機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)參考

1、第二章 信號(hào)分析基礎(chǔ)（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(lái)傳輸?shù)?。這些物理量就是 信號(hào) ，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 時(shí)間 為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述，以 頻率 為獨(dú)立變量。3、 周期信號(hào)的頻譜具有三點(diǎn)： 離散性 ， 諧波性 ， 收斂性 。4、 非周期信號(hào)包括 準(zhǔn)周期 信號(hào)和 瞬態(tài)非周期 信號(hào)。5、 描述隨機(jī)信號(hào)的時(shí)域特征參數(shù),有均值，均方值，方差6、 對(duì)信號(hào)的雙邊譜而言，實(shí)頻譜（幅頻譜）總是 偶 對(duì)稱(chēng)，虛頻譜（相頻譜）總是 奇 對(duì)稱(chēng)。7、信號(hào)x(t)的均值x表示信號(hào)的 直流 分量，方差描述信號(hào)的 波動(dòng)量 。

2、7、 當(dāng)延時(shí)0時(shí)，信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)Rx(0)= ，且為Rx()的 均方 值。9、 周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)是 同頻率 周期信號(hào)，但不具備原信號(hào)的 相位 信息。10、 為了識(shí)別信號(hào)類(lèi)型，常用的信號(hào)分析方法有 概率密度函數(shù) 、和 自相關(guān)函數(shù) 。11、為了獲得測(cè)試信號(hào)的頻譜，常用的信號(hào)分析方法有 傅里葉變換法 、 和 濾波法 12、 設(shè)某一信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為，則該信號(hào)的均方值為=A，均方根值為xrms=。（二）判斷對(duì)錯(cuò)題（用或表示）1、 各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過(guò)程一定是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。（對(duì) ）2、 信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述包含相同的信息量。（對(duì) ）3、 非周期信號(hào)的頻譜一定是連續(xù)的。（錯(cuò) ）4、 非周期信號(hào)幅頻譜與

3、周期信號(hào)幅值譜的量綱一樣。（錯(cuò) ）5、 隨機(jī)信號(hào)的頻域描述為功率譜。（對(duì) ）6、 互相關(guān)函數(shù)是偶實(shí)函數(shù)。（錯(cuò) ）（三）單項(xiàng)選擇題1、下列信號(hào)中功率信號(hào)是（ ）。 A.指數(shù)衰減信號(hào) B.正弦信號(hào)、C.三角脈沖信號(hào) D.矩形脈沖信號(hào)2、周期信號(hào)x(t) = sin(t/3)的周期為（ ）。 A. 2/3 B. 6 C. /3 D. 23、下列信號(hào)中周期函數(shù)信號(hào)是（ ）。 A.指數(shù)衰減信號(hào) B.隨機(jī)信號(hào) C.余弦信號(hào)、D.三角脈沖信號(hào)4、設(shè)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為脈沖函數(shù)，則自功率譜密度函數(shù)必為（ ）。A. 脈沖函數(shù) B. 有延時(shí)的脈沖函數(shù) C. 零 D. 常數(shù)5、兩個(gè)非同頻率的周期信號(hào)的相關(guān)函數(shù)為（ ）

4、。 A. 0 B. 1 C. D. 周期信號(hào)6、概率密度函數(shù)提供的信號(hào)的信息是（ ）。A. 沿頻率軸分布 B. 沿時(shí)域分布 C. 沿幅值域分布 D. 沿強(qiáng)度分布7、不能用確定的數(shù)學(xué)公式表達(dá)的信號(hào)是（ ）。 A復(fù)雜周期信號(hào) B瞬態(tài)信號(hào) C隨機(jī)信號(hào) D.非周期信號(hào)8、已知函數(shù)x(t)的傅里葉變換為X(f)，則函數(shù)y(t)=2x(3t)的傅里葉變換為（ ）。A B C D 2X(f)（四）簡(jiǎn)答和計(jì)算題1、 求正弦信號(hào)的絕對(duì)均值|x|和均方根值xrms。2、 求正弦信號(hào)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?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)的傅立葉變換。5、 求指數(shù)衰減振蕩信號(hào)的頻譜。

