機械工程測試技術試卷及答案

1、填空題（20分，每空1分）1.測試技術是測量和實驗技術的統(tǒng)稱。工程測量可分為（靜態(tài)測量和（ 動態(tài)測量）。2.測量結果與（被測真值）之差稱為（測量誤差）。3.將電橋接成差動方式習以提高（靈敏度），改善非線性，進行（溫度） 補償。4.為了補償 （溫度）變化給應變測量帶來的誤差，工作應變片與溫度補償應變片應接在 (相鄰) 橋臂上。5調(diào)幅信號由載波的(幅值)攜帶信號的信息，而調(diào)頻信號則由載波的 (頻率 )攜帶信號的信息。6繪制周期信號的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學表達式是 (傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù))，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學表達式是(傅氏復指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù))。7信號的有效值又稱為均(方根值)，有效值的平

2、方稱為(均方值)，它描述測試信號的強度(信號的平均功率)。8確定性信號可分為周期信號和非周期信號兩類，前者頻譜特點是(離散的)，后者頻譜特點是(連續(xù)的)。9.為了求取測試裝置本身的動態(tài)特性，常用的實驗方法是（頻率響應法）和（階躍響應法）。10.連續(xù)信號與進行卷積其結果是： （）。其幾何意義是 把原函數(shù)圖像平移至()位置處 。11、帶通濾波器的中心頻率F=500HZ，負3分貝點的帶寬B=10HZ，則該濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q=（50）。12調(diào)幅過程在頻域相當于(頻率搬移)過程，調(diào)幅裝置實質(zhì)上是一個(乘法器)。13周期信號的傅氏三角級數(shù)中的是從（0到）展開的。傅氏復指數(shù)級數(shù)中的是從()到()展開的。14

3、周期信號x（t）的傅氏三角級數(shù)展開式中：an表示(余弦分量的幅值)，bn表示（正弦分量的幅值），a0表示（直流分量）。15余弦函數(shù)只有（實頻）譜圖，正弦函數(shù)只有（虛頻）譜圖。16單位脈沖函數(shù)與在點連續(xù)的模擬信號的下列積分：。這一性質(zhì)稱為（脈沖采樣）。17、 若x(t)的傅立葉變換是X(f),則x(kt)的傅立葉變換是（）18、 測試裝置輸出波形無失真但有時間延遲的不失真測試條件是：裝置的幅頻特性為（常數(shù)），相頻特性為（）。19、 x(t) 的頻譜是X（f）,y(t)的頻譜是Y(f),若在頻域內(nèi)X(f)與Y(f)作相乘運算，則對應在時域內(nèi)x(t)與 y(t)應作_卷積_20、 一個理想的測試裝置

4、，其輸入和輸出之間應該具有（線性）關系最佳。21、 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的_壓電效應而工作的22、 調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的（相乘）。23、 為了提高便極距型電容傳感器的靈敏度,線形度及減小外部條件對測量精度的影響，實際應用時常常采用（差動式）工作方式24、 頻率不同的兩個正弦信號,其互相關函數(shù)（Rxy( )=(0 )）。25、 濾波器分離信號中相鄰頻率成份的能力稱為（分辨能力），它取決于濾波器的（帶寬）。26、 壓電式傳感器在使用電壓前置放大器時，連接電纜長度改變，測量系統(tǒng)的靈敏度也發(fā)生變化27、 測試系統(tǒng)通常由（傳感器），（信號的調(diào)理和轉換）及（信號處理）所組成。28、 對連續(xù)

5、時域信號作加窗截斷處理，必然會引起頻譜的（泄露）現(xiàn)象。29、 能用確切數(shù)學式表達的信號稱為（確定性信號），不能用確切數(shù)學式表達的信號稱為（隨機信號）。30、選擇窗函數(shù)對信號進行截斷時，應力求其頻譜的主瓣寬度（窄）些，旁瓣幅度（小）些。31、根據(jù)濾波器的選頻作用分，濾波器可分為（低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器）。32、由函數(shù)卷積特性，任一函數(shù)x(t)與具有時移to的單位脈沖函數(shù)(tto)的卷積為x=(tto)，(t)函數(shù)的頻譜密度函數(shù)為（）二、選擇題（20分，每題2分）1直流電橋同一橋臂增加應變片數(shù)時，電橋靈敏度將(C)。A增大 B減少 C.不變 D.變化不定2調(diào)制可以看成是調(diào)制

