機(jī)械工程測(cè)試技術(shù).doc

機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程試題（一）一、 填空（共40分，每題2分）1頻譜是 的集合，它完整地揭示了信號(hào)的 。2阻尼比為0.707的二階系統(tǒng)，其固有頻率為n。當(dāng)要求幅值誤差小于5%、相位失真也很小時(shí)，則被測(cè)信號(hào)的頻率應(yīng)在 范圍內(nèi)。3由傳遞函數(shù)分別為和的兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度為 。4在選用傳感器時(shí)應(yīng)考慮： 、 、 、 、 、 。5濾波器的頻率分辨力是 的能力，它與帶寬的關(guān)系是 。6帶通濾波器的上截止頻率為fc2，下截止頻率為fc1，則其中心頻率f0為 。7A/D轉(zhuǎn)換器是將 信號(hào)轉(zhuǎn)換成 信號(hào)的裝置。8已知信號(hào)x(t)的自相關(guān)函數(shù)，則該信號(hào)的均方值= ，均方根值= 。9壓力變送器是 的壓力傳感器，常用的壓力變送器有 和 。二、判斷正誤（共20分，每題2分）1凡是頻譜離散的信號(hào)必然是周期信號(hào)。 2測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性表示的是在正弦信號(hào)的激勵(lì)下，其輸出與輸入之間的關(guān)系。 3平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的平均統(tǒng)計(jì)特征等于該過(guò)程的集合平均統(tǒng)計(jì)特征。4對(duì)于一個(gè)線性系統(tǒng)，它可能發(fā)生的失真有頻率失真、幅值失真及相位失真。 5壓電式加速度傳感器由于產(chǎn)生的是靜電荷，且本身內(nèi)阻很大，故不能用普通電表測(cè)量。 6下截止頻率相同時(shí)，倍頻程濾波器的中心頻率是1/3倍頻程濾波器中心頻率的倍。 7調(diào)幅波可以看成是載波與調(diào)制信號(hào)的迭加。 8兩個(gè)同頻的諧波信號(hào)總是相關(guān)。 9自相關(guān)函數(shù)是偶函數(shù)，而互相關(guān)函數(shù)是奇函數(shù)。 10函數(shù)在原點(diǎn)處的幅值為無(wú)窮大，表明沖激能量為無(wú)限值。 三、問(wèn)答題（共16分）1試述霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理，并給出霍爾元件輸出的脈沖頻率與待測(cè)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系式。（5分）x(t)t-T/2A0 T/22 試敘述頻混現(xiàn)象，并說(shuō)明不產(chǎn)生頻率混疊的條件。（5分）3 電阻應(yīng)變儀在使用中應(yīng)如何補(bǔ)償環(huán)境溫度的影響？（6分）四、計(jì)算題（共24分，每題12分）1求周期三角波展開(kāi)成三角函數(shù)形式的付里葉級(jí)數(shù)，并繪出頻譜圖。2一測(cè)試裝置的幅頻特性如下圖所示；其相頻特性為：=125.5 rad/s時(shí)相移75；=150.6 rad/s時(shí)相移90；626 rad/s時(shí)相移180。若用該裝置測(cè)量以下兩個(gè)復(fù)雜周期信號(hào)；。試問(wèn)：該裝置對(duì)x1(t)和x2(t)能否實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量？為什么？ A（）(rad/s) A() )85120機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程試題（二）一、填空與問(wèn)答（共20分，每小題2分）1非確定性信號(hào)的特征是不能用 來(lái)表達(dá)，但它可以用 方法來(lái)描述。2已知一被處理的信號(hào)頻率3002500HZ范圍內(nèi)，則采樣頻率應(yīng)大于 HZ。3時(shí)域非周期信號(hào)變?yōu)轭l域信號(hào)所用的數(shù)學(xué)工具是 ；時(shí)域周期信號(hào)變?yōu)轭l域信號(hào)所用的數(shù)學(xué)工具是 。4已知圖1為直流電橋，uo為輸入，uy為輸出，其平衡條件 。5光纖導(dǎo)光能力取決于 的性質(zhì)，光纖的機(jī)械強(qiáng)度取決于 的機(jī)械性能。6隨機(jī)信號(hào)主要用均值、方差、均方值等參數(shù)來(lái)描述，其中均值反映了信號(hào)的 分量、方差反映了信號(hào)偏離均值的 分量。7對(duì)測(cè)試裝置的基本要求是 。8測(cè)試系統(tǒng)完成的測(cè)量主要有靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量，其中動(dòng)態(tài)測(cè)量是指 。9系統(tǒng)的靈敏度是指 ，若輸入為x，輸出為y，輸出與輸入之間的關(guān)系是y=10x2+4 則當(dāng)x=2 時(shí)系統(tǒng)的靈敏度為 。10電容式傳感器主要可用于 的測(cè)量、 的測(cè)量、 的測(cè)量和 的測(cè)量。二、單項(xiàng)選擇題（共10分，每小題2分）1測(cè)試系統(tǒng)的第二個(gè)環(huán)節(jié)為信號(hào)調(diào)理，它的作用是 。非電物理量轉(zhuǎn)換為電量從被測(cè)對(duì)象中提取被測(cè)對(duì)象狀態(tài)和特征的相關(guān)信息從電量（電阻、電感、電容等）轉(zhuǎn)換為電量（電壓、電流）2關(guān)于信息和信號(hào)，下面的說(shuō)法正確的是 。信號(hào)是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式信號(hào)是信息的載體信息描述了事物某物理量的變化過(guò)程3下列信號(hào)屬于時(shí)域有限信號(hào)的是 ，屬于頻域有限信號(hào)的是 。 