5、6、已知信號(hào)，試計(jì)算并繪圖表示 （1）傅里葉級(jí)數(shù)實(shí)數(shù)形式的幅值譜、相位譜； （2）傅里葉級(jí)數(shù)復(fù)數(shù)形式的幅值譜、相位譜； （3）幅值譜密度。7、 已知信號(hào)，求信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，并畫(huà)出自功率譜（雙邊幅值譜）。8、 求頻率相同的單位方波和正弦波的互相關(guān)函數(shù)。9、 相關(guān)濾波器的基本原理是什么？舉例說(shuō)明其工程應(yīng)用。同頻相關(guān)、不同頻不相關(guān)。應(yīng)用：通過(guò)兩個(gè)間隔一定距離的傳感器來(lái)不接觸地測(cè)試物體的速度。10、 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。信號(hào)的常值分量為其自相關(guān)函數(shù)均值的開(kāi)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；11、 某一系統(tǒng)的輸入信號(hào)為x

6、(t)，若輸出y(t)與輸入x(t)相同，輸入的自相關(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(shuō)明該系統(tǒng)起什么作用？該系統(tǒng)的作用是使信號(hào)幅值不變、相位提前T；第三章 測(cè)試系統(tǒng)的基本特性（一）填空題1、 某一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為，輸入信號(hào)，則輸出信號(hào)的頻率為 0.5 ，幅值，相位。2、 試求傳遞函數(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 1233、 為了獲得測(cè)試信號(hào)的頻譜，常用的信號(hào)分析方法有 傅里葉變換 、 和 濾波法 。4、 當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系為時(shí)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn) 測(cè)試。此時(shí)，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 被測(cè)量 越小。6、 一個(gè)理

7、想的測(cè)試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)該具有 線性 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 （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(cè)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(yīng)中，超調(diào)量 。（1）存在，但5 （2）存在，但 B. C D C22、若模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)為10，最大輸入信號(hào)為2.5V，則該轉(zhuǎn)換器能分辨出的最小輸入電壓信號(hào)為（ ）。A 1.22mV B 2.44mV

8、 C 3.66mV D 4.88mV3、AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則（ ）。 A轉(zhuǎn)換精度越低 B 轉(zhuǎn)換速度越快 C轉(zhuǎn)換精度越高 D分辨力越低（四）簡(jiǎn)答和計(jì)算題1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為010V。為了能識(shí)別2mV的微小信號(hào)，量化器的位數(shù)應(yīng)當(dāng)是多少？若要能識(shí)別1mV的信號(hào)，量化器的位數(shù)又應(yīng)當(dāng)是多少？2、 模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，采樣間隔分別取1ms，0.5ms，0.25ms和0.125ms。按照采樣定理，要求抗頻混濾波器的上截止頻率分別設(shè)定為多少Hz（設(shè)濾波器為理想低通）？3、某信號(hào)的幅值頻譜如下圖。試畫(huà)出當(dāng)采樣頻率fs分別為1)2500Hz，2) 2200Hz，3) 1500Hz時(shí)離散信號(hào)在0fN之間的幅值頻譜

9、。f Hz02008001200A(f)22.801.80題圖 5-54、 已知某信號(hào)的截頻fc125Hz，現(xiàn)要對(duì)其作數(shù)字頻譜分析，頻率分辨間隔1Hz。問(wèn)：1)采樣間隔和采樣頻率應(yīng)滿足什么條件？2)數(shù)據(jù)塊點(diǎn)數(shù)N應(yīng)滿足什么條件？3)原模擬信號(hào)的記錄長(zhǎng)度T?5、信號(hào)從連續(xù)到離散的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)哪些誤差，怎樣減少和避免這些誤差。解：(a)分辨率造成的量化誤差。解決方法：提高量化位數(shù)(b)轉(zhuǎn)換頻率不夠高造成的頻譜混疊。解決方法：提高采樣頻率(c)偏移誤差輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的值。解決方法：調(diào)零(d)能量泄露誤差。解決方法：窗函數(shù)頻譜的主峰瓣寬度越窄，旁瓣幅度越小第六章 傳感器原理與測(cè)量電路習(xí)題（

10、一）填空題1、 屬于能量控制型的傳感器有 電阻、電容、電感、渦流 等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有 壓電、磁電 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 金屬絲幾何變形 引起的電阻變化，后者利用 半導(dǎo)體材料的電阻率變化 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 差動(dòng) 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： 電荷 放大器和 電壓 放大器，后接 電荷 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

11、電渦流 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 電介質(zhì)壓電效應(yīng) 而工作的。（二）選擇題1、 電阻應(yīng)變片的輸入為 。（1）力 （2） 應(yīng)變 （3）速度 （4）加速度2、 結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠 的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(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

12、）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）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)，其靈敏度與之間的關(guān)系是： 。（1） （2） （3） （4）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10、 光敏元件中 是直接輸出電壓的。（1）光敏電阻 （2）光電阻 （3）光敏晶體管 （4）光導(dǎo)纖維11、下列傳感器屬于發(fā)

