机械工程测试技术基础考试题B及答案.doc

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一、填空题（每题1分，共10分）

1.构成信号的各频率分量的集合称为。

2.在时间信号幅值不变的条件下，若x（t）X（f），则（k>0）。

3.如果函数与某一连续信号相乘，则其乘积仅在t=0处得到其余各点之乘积均为零。

4.在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征，这样的平稳随机过程称为随机过程。

5.当测量装置的输入x有一个增量，引起其输出y发生相应变化，则该装置的绝对灵敏度为S=。

6.两个传递函数各为H1（s）和H2（s）的环节，其串联后所组成的系统的传递函数H（s）为。

7.半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的效应。

8.涡流式传感器的变换原理是利用在交流磁场中的涡流效应。

9.设两光栅刻线间的夹角为，栅距均为W，则二者所生成之英尔条纹间的距离BH=。

10.信号的时域描述是信号时间历程的直接记录，频域描述则反映了信号的。

二、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。

每小题1分，共20分）

1.二阶装置的动态特性参数是它的（）

A.时间常数 B.传递函数H（s）

C.固有频率和阻尼比 D.功率谱

2.差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成（）的变化装置，通过这一转换从而获得相应的电压输出。

A.线圈自感 B.线圈互感

C.LC调谐振荡 D.RC调谐振荡

3.智能传感器具有辨认、识别与判断的功能，它是由（）而成。

A.智能型材料研制 B.传感器与记忆合金组装

C.传感器与机器人组合 D.传感器与计算机组合

4.RC低通滤波器中，RC值越大，则（）

A.上截止频率越低 B.下截止频率越低

C.上截止频率越高 D.下截止频率越高

5.周期信号在时域内按时间间隔Ts采样后，其频谱将具有（）特征。

A.周期、离散 B.非周期、离散

C.周期、连续 D.非周期、连续

6.无论二阶系统的阻尼比如何变化，当它所受的激振力频率等于系统固有频率时，该系统的位移与激振力之间的相位差必为（）

A. B.

C. D.之间反复变化的值

7.某随机信号的方差为，均方值为，均值为，则三者之间（）

A.存在关系式 B.存在关系式

C.存在关系式 D.相互独立、没有固定的关系式

8.测量装置的频率特性为和，当它们满足（）条件时，输出波形与输入波形将相似而无失真。

A.=1，=0

B.=常量，=常量

C.=常量，=—时间延迟

D.=1，=1

9.二阶欠阻尼系统固有圆频率为，阻尼比为，在激振力消失后将作衰减周期运动，其与和的关系为（）

A. B.

C. D.

10.涡流式电感传感器的测量电路一般用（）

A.电容反馈式放大电路 B.阻抗分压式调幅电路或调频电路

C.电阻电容式积分电路 D.电桥式脉宽调制电路

11.电荷放大器是一个（）放大器。

A.高增益，带电阻的电流反馈式 B.低增益，带电容反馈的积分运算

C.高增益，带电容反馈的运算 D.带电桥的高增益

12.磁电式传感器是把被测物理量转换为（）的一种传感器。