6、信號與載波信號(A)。A相乘 B相加 C相減 D.相除3描述周期信號的數(shù)學工具是(D)。A相關函數(shù) B拉氏變換 C傅氏變換 D.傅氏級數(shù)4下列函數(shù)表達式中，(B)是周期信號。ABC5時域信號的時間尺度壓縮時，則其頻帶的變化為(B)。A頻帶變窄、幅值增高 B頻帶變寬、幅值壓低C頻帶變窄、幅值壓低 D頻帶變寬、幅值增高6非線性度是表示定度曲線(A)的程度。A偏離其擬合直線 B接近真值 C正反行程的不重合7一般來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，則其測量范圍(B)。A越寬 B越窄 C不變8.下列哪一種敏感元件不屬于彈性式壓力敏感元件（D）A.波登管 B膜片C波紋管 D電阻應變片9.對于單向應力狀態(tài)的測量，貼

7、應變片時，應變片的方向與主應力方向應該相交成（A）A.0 B45 C90 D3010二階裝置引入合適阻尼的目的是（C）。A使系統(tǒng)不發(fā)生共振 B使得讀數(shù)穩(wěn)定 C獲得較好的幅頻、相頻特性11為了保證實現(xiàn)極距變化型差動電容傳感器的差動工作，傳感器的兩個電容應當連接成( A )。A并聯(lián)電路 B串聯(lián)電路 C電橋電路12要使RC低通濾波器的通帶加寬，則RC值應( B)。A.增加 B減少 C不變13描述非周期信號的數(shù)學工具是C 。A三角函數(shù) B拉氏變換 C. 傅氏變換 D. 傅氏級數(shù)14下列信號中 C 信號的頻譜是連續(xù)的。A BC.15數(shù)字信號的特征是 B 。A時間上離散、幅值上連續(xù) B時間、幅值上均離散C

8、時間、幅值上都連續(xù) D時間上連續(xù)、幅值上量化16測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為(D )。A.精度 B靈敏度 C精密度 D.分辨率17測試裝置的脈沖響應函數(shù)與它的頻率響應函數(shù)間的關系是（B ）。A卷積 B傅氏變換對 C拉氏變換對 D微分18多種信號之和的頻譜是C 。A.離散的 B.連續(xù)的 C.隨機的 D.周期的19二階裝置，用相頻特性中時所對應的頻率作為系統(tǒng)的固有頻率的估計值，該值與系統(tǒng)阻尼率的大?。˙ ）。A有關 B無關 C略有關系 D有很大關系20.濾波器的上、下截止頻率為，中心頻率；則它們的關系是( A )。 21、差動式變極距式電容傳感器的靈敏度是變極距式傳感器的_A_倍.

9、A、2 B、3 C、4 D、522、信號有多種類型，從分析域上看，經(jīng)典的分析方法有_D_和_。A、時域法，相頻法 B、時域法，幅頻法C、相頻法，幅頻法 D、時域法，頻域法23、壓電式傳感器的轉換原理是利用晶體材料的_B_。A、電阻應變效應 B、壓電效應C、電磁感應 D、霍爾效應24、傳感器的靜態(tài)特性中，輸出量的變化量與引起此變化的輸入量的變化量之比稱為_B_。A、線性度 B、靈敏度 C、穩(wěn)定性 D、回程誤差25、若電容式傳感器在真空中，其覆蓋板面為一圓形，r=20cm，極板間距d=2mm，其電容量為：_答案都是錯的_。A、1.1110-9 B、1.1110-15C、3.2710-9 D、3.2

10、710-926、信息與信號二者間關系是_C_。 A、信息與信號相同 B、信息包含信號C、信息在信號之中 D、信息與信號無關27、當兩信號的互相關函數(shù)在t0有峰值，表明其中一個信號和另一個信號時移t0時，相關程度_B_。A、最低 B、最高 C、適中 D、一般28、傳感器的靈敏度越高，意味著傳感器所能感知的_A_越小。A、被測量 B、輸出量 C、頻率特性 D、顯示值29、測試工作的任務主要是要從復雜的信號中提取C )A、干擾噪聲信號 B、正弦信號 C、有用信號 D、頻域信號30、時域信號的時移，則頻譜變化為（D ）A、擴展 B、壓縮 C、不變 D、相移31、 記錄磁帶快錄慢放，放演信號的頻譜帶寬(

