機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)習(xí)題大全及答案

目錄第一章習(xí)題(2參考答案(7典型例題(10第二章習(xí)題(22參考答案(25典型例題(26第三章習(xí)題(40參考答案(43典型例題(44第四章習(xí)題(52參考答案(57典型例題(58第五章習(xí)題(66參考答案(70典型例題(71第一章習(xí)題一、選擇題1.描述周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是(。.A.相關(guān)函數(shù)B.傅氏級(jí)數(shù)C.傅氏變換D.拉氏變換2.傅氏級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù)是表示各諧波分量的(。A.相位B.周期C.振幅D.頻率3.復(fù)雜的信號(hào)的周期頻譜是(。A.離散的B.連續(xù)的C.δ函數(shù)D.sinc函數(shù)4.如果一個(gè)信號(hào)的頻譜是離散的。則該信號(hào)的頻率成分是(。A.有限的B.無(wú)限的C.可能是有限的,也可能是無(wú)限的5.下列函數(shù)表達(dá)式中,(是周期信號(hào)。A.5cos10(0xtππ≥?=?≤?當(dāng)t0當(dāng)t0B.(5sin2010cos10xttttππ=+(-∞<<+∞C.(20cos20(atxtettπ-=-∞<<+∞6.多種信號(hào)之和的頻譜是(。A.離散的B.連續(xù)的C.隨機(jī)性的D.周期性的7.描述非周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是(。A.三角函數(shù)B.拉氏變換C.傅氏變換D.傅氏級(jí)數(shù)8.下列信號(hào)中,(信號(hào)的頻譜是連續(xù)的。A.12(sin(sin(3xtAtBtω?ω?=+++B.(5sin303sin50xttt=+C.0(sinatxtetω-=?9.連續(xù)非周期信號(hào)的頻譜是(。A.離散、周期的B.離散、非周期的C.連續(xù)非周期的D.連續(xù)周期的10.時(shí)域信號(hào),當(dāng)持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)時(shí),則頻域中的高頻成分(。A.不變B.增加C.減少D.變化不定11.將時(shí)域信號(hào)進(jìn)行時(shí)移,則頻域信號(hào)將會(huì)(。A.擴(kuò)展B.壓縮C.不變D.僅有移項(xiàng)12.已知(12sin,(xtttωδ=為單位脈沖函數(shù),則積分((2xttdtπδω∞-∞?-?的函數(shù)值為(。A.6B.0C.12D.任意值13.如果信號(hào)分析設(shè)備的通頻帶比磁帶記錄下的信號(hào)頻帶窄,將磁帶記錄儀的重放速度(,則也可以滿足分析要求。A.放快B.放慢C.反復(fù)多放幾次14.如果1(??tδ,根據(jù)傅氏變換的(性質(zhì),則有0(0tjettωδ-?-。A.時(shí)移B.頻移C.相似D.對(duì)稱15.瞬變信號(hào)x(t,其頻譜X(f,則∣X(f∣2表示(。A.信號(hào)的一個(gè)頻率分量的能量B.信號(hào)沿頻率軸的能量分布密度C.信號(hào)的瞬變功率16.不能用確定函數(shù)關(guān)系描述的信號(hào)是(。A.復(fù)雜的周期信號(hào)B.瞬變信號(hào)C.隨機(jī)信號(hào)17.兩個(gè)函數(shù)12((xtxt和,把運(yùn)算式12((xtxtdττ∞-∞?-?稱為這兩個(gè)函數(shù)的(。A.自相關(guān)函數(shù)B.互相關(guān)函數(shù)C.卷積18.時(shí)域信號(hào)的時(shí)間尺度壓縮時(shí),其頻譜的變化為(。A.頻帶變窄、幅值增高B.頻帶變寬、幅值壓低.頻帶變窄、幅值壓低D.頻帶變寬、幅值增高19.信號(hào)(1txteτ-=-,則該信號(hào)是(.A.周期信號(hào)B.隨機(jī)信號(hào)C.瞬變信號(hào)20.數(shù)字信號(hào)的特性是(。A.時(shí)間上離散、幅值上連續(xù)B.時(shí)間、幅值上均離散C.時(shí)間、幅值上都連續(xù)D.時(shí)間上連續(xù)、幅值上量化二、填空題1.信號(hào)可分為和兩大類。2.確定性信號(hào)可分為和兩類,前者的頻譜特點(diǎn)是____。后者的頻譜特點(diǎn)是____。3.信號(hào)的有效值又稱為_(kāi)___,有效值的平方稱為_(kāi)___,它描述測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度(信號(hào)的平均功率4.繪制周期信號(hào)x(t的單邊頻譜圖,依據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是____,而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式是____。5.周期信號(hào)的傅氏三角級(jí)數(shù)中的n是從____到____展開(kāi)的。傅氏復(fù)指數(shù)級(jí)數(shù)中的n是從____到____展開(kāi)的。6.周期信號(hào)x(t的傅氏三角級(jí)數(shù)展開(kāi)式中:na表示___,nb表示___,0a表示___,nA表示___,n?表示___,0nω表示___。7.工程中常見(jiàn)的周期信號(hào),其諧波分量幅值總是隨諧波次數(shù)n的增加而___的,因此,沒(méi)有必要去那些高次的諧波分量。8.周期方波的傅氏級(jí)數(shù):10021((coscos33AxtAttωωπ=+++周期三角波的傅氏級(jí)數(shù):2002411((coscos3cos52925AAxtttωωπ=++++,它們的直流分量分別是___和___。信號(hào)的收斂速度上,方波信號(hào)比三角波信號(hào)___。達(dá)到同樣的測(cè)試精度要求時(shí),方波信號(hào)比三角波信號(hào)對(duì)測(cè)試裝置的要求有更寬的___。9.窗函數(shù)ω(t的頻譜是sincfτπτ?,則延時(shí)后的窗函數(shù)(2tτω-的頻譜應(yīng)是___。10.信號(hào)當(dāng)時(shí)間尺度在壓縮時(shí),則其頻帶___其幅值___。例如將磁帶記錄儀___即是例證。11.單位脈沖函數(shù)(tδ的頻譜為_(kāi)__,它在所有頻段上都是___,這種信號(hào)又稱___。12.余弦函數(shù)只有___譜圖,正弦函數(shù)只有___譜圖。13.因?yàn)?lim(TTTxtdt-→∞?為有限值時(shí),稱(xt為_(kāi)__信號(hào)。因此,瞬變信號(hào)屬于___,而周期信號(hào)則屬于___。14.計(jì)算積分值:(5ttedtδ∞-∞+?=?___。15.兩個(gè)時(shí)間函數(shù)12((xtxt和的卷積定義式是___。16.連續(xù)信號(hào)x(t與單位脈沖函數(shù)0(ttδ-進(jìn)行卷積其結(jié)果是:0((xtttδ*-=___。其幾何意義是:___。17.單位脈沖函數(shù)0(ttδ-與在0t點(diǎn)連續(xù)的模擬信號(hào)(ft的下列積分:0((ftttdtδ∞-∞?