《机械工程测试技术基础》课后试题及答案文档格式.docx

1、（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，成 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 。（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是 传感器。（1）电

2、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（1） k 1 （2）k （3） k 2 （4） k 29、 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1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。 （ ）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

3、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.

4、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（mV pF） ，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？第四章 信号调理、记录和显示1、 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为 输出的装置。2、 在桥式测量电路中，按照 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 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

5、波的。5、调频波的解调又称为6、调频是利用信号电压的 号电压成正比。控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而与信7、常用滤波器的上、下截止频率 ，若为倍频程滤波器f c1 、 f c2 的定义为fc1与 fc2 的关系为 。，其带宽 B8、RC 低通滤波器中 RC 值愈，则上截止频率愈低。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。2、 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

6、 。（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 f 2 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 f 0 ， -3dB 带宽是 B ，则滤波器的品质因数 Q 等于。1） f0 B （2） f0 B （3） f0 B （4） f0 B1、 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

7、可获得带通或带阻滤波器。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 f0 t为载波， xm （t

8、）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。2、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有和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还应使采样频率满足采样定理即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 Hz 。若 x（t） 是 均 值 为 ux为零的宽带随机信号其自相关 函 数 =0 时Rx（）， 时 Rx（ ）用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。若某一信号的自相关

9、函数为Acos（ ） ，则该信号的均方值为 x2= ，均方根值为 xrms= 。最常用的功率谱估计方法为9、Sx（ f） 为信号的沿频率轴的分布，X（f）称为10、巴塞伐尔定理表示在中计算的信号总能量，等于在中计算的信号总能量。（2）判断对错题（用或1、 频率分辨力越高，则泄漏误差越小。2、 A/D 转换器的位数越多，则量化误差越小。3、 对于周期信号，经整周期采样后，可完全避免栅栏效应。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。5、 互相关函数是偶实函数。6、 利用系统输入 x（t） 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。 （

10、）7、 若系统是完全线性的，则输入 - 输出的相干函数一定为 1。（ ）（3）简答和计算题1、 已知 信 号 x（t） A0 A1cos（1t 1） A2sin （ 2t 2） ， 求信 号的自 相关函 数 Rx（ ） ，并画出自功率谱 Sx（ ） （双边幅值谱） 。2、 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？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，输入的自相关函数 Rx（ ） 和输 入输出的互相关函数 Rxy（ ） 之间的关系为 Rx（

11、） Rx（ T ） ，试说明该系统起什么 作用？6、 应用巴塞伐尔定理求 sin c 2 （t ）dt 的积分值。参考答案（1）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22非周期； 5、均值 x ，均方值 x ，方差 x ； 6、偶，奇；二） 1、； 2、； 3、； 4、； 5、；（一） 1、1/2，1/ 2， 45 ；2、123；3、傅立叶变换法，滤波器法； 4、 A0e j t0 ；5、 被测量； 6、线性；（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1）（三） （四）略第三章 常用传感器（一） 1、电阻、电感、电容、涡流；压电、磁电；

12、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） 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 1 倍 时对应 的频率 为截 止频率 ；B fc2 fc1； fc2 2 f c1 ， 8、大；（二）（1）（1）（3）（2）（4）（三） 一）1、概率密度函数， 自相关函数； 2、带通滤波法，傅立叶变换法； 3、有限带

13、宽， fs 2fh ；4、100；5、 x 2 ，0； 6、相干函数； 7、 A, A ； 8、周期图法； 9、功率密度，能 谱； 10、时域，频域；二） 1、； 3、； 4、； 5、； 6、； 7、；Sx （ ） A04（ 1） （ 1） A2 （ 2） （ 2 ） ；2、 Rxy （ ） sin ；3、同频相关、不同频不相关；周期成分与其自相关函数周期成分T；4、信号的常值分量为其自相关函数均值的开方， 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2 2 1/26、 sinc2 （t）dt 2 1df ；1/ 2河北科技大学 200X 200X 学年第一学期传感器

14、与测试技术期末考试试卷学院 班级 姓名 学号题号一二三四五六总分得分一、填空（每空 1 份，共 20 分）1 测试技术的基本任务是 。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 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 Hz 。5 在桥式测量电路中，根据其 的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。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

15、传感器是利用某些物质的 而工作的。8 带通滤波器的上下限截止频率为 fc2、fc1，其带宽 B = ；若其带宽 为 1/3 倍频程则 fc2 = fc1。9 属于能量控制型的传感器有 、 等。10根据载波受调制的参数不同，调制可分为 、 、 。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 函数进行数学描述。1 获取有用的信息2 脉冲响应函数3时间（t）、频率 f 或（ ）4 100Hz5 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 f c1 、 2 （或 1.26 ）9 电阻式传感器、涡电流传感器、电

