《《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》期末試題及答案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》期末試題及答案（16頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一章信號(hào)及其描述 (一)填空題 1、測(cè)試的基本任務(wù)是獲取有用的信息， 而信息總是蘊(yùn)涵在某些物理量之中， 并依靠它們來 傳輸?shù)?。這些物理量就是 ,其中目前應(yīng)用最廣泛的是電信號(hào)。 2、信號(hào)的時(shí)域描述，以 為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述，以 為獨(dú)立變量。 3、周 期 信 F 一的 頻 譜 具 有一二 個(gè) 特 4、非周期信號(hào)包括 信號(hào)和 信號(hào)。 5、描述隨機(jī)信號(hào)的時(shí)域特征參數(shù)有 、 、 。 6、對(duì)信號(hào)的雙邊譜而言， 實(shí)頻譜(幅頻譜)總是一對(duì)稱，虛頻譜(相頻譜)總是 對(duì) 稱。 (二)判斷對(duì)錯(cuò)題(用，或X表示) 1、各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程一定是平穩(wěn)隨機(jī)過程。 () 2、信號(hào)的時(shí)域描述與

2、頻域描述包含相同的信息量。 () 3、非周期信號(hào)的頻譜一定是連續(xù)的。 () 4、非周期信號(hào)幅頻譜與周期信號(hào)幅值譜的量綱一樣。 () 5、隨機(jī)信號(hào)的頻域描述為功率譜。 () (三)簡(jiǎn)答和計(jì)算題 1、求正弦信號(hào)x(t) x0sin t的絕對(duì)均值科岡和均方根值xrms。 2 2、求正弦信號(hào)x(t) XoSin( t )的均值 x,均萬值 x ,和概率密度函數(shù) p(x)。 3、求指數(shù)函數(shù)x(t) Ae at(a 0,t 0)的頻譜。 COS 0t |t | T m…s 4、求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù) x(t) 的傅立葉變換。 0 |t| T at 5、求指數(shù)衰減振蕩信號(hào)

3、x(t) e sin 0t(a 0,t 0)的頻譜。 第二章測(cè)試裝置的基本特性 (一)填空題 一 一、，一 1 t ，.、 1、某一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為 H(j ) ，輸入信號(hào)x(t) sin一,則輸出信號(hào) 2j 1 2 y(t)的頻率為 ,幅值y ,相位 。 1 5 ▼ 41 n2 2、 試求傳遞函數(shù)分別為 一1.5一和- n 2的兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的 “s 0.5 s 1.4ns n 總靈敏度。 3、為了獲得測(cè)試信號(hào)的頻譜，常用的信號(hào)分析方法有、 和。 4、當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的輸出 y(t)與輸入x(t)之間的關(guān)系為y(t) Ax(t t)時(shí)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)

4、測(cè)試。此時(shí)，系統(tǒng)的頻率特性為 H (j ) 。 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(gè)理想的測(cè)試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)該具有 關(guān)系為最佳。 (二)選擇題 1、 不屬于測(cè)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(shí)域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng) 響應(yīng)的卷積。 (1)正弦 ⑵階躍 (3)脈沖 (4)斜坡 3、兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為 Qi()和Q2()，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測(cè)試系統(tǒng)，其相頻特性 為。 (1)Qi( )Q2( ) (2)Qi( ) Q2( ) (3) Q1( )Q2( ) (4)Qi( ) Q2(

5、) Qi( ) Q2() 4、 一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)中，超調(diào)量 。 （1）存在，但＜5% （2）存在，但＜1 （3）在時(shí)間常數(shù)很小時(shí)存在 （4）不存在 5、忽略質(zhì)量的單自由度振動(dòng)系統(tǒng)是 系統(tǒng)。 （1）零階 （2） 一階 （3）二階 （4）高階 6、 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是 。 （1）固有頻率 （2）線性度 （3）時(shí)間常數(shù) （4）阻尼比 7、用階躍響應(yīng)法求一階裝置的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)， 可取輸出值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值 倍所經(jīng)過的 時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。 （1） 0.632 （2） 0.865 （3） 0.950 （4） 0.982 （三）判斷對(duì)錯(cuò)題（用，或x表示） 1、 一線性系統(tǒng)不滿足“不