11、D )A、變窄，幅值壓低 B、擴展，幅值壓低C、擴展，幅值增高 D、變窄，幅值增高32、 用二階系統(tǒng)作測量裝置時，為獲得較寬的工作頻率范圍，則系統(tǒng)的阻尼比應(D )A、愈大愈好 B、愈小愈好C、接近1/2 D、接近1/233、 對二階系統(tǒng)輸入信號x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出方程的通式為( D) A、A1sin(w1t+1）+A2sin(w2t+2） B、A1A2sinw1tsinw2tC、A1sinw1t+A2sinw2t D、A1sin（w1t+1）+A2sin（w2t+）34、 概率密度函數(shù)提供了隨機信號（ B）的信息A、沿頻域分布 B、沿幅值域分布 C、沿

12、時域分布 D、強度方面35、 在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量，而且不受油污等介質(zhì)影響的是(D )A、電容式B、壓電式 C、電阻式 D、電渦流式36、 只使在fe1fe2間頻率的信號通過，應采用（B ）濾波器A、帶阻B、帶通 C、高通 D、低通37、 在選用振子時，除了使阻尼比接近.外，應使被測正弦信號的最高頻率fm(C )振動子的固有頻率fn。A、等于 B、2倍 C、（.-.）D、.1倍38、 為使電纜的長度不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用（B ）放大器。 A、電壓 B、電荷 C、微分 D、積分39、 當時,信號x（t）的自相關函數(shù)Rx（）呈周期性變化,說明該信號(B )。A、為周期信

13、號B、含有周期成份C、為離散信號D、為非周期信號40、 正弦信號的自相關函數(shù)，使原有的相位信息(B )A、不變 B、丟失 C、移相 D、一定變?yōu)?041、 不能用確定的數(shù)學公式表達的信號是（D）信號。 A、復雜周期 B、瞬態(tài) C、非周期 D、隨機42、 非線性度是表示定度曲線（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏離其擬合直線 C、正反行程不重合D、滯后現(xiàn)象43、 自相關函數(shù)一定是（B ）函數(shù)。 A、奇 B、偶 C、周期 D、非周期44、 為了能從調(diào)幅波中很好地恢復出原被測信號，通常用（D）做為解調(diào)器。A、鑒頻器 B、整流器 C、鑒相器 D、相敏檢波器45、 采樣時為了不產(chǎn)生頻譜混疊，采樣頻率必

14、須大于信號最高頻率的（B）倍A、4 B、2 C、10 D、546、 壓電式傳感器前置放大器的主要作用是（B ）。 A、把傳感器的低阻抗輸出變換為高阻抗輸出 B、把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出 C、調(diào)制傳感器的輸出信號D、對傳感器的輸出信號盡行檢波47、在電橋測量電路中，由于電橋接法不同，輸出的電壓靈敏度也不同，_D_接法可以獲得最大的輸出。A、單臂電橋B、差動半橋C、補償電橋 D、全橋48、壓電傳感器所使用的前置放大器在電路中起著很重要的作用，以下說法錯誤的是_B_。A、將傳感器的高阻抗輸入變成低阻抗輸出。B、將傳感器的底阻抗輸入變成高阻抗輸出。C、將壓電傳感器的微弱信號放大。D、電壓放

15、大器和電荷放大器的區(qū)別在于電荷放大器帶有一個深度負反饋。49、幅值調(diào)制裝置實質(zhì)是一個C、低通濾波器 、高通濾波器 、乘法器 、振蕩器50、理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性為A 、常數(shù) 、零 、零或常數(shù) 、無法確定51變極距型電容傳感器的輸出與輸入，成（A ）關系。A.非線性 B.線性 C.反比 D.平方52如果窗函數(shù)頻譜的主瓣峰值相對于左右旁瓣峰值越大，則該窗函數(shù)的泄漏誤差（A ）。A.越小 B. 越大 C.不定 D.不確定53不能用渦流式傳感器進行測量的是( D )。A.位移 B.材質(zhì)鑒別 C. 探傷 D.非金屬材料54設時域信號x(t)的頻譜為X(f)，則時域信號（C ）的頻譜為X(ff0）。

