《《機械工程測試技術(shù)基礎》試題復習題及答案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《機械工程測試技術(shù)基礎》試題復習題及答案.doc（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、一、填空（每空1份，共20分） 1． 測試技術(shù)的基本任務是 。 2． 從時域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng) 的卷積。 3． 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。 4． 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，采樣頻率應該大于 Hz。 5． 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。 6． 金屬電阻應變片與半導體應變片的主要區(qū)別

2、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。 7． 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的 而工作的。 8． 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。 9． 屬于能量控制型的傳感器有 、 等。 10 根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為 、 、 。 11 相關(guān)

3、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） 1． 不能用確定的數(shù)學公式表達的信號是 信號。 A 復雜周期 B 非周期 C 瞬態(tài) D 隨機 2． 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

4、 各態(tài)歷經(jīng) D 統(tǒng)計特征等于時間平均 3． 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 4． 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 5． 電阻應變片的輸入為 。 A 力 B 應變 C 速度 D 加速度 6． 用于評價系統(tǒng)的輸出信號

5、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) 7． 為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用 放大器。 A 電壓 B 電荷 C 微分 D 積分 8． 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 9． 信號分析設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

6、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)的階躍響應中，超調(diào)量 。 A 存在，但<5％ B 存在，但<1 C 在時間常數(shù)很小時存在 D 不存在 四、簡答題（每題5分，共30分） 1． 已知周期方波的傅立葉級數(shù)展開式為 試繪出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點。 2． 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？ 3． 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如何

7、？ 4． 信號的預處理包括那些環(huán)節(jié)？ 5． 為什么在動態(tài)電阻應變儀上除了設有電阻平衡旋鈕外，還設有電容平衡旋鈕？ 6． 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 (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） 1． （6分）已知低通濾波器的頻率響應函數(shù)為 ， 式中 當輸入信號為時，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出 2． （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。 3． （4分）以阻值，靈敏度的電阻絲應變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，

8、并假定負載電阻無窮大，當應變片的應變?yōu)?000時，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓 圖3 (b) 參考答案 一、 填空( 每空1分，答對得分，答錯不得分，共20分) 1． 獲取有用的信息 2． 脈沖響應函數(shù) 3． 時間()、頻率或 4． 100Hz 5． 激勵電壓（或工作電壓或橋壓或電源） 6． 導體機械形變、半導體電阻率的（或半導體壓阻效應） 7． 壓電效應 8． 、（或1.26） 9． 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 10． 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相 11． 同頻相關(guān)不同頻不相關(guān)/同頻檢測原理 12． 傳遞、頻

9、率響應、脈沖響應 二、 選擇題（每題1分，答對得分，答錯不得分，共10分） 1—5 D B C A B 6—10 D B D B D 簡答題（每題5分，共30分） 1 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．固有頻率()和阻尼比() 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0.58 2分(每答對一個得1分) 3. 輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系y(t)=A0x(t-

10、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 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，則應先進行解調(diào)（或者解調(diào)） 1分 5. （5分）動態(tài)電阻應變

11、儀采用的是純電阻交流電橋（1分），即使各橋臂均為電阻，由于導線間存在分布電容（1分），相當于在各橋臂上并聯(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 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 三、 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 　　　　，

12、 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：==0 1分 方差： 1分 3. （4分）單臂： V 2分 雙臂： V

13、2分 第一章 信號及其描述 （一）填空題 1、 測試的基本任務是獲取有用的信息，而信息總是蘊涵在某些物理量之中，并依靠它們來傳輸?shù)摹＿@些物理量就是 ，其中目前應用最廣泛的是電信號。 2、 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。 3、 周期信號的頻譜具有三個特點： ， ， 。 4、 非周期信號包括 信號和 信號。 5、 描述隨機信號的時域特征參數(shù)有

14、 、 、 。 6、 對信號的雙邊譜而言，實頻譜（幅頻譜）總是 對稱，虛頻譜（相頻譜）總是 對稱。 （三）簡答和計算題 1、 求正弦信號的絕對均值μ|x|和均方根值xrms。 2、 求正弦信號的均值，均方值，和概率密度函數(shù)p(x)。 3、 求指數(shù)函數(shù)的頻譜。 4、 求被截斷的余弦函數(shù)的傅立葉變換。 5、 求指數(shù)衰減振蕩信號的頻譜。 第二章 測試裝置的基本特性 （一）填空題 1、 某一階系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)為，輸入信號，則輸出信號的頻率為 ，幅值 ，相位