6、失真測(cè)試”條件，若用它傳輸一個(gè) 1000Hz的正弦信號(hào)，則必然 導(dǎo)致輸出波形失真。（） 2、在線性時(shí)不變系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)的輸出量與輸入量之比的拉氏變換稱為 傳遞函數(shù)。（ ） 3、當(dāng)輸入信號(hào)x（t）一定時(shí)，系統(tǒng)的輸出 y（t）將完全取決于傳遞函數(shù) H（s）,而與該系統(tǒng) 的物理模型無關(guān)。（） 4、傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同。 （） 5、測(cè)量裝置的靈敏度越高，其測(cè)量范圍就越大。 （ ） 6、幅頻特性是指響應(yīng)與激勵(lì)信號(hào)的振幅比與頻率的關(guān)系。 （） （四）簡(jiǎn)答和計(jì)算題 1、什么叫系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)？它和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有何關(guān)系？ 2、測(cè)試裝置的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)

7、特性各包括那些？ 3、測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是什么？ 1 4、某測(cè)試裝置為一線性時(shí)不變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為 H（s） ————。求其對(duì)周期信號(hào) 0.005s 1 x（t） 0.5cos10t 0.2cos（100t 45）的穩(wěn)態(tài)響應(yīng) y（t）。 1 5、將信號(hào)cos t輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為 H （s） 的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在 1 s 內(nèi)的輸出y（t）的表達(dá)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(gè)至少舉例兩個(gè)）。 2、金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的物理基礎(chǔ)的區(qū)別在于： 前者利用 引起的電阻

8、 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、線性度及減小外部條件變化對(duì)測(cè)量精度的影 響，實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用 工作方式。 4、壓電式傳感器的測(cè)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(shí)，可不受連接電纜長(zhǎng)度的限制。 5、渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導(dǎo)體在交流磁場(chǎng)中的 效應(yīng)。 6、 磁電式速度計(jì)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 （3）速度 （4）加速度 的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換的。 1、電阻應(yīng)變片的輸入為 （1）力 （2） 應(yīng)變 2、結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠 （1）本身物

9、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(jìn)行測(cè)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(dǎo)體式應(yīng)變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是 。 （1）長(zhǎng)度 （2）截面積 （3）電阻率 （4）高通 6、壓電式傳感器輸出電纜長(zhǎng)度的變化，將會(huì)引起傳感器的 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(cè)量位移的傳感器中，符合非接觸測(cè)量，而且不受油污等介質(zhì)影響的是 傳感器。 （1）

10、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(dāng)氣隙 變化時(shí)，其靈敏度 S與 之間的關(guān)系是： S ,■、 1 . 2 2 （1） k — （2） k （3） k 2 （4） k 2 9、光電倍增管是利用 效應(yīng)制成的器件。 （1）內(nèi)光電 （2）外光電 （3）光生伏特 （4）阻擋層 （三）判斷對(duì)錯(cuò)題（用，或X表示） 1、滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測(cè)量。 （ ） 2、渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器（ ） 3、壓電加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。 （ ） 4、磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。 （ ） （四）簡(jiǎn)答和計(jì)