16、 A . B. C. D. 55壓電式傳感器后面的放大器的主要功能為（ C ）。 A.阻抗變換 B.信號放大 C. 阻抗變換和信號放大 D.不確定56一個相鄰雙臂工作的測力電橋，如果將兩工作臂的一個應變片均改為兩個應變片串聯(lián)，則電橋的輸出電壓（D） A. 加大一倍 B. 減小一倍 C. 不變 D. 加大兩倍 57一個相鄰雙臂工作的測力電橋，如果將兩工作臂的一個應變片均改為兩個應變片串聯(lián)，則電橋的輸出電壓（D） A. 加大一倍 B. 減小一倍 C. 不變 D. 加大兩倍 三、簡答題（共30分）1.信號分析和處理必需遵循的原則有哪幾點？（4分）答： 各環(huán)節(jié)的輸入量與輸出量之間應保持一一對應的關系，

17、并盡量不失真；（2） 盡可能減小或消除各種干擾。（2）2.周期信號的頻譜具有哪幾個特點？（6分）答： 周期信號的頻譜是離散的。（2） 每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上，基波頻率是各分量頻率的公約數(shù)。（2） 各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。工程中常見的周期信號，其諧波幅值總的趨勢是隨諧波次數(shù)的增高而減小的。因此，在頻譜分析中沒必要取那些次數(shù)過高的諧波分量。（2）3.現(xiàn)有電阻和，電感L和電容C，連結成四臂交流電橋，試畫出能滿足電橋平衡的正確接橋方法，并寫出該電橋的平衡條件。（設激勵為，輸出為）。（5分）答：正確的接橋方法如圖所示：（3）電橋的平衡條件是：4.有人在使用電阻應變片時，

18、發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應變片數(shù)以提高靈敏度。試問，在半橋上各串聯(lián)一片的情況下，是否可以提高靈敏度？為什么？（5分）答：不能提高靈敏度。因為半橋雙臂時，其輸出電壓為：當量橋臂各串聯(lián)電阻應變片時，其電阻的相對變化量為（2）即仍然沒有發(fā)生變化，故靈敏度不變。要提高靈敏度只能將雙臂電橋改為全橋連接。這時。（1）*5.什么是調(diào)制和解調(diào)？為什么要調(diào)制？（5分）答：所謂調(diào)制，就是在調(diào)制信號（測試信號）的控制下，使載波信號（工作信號）的某些參數(shù)（如幅值、頻率、相位）發(fā)生變化的過程。（2）解調(diào)，就是從已調(diào)制波中恢復出調(diào)制信號的過程一般的被測量，如力、位移、應變等，經(jīng)傳感器檢測變換后，常常是

19、一些緩變的電信號。（1）經(jīng)過調(diào)制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，調(diào)制波抗干擾能力強，也便于傳輸。（2）6.在機械工程中常見的有哪些參數(shù)的測量？（5分）答：在機械工程的測試過程中，常見的參數(shù)測量有：應力的測量；應變的測量；扭矩的測量、振動信號的測量；聲強測量；聲發(fā)射測量；位移的測量；流量的測量；壓力的測量等。7.測量按測量值獲得的方法進行分類有哪些？（6）答：直接測量指無需經(jīng)過函數(shù)關系的計算，直接通過測量儀器得到被測值得測量。（等精度直接測量和不等精度直接測量）；（2）間接測量指在直接測量值的基礎上，根據(jù)已知函數(shù)關系，計算被測量的量值的測量；（2）組合測量指將直接測量或間接測量

20、與被測量值之間按已知關系組合成一組方程（函數(shù)關系），通過解方程組得到被測值得方法。（2）8.重復性誤差和遲滯誤差有何區(qū)別? （6）答：重復性是指測試裝置在輸入按同一方向做全量程連續(xù)多次變動時，所得特性曲線不一致的程度。遲滯是測試裝置在正反行程中輸入輸出曲線的不重合程度。*9.什么是不失真測試，不失真測試的條件是什么？（4）答：若都是常數(shù)，如果一個測試裝置，則有，即認為該測試裝置實現(xiàn)了不失真測量。（2）這表明，輸出信號較輸入信號，幅值放大了倍，時間上滯后了，波形一致。對上式作傅里葉變換，有。所以，若要實現(xiàn)輸出波形不失真，其幅頻、相頻特性應滿足如下條件。（2）10.電器式傳感器包括哪幾種，各自的工

