机械工程测试技术基础试题及答案.docx
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机械工程测试技术基础试题及答案
一、选择题
1、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的_A」.
A2B、3C、4D5
2、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有___D___和_D_。
A、时域法，相频法B、时域法，幅频法
C、相频法，幅频法D时域法，频域法
3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的___B_。
A、电阻应变效应B、压电效应
C、电磁感应D霍尔效应
4、传感器的静态特性中，输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为___B____
A、线性度B、灵敏度C稳定性D回程误差
6、信息与信号二者间关系是__C。
A、信息与信号相同B信息包含信号
C、信息在信号之中D信息与信号无关
7、当两信号的互相关函数在to有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移to时，相关程
度_B。
A、最低B、最高C适中D—般
8传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的_A__越小。
A、被测量B、输出量C频率特性D显示值
9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取（）
厂A、干扰噪声信号厂B、正弦信号
“C、有用信号「D频域信号
10、时域信号的时移，则频谱变化为（）
「A、扩展「B、压缩
「C、不变D相移
11、记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽（）
「A、变窄，幅值压低「B扩展，幅值压低
厂C、扩展，幅值增高"D变窄，幅值增高
12、用二阶系统作测量装置时，为获得较宽的工作频率范围，则系统的阻尼比应（）
72
厂C、接近1/2aD接近2
13、对二阶系统输入信号x（t）=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为（）
厂A、A1sin（w1t+©1）+A2sin（w2t+©2）
「B、A1A2sinwltsinw2t
「C、A1Zsinw1t+A2/sinw2t
“DA1Zsin（w1t+©zl）+A2sin（w2t+©2Z）
15、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（）
「A、电容式「B、压电式
厂C、电阻式“D电涡流式
16、只使在fe1〜fe2间频率的信号通过，应采用（）滤波器
「A、带阻®B带通
「C、高通「D低通
17、在选用振子时，除了使阻尼比接近0.7外，应使被测正弦信号的最高频率fm（）振动
子的固有频率fn
”A、等于“B>2倍
Ac、w（0.5-0.6）<0.1倍
18、为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（）放大器。
「A、电压席B、电荷
「C、微分「D积分
19、当T时,信号x（t）的自相关函数Rx（T）呈周期性变化,说明该信号（）o
厂A、为周期信号
"B、含有周期成份
“C、为离散信号
cD为非周期信号
20、正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息（）
「A、不变
*B、丢失’C、移相
厂D—定变为90°
21、不能用确定的数学公式表达的信号是（）信号。
厂A、复杂周期
厂B、瞬态
「C、非周期
金D随机
22、非线性度是表示定度曲线（）的程度。
「A、接近真值
&B、偏离其拟合直线
厂C、正反行程不重合
广D滞后现象
23、自相关函数一定是（）函数。
「A、奇
挣B、偶
「C、周期
厂D非周期
）做为解调器
24、为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，通常用（
厂A、鉴频器
B、整流器
C、鉴相器
D相敏检波器
25、采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（）倍
「A、4
金B、2
厂C、10
「D5
26、压电式传感器前置放大器的主要作用是（）。
厂A、把传感器的低阻抗输出变换为高阻抗输出
B、把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出
「C、调制传感器的输出信号
「D对传感器的输出信号尽行检波
接法可
27、在电桥测量电路中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，___D_以获得最大的输出。
