工程測試考試題(有答案)

1、試題51、求傳遞函數(shù)為 H(S)二 一5的系統(tǒng)對正弦輸入x(t)=10sin(62.8t)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)y(t),10.01S并求出幅值誤差和相位誤差。答：由頻率保持性知y(t)=10|H(3 )|sin(62.8t+$ ( « )S54.23 1 (0.01 62.8)2$ (w)=-arctg( T3 )=-tg -1 (0.01 x 62.8)=-32 ° y(t)=42.3sin(62.8t-32° )幅值誤差為5X 10-42.3=7.7，相位誤差為32°2、 實現(xiàn)不失真測試的條件是什么？分別敘述一、二階裝置滿足什么條件才能基本上保證 不失真測試。

2、答：.測試裝置實現(xiàn)不失真測試的條件是A( 3 )=Ao=常數(shù)$ ( 3 )=-t0 3為能滿足上述條件，對于一階裝置，時間常數(shù)T原則上越小越好，對于二階裝置一般選取 E =0.6 0.8 ,3 =00.58 3 n。3、 用一階量儀作100Hz正弦信號的測量，如要限制振幅誤差在5姬內(nèi)，則該量儀的時間常數(shù)應(yīng)設(shè)計成多大？答：一階量儀的頻率響應(yīng)函數(shù)H(j )1一 ,幅頻特性H( ) 1/ 1 ( )2 ,1 j 欲誤差小于5% H()應(yīng)大于0.95,已知 2 f 200 故：1/ ,1(200 )2 應(yīng)大于 0.95,解得：0.0005234、某光線示波器的振動子輸入i(t)為單位階躍，輸出(t)如

3、下圖所示的衰減振動，試根據(jù)圖中數(shù)據(jù)確定該振動子的固有頻率n及阻尼比答：由圖可見衰減振動的周期為36.28ms=6.28 10s即衰減振動的頻率fd 1000，相應(yīng)d 2 fd 1000r/s6.28阻尼比與振幅衰減的關(guān)系為ln M±2M2/ .12，圖中注明lnMM2 故有 / 1 21，解得 衰減振動d與無阻尼振動 代入值，得n 2 d0.707n的關(guān)系為 d1410r/s5、一磁電式速度傳感器的幅頻和相頻特性如下圖所示，其中0為該傳感器的固有角頻率，為被測角頻率，其阻尼比為0.7，為了盡量減小測量時的幅值和相位誤差，（1）該傳感器應(yīng)工作在什么條件下？（2）f0=10Hz時，其工作

4、最低頻率（f）范圍應(yīng)為多少？答：（1）應(yīng)工作在0的條件下。（2）f （7 8）f。，即f 70 80Hz。此時幅值誤差很小，相位差接近180，成為一個反相器。6、用時間常數(shù)為0.001秒的一階裝置對正弦信號進行測量，要求振幅誤差在5/100以內(nèi)，求該裝置能夠測量的正弦信號的最高頻率。6、2、用傳遞函數(shù)為的一階測量裝置進行周期信號測量。若將幅度誤差限制在5%以下,試求所能測量的最高頻率成分。此時的相位差是多少？解：（1）已知一階系統(tǒng)誤差公式1 一 <5%+1.1=93%JT+1r = 0.0025(2)解得 w=131.477、用一個時間常數(shù)為 0.35秒的一階裝置去測量周期分別為1秒，

5、2秒和5秒的正弦信號，問幅值誤差分別為多少?8、設(shè)某力傳感器可作為二階振蕩系統(tǒng)處理。已知傳感器的固有頻率為800H z,阻尼比為手0.7。用該傳感器作頻率為 400Hz正弦力測試時，其幅值比 A）和相角差0（ 3）各為多 少？若用其測量頻率為400Hz的方波信號，輸出信號是否失真？為什么？作出輸出信號的波 形圖。9、液體溫度傳感器是一階傳感器，現(xiàn)已知某玻璃水銀溫度計特性的微分方程為4dy/dx+2y = 2 X103x。y:水銀柱高（m） , x:被測溫度（°求：（1）水銀溫度計的傳遞函數(shù)；（2）溫度計的時間常數(shù)及靜態(tài)靈敏度;（3）若被測水溫是頻率為 0.5Hz的正弦信號，求此時的振

6、幅誤差和相角誤差。10、一濾波器電路如圖所示，R=0.5KQ, C=2uF, 1）該濾波器是低通、高通還是帶通濾波器？ 2 ）確定頻率響應(yīng)函數(shù)H（ 3以及濾波器的截止頻率;3 ）當輸入信號 ux=100cos（1000t-45 ?時，求輸出信號 uy,并比較其幅值及相位關(guān)系。uxuy11、 一壓電式力傳感器，將它與一只靈敏度Sv可調(diào)的電荷放大器聯(lián)接，然后接到靈敏度為Sx=20mm/v的光線示波器上記錄，現(xiàn)知壓電式壓力傳感器靈敏度為Sp=5pc/Pa，該測試系統(tǒng)的總靈敏度為 S=0.5mm/Pa試問：（1） 電荷放大器的靈敏度Sv應(yīng)調(diào)為何值（v/Pc）?（2）用該測試系統(tǒng)測 40Pa的壓力變化時