-=?___。這一性質(zhì)稱為_(kāi)__。18.已知傅氏變換對(duì)1(fδ,根據(jù)頻移性質(zhì)可知02jfteπ的傅氏變換為_(kāi)__。19.已知傅氏變換對(duì):112212(((((((xtXfxtXfxtxtxt=?和當(dāng)時(shí),則(Xf=___。20.非周期信號(hào),時(shí)域?yàn)閤(t,頻域?yàn)?Xf,它們之間的傅氏變換與逆變換關(guān)系式分別是:(Xf=___,x(t=___。三、計(jì)算題1.三角波脈沖信號(hào)如圖1-1所示,其函數(shù)及頻譜表達(dá)式為/2圖1-1(X求:當(dāng)x時(shí),求x的表達(dá)式。2.一時(shí)間函數(shù)f(t及其頻譜函數(shù)F(ω如圖1-2所示已知函數(shù)(xt,示意畫(huà)出x(t和X(ω的函數(shù)圖形。當(dāng)ω時(shí),X(ω的圖形會(huì)出現(xiàn)什么情況?(ω為f(t中的最高頻率分量的角頻率圖1-23.圖1-3所示信號(hào)a(t及其頻譜A(f。試求函數(shù)0(((1cos2ftatftπ=?+的傅氏變換F(f并畫(huà)出其圖形。圖1-34.求圖1-4所示三角波調(diào)幅信號(hào)的頻譜。圖1-4參考答案一、選擇題1.B2.C3.A4.C5.B6.C7.C8.C9.C10.C11.D12.C13.B14.A15.B16.C17.C18.B19.C20.B二、填空題1.確定性信號(hào);隨機(jī)信號(hào)2.周期信號(hào);非周期信號(hào);離散的;連續(xù)的3.均方根值;均方值4.傅氏三角級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù)(0,,,nnnaabA等傅氏復(fù)指數(shù)級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù)(,,nnnccc-。5.0;+∞;–∞;+∞6.na—余弦分量的幅值;nb—正弦分量的幅值;0a—直流分量;nA--n次諧波分量的幅值;n?--n次諧波分量的相位角;0nω--n次諧波分量的角頻率7.衰減8.A;A/2;更慢;工作頻帶9.sinjfecfπττπτ-??10.展寬;降低;慢錄快放11.1;等強(qiáng)度;白噪聲12.實(shí)頻;虛頻13.能量有限;能量有限;功率有限14.5e-15.12((xtxtdττ∞-∞?-?16.0(xtt-;把原函數(shù)圖象平移至位置處17.0(ft;脈沖采樣18.0(ffδ-19.12((XfXf*20.2((jtXfXfedfπ∞-∞=??三、計(jì)算題1.解:1202(2(0202AtdxtAxttdtτττττ?-≤≤???==-≤≤???>??當(dāng)當(dāng)當(dāng)t函數(shù)圖形見(jiàn)圖1-5所示。圖1-512((2(2sin(22XfjfXfAfjfcπτπτπ=?=?2.解:見(jiàn)圖1-6所示。圖(a為調(diào)幅信號(hào)波形圖,圖(b為調(diào)幅信號(hào)頻譜圖。當(dāng)時(shí),兩邊圖形將在中間位置處發(fā)生混疊,導(dǎo)致失真。bb3.解:由于0(((1cos2((cos2ftatftatatftππ=?+=+?并且000((1cos2[((]2atAfftffffπδδ++-所以00001((([((]211(((22FfAfAfffffAfAffAffδδ=+*++-=+++-F(f的頻譜圖見(jiàn)圖1-7所示:圖1-74.解:圖1-8所示調(diào)幅波是三角波與載波costω的乘積。兩個(gè)函數(shù)在時(shí)域中的乘積,對(duì)應(yīng)其在頻域中的卷積,由于三角波頻譜為:2sin(22fcτπτ余弦信號(hào)頻譜為001[((]2ffffδδ++-卷積為2001sin([((]222fcffffτπτδδ*++-2200(([sinsin]422ffffccπτπττ+-=+典型例題例1.判斷下列每個(gè)信號(hào)是否是周期的,如果是周期的,確定其最小周期。(1(2cos(34fttπ=+(22([sin(]6fttπ=-(3([cos(2](fttutπ=?(400(sinsin2ftttωω=+解:(1是周期信號(hào),min23Tπ=;(2是周期信號(hào),minTπ=;(3是非周期信號(hào),因?yàn)橹芷诤瘮?shù)是定義在(,-∞∞區(qū)間上的,而([cos2](fttutπ=是單邊余弦信號(hào),即t>0時(shí)為余弦函數(shù),t<0無(wú)定義。屬非周期信號(hào);(4是非周期信號(hào),因?yàn)閮煞至康念l率比為12,非有理數(shù),兩分量找不到共同的重復(fù)周期。但是該類信號(hào)仍具有離散頻譜的特點(diǎn)(在頻域中,該信號(hào)在0ωω=和02ωω=處分別有兩條仆線故稱為準(zhǔn)周期信號(hào)。例2.粗略繪出下列各函數(shù)的波形(注意階躍信號(hào)特性(11((3ftut=-+(22((23ftut=-+(33((23(23ftutut=-+---解:(11(ft是由階躍信號(hào)(ut經(jīng)反折得(ut-,然后延時(shí)得[(3](3utut--=-+,其圖形如下(a所示。(2因?yàn)?3((23[2(]2ftutut=-+=--。其波形如下圖(b所示。(這里應(yīng)注意(2(utut=(33(ft是兩個(gè)階躍函數(shù)的疊加,在32t<-時(shí)相互抵消,結(jié)果只剩下了一個(gè)窗函數(shù)。見(jiàn)下圖(c所示。例3.粗略繪出下列各函數(shù)的波形(注意它們的區(qū)別(110(sin((ftttutω=-?;(220(sin(fttuttω=?-(3200(sin((ftttuttω=-?-解:(1具有延時(shí)的正弦函數(shù)與單位階躍函數(shù)的乘積。其波形如下圖(a所示。(2正弦函數(shù)與具有延時(shí)的單位階躍函數(shù)的乘積。其波形如下圖(b所示。(3具有延時(shí)的正弦信號(hào)與延時(shí)相同時(shí)間的階躍信號(hào)的乘積。其波形如下圖(c所示。例4.從示波器光屏中測(cè)得正弦波圖形的“起點(diǎn)”坐標(biāo)為(0,-1,振幅為2,周期為4π,求該正弦波的表達(dá)式。解:已知幅值X=2,頻率0220.54Tππωπ===,而在t=0時(shí),x=-1,則將上述參數(shù)代入一般表達(dá)式00(sin(xtXtω?=?+得012sin(0.5t?-=+030o?=-所以(2sin(0.530xtt=-例5.設(shè)有一組合復(fù)雜信號(hào),由頻率分別為724Hz,44Hz,500Hz,600Hz的同相正弦波疊加而成,求該信號(hào)的周期。解:合成信號(hào)的頻率是各組成信號(hào)頻率的最大公約數(shù)則:244,724,500,60022236225030011181125150而110.25(4Tsf===所以該信號(hào)的周期為0.25s。例6.利用δ函數(shù)的抽樣性質(zhì),求下列表示式的函數(shù)值:(131((;tftetδ--=(2(2(44(1;ftuttδ=--(3([(];tdftetdtδ-=?(400(((;ftfttttdtδ∞-∞=--?(52((4;fttdtδ∞-∞=-?