正弦信號(hào) 函數(shù) 4圖2所示信號(hào)屬功率信號(hào)的是 。5下列信號(hào)屬周期信號(hào)的有 。 y1=Sin0t+ Sin1t y2=Cont+Sint y1=Sint+Sin2t三、判斷正誤（共10分，每小題2分）1時(shí)域有限信號(hào)經(jīng)傅氏變換后一定為頻域無(wú)限信號(hào)（ ）。2傳感器是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為另一種電信號(hào)的裝置（ ）。3靜態(tài)測(cè)量?jī)H需要利用系統(tǒng)的靜態(tài)性能指標(biāo)，而動(dòng)態(tài)測(cè)量只需要利用系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)（ ）。4所謂幅度調(diào)制，就是調(diào)制波的振幅在載波信號(hào)控制下發(fā)生變化的過(guò)程（ ）。5壓電式傳感器用電荷放大器時(shí)輸出電壓與電纜長(zhǎng)度無(wú)關(guān)（ ）。四、（10分）證明實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是：系統(tǒng)的幅頻特性為常數(shù)；系統(tǒng)的相頻特性為線性。五、（15分）已知某一以常速紀(jì)錄的時(shí)域信號(hào)和它相應(yīng)的頻譜如圖3所示。根據(jù)時(shí)間尺度改變特性，畫(huà)出下列兩種情況下的時(shí)域和頻域特性圖：）放信號(hào)的速度比紀(jì)錄時(shí)提高一倍；）放信號(hào)的速度是紀(jì)錄時(shí)速度的一半。圖3六、（15分）圖4為利用電容式傳感器測(cè)量位移的測(cè)量電路。若電容c0及輸入電壓u0為常量，試確定：）電容平行板之間的距離與輸出電壓之間的關(guān)系；）系統(tǒng)的靈敏度及提高靈敏度的途徑；）系統(tǒng)能否滿(mǎn)足測(cè)試系統(tǒng)的基本要求？圖4七、（8分）說(shuō)明霍爾元件的工作原理及其應(yīng)用。八、（12分）關(guān)于模擬濾波器，回答下列兩題：1（4分）已知單位階躍函數(shù)分別作用于圖5-1所示的模擬濾波器，圖中參數(shù)滿(mǎn)足c1c2c3，圖6-2為三個(gè)濾波器在單位階躍作用下的響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間滿(mǎn)足t2t1t3，分別指出每個(gè)濾波器所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)（可用連線）。2（8分）已知濾波器如圖6所示。問(wèn)：）圖7所示電路是什么濾波器？）圖中左邊的虛線框?yàn)楹畏N濾波器？）圖中右邊的虛線框?yàn)楹畏N濾波器？）有下列四個(gè)電子元件：2F, 3F, 12k,15k組成盡可能窄的帶通濾波器，確定圖7中的具體參數(shù)值。圖5-2圖5-1圖6機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程試題（三）一、填空（每空1分，共30分）1幅值和時(shí)間都連續(xù)的信號(hào)是 信號(hào)。2在描述測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的參數(shù)中， 反映了系統(tǒng)的滯后現(xiàn)象。3試判別下列信號(hào)的類(lèi)型： 信號(hào) 信號(hào) 信號(hào) 信號(hào)4壓電式傳感器在工作時(shí)利用了壓電材料的 效應(yīng)，即 ；霍爾式傳感器在工作時(shí)利用的是霍爾元件的 效應(yīng)，即 。5用一量程為0100A的電流表測(cè)量50A的電流，電流表的示值為50.5A，則電流測(cè)量的絕對(duì)誤差= 、相對(duì)誤差= ，該表的精度等級(jí)為 級(jí)。6工程中的信號(hào)分析方法有 法和 法，通過(guò) 法可以分析信號(hào)的頻率特性。7圖1為由三個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測(cè)試系統(tǒng)，其總的靈敏度為 。 圖18在所學(xué)過(guò)的傳感器中，試舉出三個(gè)非接觸式傳感器 、 、 。9直流電橋的橋臂中可接入的是 ，交流電橋的橋臂中可接入 。10濾波器的頻率分辨力為 的能力，它與 有關(guān)，其關(guān)系為 。11在調(diào)制解調(diào)中，已調(diào)波是 ，根據(jù)調(diào)制方法的不同，它可分為 波、 波和 波，而交流電橋的輸出是 波。二、選擇題（每空1分，共10分）1信息與信號(hào)之間的關(guān)系是 （ ） 。A信息與信號(hào)并列 B信息與信號(hào)無(wú)關(guān)C信息包含信號(hào) D信息在信號(hào)之中2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拉氏變換 D傅氏變換3采樣信號(hào)的特征是（ ）。A時(shí)間上離散，幅值上連續(xù)； B時(shí)間上和幅值上都離散；C時(shí)間上和幅值上都連續(xù)； D時(shí)間上連續(xù)，幅值上離散量化4按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系進(jìn)行分類(lèi)，電阻應(yīng)變片式傳感器屬能量（ ）型傳感器，壓電式傳感器屬能量（ ）型傳感器，霍爾式傳感器屬能量（ ）型傳感器。A轉(zhuǎn)換 B控制5頻率響應(yīng)函數(shù)H（）和傳遞函數(shù)H（s）分別是在（ ）和（ ）中進(jìn)行測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的描述。A頻域 B時(shí)域 C復(fù)數(shù)域 D幅值域 6如果只想讓fc1 fc2范圍內(nèi)的頻率信號(hào)通過(guò)，則應(yīng)采用（ ）濾波器。A帶阻 B帶通 C高通 D低通7對(duì)于一個(gè)線性系統(tǒng)，它可能發(fā)生的失真有（ ）。