15、 。 2、 試求傳遞函數(shù)分別為和的兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。 3、 為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有 、 和 。 4、 當測試系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系為時，該系統(tǒng)能實現(xiàn) 測試。此時，系統(tǒng)的頻率特性為 。 5、 傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的 越小。 6、 一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應該具有 關(guān)系為最佳。 （二）選擇題 1

16、、 不屬于測試系統(tǒng)的靜特性。 （1）靈敏度 （2）線性度 （3）回程誤差 （4）阻尼系數(shù) 2、 從時域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng) 響應的卷積。 （1）正弦 （2）階躍 （3）脈沖 （4）斜坡 3、 兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為和，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測試系統(tǒng)，其相頻特性為 。 （1） （2） （3）（4） 4、 一階系統(tǒng)的階躍響應中，超調(diào)量 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在時間常數(shù)很小時存在 （4）不存在 5、 忽略質(zhì)量的單自由度振動系統(tǒng)是

17、 系統(tǒng)。 （1）零階 （2）一階 （3）二階 （4）高階 6、 一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是 。 （1）固有頻率 （2）線性度 (3)時間常數(shù) （4）阻尼比 7、 用階躍響應法求一階裝置的動態(tài)特性參數(shù)，可取輸出值達到穩(wěn)態(tài)值 倍所經(jīng)過的時間作為時間常數(shù)。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （四）簡答和計算題 1、 什么叫系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)？它和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有何關(guān)系？ 2、 測試裝置的靜態(tài)特性和動態(tài)特性各包括那些？ 3、 測試裝置實現(xiàn)不失真測試的條件是什么？ 4、 某測試裝置為一線性時不

18、變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為。求其對周期信號的穩(wěn)態(tài)響應。 5、 將信號輸入一個傳遞函數(shù)為的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出的表達式。 第三章 常用傳感器 （一）填空題 1、 屬于能量控制型的傳感器有 等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有 等（每個至少舉例兩個）。 2、 金屬電阻應變片與半導體應變片的物理基礎的區(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。 3、 為了提高變極距電容式傳感器的靈敏度、線性度及減小外

19、部條件變化對測量精度的影響，實際應用時常常采用 工作方式。 4、 壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式： 放大器和 放大器，后接 放大器時，可不受連接電纜長度的限制。 5、 渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導體在交流磁場中的 效應。 6、 磁電式速度計的靈敏度單位是 。 7、 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的 而工作的。 （二）選擇題 1、 電阻應變片的輸入為 。 （1）力 （2） 應變 （3）速度 （4）加速度 2、 結(jié)構(gòu)型傳

20、感器是依靠 的變化實現(xiàn)信號變換的。 （1）本身物理性質(zhì) （2）體積大小 （3）結(jié)構(gòu)參數(shù) （4）電阻值 3、 不能用渦流式傳感器進行測量的是 。 （1）位移 （2）材質(zhì)鑒別 （3）探傷 （4）非金屬材料 4、 變極距面積型電容傳感器的輸出與輸入，成 關(guān)系。 （1）非線性 （2）線性 （3）反比 （4）平方 5、 半導體式應變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是 。 （1）長度 （2）截面積 （3）電阻率 （4）高通 6、 壓電式傳感器輸出電纜長度的變化，將會引起傳感器的

21、 產(chǎn)生變化。 （1）固有頻率 （2）阻尼比 （3）靈敏度 （4）壓電常數(shù) 7、 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。 （1）電容式 （2）壓電式 （3）電阻式 （4）電渦流式 8、 自感型可變磁阻式傳感器，當氣隙變化時，其靈敏度與之間的關(guān)系是：＝ 。 （1） （2） （3） （4） 9、 光電倍增管是利用 效應制成的器件。 （1）內(nèi)光電 （2）外光電 （3）光生伏特 （4）阻擋層 （四）簡答和計算題 1、 哪些傳感器可選作小位移傳感器？ 2、 渦流傳感器測

22、量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量？為什么？ 3、 電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？ 4、 電渦流傳感器能否測量塑料物體移動的位移？若能測量理由是什么？不能測量理由是什么？應采取什么措施改進，就可以用電渦流傳感器測量了。 5、 壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么？ 6、 試用雙螺管線圈差動型電感傳感器做成一個測力傳感器。 （1） 用簡圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡要說明其作用原理； （2） 兩個線圈通常應該接在什么電路中？用圖說明如何接法。 7、 某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑，工作初始極板