(6((1cos(;2ftttdtπδ∞-∞=--?解:δ函數(shù)是一類應(yīng)用廣泛的重要函數(shù)。在卷積運(yùn)算、傅立葉變換及測(cè)試系統(tǒng)分析中,利用它可以簡(jiǎn)化許多重要結(jié)論的導(dǎo)出。本例題的目的在于熟悉并正確應(yīng)用δ函數(shù)的性質(zhì)。(1由于((fttftδδ=(0?(311(((tftetetδδ---==則311(((tftetetδδ---==(2(2(44(12(0(1(1ftuttuttδδδ=--=-=-這里應(yīng)注意:11(0[(0(0]22uuu-+=+=000((((0((0ftfttttdtfttdtfδδ∞-∞∞-∞=-?-=?-=??(3'([(][(](tdftetdtdttdtδδδ-===(4000((((0((0ftfttttdtfttdtfδδ∞-∞∞-∞=-?-=?-=??(52((4(2(22fttdtttdtδδδ∞-∞∞-∞=-=[++-]=??這里應(yīng)注意信號(hào)2(4tδ-的含義,由于(tδ表示t=0時(shí)有一脈沖,而在0t≠時(shí)為零。所以2(4tδ-就表示當(dāng)t=±2時(shí)各有一脈沖,即2(4(2(2tttδδδ-=++-。(6((1cos(212ftttdttdtπδπ∞-∞∞-∞=--=(-=??例7.已知一連續(xù)時(shí)間信號(hào)x(t如下圖(a所示,試概括的畫(huà)出信號(hào)(23tx-的波形圖。解:(23tx-是x(t經(jīng)反折,尺度變換并延時(shí)后的結(jié)果。不過(guò)三種信號(hào)運(yùn)算的次序可以任意編排,因此該類題目有多種解法。以下介紹其中的兩種求解過(guò)程。方法一信號(hào)x(t經(jīng)反折→尺度變換→延時(shí)(1反折:將x(t反折后得x(-t,其波形如圖(b所示。(2尺度變換:將x(-t的波形進(jìn)行時(shí)域擴(kuò)展的(3tx-。其波形如圖(c所示。(3延時(shí):將(3tx-中的時(shí)間t延時(shí)6,得[(6]3txt--其波形如圖(d所示。方法二信號(hào)x(t經(jīng)尺度變換→反折→延時(shí)。(1尺度變換:將x(t在時(shí)域中擴(kuò)展,得(3tx。其波形如圖(e所示。(2反折:將(3tx反折,得(3tx-,其波形如圖(f所示。(3延時(shí):將(3tx-中的時(shí)間t延時(shí)6,即將原波形向右平移6,得[(6]3txt--。同樣可得變換后的信號(hào)(23tx-。其波形如圖(g所示。例8.已知(et和(ht的波形圖如下圖(a,(b所示,試計(jì)算(et與(ht的卷積積分。((((ethtehtdτττ∞-∞*=-?解:(1反折:將(et與(ht的自變量t用τ替換。然后將函數(shù)(hτ以縱坐標(biāo)為軸線進(jìn)行反折,得到與(hτ對(duì)稱的函數(shù)。見(jiàn)圖(c所示。(2平移:將函數(shù)(htτ-沿τ軸正方向平移時(shí)間t,得函數(shù)(htτ-。(注意,這里的t是參變量,見(jiàn)圖(d所示。(3相乘并取積分:將(htτ-連續(xù)地沿τ軸平移。對(duì)于不同的t的取值范圍,確定積分上、下限,并分段計(jì)算積分結(jié)果。以下進(jìn)行分段計(jì)算:(a當(dāng)12t-∞<<-時(shí),(htτ-的位置如圖(e所示。這時(shí)(htτ-與沒(méi)有重合部分。所以((0etht*=(b112t-<<時(shí),的位置如圖(f所示。這時(shí)(htτ-與(eτ的圖形重疊區(qū)間為12-至t。把它作為卷積積分的上、下限,得:21211((1(24416tttethttdττ-*=?-=++?(c312t<<時(shí)(即1t>,并且122t-<-時(shí),則的位置如圖(g所示,這時(shí)的圖形重疊區(qū)間為(12-,1,把它作為卷積積分的上、下限,得:12133((1(2416tethttdtττ-*=?-=-?(d332t<<時(shí),(即122t->-,同時(shí)21t-<,由圖(h可知積分區(qū)間為(t-2,1。得21213((1(2424tttethttdττ-*=?-=-++?(e3t<<∞時(shí),(htτ-與(eτ無(wú)重疊部分,見(jiàn)圖(i所示,這時(shí)((0etht*=歸納以上結(jié)果得2210211144162333((141623342420tttttethtttttt?-∞<<-???++-<<???*=-<<???-++<<3??>3???當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)卷積結(jié)果見(jiàn)圖(j所示。例9.求下圖所示鋸齒波信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式。tf(t解:鋸齒波信號(hào)表達(dá)式為(一周期內(nèi)02Tπω=由公式得2021(112TTTaftdtTtdtTT-===??002cos0TntantdtTTω==?0021bsinTntntdtTTnωπ==-?所以000011111((sinsin2sin3sin223fttttntnωωωωπ=-++++式中02Tπω=例10.周期性三角波信號(hào)如下圖所示,求信號(hào)的直流分量、基波有效值、信號(hào)有效值及信號(hào)的平均功率。解:先把信號(hào)展開(kāi)為傅立葉級(jí)數(shù)三角形式為222210222222021(31212[(1(1]0.5773TTTTEftdtTEtdtEtdtTTTTEE--==++-==???11122411((coscos3cos5235EEfttttωωωπ=++++顯然,信號(hào)的直流分量為02Ea=基波分量有效值為2140.2872EEπ?=信號(hào)的有效值為1222210222222021[(]1212[(1(1]0.5773TTTTftdtTEtdtEtdtTTTTEE--=++-==???信號(hào)的平均功率為22221(3TTEftdtT-=?例11.周期矩形脈沖信號(hào)f(t的波形如下圖所示,并且已知τ=0.5μs,T=1μs,A=1V,則問(wèn);該信號(hào)頻譜中的譜線間隔Δf為多少?信號(hào)帶寬為多少?解:(1譜線間隔::61612221010Tππωωπ-?====?或161111000(10ffkHzT-?====(2信號(hào)帶寬6622(4100.510Bππωπτ-===??或611(2000(0.510BfkHzτ-===?例12.求指數(shù)衰減振蕩信號(hào)0((sin(atftetutω-=?的頻譜。解:由于0001(sin(((2jtjtatatetuteeeutjωωω---?=-?并且1[(]atFeutajω-?=+于是可得00001[(](1[(](jtatjtatFeeutajFeeutajωωωωωω---?=+-?=++利用傅立葉變換的線形性質(zhì)可得0000220111[sin(][]2(((atFetutjajajajωωωωωωωω-?=-+-++=++例13.已知0((Fωδωω=-,試求f(t。解:利用傅立葉變換的對(duì)稱性可求得f(t。將題中給定的F(ω改寫(xiě)為f(t,即0((Fttδω=-根據(jù)定義000[(][(](jtjtFFtFttedteωωδωδωδ∞-∞-=-=-=(?