《机械工程测试技术基础》试题及答案

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《机械工程测试技术基础》课后答案

章节测试题

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,谐波性,收敛性）

4、 非周期信号包括准周期信号和 非周期瞬态 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值?x，均方值?x，方差?x 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 ｙ轴 对称,虚频谱（相频谱)总是

对称。

(二)判断对错题（用√或×表示)

1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。(√ ）

2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。(√ ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。( ╳ ） 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)?x0sin?t的绝对均值μ|ｘ｜和均方根值xｒms。

2、 求正弦信号x(t)?x0sin(?t??)的均值?x，均方值?x，和概率密度函数p（x）。 3、 求指数函数x(t)?Ae?at22

2(a?0,t?0)的频谱。

?cos?0t4、 求被截断的余弦函数x(t)???05、 求指数衰减振荡信号x(t)?e?at|t|?T|t|?T的傅立叶变换。

sin?0t(a?0,t?0)的频谱。

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,非周期瞬态;

５、均值?x，均方值?x，方差?x；６、偶,奇;

（二）1、√;2、√；3、╳;4、╳；5、√； （三）1、

22

2x0?,

x0xA1;２、０,0，；３、；4、

2?x0cos(?t??)a?j2?f220Tsinc?(2?f??0)T??Tsinc?(2?f??0)T?； 5、2； 222a?4?f??0?j4?fa?

第二章 测试装置的基本特性

（一）填空题

1、 某一阶系统的频率响应函数为H(j?)?12j??1,输入信号x(t)?sint,则输出信号2y(t)的频率为?? ,幅值y? ,相位?? 。

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1.52、 试求传递函数分别为和

3.5s?0.541?n222s?1.4?ns??n的两个环节串联后组成的系统的

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 、

和 。

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?t0)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 越小。

6、 一个理想的测试装置,其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二)选择题

1、 4 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 3 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(?)和Q2(?),则两环节串联组成的测试系统,其相频特性为

２ 。

（1)Q1(?)Q2(?) （2）Q1(?)?Q2(?) （3)

Q1(?)Q2(?)(4）Q1(?)?Q2(?)

Q1(?)?Q2(?)4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 4 。

（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、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 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是 3 。

(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 1 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×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。(× ）

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。(× ）

3、 当输入信号x(t)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。(√ )

4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（√ ) 5、 测量装置的灵敏度越高,其测量范围就越大。( × ） 6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（× ） （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?

1。求其对周期信号

0.005s?1x(t)?0.5cos10t?0.2cos(100t?45?)的稳态响应y(t)。

15、 将信号cos?t输入一个传递函数为H(s)?的一阶装置,试求其包括瞬态过程在

1??s内的输出y(t)的表达式。

4、 某测试装置为一线性时不变系统,其传递函数为H(s)?

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第二章 测试装置的基本特性

(一)1、1/2,1/2，?45?;2、123；３、傅立叶变换法,滤波器法；４、A0e线性;

（二）(4）（3)（2)（4）（2）(3）(１） （三）╳ × √ √ ╳ ╳ （四）略

第三章 常用传感器

?j?t0;5、被测量;6、

（一）填空题

1、 属于能量控制型的传感器有 电阻、电感、电容、涡流

等，属于能量转换型的传感器有 ；压电、磁电 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 金属丝的几何变

形 引起的电阻变化,后者利用 半导体材料的电阻率变化 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 差动 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 2 。 (1)力 (2） 应变 (3)速度 (4）加速度

2、 结构型传感器是依靠 ３ 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 4 。

(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,成 2 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引起其电阻变化的因素主要是 3 。 （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 3 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是 4 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?变化时，其灵敏度S与?之间的关系是：S＝

4 。 (1)k1? （２)k? （3）k??2 （４）?k??2

9、 光电倍增管是利用 ２ 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×表示）

1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（√ ）

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2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（√ )

3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。(╳ )

4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。( ╳ ） （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？ 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?4(mm)，工作初始极板间距离

?0?0.3(mm)，介质为空气。问:

（1） 如果极板间距离变化量????1(?m)，电容的变化量?C是多少? （2） 如果测量电路的灵敏度k1?100(mVpF)，读数仪表的灵敏度k2?5(格／mV)在????1(?m)时,读数仪表的变化量为多少? 第三章 常用传感器

(一）1、电阻、电感、电容、涡流;压电、磁电；２、金属丝的几何变形，半导体材料的电

阻率变化；3、差动；４、电荷，电压，电荷;５、涡电流；6、mv / (m/ｓ)；７、压电效应。

(二）（2)（3)(4）(2)(3),(３)（4)（4)（2) (三）√ √ ╳ ╳ （四）略

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 输出的装置。

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 ,使高频信号的幅值随被测

信号的 而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的 。 5、 调频波的解调又称为 。

6、 调频是利用信号电压的 控制一个振荡器,使其输出为等幅波，而

与信号电压成正比。

7、 常用滤波器的上、下截止频率fc1、fc2的定义为 ,其带宽

B= ,若为倍频程滤波器fc1与fc2的关系为 。

8、 ＲC低通滤波器中RC值愈 ，则上截止频率愈低。

（二）选择题

1、 设有一电路,R1是工作桥臂，R2，R3,R4是固定电阻，且R1?R2?R3?R4。工作时

R1?R1?2?R1，则电桥输出电压ey?（ ）。e0为电桥的电源电压。

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(1）

?R1?R?R2?R1e0 （2）1e0 （３)1e0 （４)e0 4R12R1R1R12、 调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 。?（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,其幅—频特性在f2??区间近于平直，在f2?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f0,－3dB带宽是B,则滤波器的品质因数Q等于 。

（1)f0?B （2)f0?B （3）f0B (4）f0B

（三)判断对错题（用√或×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。 ( ）

2、 调幅波是载波与调制信号的叠加。 （ ） 3、 带通滤波器的波形因数?值越大，其频率选择性越好。 ( ) 4、 将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。 （ ) （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?120?，灵敏度S?2的电阻丝应变片与阻值为120?的固定电阻组成电桥，

供桥电压V0?3V，若其负载电阻为无穷大,应变片的应变??2000??。 (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)?cos2?f0t为载波,xm(t)为调幅波（如图所示）

(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谱图。

第四章 信号调理、处理和记录

(一）1、电压或电流；2、激励电压；3、桥臂数;4、相乘，相乘；5、鉴频；6、幅值,频率；

7、幅频特性曲线降为最大值的12倍时对应的频率为截止频率；

B?fc2?fc1;fc2?2fc1，８、大;

(二）(1）（1）（3)（2)（4) （三）√ ╳ ╳ √

（四)略