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西南科技大学《机械工程测试技术基础》试题复习题及答案概论

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一、填空(每空1份,共20分)

10 测试技术的基本任务是获取有用的信息

11 从时域看,系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积。 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或(?)为独立变量。

3. 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

100Hz Hz。

4. 在桥式测量电路中,根据其激励电压的性质,可将其分为直流电桥与交流电桥。

5. 金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于:前者利用导体机械形变引起的电阻变

化,后者利用半导体电阻率的化引起的电阻变化。

10 压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的。 6. 带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1,其带宽B =

fc2?fc1;若其带宽为

1/3倍频程则fc2 =

fc1。

7. 属于能量控制型的传感器有电容式传感器、电感式传感器等等。 10 根据载波受调制的参数不同,调制可分为调幅、调频、调相。 11 相关滤波的工作原理是同频相关不同频不相关/同频检测原理

12 测试装置的动态特性可以用传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数进行数学描述。

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)

不能用确定的数学公式表达的信号是 信号。1—5 D B C A B 6—10 D B D B D

1.

A 复杂周期 B 非周期 C 瞬态 D 随机 2. 平稳随机过程必须 。

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 绝对误差 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 互相关函数 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,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 ,也可达到分析的目的。 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<5% B 存在,但<1 C 在时间常数很小时存在 D 不存在

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

x(t)?8A?11??sin?0t?sin3?0t?sin5?0t??? ??35?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?

固有频率(?n)和阻尼比(?) 为了实现不失真,阻尼比(?)取值0.6 ~ 0.8; 工作频率取值小于等于0.58?n

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?

输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0为常数,

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(ω)= A0 = 常数 1.5分 相频特性为 φ(ω)=?t0?

4. 信号的预处理包括那些环节?

(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)隔离直流分量(或者隔直) 1分

(4)如原信号进行调制,则应先进行解调(或者解调)

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互相关函数?为什么?(2) 从波形中可以获得信号的哪些信息?

3. 输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0为常数,

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(ω)= A0 = 常数 1.5分

相频特性为 φ(ω)=?t0? 1.5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)隔离直流分量(或者隔直) 1分

(4)如原信号进行调制,则应先进行解调(或者解调) 1分

5. (5分)动态电阻应变仪采用的是纯电阻交流电桥(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 6. (5分)(1)互相关函数,因为是非奇非偶函数。 2分 (2)频率信息:正弦波形的频率与此波形频率相同 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)已知低通滤波器的频率响应函数为

1, 式中 ??0.05s

1?j??100t?45?)时,求滤波器的稳态输出y(t) 当输入信号为x(t)?0.6cos(60t)?0.5cos(H(?)?2. (4分)有一信号x(t)?Acos(?t??),初始相角?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?120?,灵敏度S?2.5的电阻丝应变片与阻值为120?的固定电阻组成电桥,

供桥电压为4V,并假定负载电阻无穷大,当应变片的应变为1000??时,分别求出单臂、双臂电桥

的输出电压

图3 (b)

参考答案

一、 填空( 每空1分,答对得分,答错不得分,共20分)

1. 获取有用的信息 2. 脉冲响应函数

3. 时间(t)、频率

f或(?)

4. 100Hz

5. 激励电压(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.

fc2?fc1 、32(或1.26)

9. 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)

1—5 D B C A B 6—10 D B D B D

简答题(每题5分,共30分) 1

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)

2.固有频率(?n)和阻尼比(?) 为了实现不失真,阻尼比(?)取值0.6 ~ 0.8; 工作频率取值小于等于0.58?n 2分(每答对一个得1分)

3. 输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0为常数,

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(ω)= A0 = 常数 1.5分

相频特性为 φ(ω)=?t0? 1.5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)隔离直流分量(或者隔直) 1分

(4)如原信号进行调制,则应先进行解调(或者解调) 1分

5. (5分)动态电阻应变仪采用的是纯电阻交流电桥(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 6. (5分)(1)互相关函数,因为是非奇非偶函数。 2分 (2)频率信息:正弦波形的频率与此波形频率相同 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 三、 计算题(共14分)

1. (6分) x(t)?0.6cos(60t)?0.5cos(100t?45?)

100t?45?) 令x1(t)?0.6cos(60t),x2(t)?0.5cos( 根据线性系统频率保持性和幅频相频特性 由?1A(?)?11?(??)2,?(?)??tan(??)

?60,可以得到:

西南科技大学《机械工程测试技术基础》试题复习题及答案概论

一、填空(每空1份,共20分)10测试技术的基本任务是获取有用的信息11从时域看,系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积。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或(?)为独立变量。3.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
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