16、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（把正确答案前的字母填在空格上，每题 1 分，共 10分） 1 不能用确定的数学公式表达的信号是 信号。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

17、 。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

18、 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 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 B 6 10 D B D B D三、判断题（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 （ ）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。3 （ ）调幅波是载波与调制信号的叠加。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

19、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.（ ）若系统是完全线性的，则输入输出的相干函数一定为 1。1 5 6 10 四、简答题（每题 5 分，共 30 分）11sin 0t sin3 0t sin5 0t0 3 0 5 0 试绘出该周期方波的单边幅值谱，并说明其频谱特点。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？ 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

20、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：五、计算题（共 14 分）16 分） 已知低通滤波器的频率响应函数为1H （ ） ， 式中 0.05s 1jy（t）当输入信号为 x（t） 0.6 cos（60t ） 0.5cos（100t 45 ） 时，求滤波器的稳态输出 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

21、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六、 应用题（共 16 分）1. （6 分） 某车床加工外圆表面时，表面振纹主要是由主轴箱转动轴上齿轮不平衡惯性 力使主轴箱振动所引起，实验测得振纹的频谱如图 2（ a）所示，主轴箱内的传动示意图如图 2（b）所示，传动轴、和主轴上的齿轮齿数分别为 Z1 = 30, Z2= 40, Z3=20, Z4=50,传动轴的转速为 n1 = 2000 转/分（根据传动比计算可知：传动轴的转速为 n2 = 1500转/ 分，主轴的转速为 n2 = 600 转/ 分），试分析哪一根轴上的齿轮不平衡量对加工表 面的振纹影响较大？

22、a） （b）图22. （10分） 欲测试图 3（a）所示简直梁的动态特性参数（固有频率和阻尼比） ，（1）请从现有设备中选择，并用框图表示测试系统构成，简述测试过程；（ 2）测得该梁的幅频特性曲线如图 3（b）所示，根据该曲线如何确定简直梁的动态特 性参数（给出原理、公式并在图中表示）（现有设备：压电式加速度计、 压电式力传感器、磁电式速度计、电阻应变片、电荷放大器、功率放大器、信号发生器、激振器、数据采集分析系统、显示设备）图 3 （a） 图 3 （b）1 （5 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 ）2 （5 分）固有频率 （ n） 和阻尼比 （ ） 3

23、分（ 每答对一个得 1.5 分）3.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）5 分）输出 y（t） 与输入 x（t） 满足关系 y（t）=A 0x（t-t 0）, 则为不失真测试。 2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（ ）= A 0 = 常数1.5分相频特性为 （ ）= t0或者用文字表述，表述正确同样得分。（1）电压幅值调理（或者放大） 1（2）滤波（或者滤去高频） 2（ 3）隔离直流分量（或者隔直） 1（4）如原信号进行调制，则应先进

24、行解调（或者解调）1 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，其中 A0和 t 0 为常数 ,4.5.除了电阻平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， 衡外，还须有电容平衡（ 3 分）。 5 分其它的表述酌情给分。（5 分）1）互相关函数，因为是非奇非偶函数。2）频率信息：正弦波形的频率与此波形频率相同6.四、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 幅值信息：此波形的振幅是两个正弦波振幅乘积的一半 计算题（共 14 分）1. （6分） x（t） 0.6cos（60t） 0.5cos（100t 45 ） 令x1（t）

25、 0.6cos（60t） ， x2（t） 0.5cos（100t 45 ） 根据线性系统频率保持性和幅频相频特性2 ， （ ）（ ） 2A（ ）tan（ ）1分2.由 1 60 ，可以得到：A（ 1） 2 0.3161 （0.05 60）2（ 1） arctg （ ） arctg （0.05 60） 71.565y1（t） 0.6 0.316 cos（60t 71.565 ） 0.1896 cos（60t 由 2 100 ，可以得到：71.565 ）A（ 2 ） 0.196 1 分1 （0.05 100）2（ 2 ） arctg （ ） arctg（0.05 100） 78.69 1 分y2（t） 0.196 0.5cos（100t 45 78.69 ） 0.098 cos（100t 123.69 ） 由线性系统的叠加性可得y（t） y1（t） y2（t） 0.1896cos（60t 71.565 ） 0.098 cos（100t 123.69 ）