A 頻率失真、幅值失真及相位失真 B頻率失真和幅值失真C頻率失真和相位失真 D幅值失真及相位失真三、判斷正誤題（對(duì)為；錯(cuò)為）（每空1分，共6分）1周期單位脈沖序列的頻譜仍為周期單位脈沖序列。 （ ）2測(cè)量小應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用靈敏度高的金屬絲應(yīng)變片；測(cè)量大應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用靈敏度低的半導(dǎo)體應(yīng)變片。 （ ）3周期信號(hào)與非周期信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的數(shù)學(xué)工具不同，而且它們的頻譜也無(wú)任何共同之處。 （ ）4測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性表示的是在正弦信號(hào)的激勵(lì)下，其輸出與輸入之間的關(guān)系。 （ ）5當(dāng)下截止頻率相同時(shí)，倍頻程濾波器的中心頻率是1/3倍頻程濾波器中心頻率的倍。 （ ）6調(diào)幅波可以看成是載波與調(diào)制信號(hào)的迭加。 （ ）四、 （6分）電容式傳感器在工作中為何常接成差動(dòng)式？并簡(jiǎn)要說(shuō)明差動(dòng)式電容傳感器的工作原理。五、（6分）如圖2所示的交流電橋應(yīng)如何調(diào)平衡？為什么？ 圖2六、（10分）試舉出兩種進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法，畫(huà)出原理簡(jiǎn)圖并說(shuō)明其測(cè)量原理。七、（10分）已知某一階測(cè)試系統(tǒng)的頻響函數(shù)為=（）= - arctg（1）測(cè)試系統(tǒng)若想在頻域中實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試，應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？（2）試分析當(dāng)輸入信號(hào)為x(t)=sint+sin3t時(shí)，該系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生波形失真。八、（10分）已知一RC低通濾波器，。試求（1）該濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)；（2）當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，求濾波器的輸出信號(hào)。九、（12分）以?xún)蓚€(gè)阻值R=120、應(yīng)變靈敏系數(shù)Sg=2的電阻應(yīng)變片與兩個(gè)阻值為120的固定電阻組成半橋雙臂工作電橋，供橋電壓為3V。當(dāng)工作時(shí)發(fā)生1000應(yīng)變時(shí)，問(wèn)（1）電阻應(yīng)變片的阻值變化R為多少？（2）電橋的輸出電壓為多少？（3）該電橋如何補(bǔ)償環(huán)境溫度的影響？機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程試題（四）一 、填空（每空1分，共30分）1 描述周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是（ ）；描述非周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是（ ）。2 將時(shí)域信號(hào)時(shí)間尺度壓縮，則頻譜的頻帶（ ），幅值（ ）。3 任何時(shí)間函數(shù)與的乘積是一個(gè)強(qiáng)度為（ ）的函數(shù)。4 設(shè)一帶通濾波器的下截止頻率，上截止頻率，則其中心頻率為（ ）。5 時(shí)不變線性系統(tǒng)對(duì)輸入導(dǎo)數(shù)的響應(yīng)等于對(duì)原輸入相應(yīng)的（ ）。6 截止頻率為的高通濾波器和截止頻率為的低通濾波器串聯(lián)，構(gòu)成的帶通濾波器的上截止頻率為（ ）、下截止頻率為（ ）。7 根據(jù)采樣定理，采樣信號(hào)頻率與被測(cè)信號(hào)最高頻率之間應(yīng)滿(mǎn)足（ ）關(guān)系。8 測(cè)試裝置的線性度是指（ ）與（ ）之間保持常值比例關(guān)系的程度。9 測(cè)試系統(tǒng)特性在時(shí)域可用（ ）函數(shù)來(lái)描述，在頻域可用（ ）函數(shù)來(lái)描述，在復(fù)數(shù)域可用（ ）函數(shù)來(lái)描述。10 （ ）型傳感器是依靠敏感元件材料本身物理化學(xué)性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變換的；（ ）型傳感器是依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的。11 電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用一是直接用來(lái)測(cè)定結(jié)構(gòu)的（ ），二是將應(yīng)變片貼于（ ）性元件上，作為測(cè)量力、位移等物理參數(shù)的傳感器。12 按照變換方式的不同，電感式傳感器可分為（ ）型和 （ ）型。13 極距變化型與面積變化型電容式傳感器相比，（ ）變化型的輸出與輸入成線性關(guān)系，（ ）變化型的靈敏度大。14 通常采用帶電容反饋的（ ）放大器作為壓電式傳感器的前置放大電路。15 交流電橋平衡要求相對(duì)兩臂阻抗之（ ）的乘積相等，并且它們的（ ）之和也必須相等。16 根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)的不同，調(diào)制可分為調(diào)幅、（ ）和（ ）三種。17 濾波器的通頻帶帶寬越寬，響應(yīng)的建立時(shí)間越（ ）；通頻帶越窄，則分辨力越（ ）。二、判斷正誤（在正確的后面劃號(hào)，錯(cuò)誤的后面劃號(hào)。