A、单臂电桥B、差动半桥
C、补偿电桥D全桥
28、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用，以下说法错误的是_B_。
A、将传感器的高阻抗输入变成低阻抗输出。
B、将传感器的底阻抗输入变成高阻抗输出。
C、将压电传感器的微弱信号放大。
D电压放大器和电荷放大器的区别在于电荷放大器带有一个深度负反馈。
29、幅值调制装置实质是一个C
A、低通滤波器E、高通滤波器
C、乘法器D、振荡器
30、理想滤波器在通带内的幅频特性为A
A、常数E、零
C、零或常数D、无法确定
31•变极距型电容传感器的输出与输入，成（A）关系。
A.非线性B.线性C.反比D.平方
32.如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大，则该窗函数的泄漏误差（A）。
A.越小B.越大C.不定D.不确定
33.不能用涡流式传感器进行测量的是（D）。
A.位移B.材质鉴别C.探伤D.非金属材料
34.设时域信号x（t）的频谱为X（f），则时域信号（C）的频谱为X（f+f0）。
j2'f0tx（t）ej2-fot
A.x（t_t°）b.x（t+t°）c.x（t）ed.x（t）e
35.压电式传感器后面的放大器的主要功能为（C）o
A.阻抗变换B.信号放大C.阻抗变换和信号放大D.不确定
36.一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（D）
A.加大一倍B.减小一倍C.不变D.加大两倍
37.一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（）
A.加大一倍B.减小一倍C.不变D.加大两倍
二、判断题
1、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取有用信息。
T
2、周期信号各次谐波的频率只能是基波频率的整数倍。
T
3、一般把控制高频震荡波的缓变信号称为调制波，载送缓变信号的高频震荡称为载波，调制后的震荡波称为已调波。
T
4、测量环节作为被测量环节的负载，两环节将保持原来的传递函数。
F
5、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应具有线性关系为最佳。
T
6、压电传感器的前置放大器的主要作用是对传感器输出信号进行解调。
F
7、周期信号的频谱是由无限多条离散谱线组成，每一条谱线代表一个谐波分量。
T
8当工=0时，自相关函数值最小值。
F
9、滤波器中，一般规定幅频特性值等于1.414A时所对应的频率称为截止频率。
F
10、用二阶系统作测量装置时，为获得较宽的工作频率范围，则系统的阻尼比应接近0.707
11、信噪比越大则有用信号的成分越大,噪声影响也大。
T
12、用二阶系统作测量装置时，影响幅值测量误差大小的参数有灵敏度。
T
13、在电桥测量电路中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，差动半桥接法可以获得最大的输出。
F
14、周期信号频谱具有发散性、谐波性、离散性。
T
15、对于电压放大器来说，当改变电缆的型号尺寸，输出电压将不改变。
F
16、前置放大器在电路中起到了放大传感器微弱信号和将传感器的低阻抗输出变换为高阻抗输出的作用。
F
17、霍尔式传感器是目前国内外应用最广的一种磁敏传感器之一，其工作原理为霍尔效应。
T
18、差动半桥接法的灵敏度是单臂电桥灵敏度的3倍。
F
19、任意函数和S函数的卷积，就是将该函数在自己的横轴上平移到S函数所对应的位置。
F
20、调制是指利用被测缓变信号来控制或改变高频震荡波的某个参数。
使其按被测信号的规律变化，以利于信号的放大与传输。
T
21．非周期信号的频谱都是连续的。
（T）
22．随机信号是确定性信号。
（F）23．传递函数不仅反映了系统的稳态过程，还反映了系统响应的过渡过程。
（T）
24．变间隙式差动变压器是一种电容式传感器。
（F）
25．选择好的窗函数对信号进行截断，可以减少能量泄漏。
（T）
26．非周期信号的频谱一定是离散的。
（F）
27．瞬态信号是能量有限信号。
（T）
28．变面积型电容传感器的灵敏度不为常数。
（F）
29．在直流电桥中，只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积，则电桥一定处于平衡。
（F）
30．测试系统的灵敏度越高测量性能越好。
（F）
三、填空题
1、若x（t）的傅立叶变换是X（f）,则x（kt）的傅立叶变换是（1/k*X*（f/k））
2、测试装置输出波形无失真但有时间延迟的不失真测试条件是：
装置的幅频特性为（常
熟），相频特性为（）。
3、x（t）的频谱是X（f）,y（t）的频谱是Y（f）,若在频域内X（f）与Y（f）作相乘运算，则对应
在时域内x（t）与y（t）应作__卷积