A.磁阻变化量 B.电荷量

C.电感变化量 D.感应电动势

13.一般常用的光电池有硒、硅、碲化镉、硫化镉等的pn结，其中作为能量转换器使用最多的是（）光电池。

A.硒 B.硅

C.碲化镉 D.硫化镉

14.传感器与被测量的对应程度可用其（）表示。

A.精确度 B.稳定性

C.线性 D.灵敏度

15.设某信号中最高频率为fc，按采样定理，采样频率fs必须（）

A.大于fc的（3～4）倍 B.大于fc的2倍

C.等于fc的2倍 D.小于fc的2倍

16.自相关函数是区别信号类型的一个有效手段，若信号中含有周期成分则其自相关函数（）

A.在很大时衰减也很小 B.在很小时衰减就很大

C.在很大时都不衰减并具有明显的周期性

D.在很大时不衰减但不具明显的周期性

17.两个均值为零且具有相同频率的周期信号，其互相关函数中保留了（）

A.这两个信号的圆频率

B.这两上信号的幅值x0和y0以及相位差

C.其中一个信号的幅值x0（或y0）而且失去了相位关系

D.这两个信号的圆频率，对应的幅值x0和y0以及相位差

18.回转轴的误差运动是指（）误差运动。

A.轴线的纯径向 B.轴线的径向、轴向和角度的总体

C.轴的回转角速度不均匀而导致的 D.轴的径向和轴向

19.压电晶体式测力仪（）

A.刚度大，灵敏度高、频率响应宽但稳定性不良

B.刚度大，灵敏度高、稳定性好、但频率响应不宽

C.刚度好，灵敏度高、稳定性好、频率响应宽

D.刚度好，灵敏度低、稳定性不良、频率响应宽

20.通常采用的弹性式压力敏感元件有（）三类。

A.波登管、膜片和双金属片 B.八角环、膜片和波纹管

C.波登管、螺形簧和C形簧 D.波登管、膜片和波纹管

三、多项选择题（在下列各小题的五个备选答案中有二至五个正确答案，请将正确答案全部选出，并将其字母填入题干的括号内，正确答案没有选全或有错选的，该题无分。

每小题1分，共10分）

1.周期信号的强度以（）来表达。

A.峰值 B.绝对均值 C.方差

D.有效值 E.平均功率

2. 一般交流电压表均按有效值刻度在测量非正弦信号时,其输出量（）

A.不一定和信号的有效值成比例

B.一定和信号的有效值成比例

C.一定和信号的峰值成比例

D.可能和信号的峰值或者绝对均值成比例,视表内检波电路而定

E.一定和信号的绝对均值成比例

3.非周期信号的幅值谱|X（f）|和周期信号的幅值谱|Cn|很相似,但两者是有差别的。

其差别突出表现在（）

A.|Cn|的量纲与信号幅值量纲不一样

B.|X（f）|的量纲与信号幅值量纲不一样

C.|Cn|的量纲与信号幅值量纲一样

D.|X（f）|的量纲与信号幅值量纲一样

E.|Cn|和|X（f）|的量纲虽然相同但物理概念不一样

4.若G（f）是g（t）的频谱,设g（t）为时域中的周期脉冲序列,其周期为Ts，其幅值为1，则频域中的G（f）必为（）

A.周期脉冲序列 B.周期连续函数 C.周期为

D.幅值为 E.非周期连续函数

5.描述各态历经随机信号的主要特征参数有（）

A.均值、方差 B.均方值 C.概率密度函数

D.自相关函数 E.功率谱密度函数

6.一般而言，测量装置的灵敏度越高，则（）

A.动态特性越好 B.动态特性越差 C.测量范围越窄

D.测量范围越宽 E.稳定性越差

7.所谓伯德图（Bode图）是指（）曲线的总称。

A. B.

C. D.

E.