13、電型位移傳感器的是（ ）。 A.電阻式位移傳感器 B.電容式位移傳感器 C.電感式位移傳感器 D.磁電式位移傳感器12、測(cè)量范圍大的電容式位移傳感器的類(lèi)型為（ ）A容柵型 B變極距型 C變介質(zhì)型 D 變極板面積型13、在光柵式位移傳感器中，為了分辨小于柵距W的位移量，必須采用（ ）。A 放大電路 B 辨向電路 C 微分電路 D 細(xì)分電路14、可用作測(cè)量小位移的傳感器有（ ）。 A電渦流傳感器 B感應(yīng)同步器 C光柵 D磁尺15、壓電傳感器是高內(nèi)阻傳感器，因此，要求前置放大器的輸入阻抗（ ）。A很高 B.較高 C很低 D較低 16、半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于（ ）。A. 壓磁效應(yīng) B. 壓電效應(yīng)

14、 C. 壓阻效應(yīng) D. 霍爾效應(yīng)（三）判斷對(duì)錯(cuò)題（用或表示）1、 滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測(cè)量。（對(duì) ）2、 渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器（對(duì)）3、 壓電加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（錯(cuò) ）4、 磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（錯(cuò)）（四）簡(jiǎn)答和計(jì)算題1、 哪些傳感器可選作小位移傳感器？電渦流傳感器，電容傳感器，微波測(cè)距傳感器。相位測(cè)量激光傳感器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？答：優(yōu)點(diǎn)：能對(duì)位移，厚度，表面溫度，速度，應(yīng)力，材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不怕油等介質(zhì)

15、污染。不能，只有在小范圍才能保證一定線性度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？答：厚度，表面溫度，速度，應(yīng)力。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。答：電渦流傳感器不能測(cè)量塑料物體移動(dòng)的位移，因?yàn)闄z測(cè)對(duì)象錯(cuò)誤。塑料不能產(chǎn)生渦流，要在塑料上加裝金屬材質(zhì)的物體。 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？答：加速度傳感器要通過(guò)質(zhì)量塊把加速度轉(zhuǎn)換為力作用在壓電片上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(shuō)明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡(jiǎn)要說(shuō)明其

16、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(shuō)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，工作初始極板間距離，介質(zhì)為空氣。問(wèn)：（1） 如果極板間距離變化量，電容的變化量是多少？（2） 如果測(cè)量電路的靈敏度，讀數(shù)儀表的靈敏度（格mV）在時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少？8、 選用傳感器的基本原則是什么？選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測(cè)量方式等六個(gè)方面的問(wèn)題。1、靈敏度一般說(shuō)來(lái)，傳感器靈敏度越高越好，但，在確定靈敏度時(shí)，要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。 a)靈敏度過(guò)高引起的干擾問(wèn)題； b)量程范圍。 c)交叉靈敏度問(wèn)題2 響應(yīng)特性 傳感器的響應(yīng)特性是指在

17、所測(cè)頻率范圍內(nèi)，保持不失真的測(cè)量條件。 實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總不可避免地有一定延遲，但總希望延遲的時(shí)間越短越好。 3 線性范圍 任何傳感器都有一定的線性工作范圍。在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證測(cè)量精度的基本條件。 4 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是表示傳感器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間與環(huán)境。5 精確度 傳感器的精確度是表示傳感器的輸出與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)程度6 測(cè)量方式 傳感器工作方式，也是選擇傳感器時(shí)應(yīng)考慮的重要因素。例如，接觸與非接觸測(cè)量、破壞與非破壞性測(cè)量、在線與非在線測(cè)量等。9、 什么

18、是物性型傳感器? 利用其物理性變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的傳感器,如熱敏電阻傳感器、光電式傳感器。10、 什么是壓電效應(yīng)？壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。11、 為什么壓電式加速度傳感器要使用高輸入阻抗電荷放大器？因?yàn)閴弘娛絺鞲衅鬏敵龅碾娦盘?hào)很微弱，為了提高靈敏度，需要使用電荷放大器。12

19、、 什么是結(jié)構(gòu)型傳感器? 結(jié)構(gòu)型傳感器是以結(jié)構(gòu)（如形狀、尺寸等）為基礎(chǔ)，利用某些物理規(guī)律來(lái)感受（敏感）被測(cè)量，井將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。第七章 振動(dòng)的測(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(guó)家計(jì)量等部門(mén)嚴(yán)格校準(zhǔn)過(guò)的傳感器起著“振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)傳遞”的作用，稱(chēng)為傳感器。（二）判斷對(duì)錯(cuò)題（用或表示）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?lè)y(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