函數(shù)抽樣性質(zhì)于是[(]2(jFFtfeωωπω-=-(=對(duì)稱性質(zhì)將上式中的(-ω?fù)Q成t可得02(jtfteωπ-=所以有0(jtfteωπ1=2例14.已知(cosfttπ=(4+3,試求其頻譜F(ω解:因?yàn)?43311cos22jjjtjtteeeeπππ--(4+=?+?3利用頻移性質(zhì)可得44(2(4(2(4jtjtFeFeπδωπδω-=-=+于是33[cos(4(4jjFteeππππδωπδω-(4+]=?-++3例15.求下圖(a所示三角脈沖信號(hào)的頻譜。三角脈沖的分段函數(shù)表示為2(222((222AttAxttttτττττττ?+-≤≤0???=--0≤≤???0>??當(dāng)當(dāng)當(dāng)解:方法一、按傅氏變換的定義求解。因?yàn)閤(t是偶函數(shù),傅氏變換為:20222220002((cos222(cos224[cos2cos2]241[sin2sin2sin2]2441(cos2(2XfxtftdtAtftdtAtftdttftdtAftftdtftffAftfττττττπτπττππττπππτπππτπ∞-∞=?=--=--=-∣--∣=-???????221241(12sin1(2sin(2Affcττπτπτ-=-?--A=2x(t的幅值頻譜如圖(b所示。方法二、利用卷積定理求解。三角脈沖x(t可以看成兩個(gè)等寬矩形脈沖(1xt和(2xt的卷積。如下圖所示。因?yàn)?(12sin(222sin(22fXfcAfXfcτπττπττ==??根據(jù)時(shí)域兩函數(shù)的卷積對(duì)應(yīng)頻域函數(shù)的乘積:((((12122(((sin(22XfXfXfxtxtxtAfXfcτπτ=?=*=所以(2sin(22AfXfcτπτ=第二章習(xí)題一、選擇題1.測(cè)試裝置傳遞函數(shù)H(s的分母與(有關(guān)。A.輸入量x(tB.輸入點(diǎn)的位置C.裝置的結(jié)構(gòu)2.非線形度是表示定度曲線(的程度。A.接近真值B.偏離其擬合直線C.正反行程的不重合3.測(cè)試裝置的頻響函數(shù)H(jω是裝置動(dòng)態(tài)特性在(中的描述。A.幅值域B.時(shí)域C.頻率域D.復(fù)數(shù)域4.用常系數(shù)微分方程描述的系統(tǒng)稱為(系統(tǒng)。A.相似B.物理C.力學(xué)D.線形5.下列微分方程中(是線形系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。A.225dydydxtyxdtdtdt++=+B.22dydxydtdt+=C.22105dydyyxdtdt-=+6.線形系統(tǒng)的疊加原理表明(。A.加于線形系統(tǒng)的各個(gè)輸入量所產(chǎn)生的響應(yīng)過(guò)程互不影響B(tài).系統(tǒng)的輸出響應(yīng)頻率等于輸入激勵(lì)的頻率C.一定倍數(shù)的原信號(hào)作用于系統(tǒng)所產(chǎn)生的響應(yīng),等于原信號(hào)的響應(yīng)乘以該倍數(shù)7.測(cè)試裝置能檢測(cè)輸入信號(hào)的最小變化能力,稱為(。A.精度B.靈敏度C.精密度D.分辨率8.一般來(lái)說(shuō),測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度越高,其測(cè)量范圍(。A.越寬B.越窄C.不變9.測(cè)試過(guò)程中,量值隨時(shí)間而變化的量稱為(。A.準(zhǔn)靜態(tài)量B.隨機(jī)變量C.動(dòng)態(tài)量10.線形裝置的靈敏度是(。A.隨機(jī)變量B.常數(shù)C.時(shí)間的線形函數(shù)11.若測(cè)試系統(tǒng)由兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成,且環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為12(,(HsHs,則該系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為(。若兩個(gè)環(huán)節(jié)并聯(lián)時(shí),則總的傳遞函數(shù)為(。A.12((HsHs+B.12((HsHs?C.12((HsHs-D.12(/(HsHs12.輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差隨頻率變化的關(guān)系就是(。A.幅頻特性B.相頻特性C.傳遞函數(shù)D.頻率響應(yīng)函數(shù)13.時(shí)間常數(shù)為τ的一階裝置,輸入頻率為1ωτ=的正弦信號(hào),則其輸出與輸入間的相位差是(。A.-45°B-90°C-180°14.測(cè)試裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)與它的頻率響應(yīng)函數(shù)間的關(guān)系是(。A.卷積B.傅氏變換對(duì)C.拉氏變換對(duì)D.微分15.對(duì)不變線形系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)等于(。A.系統(tǒng)的正弦輸出與正弦輸入比B.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)正弦輸出的傅氏變換與正弦輸入的傅氏變換之比C.用虛指數(shù)函數(shù)表示系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)正弦輸出與正弦輸入之比16.對(duì)某二階系統(tǒng)輸入周期信號(hào)000(sin(xtAtω?=+,則其輸出信號(hào)將保持(。A.幅值不變,頻率、相位改變B.相位不變,幅值、頻率改變C.頻率不變,幅值、相位改變17.二階裝置,用相頻特性中?(ω=-90°時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率ω作為系統(tǒng)的固有頻率nω的估計(jì)值,則值與系統(tǒng)阻尼頻率ξ的大小(。A.有關(guān)B.無(wú)關(guān)C.略有關(guān)系D.有很大關(guān)系18.二階系統(tǒng)的阻尼率ξ越大,則其對(duì)階越輸入的時(shí)的響應(yīng)曲線超調(diào)量(。A.越大B.越小C.不存在D.無(wú)關(guān)19.二階裝置引入合適阻尼的目的是(。A.是系統(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20.不失真測(cè)試條件中,要求幅頻特性為(,而相頻特性為(。A.線形B.常數(shù)C.是頻率的函數(shù)二、填空題1.一個(gè)理想的測(cè)試裝置應(yīng)具有單站值的、確定的___。2.測(cè)試裝置的特性可分為_(kāi)__特性和___特性。3.測(cè)試裝置的靜態(tài)特性指標(biāo)有___、___和___。4.某位移傳感器測(cè)量的最小位移為0.01mm,最大位移為1mm,其動(dòng)態(tài)線形范圍是__dB。5.描述測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型有___、___、___等。6.