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）关系最佳
4、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有（线性
5、压电式传感器是利用某些物质的—压电效应工作的
6、调幅波可以看作是载波与调制波的乘积。
7、为了提高便极距型电容传感器的灵敏度，线形度及减小外部条件对测量精度的影响，实际应用时常常采用—差动式—作方式
8频率不同的两个正弦信号,其互相关函数Rxy（t）=（0）
9、滤波器分离信号中相邻频率成份的能力称为（分辨能力），它取决于滤波器的（带宽）。
10、压电式传感器在使用电压前置放大器时，连接电缆长度改变，测量系统的―灵敏度
也发生变化
11、测试系统通常由（传感器），（信号的调理与转换）及（信号处理）所组成。
12、对连续时域信号作加窗截断处理，必然会引起频谱的（泄漏）现象。
13、能用确切数学式表达的信号称为_确定性信号，不能用确切数学式表达的信号称为
—随机_信号。
14、选择窗函数对信号进行截断时，应力求其频谱的主瓣宽度窄些，旁瓣幅度小
些。
15、根据滤波器的选频作用分，滤波器可分为低通录波器、高通滤波
器、带通滤波器、
带阻滤波器。
16、由S函数卷积特性，任一函数x（t）与具有时移t。
的单位脉冲函数S（t±to）的卷积为x=（t
±to），S（t）函数的频谱密度函数为。
四、简答题
1、差动型变磁阻式电感传感器在使用时常把两个线圈接在电桥的两个相邻桥臂中，试问：
（1）此电桥需接入何种激励电压？
（2）该电桥的输出电压是何波形（3）输出电压的幅值与传感器的什么量有关？
（4）输出电压大小能否反映被测量的方向？
欲知被测量的方向，测量电路中应带有什么环节？
（1）高频正弦电压
（2）高频正弦电压的幅值随传感器输出波的变化而变化（3）灵敏度
（4）不能，在测试电路接入差动相敏检波电路
2、在用应变仪测量机构的应力，应变时，如何消除由于温度变化所产生的影响？
利用电桥的和差特性，将两片应变片分别接到测量机构的相对面，并接入电桥中相邻的桥臂上，使得由于温度变化而导致的输出电压的无用值相互抵销。
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3、把一个变阻器式传感器按如图接线，它的输入量是什么？
输出量是什么？
在什么条件下,它的输出量与输入量之间有较好的线性关系？
输入量是被测虽的位移.输出量是电压值口只有当变阻器的最大电阻值与箱接电路的输入电阻比值趋于0时，它的输出量与输入量之间有较好的线性关系
4、金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？
各有何特点？
前者是耕导觥舸起阻值变化,朋是釉半艸电孵变化引起阻俺变低金属电般应变丿険艸轆度特性妬迪灵姒系救扎半导体应变片应变灵軸九体枳小能制成具有-览应变电阻師元件，但温度稳定性和可重夏性不如金師变儿
5、简述压电效应现象；石英晶体所产生的纵向和横向压电效应产生的电荷聚集在哪里？
其大
小分别如何计算？
某些物丿竝外力的作用下'不仪几何尺寸发生了变化，而且内部极化'某些表面卜■出现电荷，形成电场，当外力去掉时』又重新回到原来的状站这-现鮎为压电效应现象和英斛所产生的众向压电败应产生的电解聚集在勺电轴00垂直的平而匕其大小为沪必吧右英斛所产生餉横向爪电效应产生的电荷幺聚集在与电轴00垂?
［的平［fill,其大小为业二如旅b分別为晶体片的长疫和眼
若沿电轴X轴方向施加外力时，会产生纵向压电效应。
若沿机械轴（丫）方向施加外力时，会产生横向压电效应
6、什么是调制，调制的目的是什么，如何实现对信号进行调幅和解调？
调制是指利用某种低颜信号来控制或改变一高频振荡信号的某个参数的过思.信号调理的的日的是
（1）实现缓变宿号的传输，特别是远距离传输
（2）提高倍号传输巾的抗干扰能力和宿噪出对倍号进行训嗝是瘠一个高频载波信号与被测信号柑乘，便得高颜信号的幅值随被测信号的变化而变化@口J使川同步解训、相敏检波的方式来实现对宿号进行解派d卜7、试用方框图描述测试系统的组成，并简述测试工作的全过程
当-个裝置樹別另-裝置上时,由于姓蚀殲而使删置的联接腺至整个裝置的鮭脈出都峨生变化的现霽为觴效區对干电晞出的环站减轻镰效应的办脯；
⑴躺啟环节（负载啲输入阻九⑵在躲两个相联接曲环节Z中'插入騙入IB掀低铀10抗的放大粘以便-方而减小从前环节吸取㈱，另-方而伽鈿-环节（繼）后又躺小观输出曲变匕从而减荻飆应；（3）使用反惯或戦側關理，使后而环节几乎不从前环节吸酗逸
阻尼比在这个范闸内町提高系统响应的快速性，以及T•作的范闱更大些"
10、简述涡流式传感器的工作原理，它有哪些特点
交麹m射緬的金属札鋪版上便产生胎的酗畅in郦电饥涡讎也会产生交轨珈＞1、關牌雄衛融流产生版翅榊1与绷般触变肪鮒瓦机总是獻讪变佻由于触勰场附開躺轴的等娜脯U姓变仏变化融处有先
11、何谓压电效应？
压电式传感器对测量电路有何特殊要求？
为什么?