11、算題 1、哪些傳感器可選作小位移傳感器？ 2、渦流傳感器測(cè)量位移與其它位移傳感器比較， 其主要優(yōu)點(diǎn)是什么？渦流式傳感器能否測(cè) 量大位移量？為什么？ 3、電渦流傳感器除了能測(cè)量位移外，還能測(cè)量哪些非電量？ 4、電渦流傳感器能否測(cè)量塑料物體移動(dòng)的位移？若能測(cè)量理由是什么？不能測(cè)量理由是 什么？應(yīng)采取什么措施改進(jìn)，就可以用電渦流傳感器測(cè)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(dòng)型電感傳感器做成一個(gè)測(cè)力傳感器。 （1） 用簡(jiǎn)圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡(jiǎn)要說明其作用原理； （2） 兩個(gè)線圈通常應(yīng)該接在什么電路中？用圖說明如何接法。

12、7、某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑 r 4（mm）,工作初始極板間距離 0 0.3（mm）,介質(zhì)為空氣。問： （1） 如果極板間距離變化量 1（ m）,電容的變化量 C是多少？ （2） 如果測(cè)量電路的靈敏度 k1 100（mV/pF）,讀數(shù)儀表的靈敏度 k2 5 （格/ mV）在 1（ m）時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少？ 第四章 信號(hào)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(cè)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(cè)量電路中，根據(jù)工作時(shí)阻抗參與變化的 可將其分為半橋與全橋測(cè) 量

13、電路。 4、調(diào)幅是指一個(gè)高頻的正（余）弦信號(hào)與被測(cè)信號(hào) ,使高頻信號(hào)的幅值隨被測(cè)信 號(hào)的 而變化。信號(hào)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(hào)電壓的 控制一個(gè)振蕩器，使其輸出為等幅波，而 與信 號(hào)電壓成正比。 7、常用濾波器的上、下截止頻率 fcl、fc2的定義為 ，其帶寬B =, 若為倍頻程濾波器 fc1 與 fc2 的關(guān)系為 o 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(shè)有一電路，Ri是工作橋臂,R2 , R3 , R4是固定電阻，且 Ri R2 R3 R4。工 2 Ri （4）二-e。 Ri

14、 (4)相減 作時(shí)Ri Ri 2 Ri ,則電橋輸出電壓ey ( )。eo為電橋的電源電壓。 “、Ri Ri Ri (i)——e ⑵——e (3)——eo 4Ri 2Ri Ri 2、調(diào)幅過程相當(dāng)于在時(shí)域中將調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào) (i)相乘 (2)相除 (3)相加 3、電路中鑒頻器的作用是。 (i)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，其巾I一頻特性在 f2 區(qū)間近于平直，在 f2 0區(qū)間急劇衰減，這叫 濾波器。 (i)低通 (2)高通 (3)帶通 (4)帶阻 5、 一帶通濾波器，其

15、中心頻率是 fo , -3dB帶寬是B ,則濾波器的品質(zhì)因數(shù) Q等 ⑴ fo B (2) fo B (3) foB (4) f0/B (三)判斷對(duì)錯(cuò)題(用，或X表示) i、平衡純電阻交流電橋須同時(shí)調(diào)整電阻平衡與電容平衡。 ( ) 2、調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號(hào)的疊加。 ( ) 3、帶通濾波器的波形因數(shù) 值越大，其頻率選擇性越好。 ( ) 4、將高通與低通濾波器串聯(lián)可獲得帶通或帶阻濾波器。 ( ) (四)簡(jiǎn)答和計(jì)算題 i、何謂電橋平衡？要使直流電橋平衡， 橋臂參數(shù)應(yīng)滿足什么條件？交流電橋應(yīng)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

16、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(yīng)用。 5、以阻值R i2o ，靈敏度S 2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為 i2o的固定電阻組成電橋, 供橋電壓Vo 3V ,若其負(fù)載電阻為無窮大，應(yīng)變片的應(yīng)變 2ooo 。 (i)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x(t)為調(diào)制信號(hào)，y(t) cos2 fot為載波，xm(t)為調(diào)幅波(如圖所示) (i)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(hào)處理初步 (一)填空題 1、為了識(shí)別信號(hào)類型，常用的信號(hào)分析方法有、 和