每題2分，共20分）1 所有周期信號(hào)的頻譜都是離散的，所有非周期信號(hào)的頻譜都是連續(xù)的。（ ）2 周期單位脈沖序列的頻譜仍為周期單位脈沖序列。（ ）3 當(dāng)輸入信號(hào)一定時(shí)，系統(tǒng)的輸出將完全取決于傳遞函數(shù)，而與該系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。（ ）4 測(cè)試裝置的相頻特性表示了信號(hào)各頻率分量的初相位和頻率間的函數(shù)關(guān)系。（ ）5 一線性系統(tǒng)不滿(mǎn)足“不失真測(cè)試”條件，若用它傳輸一個(gè)的正弦信號(hào)，則必然導(dǎo)致輸出波形失真。（ ）6 能量轉(zhuǎn)換型傳感器直接消耗被測(cè)對(duì)象的輸入能量，因而必然造成被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的變化而產(chǎn)生測(cè)量誤差。（ ）7 壓電式加速度傳感器特別適合測(cè)量動(dòng)態(tài)量。（ ）8 調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號(hào)的疊加。（ ）9 如果信號(hào)中含有周期成分，當(dāng)時(shí)，其自相關(guān)函數(shù)呈周期性變化。（ ）10 只要采樣頻率足夠高，在頻域中就不會(huì)引起泄漏。（ ）三、簡(jiǎn)答題（共20分）1 說(shuō)明具有二階動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試裝置阻尼比大多采用的原因。（4分）2 電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別?各有何優(yōu)缺點(diǎn)？（4分）3 列舉接觸式與非接觸式傳感器各一個(gè)，列出它們的名稱(chēng)、變換原理，并指出用在何處？（6分）4 下圖為一個(gè)變阻器式傳感器接線圖，它的輸入量是什么？輸出量是什么？分析在什么條件下它的輸出量與輸入量之間有較好的線性關(guān)系?（6分） 四、分析計(jì)算題（共30分）1 已知RC低通濾波器，確定函數(shù)式，及濾波器截止頻率。（10分）2 已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)，式中，當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，求其輸出。（10分）3 已知調(diào)幅波，試求：（1）所包含的各分量的頻率及幅值。（2）繪出調(diào)制信號(hào)與調(diào)幅波的頻譜。（10分）機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程試題（五）一、選擇題（每空1分，共12分）1信息與信號(hào)之間的關(guān)系是 （ ） 。A信息與信號(hào)并列 B信息與信號(hào)無(wú)關(guān)C信息包含信號(hào) D信息在信號(hào)之中2在描述測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的參數(shù)中，（ ）反映了系統(tǒng)的滯后現(xiàn)象。A線性度 B回程誤差 C靈敏度3按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系進(jìn)行分類(lèi)，壓電式傳感器屬能量（ ）型傳感器，電阻應(yīng)變片式傳感器屬能量（ ）型傳感器，霍爾式傳感器屬能量（ ）型傳感器。A控制 B轉(zhuǎn)換4試判別下列信號(hào)的類(lèi)型： （ ） （ ） （ ） （ ）A準(zhǔn)周期信號(hào) B簡(jiǎn)諧信號(hào) C復(fù)雜周期信號(hào) D瞬變非周期信號(hào)5對(duì)于一個(gè)線性系統(tǒng)，它可能發(fā)生的失真有（ ）。B 頻率失真、幅值失真及相位失真 B頻率失真和幅值失真C頻率失真和相位失真 D幅值失真及相位失真6直流電橋的橋臂中可接入的是 （ ） ，交流電橋的橋臂中可接入的是（ ）。A電阻 B電容 C電感二、填空（每空1分，共30分）1描述周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是 ；描述非周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是 。2采樣信號(hào)的特征是時(shí)間上 ，幅值上 。3頻率響應(yīng)函數(shù)H（）是在 域中進(jìn)行測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的描述；傳遞函數(shù)H（s）是在 域中進(jìn)行測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的描述。4工程中的信號(hào)分析方法有 法和 法，通過(guò) 法可以分析信號(hào)的頻率特性。4 壓電式傳感器在工作時(shí)利用了壓電材料的 效應(yīng)，即 ；霍爾式傳感器在工作時(shí)利用的是霍爾元件的 效應(yīng)，即 。6圖1為由三個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測(cè)試系統(tǒng)，其總的靈敏度為 。 圖17用一量程為0100A的電流表測(cè)量50A的電流，電流表的示值為50.5A，則電流測(cè)量的絕對(duì)誤差= 、相對(duì)誤差= ，該表的精度等級(jí)為 級(jí)。8在所學(xué)過(guò)的傳感器中，試舉出三個(gè)非接觸式傳感器 、 、 。9當(dāng)下截止頻率相同時(shí)，倍頻程濾波器的中心頻率是1/3倍頻程濾波器中心頻率的 倍。10濾波器的頻率分辨力為 的能力，它與 有關(guān)，其關(guān)系為 。11如果只想讓fc1 fc2范圍內(nèi)的頻率信號(hào)通過(guò)，則應(yīng)采用 濾波器。12在調(diào)制解調(diào)中，已調(diào)波是 ，根據(jù)調(diào)制方法的不同，它可分為 波、 波和 波，而交流電橋的輸出是 波。