測試技術(shù)試卷樣卷及答案講解

PAGEPAGE8第頁共9頁XX大學(xué)200X——200X學(xué)年第一學(xué)期《傳感器與測試技術(shù)》期末考試試卷學(xué)院班級姓名學(xué)號題號一二三四五六總分得分一、填空（每空1份，共20分）測試技術(shù)的基本任務(wù)是。從時域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng)的卷積。信號的時域描述，以為獨立變量；而信號的頻域描述，以為獨立變量。如果一個信號的最高頻率為50Hz，為了防止在時域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于Hz。在橋式測量電路中，根據(jù)其的性質(zhì)，可將其分為直流電橋與交流電橋。金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要區(qū)別在于：前者利用引起的電阻變化，后者利用變化引起的電阻變化。壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的而工作的。帶通濾波器的上下限截止頻率為fc2、fc1，其帶寬B=；若其帶寬為1/3倍頻程則fc2=fc1。屬于能量控制型的傳感器有、等。根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為、、。相關(guān)濾波的工作原理是。12測試裝置的動態(tài)特性可以用函數(shù)、函數(shù)和函數(shù)進行數(shù)學(xué)描述。二、選擇題（把正確答案前的字母填在空格上，每題1分，共10分）不能用確定的數(shù)學(xué)公式表達(dá)的信號是信號。A復(fù)雜周期B非周期C瞬態(tài)D隨機平穩(wěn)隨機過程必須。A連續(xù)B統(tǒng)計特征與時間無關(guān)C各態(tài)歷經(jīng)D一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是。A固有頻率B阻尼比C時間常數(shù)D靈敏度系統(tǒng)在全量程內(nèi)，輸入量由小到大及由大到小時，對于同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間的最大差值稱為。A回程誤差B絕對誤差C相對誤差D非線性誤差電阻應(yīng)變片的輸入為。A力B應(yīng)變C速度D加速度用于評價系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。A傳遞函數(shù)B互相關(guān)函數(shù)C互譜密度函數(shù)D相干函數(shù)為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應(yīng)選用放大器。A電壓B電荷C微分D積分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)影響的是傳感器。A電容式B壓電式C電阻式D電渦流式信號分析設(shè)備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號的頻率，可將磁帶，也可達(dá)到分析的目的。A重放速度放快B重放速度放慢C重放速度不變D多放幾次10.一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)中，超調(diào)量。A存在，但<5％B存在，但<1C在時間常數(shù)很小時存在三、判斷題（用√或×表示，在正確的題目對應(yīng)的括號里填√，反之填×，每題1分，共10分）（）非周期信號的頻譜是連續(xù)的。（）傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。（）調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。（）渦流傳感器屬于有源傳感器。（）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。（）窗函數(shù)頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。（）恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。（）隨機激振屬于寬帶激振法。（）壓電式加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。10.（）若系統(tǒng)是完全線性的，則輸入輸出的相干函數(shù)一定為1。四、簡答題（每題5分，共30分）已知周期方波的傅立葉級數(shù)展開式為試?yán)L出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點。二階測試裝置的兩個動態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實現(xiàn)不失真測試，如何確定其取值范圍？何謂不失真測試？實現(xiàn)測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應(yīng)如何？信號的預(yù)處理包括那些環(huán)節(jié)？為什么在動態(tài)電阻應(yīng)變儀上除了設(shè)有電阻平衡旋鈕外，還設(shè)有電容平衡旋鈕？測得兩個同頻正弦信號的相關(guān)函數(shù)波形如圖1，問：圖1這一波形是自相關(guān)函數(shù)還是互相關(guān)函數(shù)？為什么？（2）從波形中可以獲得信號的哪些信息？五、計算題（共14分）（6分）已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為，式中當(dāng)輸入信號為時，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出（作業(yè)做此題）（4分）有一信號，初始相角為一隨機變量；試求1）求其自相關(guān)函數(shù)；2）確定其均值和方差。