17、 。 2、為了獲得測(cè)試信號(hào)的頻譜,常用的信號(hào)分析方法有、 和 。 3、在數(shù)字信號(hào)處理中,一為避免頻率混疊,應(yīng)使被采樣的模擬信號(hào)成為 , 還應(yīng)使采樣頻率滿足采樣定理即 。 4、如果一個(gè)信號(hào)的最高頻率為 50Hz,為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象,采樣頻 率應(yīng)該大于 Hz。 5、若x(t)是均值為 u為零的寬帶隨機(jī)信號(hào)其自相關(guān)函數(shù)。=0時(shí) R(p) , T 8時(shí) R( ) 。 6、 用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的退出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的因果I■生。 2 7、若某一信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為 Acos()，則該信號(hào)的均方值為 x2=，均方 根值為Xrms=。 8、最常用的功率譜估計(jì)方法為 。

18、 2 9、 Sx(f)為信號(hào)的 沿頻率軸的分布， X(f)稱為。 10、巴塞伐爾定理表示在 中計(jì)算的信號(hào)總能量，等于在 中計(jì)算的信號(hào)總能 量。 (二)判斷對(duì)錯(cuò)題(用，或x表示) 1、頻率分辨力越高，則泄漏誤差越小。 () 2、 A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則量化誤差越小。 () 3、對(duì)于周期信號(hào)，經(jīng)整周期采樣后，可完全避免柵欄效應(yīng)。 () 4、窗函數(shù)頻譜的主峰瓣寬度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號(hào)所引起的誤差越小。() 5、互相關(guān)函數(shù)是偶實(shí)函數(shù)。( ) 6、利用系統(tǒng)輸入 x(t)與輸出y(t)的自功率譜密度函數(shù)，可求該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。 () 7、若系統(tǒng)是完全線性的，則

19、輸入 -輸出的相干函數(shù)一定為 1。() (三)簡(jiǎn)答和計(jì)算題 1、已知信號(hào)x(t) Ao Ai cos( 1t 1) A2 sin( 2t 2),求信號(hào)的自相關(guān)函數(shù) Rx(),并畫出自功率譜 Sx()(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(yīng)用。 4、試根據(jù)一個(gè)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)圖形，討論如何確定該信號(hào)中的常值分量和周期成分。 5、某一系統(tǒng)的輸入信號(hào)為 x(t),若輸出y(t)與輸入x(t)相同，輸入的自相關(guān)函數(shù) Rx()和輸 入一輸出的互相關(guān)函數(shù) Rxy()之間的關(guān)系為Rx( ) Rx( T),試說明該系統(tǒng)起什

20、么 作用？ 6、 應(yīng)用巴塞伐爾定理求 sin c2 (t)dt的積分值。 第六章振動(dòng)測(cè)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(dòng)， 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(dòng)，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(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的受迫振動(dòng)， 當(dāng)激振頻率 固有頻率時(shí)，質(zhì)量塊和殼 體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和基礎(chǔ)振動(dòng)近于相等。 4、 激勵(lì)方式分為 , , 。 5、按所測(cè)的振動(dòng)性質(zhì)可將拾振器分為 和。 6、阻抗頭的前端是 ,后面是測(cè)量激振點(diǎn)響應(yīng)的 。 7、壓

21、電式傳感器的測(cè)量電路（即前置放大器）有兩種形式： 和 。 8、 機(jī)械系統(tǒng)的主要振動(dòng)參數(shù)是 , 和。 9、相對(duì)法校準(zhǔn)傳感器時(shí)，經(jīng)國家計(jì)量等部門嚴(yán)格校準(zhǔn)過的傳感器起著 “振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)傳遞”的 作用，稱為 傳感器。 （二）判斷對(duì)錯(cuò)題（用，或X表示） 1、壓電式加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。 （） 2、磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。 （） 3、壓電式加速度計(jì)手持探針法測(cè)振時(shí)，加速度計(jì)的使用上限頻率最低。 （） 4、壓電式加速度計(jì)的重量越輕，使用上限頻率越高，靈敏度越低。 （ ） 5、渦流位移傳感器屬于絕對(duì)式拾振器。 （） 6、低頻激振時(shí)，激振器的安裝固有頻率