7、，光線示波器上光點的移動距離是多少？12、 想用一個時間常數(shù)T0.0005秒為一階裝置作正弦信號的測量，如要求限制振幅誤差在5河內(nèi)，試問:(1) 該裝置所能測量的正弦信號的最高頻率f為何值？(2) 利用該裝置測量周期為 0.02秒的正弦信號，其幅值誤差將為多少？13、一測試裝置如圖所示，R為電阻，C為電容，均為定值，輸入 X,輸出為y。(1) 試求該裝置的頻響函數(shù) H(3)。(2) 該裝置是什么類型的濾波器？如R=350KQ, C=1000F，求它的截止頻率f?14、一潛水器攜帶一種時間常數(shù)為2 0秒和壓力計，并以每秒5米的速度下潛，假設(shè)水深每增加1米，潛水器所受壓力增加10公斤，當壓力計指示

8、為1 0 0 0公斤時，則實際該潛水 器受壓多少公斤？(要求有詳細計算過程)15、用一階測量儀器測量 100Hz的正弦信號，如果要求振幅的測量誤差小于5%問儀器的時間常數(shù)T的取值范圍。若用該儀器測50Hz的正弦信號，相應(yīng)的振幅誤差和相位滯后是多少？ (10分)答:H (s)H (f)一階裝置，仍有Ts 112 1 21 仃2 f)同一 f , T越大,H(f)越小.今f =100Hz，測量誤差小于5%,即H ( f) 0.95 ,求出T 5.23 10 4秒用該儀器測50Hz的正弦信號,有H(f) 0.9868 ,(f)argtg(2 Tf) 9.32即振幅誤差是1.32%,相位滯后是 9.3

9、216、用時間常數(shù)為0.5s的一階裝置進行測量，若被測參數(shù)按正弦規(guī)律變化，若要求裝置指 示值的幅值誤差小于 5%問被測參數(shù)變化的最高頻率是多少？如果被測參數(shù)的周期是2s和5s,問幅值誤差是多少？(10分)答:對一階裝置，有H(s)H(f)17、今0.5，有幅值誤差小于對被測信號：周期是周期是H(f)2 1 21 ( 2 f)12 1 21 (2 f )5%，應(yīng) H (f)2s, f10.5Hz5s,20.2Hz已知一階低通濾波器的頻率特性為0.95，求出 f 0.1Hz。(4 分)H(fJ 0.537，幅值誤差為46.3%( 3分),H(f2)0.847，幅值誤差為 15.3%(3 分)H(f

10、) 1 (1 j2 f )，式中=0.05s ,當輸入信號x(t) 0.5cos10t0.2cos(100t45)時，求其輸出y(t)并比較 y(t)與x(t)的幅值與相位有何區(qū)別。(10分)解：H (f)1 4 2f(f) arctg 2 f信號x(t)的頻率構(gòu)成為:101 2(2 分)對f 1：A(fJ0.894"Jarctg 24 21020.05210 0.05226.57(3 分)對f 2：0.1962億)arctg 2100 0.05278.69( 3 分)y(t) 0.5 0.894cos(10t26.57 )0.20.196cos(100t 4578.69 )0.44

11、7 cos(10t 25.57 )0.0392 cos(100t18、析周期信號 x(t)=0.5sin10t+0.2cos(100t-123.69)(2 分)n /4)通過一個傳遞函數(shù)為H(s)=1/(0.005s+1)的系統(tǒng)后所得的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。(12 分)18、2、求輸入信號 x(t) 0.2cos(100t 45)通過H(s) 004裝置后得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)人19、 待測壓縮機轉(zhuǎn)速為 1000 r/min，現(xiàn)有1.0級精度，量程為1000 r/min 及2.0級精 度，量程為3000 r/min的兩個轉(zhuǎn)速，請問使用哪一個轉(zhuǎn)速表較好，并說明原因。20、 已知一個二階測量裝置，阻尼比Z=0.65

12、, fn=1200Hz,問：輸入240Hz和480Hz的信號時A ( 3)和(X 3)是多少？若阻尼比Z變?yōu)?.5和0.707 , A ( 3)和林co)又各是多少？21、 已知某一測力傳感器為二階測量裝置，其動態(tài)參數(shù)為固有頻率 fn=1200Hz, Z=0.707。 試求當測量信號 Xt)=sin2 uft+sin6 nt+sin10 nt時其幅值、相位變化，其中 f=600Hz。 最后請用幅頻、相頻圖作出定性解釋。22、對某量進行了 8次測量，測得值為：求測量量的最佳估計802.40,802.50,802.38,802.48,802.42,802.46,802.45,802.43,值和測量