測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)是不隨時(shí)間而變化的系統(tǒng),則稱為_(kāi)__系統(tǒng)。若其輸入、輸出呈線形關(guān)系時(shí),則稱為_(kāi)__系統(tǒng)。7.線形系統(tǒng)中的兩個(gè)最重要的特性是指___和___。8.測(cè)試裝置在穩(wěn)態(tài)下,其輸出信號(hào)的變化量y?與其輸入信號(hào)的變化量x?之比值,稱為_(kāi)__,如果它們之間的量綱一致,則又可稱為_(kāi)__。9.測(cè)試裝置的輸出信號(hào)拉氏變換與輸入信號(hào)拉氏變換之比稱為裝置的___。10.測(cè)試裝置對(duì)單位脈沖函數(shù)δ(t的響應(yīng),稱為_(kāi)__記為h(t,h(t的傅氏變換就是裝置的___。11.滿足測(cè)試裝置不失真測(cè)試的頻域條件是___和___。12.為了求取測(cè)試裝置本身的動(dòng)態(tài)特性,常用的實(shí)驗(yàn)方法是___和___。13.測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性在時(shí)域中用___描述,在頻域中用___描述。14.二階系統(tǒng)的主要特征參數(shù)有___、___和___。?ω15.已知輸入信號(hào)x(t=30cos(30t+30°,這時(shí)一階裝置的A(ω=0.87,(=-21.7°,則該裝置的穩(wěn)態(tài)輸出表達(dá)式是:y(t=___。16.影響一階裝置動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是___,原則上希望它___。17.二階系統(tǒng)的工作頻率范圍是___。18.輸入x(t,輸出y(t,裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)h(t,它們?nèi)咧g的關(guān)系是__。19.測(cè)試裝置的頻率響應(yīng)函數(shù)為H(jω,則|H(jω|表示的是___,∠H(jω表示的是___,它們都是___的函數(shù)。20.信號(hào)x(t=6sin23t,輸入τ=0.5的一階裝置,則該裝置的穩(wěn)態(tài)輸出幅值A(chǔ)=___,相位滯后?=___。21.一個(gè)時(shí)間常數(shù)τ=5s的溫度計(jì),插入一個(gè)以15℃/min速度線形降溫的烘箱內(nèi),經(jīng)半分鐘后取出,溫度計(jì)指示值為90℃,這時(shí),烘箱內(nèi)的實(shí)際溫度應(yīng)為_(kāi)__。參考答案一、選擇題1.C2.B3.C4.D5.B6.A7.D8.B9.C10.B11.B,A12.B13.A14.B15.B16..C17.B18.B19.C20.B;A二、填空題1.輸出—輸入關(guān)系2.靜態(tài)特性;動(dòng)態(tài)特性3.靈敏度;非線形度;回程誤差4.40dB5.微分方程;傳遞函數(shù);頻率響應(yīng)函數(shù)6.定常(時(shí)不變;線形7.線形疊加性;頻率保持性8.靈敏度;放大倍數(shù)9.傳遞函數(shù)10.脈沖響應(yīng)函數(shù);頻率響應(yīng)函數(shù)11.幅頻特性為常數(shù);相頻特性為線形12.階越響應(yīng)法;頻率響應(yīng)法13.微分方程;頻率響應(yīng)函數(shù)14.靜態(tài)靈敏度;固有頻率;阻尼率15.26.1cos(30t+8.3°16.時(shí)間常數(shù)τ;越小越好17.0.5nωω<18.(((ytxtht=*;卷積關(guān)系19.輸出與輸入的幅值比(幅頻特性;輸出與輸入的相位差(相頻特性;頻率20.3;60A?==-21.88.75℃典型例題例1.現(xiàn)有指針式電流計(jì)4只,其精度等級(jí)和量程分別為2.5級(jí)100μА、2.5級(jí)200μА、1.5級(jí)100Μа、1.5級(jí)1mA,被測(cè)電流為90μА時(shí),用上述4只表測(cè)量,分別求出可能產(chǎn)生的最大相對(duì)誤差(即標(biāo)稱相對(duì)誤差,并說(shuō)明為什么精度等級(jí)高的儀表測(cè)量誤差不一定小,儀表的量程應(yīng)如何選擇。解:%100%?==?可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差量程精度等級(jí)標(biāo)稱相對(duì)誤差儀表示值儀表示值4塊表的相對(duì)誤差分別為12341002.5%100%2.87%902002.5%100%5.56%901001.5%100%1.67%9010001.5%100%16.67%90εεεε?=?=?=?=?=?=?=?=儀表量程選擇應(yīng)使儀表示值在滿足量程的1/3以上。例2.測(cè)試系統(tǒng)分別由環(huán)節(jié)的串聯(lián)、并聯(lián)和反饋回路構(gòu)成,如下圖所示,求圖示各系統(tǒng)的總靈敏度。(123,,SSS為各環(huán)節(jié)的靈敏度解:(1系統(tǒng)由串聯(lián)環(huán)節(jié)組成時(shí)(圖a123ySSSx=???總靈敏度為123ySSSSx==???(2系統(tǒng)由并聯(lián)環(huán)節(jié)組成時(shí)(圖b123ySxSxSx=++總靈敏度為123ySSSSx==++(3系統(tǒng)由并反饋回路組成時(shí)(圖c21[(]xySSy+-?=總靈敏度為1121SySxSS==+例3.求下圖所示的R-L-C電路,當(dāng)開(kāi)環(huán)閉合后電流i(t的變化規(guī)律。已知圖中:E=100V,L=1H,R=100Ω,C=0.01Μf。解:根據(jù)基爾霍夫定理∑E=0(1(((100100(10000(ditELRititdtdtCditititdtdt=?+?+=++??拉氏變換后得:222100((100(10000100(10010000235033(50(503ISSISISSSISSSS=++=++=?++拉氏反變換后得:5023(sin5033titet-=?例4.求下圖所示的PID控制器的傳遞函數(shù)。解:1111112211(//11(ifRCsZsRCsRCsZsRCs?==+=+根據(jù)運(yùn)放原理202111112121212121(((1((1(1(11[1]((1[1]fiipDIRZsUsCsHsUsZsRCsRCsssTSsTskTsTsττττττττττ+==-=?+++=-+?=-++++=-++式中:121112221211212;;;,DRCRCTRCTTττττττττ====+=+。例5.求周期信號(hào)x(t=0.5cos10t+0.2cos(100t-45°,通過(guò)傳遞函數(shù)為1(0.0051Hss=+的裝置后得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。解:設(shè)12(((xtxtxt=+式中,012(0.5cos10,(0.2cos(10045xttxtt==-當(dāng)系統(tǒng)有輸入1(xt時(shí),則輸出為1(yt,且1112110.5(cos(10(1yttarctgτωτω=-+式中,110.005,10τω==,01(0.499cos(102.86ytt=-同樣可求得當(dāng)輸入為2(xt時(shí),有輸出為2(yt,且002(0.17cos(1004526.5ytt=--此裝置對(duì)輸入信號(hào)x(t具有線形疊加性。