其主要参数（5分） [答案要点]
周期 T=0.03s 最大值A=4.8 V ( 可估读)
5．测量的本质和基本前提是什么？（8分）
[答案要点]
测量是采集和表达被测量并与标准作比较的过程。 测量的基本前提有：1）被测的量必须有明确的定义； 2）测量标准必须通过协议事先确定。
6. 电感式传感器有哪些类型，任选一种，画出其结构图，简述其工作原理，画出转换测量电路，并举例说明其典型应用。(16分) [答案要点]
1）电感式传感器有下列类型：
电感式传感器 自感型 可变磁阻型 互感式 涡流式
2）结构图：例可变磁阻型电感传感器有气隙型、截面型和螺管型，其结构如下：
W2W2?0SL??2?，间隙δ，铁芯截面积S，线圈匝数W的变化，带来了电感L的变化。
3）工作原理：
R?4）转换电路：交流电桥，变压器式电桥，LC振荡电路，（图略） 5）典型应用。略
7．[答案要点]
1）应变片布置示意图 4’
电路图
2’
2）电桥的输出电压ey 4’
ey?Uab?Uad??R??R1??R3??R3???R2??R2??R4??R4?R1R3?R2R4e0或ey?e01
?R1??R1?R2??R2??R3??R3?R4??R4?(R1?R2)(R3?R4)或假定R1=R2=R3=R4=R，且R>>ΔRi
ey?e04??R1?R2?R3?R4??????
RRR??R
3）在桥臂上各串联一片不能提高电桥灵敏度。 由上式知，ey?e0??R1?R2?R3?R4??????
4?RRRR?当桥臂上串联应变片时，桥臂阻值R1=R2=R3=R4=2R，传感器受力后应变片的变化分别为2ΔR，
代入上式，与原输出结果一致，故不能提高灵敏度。
8．加工过程中，需对回转轴转速进行测量。已知其额定转速为3000转/分钟，请设计一个转速测量装置，要求说明测量系统结构(方框图)，传感器选用(应说明与传感器相匹配的机械或其它结构,可直接画在图上)，测量电路设计，信号特征分析，信号显示等内容。（20分） [答案要点]
1）测量系统结构 2）被测量分析
3）传感器选用及其原理结构（含传感器布置示意） 4） 测量电路 5）信号特征
机械工程测试技术试题及答案1