8.实际滤波器的基本参数有（）

A.纹波幅度和截止频率 B.带宽和品质因素

C.倍频程选择性 D.矩形系数

E.放大系数

9.实现A/D变换的方法很多。

例如（）

A.积分式 B.微分式 C.跟踪比较式

D.斜坡比较式 E.逐次逼近式

10.考虑到不失真条件，光线示波器中的振子应有如下要求（）

A.固有频率应尽可能高，阻尼比尽可能低

B.阻尼比接近0.7,固有频率约为被测信号的2倍

C.固有频率应尽可能低,阻尼比接近0.7

D.活动部件转动惯量要小

E.要用扭转刚度较小的张丝,相应地该振子的灵敏度提高

四、问答题（每小题5分，共25分）

1.电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？

2.下图是一种传感器的工作原理图，试问这是何种形式的传感器？

用图中符号简述其工作原理。

3.选用传感器时要考虑哪些问题？

4.什么叫调制？

什么叫解调？

在测量中为何要将信号先调制然后又解调？

5.光电转换元件有哪些优点？

由于这些优点使它在工业技术中得到了广泛的应用。

五、计算题（每题10分，共20分）

1.用一阶量仪作100Hz 正弦信号的测量，如要限制振幅误差在5%以内，则该量仪的时间常数应设计成多大？

2.某光线示波器的振动子输入i（t）为单位阶跃，输出如下图所示的衰减振动，试根据图中数据确定该振动子的固有频率及阻尼比。

六、综合题（共10分）

一精密高速机床，传动部分由电机、齿轮、滚动轴承等组成，因操作不当产生了振动现象。

现要求：

（1）组成一个测量该振动加速度的测试系统（以框图形式表述）

（2）简述传感器的选用原则，

（3）简述框图各组成部分的作用，

（4）简述信号分析时，欲得到信号频谱所采用数字信号处理的具体步骤。

七、任选题（共5分。

以下共有3小题，考生任选一题解答，多做则以前一题计分。

）

1.采用数字信号处理方法对测试信号进行分析前,必须对所获取的模拟信号进行哪些预处理工作？

2.一磁电式速度传感器的幅频和相频特性如下图所示，其中为该传感器的固有角频率，为被测角频率，其阻尼比为0.7，为了尽量减小测量时的幅值和相位误差，

（1）该传感器应工作在什么条件下？

（2）f0=10Hz时，其工作最低频率（f）范围应为多少？

3.测量主轴回转误差运动，需使用位移传感器。

试根据回转误差运动测量的特定情况（例如：

精确度高、量程范围小、不允许与测量零件接触、主轴表面材质不一定均匀等），逐一分析电感式、电容式、电阻式、光栅式、磁栅式的性能，确定它们适用与否。

答案

一、填空题（每题1分，共10分）

1.频谱 2.

3. 4.各态历经

5. 6.

7.压阻 8.金属导体

9. 10.频率结构

二、单项选择题（每题1分，共20分）

1.C 2.B 3.D 4.A 5.A

6.B 7.B 8.C 9.B 10.B

11.C 12.D 13.B 14.A 15.B

16.C 17.D 18.B 19.C 20.D

三、多项选择题（每题1分，共10分）

1.ABDE 2.AD 3.BC 4.ACD 5.ABCDE

6.CE 7.BC 8.ABCD 9.ACDE 10.BD

四、问答题（每小题5分，共25分）

1.电阻丝应变片利用导体形变引起电阻变化，半导体应变片利用半导体电阻率变化引起电阻变化。

2.本题图所示为差动变压器式传感器的工作原理图。

测杆P在中间位置时，之间的互感与之间的互感相等，感应电势，

测杆上移后,的互感增大,互感减小,反之。

3.选用传感器要考虑

（1）灵敏度

（2）响应特性

（3）线性范围 （4）稳定性

（5）精确度 （6）测量方法

4.把缓慢变化的信号变为频率适当的交流信号称为信号调制；把调制过的交流信号还原到原来的信号称为解调。

调制的目的是为了便于信号的处理和放大。

5.光电转换元件的优点是：

灵敏度高、体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜。

五、计算题（每小题10分，共20分）

1.一阶量仪的频率响应函数①②幅频特性，

③欲误差小于5%，应大于0.95,已知

④故:

应大于0.95,⑤解得:

2.①由图可见衰减振动的周期为6.28ms=s

即衰减振动的频率，相应

②阻尼比与振幅衰减的关系为，图中注明

③故有，解得

④衰减振动与无阻尼振动的关系为

⑤代入值，得

六、综合题（共10分）

（1）

被测对象

压电加速度计

电荷放大器

数字信号处理

显示记录

（2）测量对象为高速、精密机床的振动，其频率较高、振幅不太大，宜采用压电加速计。

（3）被测对象产生的振动，其加速度被压电加速度计转换为电信号（电荷），然后被电荷放大器转换为被放大了的电压信号，经过信号的预处理及A/D转换和运算处理后得到处理数据，再经显示记录即可得到测量处理结果。

（4）①信号预处理

②采样和量化（A/D转换）

③确定分析信号的长度T和数据点数N

④选窗函数（加窗）

⑤进行FFT运算，从而得到信号频谱

七、任选题（每题5分）

1.

（1）如果处理前为调制信号首先要进行解调，如果不是调制信号则不需解调。

（2）抗混叠泸波。

（3）消除直流分量（当测试信号中不应有直流分量时）。

（4）电压幅值处理，使幅值适应于A/D转换器的动态范围

2.

（1）应工作在的条件下。

（2），即。

此时幅值误差很小，相位差接近，成为一个反相器。

3.针对回转误差运动测量的特定情况：

（a）测量精度高（b）量程范围小（c）非接触测量（d）材质不均等。

逐一分析对照各传感器性能；

（1）电感式：

a、b、c均可满足，d不满足；

（2）电容式：

采用极距变化型a、b、c、d各点均能满足；

（3）电阻式：

除d以外abc均不满足；

（4）光栅式：

bc不满足；

（5）磁栅式：

除d以外abc均不满足；

经上述分析可知，仅极距变化型电容式传感器适用。