系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為:1200(((0.499cos(102.860.17cos(10071.5ytytyttt=+=-+-例6.用一個(gè)具有一階動(dòng)態(tài)特性的測(cè)量?jī)x表(τ=0.35s,測(cè)量階躍信號(hào),輸入由25單位跳變到240單位,求當(dāng)t=0.35s,0.7s,2s時(shí)的儀表示值分別為多少?解:一階裝置的單位階躍輸入時(shí)的響應(yīng)為(((11111(1tYsHsXsssssyteτττ-=?1=?=-++=-當(dāng)輸入由125T=跳變至2240T=單位時(shí),輸出響應(yīng)表達(dá)式為1210.35(((1ttytTTTeτ--=+--=25+(240-25(1-所以,t=0.35s時(shí),儀表示值為1(160.9yt=;t=0.7s時(shí),儀表示值為2(211yt=;t=2s時(shí),儀表示值為3(239.3yt=。例7.圖示RC電路中,已知C=0.01μF,若xe的幅值為100,頻率為10kHz,并且輸出端ge的相位滯后xe30°,求此時(shí)的R應(yīng)為何值,輸出電壓幅值為多少?解:該RC電路為一階系統(tǒng),并且τ=RC,則有21(11(11((1(HssHjjHjarctgτωτωωτω?ωτω=+=+=+=-當(dāng)ge滯后于xe時(shí),則有6433033333918(0.0110210tgRCτωωπ-=====Ω????由于0(YAZω=輸出ge的幅值為:284210086.6((1(918102101xgeeVτωπ-==+???+例8.用圖示裝置去測(cè)周期為1s,2s,5s的正弦信號(hào),問(wèn)幅值誤差是多少?(R=350Kω,C=1μF解:根據(jù)基爾霍夫定律因?yàn)?(((iutitdtRitC=+?并且(((,(ooututRititR==所以有(1((oioutututdtCR=+?兩邊拉氏變換后得((((1(1(11oiooiUsUsUsRCsUsRCsHsUsRCsRCs=+===++這是一個(gè)高通濾波器,當(dāng)3635010100.35RCτ-==??=時(shí)20.35(0.3510.35(0.3510.35(((0.351sHssjHjjHjAωωωωωωω=+=+==+幅值相對(duì)誤差:1[1(]100%oooooXYYrAXXω-==-=-?式中oX——輸入信號(hào)幅值;oY——輸出信號(hào)幅值。當(dāng)T=2s時(shí),1111222,(0.91,9%fArTωπππω==?===當(dāng)T=1s時(shí),222,(0.74,26%Arωπω===當(dāng)T=5s時(shí),3332,(0.4,60%5Arωπω===例9.試求傳遞函數(shù)為1.53.50.5s+和222411.4nnnssωωω++的倆每個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。解:求當(dāng)S=0時(shí)的兩傳遞函數(shù)之值22200411.53.0;413.50.51.4nsnnssssωωω====+++兩環(huán)節(jié)串聯(lián)后系統(tǒng)的總靈敏度為S=3.0×41=123例10.用一個(gè)一階系統(tǒng)作100Hz正弦信號(hào)的測(cè)量,如果要求限制振幅誤差在5%以內(nèi),則時(shí)間常數(shù)應(yīng)取多少?若用具有該時(shí)間常數(shù)的同一系統(tǒng)作50Hz的正弦信號(hào)測(cè)試,問(wèn)此時(shí)振幅誤差和相角差是多少?解:(1振幅相對(duì)誤差限制在5%以內(nèi),則2221(5%1(0.95(11(10.1080.95oooXYrAYAωωτωτω-==-≤==+??=-=???當(dāng)22100200fωπππ==?=則420.1085.2310(523((200ssτμπ-==?=(2振幅的相當(dāng)誤差為9021(100%1.3%rAωπ-4=-?1=1-=1+(100?52.3?10且相角差為14((1005.2310922'oyxtg?ω??π--=-=-??=-例11.設(shè)一力傳感器可作為二階凝結(jié)處理,已知傳感器的固有頻率800nfHz=,阻尼比ξ=0.14時(shí),用其測(cè)量正弦變化的外力,頻率f=400Hz,求振幅比A(ω及φ(ω是多少?若ξ=0.7時(shí),則A(ω及φ(ω將改變?yōu)楹沃?解:(1按題意,當(dāng)4002;8002nω=?πω=?π時(shí),即0.5nω=ω,且ξ=0.14則有222222221(400[1(]4(11.31(10.540.140.5nnAξ=ωω-+ωω==-+??22(400ar10.571(onnctgξωω?=-=-ω-ω即此時(shí)的幅值比為A(ω=1.31,相位移為-10.57°。(2當(dāng)ξ=0.7時(shí)可解得A(400=0.975;φ(400=-43.03°即幅值比為:A(400=0.975;相位移為-43.03°。例12.設(shè)有單自由度振動(dòng)系統(tǒng),其活動(dòng)質(zhì)量塊的質(zhì)量為4.4N,彈簧剛度為452.510?N/m,阻尼比為ξ=0.068,求此系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)、固有頻率、有阻尼固有頻率以及質(zhì)量塊受周期力激勵(lì)下其位移共振頻率、速度共振頻率。解:(1粘性阻尼系數(shù)c444220.06852.51066.0(/98cmkNsmξ?==???=??(2固有阻尼頻率,nnfω4352.5101.0810(/4.4/9.81.08172(22nnnkradsmfHz3?ω===?ω?10===ππ(3有阻尼固有頻率df22117210.068171.6(dnffHzξ=?-=?-=(4位移共振頻率,rrfω2323121.0810120.0681.07510(/rnradsξω=ω?-=??-?=?(5速度共振頻率rvf(172rvnffHz==例13.如圖所示,一個(gè)可視為二階系統(tǒng)的裝置輸入一個(gè)單位階躍函數(shù)后,測(cè)得其響應(yīng)中產(chǎn)生了數(shù)值為0.15的第一個(gè)超調(diào)量峰值。同時(shí)測(cè)得其振蕩周期為6.28ms。已知該裝置的靜態(tài)增益為3,試求該裝置的傳遞函數(shù)和該裝置在無(wú)阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)。(t解:二階系統(tǒng)在欠阻尼下工作時(shí),其單位階躍響應(yīng)為:2221(1sin(11ntuneyttarctgξξξξξ-ω-=-ω-+-此式表明其瞬態(tài)響應(yīng)是以21dnξω=ω-的角頻率作衰減振蕩,按求極值的通用方法可求得各振蕩峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間;20,,pddtππ=ωω將dtπ=ω代入上式,可得超調(diào)量峰值M和阻尼比ξ的關(guān)系211lnMξ=π??