传腳m觀恂理枫如曝克鉞等）铀并戦为电虽巾间变醴置臓陽啲电佛臘件鱗斷怖处理或经⑷变躺臘杵进斤刊分肮显示记棘靓般般显示出孔翩瞬酬者或姚H动控制菠乞
8什么是负载效应？
对于电压输出的环节，减轻负载效应的措施有哪些?
魁蹶拠力的作肝」秋删尺栽生茂他nM越表社肌电希琳电珈制赧襯,握蒯躺細椭J卜世麻溉电麵°压軾糊跚观訓购有确入IB并雄入勵豺铀輔ci师大时礪饥g上觀为孔黠祸娜获計越黜电時觌軼脚鱼
12、试述崔;j我应復K..H來测竝P移的底比
KteWlQ^埔輔WiM懺刑淋觸舫牡糾电狒SMffl
五、计算分析题s为两传感器的中点至漏损处的距离
1、试用相关分析的知识说明如何确定深埋在地下的输油管裂损的位置
聽处町酬踊厭剧讷声瀾胖两腿酩号黜幟觥矣分析仪器上因为放置腿删两朋飆处不等忑彌油的音桃至两传尉蹴有时売在酬郑上：
T%处蛀）有馱饥这个」制是由讹可勰巍蜩两传關巾点的路勒X叫仏必師在覩中的伶飘肥
2、简述霍尔效应现象，并说明如图所示利用霍尔传感器是如何测位移的？
将霍耳元件置于磁场B中，当有电流流过时，在垂直
于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应.
a端通人电流I，根据霍尔效应,
将霍尔元件置于磁场中，左半部磁场方向向上，右半部磁场方向向下，从左半部产生霍尔电势VH1，右半部产生露尔电势VH2，其方向相反。
因此，c、d两端电势为VH1—VH2。
如果霍尔元件在初始位置时VH仁VH2，则输出为零；当改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，即可得
到输出电压，其大小正比于位移量。
3、求周期信号x（t）=0.6cos（10t+30°）+0.3cos（100t-60°）通过传递函数为H（s）=1/（0.005s+1）
的装置后所得到的稳态响应。
（10分）
解；根解统性系统的建加特性以及冋额率特性，可故稳盂附应函数为yd）=0（6A（10）cos（10i+306^（10））+aM（100）cos（100t-6（r+f（100））
由盹）二1/©005計1）可得H（ju）M/（jO・005w+1）,则
人血）二l/J（Q005曲）‘+1理（w）=-arcliin（0.005^）
故A（10）=（10）=A（100）^0（100上
4、以阻值R=120Q、灵敏度S=3的电阻丝应变片与阻值为120Q的固定电阻组成电桥，供桥
电压为6V,并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为3卩&和300@&时，分别求出半桥
双臂、全桥式电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。
5、有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以
提高灵敏度。
试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？
说明为什么？
（11分）
1）半桥相邻双臂各串联一片；
2）半桥相邻双臂各并联一片。
6、试用相关分析的知识说明如何测量热轧钢带的运动速度。
（10分）
刪表前反妣驢鱗敝腦躬的馳电池上,醐帝上尉不反狀姻曲鮒桧寻
致期光殲峨机聽光就额髀鬧縊碑型惡由瑚光电也棘站服狀
厳的放动有瞇由翳郑上可衛叫处馳）有负尴这竹■凝瞇贼卿豌
7、用一个时间常数为0.35s的一阶测试系统，测量周期分别为5s、1s、2s的正弦信号，求测量的幅值误差各是多少？
VlJ-ltahIIFJ-#卯
-阶藏狮应鹹为血卜1/帥0）册则翩龍血卜1/倆弔,故鞠删鹼謎为
A妙卜啄1倆可x|Q%”时代入底禍
『JiJAA
8已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源为y（t）二cos（/f0t），输入信号x（t）的幅值谱如图所示。
电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。
试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号
和低通滤波器输出信号幅值谱Xm（jf）、Xe（jf）、Xf（jf）。
Mi火齿轮I*转速工fibfl-€O0/6O-lCHZ中ttittMKitf2-fl*O20HZ小儿轮轴转;鳖匸（*「f>f2*2=40H2断忧小旳轮地址ICNW
10、用图解法近似画出如图所示周期指数衰减余弦信号的频谱图，并简述图解过程.（提示：
利
用时域和频域的卷积关系解题）
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