22、應(yīng)比激振頻率高 3倍以上。（） 7、快速正弦掃描激振屬于寬帶激振法。 （） 8、脈沖錘的錘頭越軟，則激勵(lì)的頻率范圍越大。 （） 9、在振動(dòng)測(cè)試中，測(cè)得的激勵(lì)和響應(yīng)之間的相位差包括了測(cè)試系統(tǒng)中所有儀器的相移。 （三）簡(jiǎn)答和計(jì)算題 1、對(duì)單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動(dòng)， 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(duì)單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)位移所引起的受迫振動(dòng)， 分別寫出其相對(duì)位移頻響函數(shù)、絕對(duì)位移 頻響函數(shù)。 3、對(duì)于壓電式加速度計(jì)， 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(duì)于磁電式絕對(duì)速度計(jì)，畫出其工作原理圖，并說明為什么其下限頻

23、率取決于固有頻 率？ 5、如何用實(shí)頻曲線估計(jì)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(hào)及其描述 4、準(zhǔn)周期，瞬態(tài) （一）1、信號(hào)；2、時(shí)間（t）,頻率（f）; 3、離散性，諧波性，收斂性; 非周期；5、均彳1 x,均方值 2 、 、， 2 .一, x ,方差x ； 6、偶，奇; （二）1、，； 2、，； 3、X； 4、X； 5、，； （三）1、 2xo x。 2 0, 2 x。 2 1 ； x。cos( t ) a j2 f Tsin c (2 f o)T Tsinc (2 f o)T ； 5、。

24、 2 ； a2 4 2 f2 o j4 fa 第二章測(cè)試裝置的基本特性 (一)1、1/2, 1/J2, 45 ； 2、123; 3、傅立葉變換法，濾波器法； 4、Aoe j t0 ； 5、 被測(cè)量；6、線性； (二)(4) (3) (2) (4) (2) (3) (1) (三)X ，，，X X (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(dǎo)體材料的電 阻率變化；3、差動(dòng)；4、電荷，電壓，電荷；5、渦電流；6、mv / (m/s) ; 7、壓電 效應(yīng)。 (二)(2) (3) (4) (2) (3), (3) (4) (

25、4) (2) (三)，，X X (四)略 第四章信號(hào)調(diào)理、處理和記錄 (一)1、電壓或電流；2、激勵(lì)電壓；3、橋臂數(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(shí)對(duì)應(yīng)的頻率為截止頻率； B fc2 fc1； fc2 2-8、大； (二)(1) (1) (3)⑵(4) (三)，XXV (四)略 第五章信號(hào)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，fs 2fh ; 4、100; 5、 x2, 0; 6、相干函數(shù)；7、A,Ja； 8、周期圖法；9、功率密度，能 譜；10、時(shí)域，頻域； 5、X; 6

26、、X; 7、X; (二)1、X； 2、，； 3、，； 4、，； 2 (二)1、Rx( ) A02 A-cos 1 2 2 A2 1) ~~~ ( 2) ( 2) 4 2 Sx ( ) A02 4( 1) ( 4 2 . 2、Rxy( ) —sin ; 3、同頻相關(guān)、不同頻不相關(guān); 4 、 信號(hào)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(hào)幅值不變、相位提前 T ； 2 2 1/2 6、 sinc （t）dt 1/2 1df ； 第六章 振動(dòng)的測(cè)試 （一） 1、小于，等于，大