+???根據(jù)題意,裝置靜態(tài)增益為3,故其單位階躍的最大過(guò)沖量0.150.053M==所以210.691ln0.05ξ==π??+???由于阻尼振蕩周期6.28dTms=22121000(/110001382(/10.69dddnnradsTradsξω=π=ω=ω-ω==-該裝置的傳遞函數(shù)為222(2nnnHskssξω=?+ω+ω式中,0.69,1382,3nkξ=ω==。頻率響應(yīng)函數(shù)為21(1(2nnHjkjξω=?ωω-+ωω在nω=ω時(shí)的頻率響應(yīng):1(2nHkjξω=?式中ξ=0.69,k=3。例14.動(dòng)圈磁電式絕對(duì)振動(dòng)速度傳感器的力學(xué)模型如下圖所示。設(shè),2okmkmμξω==?,質(zhì)量塊相對(duì)于殼體的運(yùn)動(dòng)為rx,殼體感受的絕對(duì)振動(dòng)為(oxt(即為被測(cè)振動(dòng)。試求(1寫(xiě)出質(zhì)量塊相對(duì)于傳感器殼體的運(yùn)動(dòng)微分方程,求出其傳遞函數(shù)(((roxsHsxs=及幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式。(2設(shè)動(dòng)圈線圈的有效工作長(zhǎng)度為l,氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求輸出電影e(t與振動(dòng)速度(oxt的幅頻特性與相頻特性。解:(1列寫(xiě)運(yùn)動(dòng)微分方程。質(zhì)量塊m的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)為mx00mrmrxxxxxx=+=+根據(jù)∑F=ma則有22mrrdxxkxmdtμ--=得0rrrmxxkxmxμ++=上式取拉式變換后得220220((((((rrkssxssxsmmxssHskxsssmmμμ++=--==++設(shè):20,2kmmkμξ=ω=?則可得傳遞函數(shù)形式為22200(2sHsssξ-=+ω+ω將sj=ω代入上式得頻率特性為22222000((21(2oHjjjξξωωωω==ωωω-ω+ωω-+ωω幅頻222200(([1(][2(]Aξωωω=ωω-+ωω相頻022(1(arctgξωω?ω=-ω-ω(2由于((retBlvBlxt=?=??所以00((((retxtBlxtxt=?當(dāng)殼體感受的振動(dòng)為正弦函數(shù)時(shí)00(sinxtZt=?ω。則有00((((rrrooxxetxtBlBlBlxxxtxtω=?==?ω所以,輸出電壓e(t對(duì)輸入振動(dòng)速度0(xt的幅頻特性和相頻特性分別為20122200(([1(]2(]BlAξωωω=ωω-+ωω122(1(arctgξωω?ω=-ω-ω例15.圖示為二級(jí)RC電路串聯(lián)構(gòu)成的四端網(wǎng)絡(luò)。試求該四端網(wǎng)絡(luò)的總傳遞函數(shù):(((oiUsHsUs=。并討論負(fù)載效應(yīng)問(wèn)題。解:由圖示可以看出,前一級(jí)RC電路的傳遞函數(shù)為111111((1HsTRCTs==+后級(jí)RC電路的傳遞函數(shù)為222221((1HsTRCTs==+當(dāng)串聯(lián)連接后,后級(jí)RC電路成為前一級(jí)RC電路的負(fù)載,它們之間將產(chǎn)生負(fù)載效應(yīng)。所以電路總傳遞函數(shù)不能簡(jiǎn)單地把兩級(jí)傳遞函數(shù)相乘獲得。12(((((oiUsHsHsHsUs=≠?根據(jù)圖示電路,可列寫(xiě)以下微分方程:12111212220121(11(iuiidtRiCiidtRiidteCC=-+-+==-???在零初始條件下,對(duì)上述方程取拉氏變換后得:1211121222121([((](11[((](((ioUsIsIsRIsCsIsIsRIsIsUsCsC=-+--+==-消去中間變量1(Is和2(Is得:112212123(1((1(11((1(1oiUsUsRCsRCsRCsHsTsTsTs=+++=+++討論:(1傳遞函數(shù)分母中的123(RCsTs項(xiàng),是兩級(jí)RC電路串聯(lián)后相互影響而產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)的結(jié)果。(2若前級(jí)RC電路的輸入量是無(wú)負(fù)載的,或者說(shuō),假設(shè)負(fù)載阻抗為無(wú)窮大是則有:12(1(((1(1oiUsHsUsTsTs==++(3只要在兩級(jí)RC電路中間設(shè)置一隔離放大器(如下圖,就可以得到無(wú)負(fù)載效應(yīng)的傳遞函數(shù)。(隔離放大器通常由運(yùn)放電路組成,運(yùn)放具有很高的輸入阻抗。這時(shí)的傳遞函數(shù)為(1212(11(11(11oiUsKKUsTsTsTsTs=??=++++第三章習(xí)題一、選擇題1.電渦流式傳感器是利用(材料的電渦流效應(yīng)工作的。A.金屬導(dǎo)電B.半導(dǎo)體C.非金屬D.PVF22.為消除壓電傳感器電纜分布電容變化對(duì)輸出靈敏度的影響,可采用(。A.電壓放大器B.電荷放大器C.前置放大器3.磁電式絕對(duì)振動(dòng)速度傳感器的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)(。A.一階環(huán)節(jié)B.二階環(huán)節(jié)C.比例環(huán)節(jié)4.磁電式絕對(duì)振動(dòng)速度傳感器的測(cè)振頻率應(yīng)(其固有頻率。A.遠(yuǎn)高于B.遠(yuǎn)低于bC.等于5.隨著電纜電容的增加,壓電式加速度計(jì)的輸出電荷靈敏度將(。A.相應(yīng)減小B.比例增加C.保持不變6.壓電式加速度計(jì),其壓電片并聯(lián)時(shí)可提高(。A.電壓靈敏度B.電荷靈敏度C.電壓和電荷靈敏度7.調(diào)頻式電渦流傳感器的解調(diào)電路是(。A.整流電路B.相敏檢波電路C.鑒頻器8.壓電式加速度傳感器的工作頻率應(yīng)該(其固有頻率。A.遠(yuǎn)高于B..等于C遠(yuǎn)低于9.下列傳感器中(是基于壓阻效應(yīng)的。A.金屬應(yīng)變片B.半導(dǎo)體應(yīng)變片C.壓敏電阻10.壓電式振動(dòng)傳感器輸出電壓信號(hào)與輸入振動(dòng)的(成正比。A.位移B.速度C.加速度11.石英晶體沿機(jī)械軸受到正應(yīng)力時(shí),則會(huì)在垂直于(的表面上產(chǎn)生電荷量。A.機(jī)械軸B.電軸C.光軸12.石英晶體的壓電系數(shù)比壓電陶瓷的(。A.大得多B.相接近C.小得多13.光敏晶體管的工作原理是基于(效應(yīng)。A.外光電B.內(nèi)光電C.光生電動(dòng)勢(shì)14.一般來(lái)說(shuō),物性型的傳感器,其工作頻率范圍(。A.較寬B.較窄C.不確定15.金屬絲應(yīng)變片在測(cè)量構(gòu)件的應(yīng)變時(shí),電阻的相對(duì)變化主要由(來(lái)決定的。A.貼片位置的溫度變化B.電阻絲幾何尺寸的變化C.電阻絲材料的電阻率變化16.電容式傳感器中,靈敏度最高的是(。