三、判斷正誤題（對(duì)為；錯(cuò)為）（每空1分，共4分）1測(cè)量大應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用靈敏度高的金屬絲應(yīng)變片；測(cè)量小應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用靈敏度低的半導(dǎo)體應(yīng)變片。 （ ）2周期單位脈沖序列的頻譜仍為周期單位脈沖序列。 （ ）3測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性表示的是在正弦信號(hào)的激勵(lì)下，其穩(wěn)態(tài)輸出與輸入之間的關(guān)系。 （ ）4模擬信號(hào)是幅值和時(shí)間都連續(xù)的信號(hào)。 （ ）四、 （6分）可變磁阻式電感傳感器在工作中為何常接成差動(dòng)式？并簡(jiǎn)要說(shuō)明其工作原理。五、（10分）試舉出兩種進(jìn)行金屬加工件計(jì)數(shù)的方法，并說(shuō)明其測(cè)量原理。六、（6分）試解釋如圖2所示的交流電橋?yàn)楹纬枵{(diào)電阻平衡外，還需調(diào)電容平衡？ 圖2七、（10分）已知一RC低通濾波器，。試求（1）該濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)；（2）當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，求濾波器的輸出信號(hào)。八、（10分）已知某一階測(cè)試系統(tǒng)的頻響函數(shù)為=（）= - arctg（1）測(cè)試系統(tǒng)若想在頻域中實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試，應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？（2）試分析當(dāng)輸入信號(hào)為x(t)=sint+sin3t時(shí)，該系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生波形失真。九、（12分）以?xún)蓚€(gè)阻值R=120、應(yīng)變靈敏系數(shù)Sg=2的電阻應(yīng)變片與兩個(gè)阻值為120的固定電阻組成半橋雙臂工作電橋，供橋電壓為3V。當(dāng)工作時(shí)發(fā)生1000應(yīng)變時(shí)，問(wèn)（1）電阻應(yīng)變片的阻值變化R為多少？（2）電橋的輸出電壓為多少？（3）該電橋如何補(bǔ)償環(huán)境溫度的影響？機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程試題（六）一、填空與問(wèn)答（共15分，每小題3分）1測(cè)試系統(tǒng)主要有三個(gè)環(huán)節(jié)組成，請(qǐng)?jiān)趫D1中填上未標(biāo)明的環(huán)節(jié)內(nèi)容。2測(cè)試包括兩方面的含義即： 和 。3信號(hào)與信息的關(guān)系是 是 的載體。4回程誤差是測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性之一。引起回程誤差的原是 、 和 。5時(shí)域有限信號(hào)經(jīng)傅氏變換后一定成為頻域 信號(hào)；頻域有限信號(hào)經(jīng)傅氏逆變換后一定成為時(shí)域 信號(hào)。二、單項(xiàng)選擇題（共15分，每小題3分）1關(guān)于信息和信號(hào)，下面的說(shuō)法不正確的是 。信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式信號(hào)是信息的載體信息描述了事物某物理量的變化過(guò)程2測(cè)試系統(tǒng)的第二個(gè)環(huán)節(jié)為信號(hào)調(diào)理，它的作用 。信號(hào)濾波將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)為頻域信號(hào)從被測(cè)對(duì)象中提取被測(cè)對(duì)象狀態(tài)和特征的相關(guān)信息3下列信號(hào)屬準(zhǔn)周期信號(hào)的有 。y1=Sint+Sin8t y2=Cos10t+Sin5ty1=Sin0t+ Sin1t4數(shù)字信號(hào)是指 。獨(dú)立變量連續(xù)取值，函數(shù)值（信號(hào)）連續(xù)獨(dú)立變量離散取值，函數(shù)值（信號(hào)）離散獨(dú)立變量連續(xù)取值，函數(shù)值（信號(hào)）除有限個(gè)第一類(lèi)間斷點(diǎn)外都有確定的函數(shù)值且連續(xù)5測(cè)試系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)為傳感器，它的作用是 。從電量（電阻、電感、電容等）轉(zhuǎn)換為電量（電壓、電流）從被測(cè)對(duì)象中提取被測(cè)對(duì)象狀態(tài)和特征的相關(guān)信息非電物理量轉(zhuǎn)換為電量三、多項(xiàng)選擇題（共15分，每小題3分）1智能傳感器的功能主要體現(xiàn)在 。 自動(dòng)數(shù)據(jù)處理功能 雙向通信功能 自動(dòng)補(bǔ)償能力 信息存儲(chǔ)和記憶功能2下列信號(hào)屬確定性信號(hào)的是 。函數(shù) 非周期信號(hào) 瞬變信號(hào) 隨機(jī)信號(hào)3關(guān)于傳遞函數(shù)，下面說(shuō)法正確的是 。 傳遞函數(shù)是復(fù)變量S的有理分式（一般分子S的指數(shù)m分母S的指數(shù)n）。傳遞函數(shù)只決定于系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)及元件參數(shù)，與外界輸入和初始條件無(wú)關(guān)。同一個(gè)傳遞函數(shù)描述的是具有相同或類(lèi)似的微分方程系統(tǒng)。4信號(hào)處理的目的是 。