27、于； 2 、 90； 3 、遠(yuǎn)大于； 4 、穩(wěn)態(tài)正弦激振，隨機(jī)激振，瞬態(tài)激振； 5 、相對(duì)式，絕對(duì)式； 6 、力傳感器，加速度計(jì)； 7、電荷放大器，電壓放大器； 8 、 固有頻率，阻尼比，振型； 9、參考。 （二）1、X; 2、X; 3、，； 4、V; 5、X; 6、，； 7、，； 8、X; 9、，； （三）略 河北科技大學(xué)200X 200X學(xué)年第一學(xué)期 《傳感器與測(cè)試技術(shù)》期末考試試卷 學(xué)院 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 題號(hào) 一 二 二 四 五 六 總分 得分「 一、填空（每空1份，共20分） 1 .測(cè)試技術(shù)的基本任務(wù)

28、是 。 2 .從時(shí)域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng) 的卷積。 3 .信號(hào)的時(shí)域描述，以 為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述， 以 為獨(dú)立變量。 4 .如果一個(gè)信號(hào)的最高頻率為 50Hz,為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻 率應(yīng)該大于 Hz。 5 .在橋式測(cè)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(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。 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、fci,其帶寬B = ;若其帶寬 為1/3倍頻程則fC2 =

29、 fci。 9 .屬于能量控制型的傳感器后一、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)濾波的工作原理是 。 12 測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性可以用 函數(shù)、函數(shù)和 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(xué)公式表達(dá)的信號(hào)是 信號(hào)。 A 復(fù)雜周期 B非周期 C瞬態(tài) D隨機(jī) 2 .平穩(wěn)隨機(jī)過程必須。 A連續(xù) B統(tǒng)計(jì)特征與時(shí)間無關(guān) C各態(tài)歷經(jīng) D統(tǒng)計(jì)特征等于時(shí)間平均 3 . 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是 。 A固有頻率 B 阻尼比 C時(shí)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(shí)，對(duì)于同一個(gè)輸入

30、量所得到的兩個(gè)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(duì)誤差 C相對(duì)誤差 D非線性誤差 5 .電阻應(yīng)變片的輸入為。 A力 B 應(yīng)變 C速度 D加速度 6 . 用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)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(zhǎng)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 8 .在測(cè)量位移的傳感器中，符合非接觸測(cè)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(hào)分析設(shè)備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號(hào)的頻率，可將磁帶

31、, 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＜1 C在時(shí)間常數(shù)很小時(shí)存在 D不存在 三、判斷題(用，或X表示，在正確的題目對(duì)應(yīng)的括號(hào)里填，，反之填 X,每題1分，共 10分) 1 .()非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)的。 2 .()傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同。 3 .()調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號(hào)的疊加。 4 .()渦流傳感器屬于有源傳感器。 5 .()滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測(cè)量。 6 .()窗函數(shù)頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信

32、號(hào)所引起的誤差越小。 7 .()恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。 8 .()隨機(jī)激振屬于寬帶激振法。 9 .()壓電式加速度計(jì)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(jiǎn)答題(每題 5分，共30分) 1 .已 知 周 期 方 波 的 傅立 葉 級(jí)數(shù) 展 開 式 為 x(t)竺 sin 0t 1 .八 sin 3 0t 3 -sin5 0t 5 試?yán)L出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點(diǎn)。 2 .二階測(cè)試裝置的兩個(gè)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試，如何確定其取值范 圍？ 3 .何謂不失真

33、測(cè)試？實(shí)現(xiàn)測(cè)試不失真的測(cè)試裝置的幅頻和相頻特性應(yīng)如何？ 4 .信號(hào)的預(yù)處理包括那些環(huán)節(jié)？ 5 .為什么在動(dòng)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？ 6 .測(cè)得兩個(gè)同頻正弦信號(hào)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(hào)的哪些信息？ 五、計(jì)算題(共14分) 1 . (6分)已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為 ..，、 1 ，， H () ,式中 0.05s 1 j 當(dāng)輸入信號(hào)為x(t) 0.6cos(60t) 0.5cos(100t 45 )時(shí)，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出 y(t) 2.