13、不確定度。23、試求傳遞函數(shù)分別為1.53.5s 0.5 和41s21.4 ns的兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。124、已知RC低通濾波器的傳遞函數(shù)為 H(s)二 ，其中 0.001s，求A( 3)s 1和()。輸入一信號求幅值誤差和相角誤差s25、已知RC高通濾波器的傳遞函數(shù)為 H(s)二一工 ，其中 0.001s，求A( 3 )s 1和()。輸入一信號求幅值誤差和相角誤差頻率遠高于固有頻率，幅值相角如何變化？26、 某一壓電式壓力傳感器的靈敏度已調(diào)到S1=90pC/Mpa把它 和一臺靈敏度S2調(diào)到0.005V/pC的電荷放大器連接，放大器的輸出 又接到一靈敏度S3已調(diào)到20mm/V勺

14、光線示波器上記錄，試繪出這個 測試系統(tǒng)的框圖，并計算其總的靈敏度。答:傳感器電荷放大器光線示波器繪圖正確5分S=S1*S2*S3=90*0.005*20=9(mm) (5 分)27、某壓電式傳感器的靈敏度為99.9 nC/MPa,將它與增益為0.005V/nC的電荷放大器相連，而電荷放大器的輸出接到一臺筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度為20mm/V試計算這個測量系統(tǒng)的總靈敏度。又當壓力變化為3.5MPa時，記錄筆在紙上的偏移量是多少？答：設(shè) S仁99.9nC/MPa S2=0.005V/nC，S3=20mm/VS1S2S399.9 o.o。5 20 =9.99（ mm/MF）（ 5 分）S 當壓力

15、 P 3.5MPa 時：P, x=3.5 9.99 34.965 (mr)l (5 分)28、設(shè)某力傳感器可作為二階振蕩系統(tǒng)處理。已知傳感器的固有頻率為n ,阻尼比為E,問使用該傳感器作頻率為的正弦力測試時,其幅值比A（ 3 ）和相位角差M 3 ）各為多少？。答：H（s）ns22 nS得 H(j )n2(j )2 n(j )(2 分)2 ()A()n(4分)arctg -1n()2(4分)29、用一個時間常數(shù)為0.35s的一階裝置去測量周期為1s的正弦信號，問幅值誤差將是多少？ （10分）1答：由系統(tǒng)為一階系統(tǒng)可知：H（s）二苛其中0.35S由信號周期為1S可知 2 rad/s （1 分）可知

16、 H(3 )= j 1A()則11 ( )2 (1 分)1 A( ) 111 ()2 (4 分)=0.586=58.6% （1 分）30、已知二階的力傳感器， 固有頻率為800HZ阻尼比為0.14 ,用此傳感器來測量 400HZ 的正弦變化力時，求：（1）:A （3）和（3） ;（2）:若該裝置的阻尼比為 0.7，求此時的A （3）和（3）。31、一壓電式力傳感器，將它與一只靈敏度Sv可調(diào)的電荷放大器聯(lián)接，然后接到靈敏度為Sx=20mm/v的光線示波器上記錄，現(xiàn)知壓電式壓力傳感器靈敏度為Sp=5pc/Pa，該測試系統(tǒng)的總靈敏度為S=0.5mm/Pa,試問：(1) 電荷放大器的靈敏度Sv應(yīng)調(diào)為何

17、值(v/Pc)?(2) 用該測試系統(tǒng)測 40Pa的壓力變化時，光線示波器上光點的移動距離是多少?SSpSySx答： SvS -0 50.005 (V / Pc)SPSX5 202. x 40 0.520(mm)32、在使用靈敏度為80nC/MPa的壓電式力傳感器進行壓力測量時，首先將他與增益為5mV/nC的電荷放大器相連，電荷放大器接到靈敏度為 25mm/V的筆試記錄儀上，試求該壓力測試系統(tǒng)的靈敏度。當記錄儀的 輸出變化30mm寸，壓力變化為多少？答：(i)求解串聯(lián)系統(tǒng)的靈敏度。s=sL x £= 80 x5 x25 =(2)求壓力值。Y 30S 1033、用一時間常數(shù)為2s的溫度計

18、測量爐溫時，當爐溫在200C 400 C之間，以150s為周期，按正弦規(guī)律變化時，溫度計輸岀的變化范圍是多少？答：(1)已知條件。xp) = Xsiii w? = asintw =T 150r=(2)溫度計為一階系統(tǒng)，其幅頻特性為A(w)=1.0035(3)輸入為200C、400C時，其輸出為：y=A(w) X 200=200.7( C) y=A(w) X 400=401.4( C)34、對一個二階系統(tǒng)輸入單位階躍信號后，測得響應(yīng)中產(chǎn)生的第一個過沖量厶I的數(shù)值為1.5，同時測得其周期為6.28s。設(shè)已知裝置的靜態(tài)增益為3,試求該裝值的傳遞函數(shù)和裝置在無阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)。1TZ rinl.5=0丄28)十1(=1.00S右一02/(2)求解傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)為：將八r： 1.00A，L0