濾除噪聲信號(hào)，提高信噪比從信號(hào)中提取有用特征信息修正系統(tǒng)的某些誤差。5下列信號(hào)屬于時(shí)域無(wú)限信號(hào)的是 。 正弦信號(hào) 函數(shù) 余弦函數(shù) Sin c(t)函數(shù)（濾波函數(shù)）四、（16分）已知電阻應(yīng)變式傳感器，其電阻變化率和應(yīng)變之間的關(guān)系如下式：，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：）金屬電阻應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變的工作原理；）半導(dǎo)體應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變的工作原理；）金屬電阻應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變的靈敏度；）半導(dǎo)體應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變的靈敏度。五、（14分）證明實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是：系統(tǒng)的幅頻特性為常數(shù)；系統(tǒng)的相頻特性為線性。六、（15分）圖2為利用電容式傳感器測(cè)量位移的測(cè)量電路。若電容C0及輸入電壓U0為常量，試確定：）電容平行板之間的距離與輸出電壓之間的關(guān)系；）系統(tǒng)的靈敏度及提高靈敏度的途徑；）系統(tǒng)能否滿(mǎn)足測(cè)試系統(tǒng)的基本要求。圖 2七、（10分）說(shuō)明霍爾元件的工作原理及其應(yīng)用。機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程試題（七）一、填空（每空1分，共25分）1在測(cè)試裝置的靜態(tài)特性參數(shù)中， 反映了裝置的滯后特性。2一個(gè)阻尼比為0.707的二階系統(tǒng)，固有頻率為n，當(dāng)要求幅值誤差小于5%、相位失真也很小時(shí)，則被測(cè)信號(hào)的頻率應(yīng)在 n 的范圍內(nèi)。3影響壓電式加速度計(jì)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)是 和 。4電阻應(yīng)變式傳感器通常以 為測(cè)量電路。5為消除級(jí)間耦合影響，帶通濾波器的高、低通兩級(jí)之間常利用 進(jìn)行隔離，因此實(shí)際的帶通濾波器通常是有源濾波器。7隨機(jī)變量x和y之間的相關(guān)程度通常用 來(lái)表示，其取值為 。8按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系進(jìn)行分類(lèi)，壓電式傳感器為能量 型傳感器，電容式傳感器為能量 型傳感器， 磁電式傳感器為能量 型傳感器。9 根據(jù)載波受控制的參數(shù)的不同，調(diào)制可分為 、 和 。10在測(cè)量工作中，如果壓電式傳感器后接電荷放大器，則多個(gè)壓電晶片應(yīng) 聯(lián)。 11若采樣頻率過(guò)低，不能滿(mǎn)足采樣定理的要求，則采樣信號(hào)的頻譜將發(fā)生變化，高、低頻成分發(fā)生混淆，這種現(xiàn)象稱(chēng)為 。12現(xiàn)用一塊準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)、量程為0300V的電壓表測(cè)量電壓，測(cè)量的示值誤差= 、引用誤差= 。13對(duì)于倍頻程帶通濾波器，下截止頻率為fc1，上截止頻率為fc2，中心頻率為f0，則fc2= fc1，f0= fc1。14現(xiàn)欲對(duì)某一信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該信號(hào)頻譜中的最高頻率為1KHz。那么，根據(jù)采樣定理的要求，完成一次數(shù)據(jù)采集所需要的時(shí)間不能大于 s。15已知各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)信號(hào)x(t)的自相關(guān)函數(shù)，則該信號(hào)的均方值= ，有效值= ，平均功率= 。二、選擇題（每空1分，共10分） 1描述周期信號(hào)和非周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具分別是（ ）和（ ）。a)相關(guān)函數(shù)； b)拉普拉斯變換； c)傅里葉級(jí)數(shù)； d)傅里葉變換2對(duì)于一個(gè)線性系統(tǒng)，它可能發(fā)生的失真有（ ）。a)頻率失真、幅值失真及相位失真； b) 幅值失真及相位失真；c)頻率失真和相位失真； d) 頻率失真和幅值失真3不能用確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式表達(dá)的信號(hào)是（ ）信號(hào)。a) 隨機(jī)； b)準(zhǔn)周期； c)非周期； d)瞬態(tài)4在測(cè)試系統(tǒng)中，與被測(cè)對(duì)象直接相連并將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成可用輸出的為（ ）環(huán)節(jié)，能將電阻、電容、電感等參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的為（ ）環(huán)節(jié)，能獲得被測(cè)信號(hào)的頻率組成的為（ ）環(huán)節(jié)。a)信號(hào)分析處理； b)顯示記錄； c)傳感器； d)信號(hào)調(diào)理5現(xiàn)欲測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，可選用（ ）傳感器；欲測(cè)量鋼包重量，可選用（ ）傳感器。 a) 半導(dǎo)體應(yīng)變式； b) 霍爾式； c)差動(dòng)變壓器式； d) 壓電式 6相關(guān)函數(shù)在（ ）上進(jìn)行隨機(jī)信號(hào)的描述。