34、 (4分)有一彳t號(hào)x(t) Acos( t )，初始相角 為一隨機(jī)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R 120 ，靈敏度S 2.5的電阻絲應(yīng)變片與阻值為 120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)?1000 時(shí)， 分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓 六、應(yīng)用題(共16分) 1. (6分)某車床加工外圓表面時(shí)，表面振紋主要是由主軸箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸上齒輪不平衡慣性 力使主軸箱振動(dòng)所引起，實(shí)驗(yàn)測(cè)得振紋的頻譜如圖 2 (a)所示，主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)示意圖 如圖2(b)所示，傳動(dòng)軸I、n和主軸山上的齒輪齒數(shù)分別為 乙二

35、30, Z2 = 40, Z3=20, Z4=50, 傳動(dòng)軸I的轉(zhuǎn)速為 n1 = 2000轉(zhuǎn)/分(根據(jù)傳動(dòng)比計(jì)算可知：傳動(dòng)軸n的轉(zhuǎn)速為 n2 = 1500 轉(zhuǎn)/分，主軸出的轉(zhuǎn)速為 n 2 = 600車專/分)，試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對(duì)加工表 面的振紋影響較大？為什么？ (a) (b) 圖2 2. （10分）欲測(cè)13t圖3（a）所示簡(jiǎn)直梁的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)（固有頻率和阻尼比） ，（1）請(qǐng) 從現(xiàn)有設(shè)備中選擇，并用框圖表示測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成，簡(jiǎn)述測(cè)試過程； （2）測(cè)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(jiǎn)直梁的動(dòng)態(tài)特 性參數(shù)（給出原理、公式并在圖中表示）

36、 （現(xiàn)有設(shè)備： 壓電式加速度計(jì)、 壓電式力傳感器、磁電式速度計(jì)、電阻應(yīng)變片、電荷 放大器、功率放大器、信號(hào)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） 河北科技大學(xué)200X — 200X學(xué)年第一學(xué)期 《傳感器與測(cè)試技術(shù)》期末考試試卷參考答案 學(xué)院 年級(jí) 考試班級(jí) -、填空（每空1分，答對(duì)得分，答錯(cuò)不得分，共 20分） 1 .獲取有用的信息 2,脈沖響應(yīng)函數(shù) 3 .時(shí)間（t）、頻率f或（） 4 . 100Hz 5 .激勵(lì)電壓（或工作電壓或橋壓或電源） 6 .導(dǎo)體機(jī)械形變、半導(dǎo)體電阻率的（或半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)） 7 .

37、壓電效應(yīng) 8 . fc2 fci、3,1,2 （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(duì)任何兩 個(gè)均得2 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(cè)原理 12 .傳遞、頻率響應(yīng)、脈沖響應(yīng) 二、選擇題（每題1分，答對(duì)得分，答錯(cuò)不得分，共 10分） 13 5 D B C A B 14 10 D B D B D 三、判斷題（每題1分，答對(duì)得分，答錯(cuò)不得分，共 10分） 1 —5 Xa/xvV 6 —10 VxVxV 四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分） 1 . （5 分） 頻譜特點(diǎn)：離散性、諧波性、遞減性

38、3 2 . （5 分） 2 分 分（每答對(duì)一個(gè)得1分） 固有頻率（n）和阻尼比（）3 分（每答對(duì)一個(gè)得1.5分） 為了實(shí)現(xiàn)不失真，阻尼比（）取彳1 0.6 ~ 0.8; 工作頻率取值小于等于 0.58 2分（每答對(duì)一個(gè)得1分） 3. （5 分） 其中A0和t0為常數(shù), 輸出y（t）與輸入x（t）滿足關(guān)系y（t尸A 0x（t-t 0）, 則為不失真測(cè)試。 2 分 或者用文字描述上述關(guān)系，描述正確 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的測(cè)試裝置的 2分，不完整1分，錯(cuò)誤不得分。 幅頻特性為 A（ 3）= A 0 =常數(shù) 1.5 分 相頻特性為 6（3）= t0 1.5 分 或者