23、間距離，介質(zhì)為空氣。問： （1） 如果極板間距離變化量，電容的變化量是多少？ （2） 如果測量電路的靈敏度，讀數(shù)儀表的靈敏度（格／mV）在時，讀數(shù)儀表的變化量為多少？ 第四章 信號調(diào)理、記錄和顯示 （一）填空題 1、 電橋的作用是把電感、電阻、電容的變化轉(zhuǎn)化為 輸出的裝置。 2、 在橋式測量電路中，按照 的性質(zhì)，電橋可分為直流和交流電橋。 3、 在橋式測量電路中，根據(jù)工作時阻抗參與變化的 可將其分為半橋與全橋測量電路。 4、 調(diào)幅是指一個高頻的正（余）弦信號與被測信號 ，使高頻信號的幅值隨被測信號的 而

24、變化。信號調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的 。 5、 調(diào)頻波的解調(diào)又稱為 。 6、 調(diào)頻是利用信號電壓的 控制一個振蕩器，使其輸出為等幅波，而 與信號電壓成正比。 7、 常用濾波器的上、下截止頻率、的定義為 ，其帶寬＝ ，若為倍頻程濾波器與的關(guān)系為 。 8、 RC低通濾波器中RC值愈 ，則上截止頻率愈低。 （二）選擇題 1、 設有一電路，是工作橋臂，，，是固定電阻，且。工作時，則電橋輸出電壓（ ）。為電橋的電源電壓。 （1）

25、（2） （3） （4） 2、 調(diào)幅過程相當于在時域中將調(diào)制信號與載波信號 。 （1）相乘 （2）相除 （3）相加 （4）相減 3、 電路中鑒頻器的作用是 。 （1）使高頻電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓 （2）使電感量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫? （3）使頻率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓? （4）使頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏? 4、 一選頻裝置，其幅—頻特性在區(qū)間近于平直，在區(qū)間急劇衰減，這叫 濾波器。 （1）低通 （2）高通 （3）帶通 （4）帶阻 5、 一帶通濾波器，其中心頻率是，-3dB帶寬是，

26、則濾波器的品質(zhì)因數(shù)等于 。 （1） （2） （3） （4） （四）簡答和計算題 1、 何謂電橋平衡？要使直流電橋平衡，橋臂參數(shù)應滿足什么條件？交流電橋應滿足什么條件？ 2、 調(diào)幅波的解調(diào)方法有哪幾種？ 3、 抗混濾波器的作用是什么？它選用何種濾波器？其截止頻率如何確定？ 4、 相關(guān)濾波器的的基本原理是什么？舉例說明其工程應用。 5、 以阻值，靈敏度的電阻絲應變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓，若其負載電阻為無窮大，應變片的應變。 （1）求單臂電橋的輸出電壓及其靈敏度。 （2）求雙臂電橋的輸出電壓及其靈敏度 6、 若為調(diào)制信號，為載波，為

27、調(diào)幅波（如圖所示） （1）利用傅里葉變換性質(zhì)說明調(diào)幅過程的原理。 （2）畫出載波與調(diào)幅波的雙邊頻譜圖。 第五章 信號處理初步 （一）填空題 1、 為了識別信號類型，常用的信號分析方法有 、和 。 2、 為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有 、 和 。 3、 在數(shù)字信號處理中，為避免頻率混疊，應使被采樣的模擬信號成為 ，還應使采樣頻率滿足采

28、樣定理即 。 4、 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，采樣頻率應該大于 Hz。 5、 若x(t)是均值為ux為零的寬帶隨機信號其自相關(guān)函數(shù)τ=0時Rx(τ) ，τ∞時Rx(τ) 。 6、 用于評價系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。 7、 若某一信號的自相關(guān)函數(shù)為，則該信號的均方值為= ，均方根值為xrms= 。 8、 最常用的功率譜估計方法為

29、 。 9、 為信號的 沿頻率軸的分布，稱為 。 10、 巴塞伐爾定理表示在 中計算的信號總能量，等于在 中計算的信號總能量。 （三）簡答和計算題 1、 已知信號，求信號的自相關(guān)函數(shù)，并畫出自功率譜（雙邊幅值譜）。 2、 求頻率相同的單位方波和正弦波的互相關(guān)函數(shù)。 3、 相關(guān)濾波器的基本原理是什么？舉例說明其工程應用。 4、 試根據(jù)一個信號的自相關(guān)函數(shù)圖形，討論如何確定該信號中的常值分量和周期成分。 5、 某一系統(tǒng)的輸入信號為x(t)，若輸出y(t)與輸入x(t)相同，輸入的自