a) 頻域； b)幅值域； c)時(shí)域； d)復(fù)數(shù)域三、判斷題（正確的在括號(hào)內(nèi)畫(huà)，錯(cuò)誤的畫(huà)）（每小題1分，共10分）1連續(xù)信號(hào)不但在時(shí)間上連續(xù)，而且在幅值上也連續(xù)。（ ）2凡是頻譜離散的信號(hào)必然是周期信號(hào)。（ ）3磁電式及壓電式傳感器特別適合測(cè)量動(dòng)態(tài)量。（ ）4各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過(guò)程的時(shí)間平均統(tǒng)計(jì)特征等于該過(guò)程的集合平均統(tǒng)計(jì)特征。（ ）5只要采樣頻率足夠高，信號(hào)經(jīng)截?cái)嗪缶筒粫?huì)產(chǎn)生能量泄漏。（ ）6周期信號(hào)的幅值、相位、頻率信息均可通過(guò)互相關(guān)分析來(lái)獲得。（ ） 7測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)描述的是在正弦信號(hào)的激勵(lì)下，其輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的關(guān)系。（ ）8平衡電橋和不平衡電橋的電橋平衡調(diào)整次數(shù)不同，不平衡電橋需調(diào)兩次平衡，而平衡電橋只需調(diào)一次平衡。（ ）9量化是一個(gè)近似的過(guò)程，其誤差與A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)。（ ） 10幅值調(diào)制裝置實(shí)質(zhì)上是一個(gè)乘法器，而電橋在本質(zhì)上也是一個(gè)乘法器，因此交流電橋的輸出為調(diào)幅波。（ ）四、（7分）圖2為沉筒式液位計(jì)，它利用沉筒浮力的變化確定液位變化，（1）該液位計(jì)使用的是什么傳感器？（2）該液位計(jì)的變換原理是什么？圖2五、（10分）圖3為利用乘法器組成的調(diào)幅解調(diào)系統(tǒng)的方框圖。設(shè)載波信號(hào)為，（1）簡(jiǎn)要回答調(diào)幅及如圖所示解調(diào)方法的原理；（2）繪制相關(guān)環(huán)節(jié)輸出信號(hào)、的頻譜圖。xm(t)x(t)乘法器放大器乘法器低通濾波器y(t)圖3圖4為調(diào)制信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜圖。x(t)f FT 圖4六、（8分）某變極距式電容傳感器的圓形極板半徑，工作初始極板間距，極板間介質(zhì)為空氣。問(wèn)：（1）當(dāng)傳感器的極板間距變化時(shí)，傳感器的電容量變化為多少？（2）如果測(cè)量電路的靈敏度，記錄儀的靈敏度為，當(dāng)極板間距變化時(shí)，記錄儀的指示變化為多少？（注：真空介電常數(shù)）七、（10分）如圖5所示的一階低通濾波器，。試求：（1）該濾波器的上截止頻率；（2）確定傳遞函數(shù)，頻率響應(yīng)函數(shù)，幅頻特性，相頻特性；（3）當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，求濾波器的輸出信號(hào)。圖5八、（10分）一測(cè)試裝置的幅頻特性如圖6所示，其相頻特性為：=125.5 rad/s時(shí)相移75；=150.6 rad/s時(shí)相移90；626 rad/s時(shí)相移180。若用該裝置測(cè)量以下兩個(gè)信號(hào)x1(t)=A1sin125.5t + A2sin150.6t及x2(t)=A3sin626t + A4sin700t；試問(wèn)：該裝置對(duì)x1(t)和x2(t)能否實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量？請(qǐng)用實(shí)現(xiàn)測(cè)試不失真條件進(jìn)行分析。A（）(rad/s)85120圖6F九、（10分）現(xiàn)欲利用應(yīng)變式傳感器測(cè)量懸臂梁所受力F。以?xún)蓚€(gè)標(biāo)稱(chēng)阻值為R=120、靈敏度為Sg=2的電阻應(yīng)變片與兩個(gè)阻值為120的固定電阻組成半橋雙臂工作電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無(wú)窮大。在測(cè)量中應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?000，問(wèn)：（1）電阻應(yīng)變片的阻值變化R為多少？（2）電橋的輸出電壓為多少？（3）該電橋如何補(bǔ)償環(huán)境溫度的影響？（4）請(qǐng)?jiān)趫D7中示意應(yīng)如何在懸臂梁上粘貼這兩個(gè)應(yīng)變片，并對(duì)組橋情況作簡(jiǎn)要說(shuō)明。（注：微應(yīng)變，）圖7機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程試題（八）一、 填空（每空1分，共30分）1連續(xù)信號(hào)的幅值可以是連續(xù)的，也可以是離散的，如獨(dú)立變量和幅值均取連續(xù)值的信號(hào)稱(chēng)為（ ）信號(hào)；若離散信號(hào)的幅值也是離散的，則稱(chēng)為（ ）信號(hào)。2. 一個(gè)能量信號(hào)的平均功率為（ ）， 一個(gè)功率信號(hào)的能量為（ ）。3. 當(dāng)信號(hào)時(shí)間尺度擴(kuò)展時(shí)，信號(hào)的頻譜寬度（ ），幅值（ ）。4對(duì)于時(shí)不變線性測(cè)試系統(tǒng)，若輸入為某一頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出必是同頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)，該性質(zhì)稱(chēng)為系統(tǒng)的（ ）特性。