21、作原理如何？（5）答：包括電阻式、電感式、電容式三種。電阻式傳感器工作原理：把被測量轉換為電阻變化的一種裝置；（2）電感式傳感器工作原理：把被測量如位移轉換為電感量變化的一種裝置；（2）*電容式傳感器工作原理：把被測物理量轉換為電容量變化的一種裝置。11、什么是調(diào)制，調(diào)制的目的是什么，如何實現(xiàn)對信號進行調(diào)幅和解調(diào)？答：調(diào)制是指利用某種低頻信號來控制或改變一高頻振蕩信號的某個參數(shù)的過程。信號調(diào)理的的目的是（1）實現(xiàn)緩變信號的傳輸，特別是遠距離傳輸 （2）提高信號傳輸中的抗干擾能力和信噪比對信號進行調(diào)幅是將一個高頻載波信號與被測信號相乘，使得高頻信號的幅值隨被測信號的變化而變化?？墒褂猛浇庹{(diào)、相

22、敏檢波的方式來實現(xiàn)對信號進行解調(diào)。 12、什么是負載效應？對于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負載效應的措施有哪些？答：當一個裝置聯(lián)接到另一裝置上時，由于發(fā)生能量交換而使前裝置的聯(lián)接處甚至整個裝置的狀態(tài)和輸出都將發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為負載效應；對于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負載效應的辦法有: (1)提高后續(xù)環(huán)節(jié)(負載)的輸入阻抗；(2)在原來兩個相聯(lián)接的環(huán)節(jié)之中，插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器，以便一方面減小從前環(huán)節(jié)吸取能量，另一方面在承受后一環(huán)節(jié)（負載）后又能減小電壓輸出的變化，從而減輕負載效應；(3)使用反饋或零點測量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不從前環(huán)節(jié)吸取能量。13、何謂壓電效應?壓電式傳感器對測量電路有何特殊

23、要求?為什么?答：某些物質(zhì)在外力的作用下，不僅幾何尺寸發(fā)生了變化，而且內(nèi)部極化，某些表面上出現(xiàn)電荷，形成電場。當外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這一性質(zhì)稱為壓電效應。壓電式傳感器的測量電路必須有高輸入阻抗并在輸入端并聯(lián)一定的電容Ci以加大時間常數(shù)。主要是為了在測量動態(tài)量時，獲得一定的輸出電壓并實現(xiàn)不失真測量。四、計算題（共20分，每小題10分）1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。0T/2-T/2Atx(t)解：1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。解：一個周期內(nèi)的表達式為：（2）因為為偶函數(shù)，所以， （1）（2）出此得的三角函數(shù)形式傅里葉級數(shù)展開為（1）n次諧波分量的幅值（1）n次諧波分量的相位（

24、1）畫出的頻譜如圖所示。2.用電阻應變片及雙臂電橋懸臂梁的應變。其貼片及組橋方法如圖所示。已知圖中R1=R1=R2=R2=12，上下貼片位置對稱，應變片的靈敏度系數(shù)k=2。應變值，電橋供橋電壓ui=3v。試分別求出如圖組成橋路時的輸出電壓u0=？解：如圖（b）組橋時的輸出電壓為（5）如圖（c）組橋時的輸出電壓為（5）3.對稱方波的波形圖如圖所示。求傅里葉級數(shù)的三角形式展開，并畫出頻譜。解：由圖可知，它是正負交替的周期信號。其直流分量為：a0=0（1），其脈寬等于周期的一半，即，（1）將此代入式可得（3）因此，對稱方波的傅立葉級數(shù)三角函數(shù)形式為：（2）（3）4.如圖所示為兩直流電橋，其中圖(a)

25、稱為臥式橋，圖(b)稱為立式橋，且，為應變片，為固定電阻。試求在電阻應變片阻值變化為時，兩電橋的輸出電壓表達式并加以比較。解：圖（a）中，臥式橋的輸出電壓為（4）圖(b)中，立式橋的輸出電壓為（4）由此可知，當時，得，在忽略了高階無窮小之后，兩電橋的輸出電壓是一樣的，均為。（1）不同之處是：立式橋由非線性誤差，而臥式橋沒有，所以臥式橋更精確。（1）五、判斷題1、測試工作的任務主要是要從復雜的信號中提取有用信息。()2、周期信號各次諧波的頻率只能是基波頻率的整數(shù)倍。()3、一般把控制高頻震蕩波的緩變信號稱為調(diào)制波，載送緩變信號的高頻震蕩稱為載波，調(diào)制后的震蕩波稱為已調(diào)波。()4、測量環(huán)節(jié)作為被測量環(huán)節(jié)的負載,兩環(huán)節(jié)將保持原來的傳遞函數(shù)。()5、一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應具有