30、相關(guān)函數(shù)和輸入—輸出的互相關(guān)函數(shù)之間的關(guān)系為，試說明該系統(tǒng)起什么作用？ 6、 應用巴塞伐爾定理求的積分值。 第六章 振動測試 （一）填空題 1、 單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動，位移共振頻率 系統(tǒng)固有頻率，速度共振頻率 系統(tǒng)固有頻率，加速度共振頻率 系統(tǒng)固有頻率。 2、 單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動，在相位共振處位移始終落后于激振力 度。 3、 單自由度系統(tǒng)基礎運動所引起的受迫振動，當激振頻率 固有頻率時，質(zhì)量塊和殼體之間的相對運動和基礎振動近于相等。 4、 激勵方式分為 ，

31、， 。 5、 按所測的振動性質(zhì)可將拾振器分為 和 。 6、 阻抗頭的前端是 ，后面是測量激振點響應的 。 7、 壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式： 、和 。 8、 機械系統(tǒng)的主要振動參數(shù)是 ， 和 。 9、 相對法校準傳感器時，經(jīng)國家計量等部門嚴格校準過的傳感器起著“振動標準傳遞”的作用，稱為 傳感器。 （三）簡答和計算題 1、 對單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受

32、力所引起的受迫振動，分別寫出其位移頻響函數(shù)、速度頻響函數(shù)、加速度頻響函數(shù)。 2、 對單自由度系統(tǒng)基礎位移所引起的受迫振動，分別寫出其相對位移頻響函數(shù)、絕對位移頻響函數(shù)。 3、 對于壓電式加速度計，畫出其工作原理圖，并說明為什么其上限頻率取決于固有頻率？ 4、 對于磁電式絕對速度計，畫出其工作原理圖，并說明為什么其下限頻率取決于固有頻率？ 5、 如何用實頻曲線估計系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比？畫圖說明。 參考答案 第一章 信號及其描述 （一）1、信號；2、時間（t），頻率（f）；3、離散性，諧波性，收斂性；4、準周期，瞬態(tài)非周期；5、均值，均方值，方差；6、偶，奇； （三）1、，；2

33、、0，，；3、；4、； 5、； 第二章 測試裝置的基本特性 （一）1、1/2，，；2、123；3、傅立葉變換法，濾波器法；4、；5、被測量；6、線性； （二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1） （四）略 第三章 常用傳感器 （一）1、電阻、電感、電容、渦流；壓電、磁電；2、金屬絲的幾何變形，半導體材料的電阻率變化；3、差動；4、電荷，電壓，電荷；5、渦電流；6、mv / (m/s)；7、壓電效應。 （二）（2）（3）（4）（2）（3），（3）（4）（4）（2） （四）略 第四章 信號調(diào)理、處理和記錄 （一）1、電壓或電流；2、激勵電壓；3、橋

34、臂數(shù)；4、相乘，相乘；5、鑒頻；6、幅值，頻率；7、幅頻特性曲線降為最大值的倍時對應的頻率為截止頻率；；，8、大； （二）（1）（1）（3）（2）（4） （四）略 第五章 信號處理初步 （一）1、概率密度函數(shù)，自相關(guān)函數(shù)；2、帶通濾波法，傅立葉變換法；3、有限帶寬，；4、100；5、，0；6、相干函數(shù)；7、；8、周期圖法；9、功率密度，能譜；10、時域，頻域； （三）1、， ； 2、； 3、同頻相關(guān)、不同頻不相關(guān)； 4、信號的常值分量為其自相關(guān)函數(shù)均值的開方，周期成分與其自相關(guān)函數(shù)周期成分的頻率相同、幅值成比例關(guān)系； 5、該系統(tǒng)的作用是使信號幅值不變、相位提前T； 6、； 第六章 振動的測試 （一）1、小于，等于，大于；2、90；3、遠大于；4、穩(wěn)態(tài)正弦激振，隨機激振，瞬態(tài)激振；5、相對式，絕對式；6、力傳感器，加速度計；7、電荷放大器，電壓放大器；8、固有頻率，阻尼比，振型；9、參考。