5兩個(gè)傳遞函數(shù)各為和的測(cè)試環(huán)節(jié)串聯(lián)后得到的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為（ ）。6若要求測(cè)試裝置的輸出波形不失真，則其幅頻特性應(yīng)為（ ），相頻特性與之間成（ ）關(guān)系。7金屬絲電阻應(yīng)變片利用導(dǎo)體（ ）引起電阻的變化工作；半導(dǎo)體應(yīng)變片利用半導(dǎo)體（ ）的變化引起電阻的變化工作。8與極距變化型相比， 面積變化型電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是輸出與輸入成（ ）關(guān)系，但靈敏度（ ），適于較大位移測(cè)量。9壓電式傳感器一般用（ ）放大器作為前置放大器。10按照電橋輸出方式，電橋分為（ ）橋式電路和（ ）橋式電路。11濾波器的帶寬表示著它的頻率分辨力，通帶越窄則分辨力越（ ），響應(yīng)時(shí)間越（ ）。12設(shè)一帶通濾波器的下截止頻率，上截止頻率，則其中心頻率為（ ）。13根據(jù)采樣定理，采樣信號(hào)頻率與被測(cè)信號(hào)最高頻率之間應(yīng)滿(mǎn)足（ ）關(guān)系。14將一截止頻率為的高通濾波器和一截止頻率為的低通濾波器串聯(lián)，構(gòu)成的帶通濾波器的上截止頻率為（ ）、下截止頻率為（ ）。15測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性在時(shí)域可用（ ）函數(shù)來(lái)描述，在頻域可用（ ）函數(shù)來(lái)描述，在復(fù)數(shù)域可用（ ）函數(shù)來(lái)描述。16根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)的不同，調(diào)制可分為調(diào)幅、（ ）和 （ ）三種。17電橋是將電阻、電感、電容等參量的變化變?yōu)椋?）或（ ）輸出的一種測(cè)量電路。二、判斷正誤（答對(duì)一題得2分，答錯(cuò)一題得 -1分，不答得0分，共20分）1 凡頻譜是離散的信號(hào)必然是周期信號(hào)。 （ ）2 按信號(hào)的性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，瞬變信號(hào)屬于確定性信號(hào)。 （ ）3信號(hào)的時(shí)域描述和頻域描述包含同樣的信息量，兩種描述方法能相互轉(zhuǎn)換。 （ ）4當(dāng)輸入信號(hào)一定時(shí)，系統(tǒng)的輸出將完全取決于傳遞函數(shù)，而與該系統(tǒng)的物理模型無(wú)關(guān)。 （ ）5調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號(hào)的疊加。 （ ）6信號(hào)一經(jīng)截?cái)嗪?，將具有頻率無(wú)限延伸的頻譜。（ ）7一線性系統(tǒng)不滿(mǎn)足“不失真測(cè)試”條件，若用它傳輸一個(gè)的正弦信號(hào)，則必然導(dǎo)致輸出波形失真。 （ ）8測(cè)量裝置的靈敏度越高，其測(cè)量范圍就越大。 （ ）9能量轉(zhuǎn)換型傳感器直接消耗被測(cè)對(duì)象的輸入能量，因而必然造成被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的變化而產(chǎn)生測(cè)量誤差。 （ ）10壓電式加速度傳感器特別適合測(cè)量動(dòng)態(tài)量。 （ ）三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1列舉兩種物性型傳感器，并指出它們的變換原理，用在何處？2畫(huà)出圖3-2所示的被截?cái)嘤嘞液瘮?shù)的頻譜。圖3-23給定載波和調(diào)制信號(hào)頻譜(圖3-3)，用信號(hào)頻域圖形說(shuō)明調(diào)幅和同步解調(diào)的過(guò)程。圖3-34圖3-4為一電容電橋，兩相鄰橋臂為純電阻，另外相鄰兩臂為電容。請(qǐng)推導(dǎo)出該電橋達(dá)到平衡的條件。圖3-4四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1用一個(gè)時(shí)間常數(shù)為的一階裝置去測(cè)量周期分別為、的正弦信號(hào)，問(wèn)幅值誤差將是多少？（10分）2已知RC高通濾波器，（1）確定函數(shù)式，及濾波器截止頻率。（2）當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，求輸出信號(hào)（10分）圖4-23已知調(diào)幅波，試求：（1）所包含的各分量的頻率及幅值。（2）繪出調(diào)制信號(hào)與調(diào)幅波的頻譜。（10分）機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程試題（九）一、選擇題（每空1分，共10分）1在描述測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的參數(shù)中，（ ）反映了系統(tǒng)的滯后現(xiàn)象。a)線性度； b)回程誤差； c)靈敏度2按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系進(jìn)行分類(lèi)，壓電式傳感器屬能量（ ）型傳感器，電阻應(yīng)變片式傳感器屬能量（ ）型傳感器，電感式傳感器屬能量（ ）型傳感器。a)控制； b)轉(zhuǎn)換3對(duì)于1/3倍頻程帶通濾波器，下截止頻率為fc1，上截止頻率為fc2，中心頻率為f0，則fc2= （ ）fc1，f0= （ ）fc1。a)； b) ； c)； d)4直流電橋的橋臂中可接入的是 （ ），交流電橋的橋臂中可接入的是（ ）。a)電阻； b)電容； c)電感5在測(cè)試領(lǐng)域中，常用的調(diào)制方法為（ ）；交流電橋的輸出是（ ）波。a)調(diào)頻； b)調(diào)相； c)調(diào)幅二、填空（每空1分，共25分）1信息和信號(hào)的關(guān)系