A.面積變化型B.介質(zhì)變化型C.極距變化型17.極距變化型電容傳感器適宜于測(cè)量微小位移量是因?yàn)?A.電容量微小影響靈敏度B.靈敏度與極距的平方成反比,間距變化大則產(chǎn)生非線形誤差C.非接觸測(cè)量18.高頻反射式渦流傳感器是基于(和(的效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的感受和變化的。A.渦電流B.縱向C.橫向D.集膚19.壓電材料按一定方向放置在交變電場(chǎng)中,其幾何尺寸將隨之發(fā)生變化,這稱為(效應(yīng)。A.壓電B.壓阻C.壓磁D.逆壓電20.下列傳感器中,能量控制型傳感器是(和(,能量轉(zhuǎn)換型傳感器是(和(。A.光電式B.應(yīng)變片C.電容式D.壓電式二、填空題1.可用于實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量的傳感器有___和___等。2.電阻應(yīng)變片的靈敏度表達(dá)式為/12/dRRSEdllυλ==++,對(duì)于金屬應(yīng)變片來(lái)說(shuō):S=___,而對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變片來(lái)說(shuō)S=___。3.具有___的材料稱為壓電材料,常用的壓電材料有___和___。4.當(dāng)測(cè)量較小應(yīng)變值時(shí)應(yīng)選用___效應(yīng)工作的應(yīng)變片,而測(cè)量大應(yīng)變值時(shí)應(yīng)選用___效應(yīng)工作的應(yīng)變片。5.電容器的電容量0ACεεδ=,極距變化型的電容傳感器其靈敏度表達(dá)式為:___。6.極距變化型的電容傳感器存在著非線形度,為了改善非線形度及提高傳感器的靈敏度,通常采用___的形式。7.差動(dòng)變壓器式傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈在連接時(shí)應(yīng)___。8.差動(dòng)變壓器式傳感器工作時(shí),如果鐵芯做一定頻率的往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),其輸出電壓是___波。9.光電元件中常用的有___、___和___。10.不同的光電元件對(duì)于不同波長(zhǎng)的光源,其靈敏度是___。11.發(fā)電式傳感器有___、___等,而參量式的傳感器主要是___、___和___等。12.壓電傳感器在使用___放大器時(shí),其輸出電壓幾乎不手電纜長(zhǎng)度變化的影響。13.超聲波探頭是利用壓電片的___效應(yīng)工作的。14.動(dòng)勸磁電式振動(dòng)傳感器,輸出感應(yīng)電勢(shì)e與線圈運(yùn)動(dòng)的___成正比,如在測(cè)量電路中接入___電路和___電路時(shí),則可用來(lái)測(cè)量振動(dòng)的位移和加速度。15.壓電傳感器中的壓電片并聯(lián)時(shí)可提高_(dá)__靈敏度,后接___放大器。而串聯(lián)時(shí)可提高_(dá)__靈敏度,應(yīng)后接___放大器。16.電阻應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化率是與___成正比的。17.壓電傳感器在使用電壓前置放大器時(shí),連接電纜長(zhǎng)度的改變,測(cè)量系統(tǒng)的___也將凡是變化。18.電容式傳感器有___、___和___3種類型,其中___型的靈敏度最高。19.霍爾元件是利用半導(dǎo)體元件的___特性工作的。21.按光纖的作用不同,光纖傳感器可分為_(kāi)__和___兩種類型。參考答案一、選擇題1.A2.B3.B4.A5.C6.B7.C8.C9.B10.B11.B12.C13.B14.A15.B16.C17.B18.A;D19.D20.B;C;A;D二、填空題1.渦流式;電容式2.12;SSEυλ=+=3.壓電效應(yīng);石英晶體;壓電陶瓷4.壓阻效應(yīng);應(yīng)變效應(yīng)5.0020AdCSdδδεεδδ===6.差動(dòng)連接7.反相串接8.調(diào)幅波9.光敏電阻;光敏晶體管;光電池10.不相同的11.磁電式;壓電式;電阻;電容;電感12.電荷13.逆壓電14.速度;積分電路;微分電路15.電荷;電壓;電壓;電壓16.應(yīng)變值ε17.靈敏度18.面積;極距;介質(zhì);極距19.磁敏特性(霍爾效應(yīng)20.功能型;傳光型典型例題例1.以阻值R=120Ω,靈敏度S=2的電阻應(yīng)變片與阻值R=120Ω的固定電阻組成的電橋,供橋電壓為3V,并假定負(fù)載為無(wú)窮大,當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變值為2με和2000με時(shí),分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓,并比較兩種情況下的電橋的靈敏度。(με:微應(yīng)變,即610-解:(1單臂電橋輸出電壓。①當(dāng)應(yīng)變片為2με時(shí),661414122103310(4oiiRuuRSuVε--?=?=???=????=?222032008(/10KNmK==②當(dāng)應(yīng)變值為2000με時(shí)的輸出電壓為63122000103310(4ouV--=????=?(2雙臂電橋輸出電壓。①當(dāng)應(yīng)變片為2με時(shí),661212122103610(2oiiRuuRSuVε--?=?=???=????=?②當(dāng)應(yīng)變值為2000με時(shí)的輸出電壓為63122000103610(2ouV--=????=?(3雙臂電橋比單臂電橋的電壓輸出靈敏度提高一倍。例2.有一鋼板,原長(zhǎng)1lm=,鋼板彈性模量11210EPa=?,使用BP-3箔式應(yīng)變片R=120Ω,靈敏度系數(shù)S=2,測(cè)出的拉伸應(yīng)變值為300με。求:鋼板伸長(zhǎng)量l?,應(yīng)力,/RRσ?及R?。如果要測(cè)出1με應(yīng)變值則相應(yīng)的/RR?是多少?解:因?yàn)?llε?=,則有(64611764421300103100.3(30010210610(2300106101206107.210(llmmmEPaRSRRRSεσεεε------?=?=??=?==?=???=??=?=??=??=??=??=?Ω如果要測(cè)出1με應(yīng)變值,則662110210RSRε-?=?=??=?例3.一電容測(cè)微儀,其傳感器的圓形極板的半徑r=4mm,工作初始間隙00.3dmm=,空氣介質(zhì),試求:(1通過(guò)測(cè)量得到的電容變化量為3310CpF-?=±?,則傳感器與工件之間由初始間隙變化的距離d?=?(2如果測(cè)量電路的放大倍數(shù)1100/KVpF=,讀數(shù)儀表的靈敏度25S=格/mV,則此時(shí)儀表指示值變化多少格?解:(1空氣介電常數(shù)128.8510/Fmε-=?,極距變化型電容傳感器靈敏度:2//doSCdSdε=??=-則232312122(0.310(310100.61(8.85100.004oddCmSμε----??±???=-??