39、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(hào)進(jìn)行調(diào)制，則應(yīng)先進(jìn)行解調(diào)（或者解調(diào)） 1 分 （5 分） 動(dòng)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(gè)電容，因此，除了電阻平 衡外，還須有電容平衡(3分)。 5 分 6. 其它的表述酌情給分。 (5分) (1)互相關(guān)函數(shù)，因?yàn)槭欠瞧娣桥己瘮?shù)。 2 (2)頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同 相位信息：兩正

40、弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位 幅值信息：此波形的振幅是兩個(gè)正弦波振幅乘積的一半 五、 計(jì)算題(共 1. (6 分) 14分) x(t) 0.6cos(60t) 0.5cos(100t 令 x1 (t) 0.6cos(60t), x2 (t) 0.5cos(100t 根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性 45 ) 45 ) 2. 3. uy A( i) A() ―2,() ()2 tan( 60,可以得到: 1 1 (0.05 60)2 (1) y1(t) 0.6 A( 2) (2) y2⑴ 0.316 1 arctg ( ) arct

41、g (0.05 0.316 cos(60t 71.565 100 ,可以得到: 1 0.196 1 (0.05 100)2 arctg ( ) arctg (0.05 0.196 0.5cos(100t 45 由線性系統(tǒng)的疊加性可得 y(t) 2分 (4分) 均值: 方差: (4分) R 4R 分 雙臂： R Uy — 2R 60) 71.565 0.1896 cos(60t 100) 78.69 78.69 1 y1(t) y2(t) 0.1896 cos(60t 71.565 自相關(guān)函數(shù)：Rx( t 0 Acos( t cos(

42、) x To Jo 2 To 1 x(t)dt=- To 2 l[x(t) To 單臂: 1 Uo Uo 六、應(yīng)用題(共 Uo 2 R 16分) Uo 1s 2 分 71.565 ) 0.098cos(100t 123.69 ) 0.098cos(100t 123.69 ) 1 T limT 0 x(t) Acos[ (t To W Acos( x]dt A2 2 x(t )dt )]dt )dt =0 Uo Uo 2.5 2.5 1000 1000 10 6 10 6 2.5 10 3 V 2 5

43、10 3V 2 分 1. （6分）轉(zhuǎn)動(dòng)軸I的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：2000/60=33.3HZ ; 1 分 轉(zhuǎn)動(dòng)軸II的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：1500/60=25HZ; 1 分 轉(zhuǎn)動(dòng)軸III的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為： 600/60=10HZ; 1 分 與實(shí)驗(yàn)測(cè)得振紋的頻譜圖比較可知軸 II上的齒輪不平衡量對(duì)加工表面的振紋影 響最大。3分 2. （10 分） （1）

44、 （6 分） 測(cè)試系統(tǒng)組成框圖：（4分） 后示錯(cuò)備 有頻率n ； 2分 的頻率分別為1、 2 ； 測(cè)試過程（2分）：信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)由功率放大器放大后傳送給激振器，激振器通過 壓電式力傳感器對(duì)簡(jiǎn)支梁激振； 壓電力傳感器拾取激振力信號(hào)， 壓電加速度傳感器拾取振動(dòng) 信號(hào)，分別經(jīng)電荷放大器放大后送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，最后由顯示設(shè)備顯示頻率響應(yīng)函數(shù)。 （2） (4分) 幅頻特性峰值A(chǔ)。對(duì)應(yīng)的頻率為簡(jiǎn)支梁的固 半功率點(diǎn)（或者-j= Ao或者0.707 Ao）對(duì)應(yīng) 阻尼比如下方法估 計(jì): 要求能在圖中正確表示, 2 分 否則酌情扣分。