（4分）以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負(fù)載電阻無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?000時，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓應(yīng)用題（共16分）1.（6分）某車床加工外圓表面時，表面振紋主要是由主軸箱轉(zhuǎn)動軸上齒輪不平衡慣性力使主軸箱振動所引起，實驗測得振紋的頻譜如圖2（a）所示，主軸箱內(nèi)的傳動示意圖如圖2(b)所示，傳動軸Ⅰ、Ⅱ和主軸Ⅲ上的齒輪齒數(shù)分別為Z1=30,Z2=40,Z3=20,Z4=50,傳動軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為n1=2000轉(zhuǎn)/分（根據(jù)傳動比計算可知：傳動軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速為n2=1500轉(zhuǎn)/分，主軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速為n2=600轉(zhuǎn)/分），試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影響較大？為什么？（a）(b)圖22.（10分）欲測試圖3(a)所示簡直梁的動態(tài)特性參數(shù)（固有頻率和阻尼比），（1）請從現(xiàn)有設(shè)備中選擇，并用框圖表示測試系統(tǒng)構(gòu)成，簡述測試過程；（2）測得該梁的幅頻特性曲線如圖3（b）所示，根據(jù)該曲線如何確定簡直梁的動態(tài)特性參數(shù)（給出原理、公式并在圖中表示）（現(xiàn)有設(shè)備：壓電式加速度計、壓電式力傳感器、磁電式速度計、電阻應(yīng)變片、電荷放大器、功率放大器、信號發(fā)生器、激振器、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、顯示設(shè)備）圖3(a)圖3(b)填空(每空1分，答對得分，答錯不得分，共20分)獲取有用的信息脈沖響應(yīng)函數(shù)時間()、頻率或100Hz激勵電壓（或工作電壓或橋壓或電源）導(dǎo)體機械形變、半導(dǎo)體電阻率的（或半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)）壓電效應(yīng)、（或1.26）電阻式傳感器、渦電流傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器等，答對任何兩個均得2分調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相同頻相關(guān)不同頻不相關(guān)/同頻檢測原理傳遞、頻率響應(yīng)、脈沖響應(yīng)選擇題（每題1分，答對得分，答錯不得分，共10分）1—5DBCAB6—10DBDBD判斷題（每題1分，答對得分，答錯不得分，共10分）1—5×√×√√6—10√×√×√簡答題（每題5分，共30分）1．（5分）2分頻譜特點：離散性、諧波性、遞減性3分(每答對一個得1分)2．（5分）固有頻率()和阻尼比()3分(每答對一個得1.5分)為了實現(xiàn)不失真,阻尼比()取值0.6~0.8;工作頻率取值小于等于0.582分(每答對一個得1分)3.（5分）輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系y(t)=A0x(t-t0),其中A0和t0為常數(shù),則為不失真測試。2分或者用文字描述上述關(guān)系，描述正確2分，不完整1分，錯誤不得分。實現(xiàn)不失真測試的測試裝置的幅頻特性為A(ω)=A0=常數(shù)1.5分相頻特性為φ(ω)=1.5分或者用文字表述，表述正確同樣得分。4.（5分）（1）電壓幅值調(diào)理（或者放大）1分（2）濾波（或者濾去高頻）2分（3）隔離直流分量（或者隔直）1分（4）如原信號進行調(diào)制，則應(yīng)先進行解調(diào)（或者解調(diào)）1分5.（5分）動態(tài)電阻應(yīng)變儀采用的是純電阻交流電橋（1分），即使各橋臂均為電阻，由于導(dǎo)線間存在分布電容（1分），相當(dāng)于在各橋臂上并聯(lián)了一個電容，因此，除了電阻平衡外，還須有電容平衡（3分）。5分其它的表述酌情給分。6.（5分）（1）互相關(guān)函數(shù)，因為是非奇非偶函數(shù)。2分（2）頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同1分相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位1分幅值信息：此波形的振幅是兩個正弦波振幅乘積的一半1分計算題（共14分）1.（6分）令，根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性，由，可以得到：1分1分由，可以得到：1分1分由線性系統(tǒng)的疊加性可得2分2.（4分）自相關(guān)函數(shù)：1分=（）=1分均值：==01分方差：1分3.（4分）單臂：V2分雙臂：V2分應(yīng)用題（共16分）1.（6分）轉(zhuǎn)動軸=1\*ROMANI的轉(zhuǎn)動頻率為：2000/60=33.3HZ；1分轉(zhuǎn)動軸=2\*ROMANII的轉(zhuǎn)動頻率為：1500/60=25HZ；1分轉(zhuǎn)動軸=3\*ROMANIII的轉(zhuǎn)動頻率為：600/60=10HZ；1分與實驗測得振紋的頻譜圖比較可知軸=2\*ROMANII上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影響最大。3分2．（10分）（1）（6分）測試系統(tǒng)組成框圖：（4分）測試過程（2分）：信號發(fā)生器產(chǎn)