機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)試卷及答案.

1、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)根底(第三版)試卷集.一、填空題1、周期信號(hào)的頻譜是離散的，而非周期信號(hào)的頻譜是_連續(xù)_的。2、均方值9 x2表示的是信號(hào)的強(qiáng)度，它與均值卩X、方差b x2的關(guān)系是_分=円2+_。3、測(cè)試信號(hào)調(diào)理電路主要有 _電橋、放大、調(diào)制解調(diào)電路。4、測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有 、。5、靈敏度表示系統(tǒng)輸岀與輸入之間的比值，是定度曲線的 。6、傳感器按信號(hào)變換特性可分為 、。7、當(dāng) 時(shí)，可變磁阻式電感傳感器的輸岀和輸入成近似線性關(guān)系，其靈敏度S趨于。8、和差特性的主要內(nèi)容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合 、的變化，才能使輸岀有最大值。9、信號(hào)分析的過(guò)程主要包括：、。10、 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性在時(shí)域

2、可用 來(lái)描述，在復(fù)數(shù)域可用 來(lái)描述，在頻域可用 來(lái)描述。11、 高輸入阻抗測(cè)量放大電路具有高的共模抑制比，即對(duì)共模信號(hào)有抑制作用，對(duì)信號(hào)有放大作用。12、 動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上同時(shí)設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導(dǎo)線間存在 。13、 壓控振蕩器的輸出電壓是方波信號(hào)，其 與輸入的控制電壓成線性關(guān)系。14、 調(diào)頻波的解調(diào)又稱(chēng) 路稱(chēng)為。15、 濾波器的通頻帶寬和響應(yīng)時(shí)間成 關(guān)系。16、 濾波器的頻率分辨力主要由其 決定。17、對(duì)于理想濾波器，濾波器因數(shù)入= 。18、 帶通濾波器可由低通濾波器(fc2)和高通濾波器(fc1)_而成(fc2 fc1)。19、 測(cè)試系統(tǒng)的線性度和滯后度是由 誤差引起的；而重復(fù)性誤差

3、是由誤差引起的。二、問(wèn)答題(共30分)1、什么是測(cè)試？說(shuō)明測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成及各組成局部的作用。(10分)2、說(shuō)明電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的異同點(diǎn)，各有何優(yōu)點(diǎn)？(10分)3、選用傳感器的原那么是什么？ (10分)三、計(jì)算題(共55分)1、信號(hào) x(t)=e-t (t 0)，(1) 求x(t)的頻譜函數(shù)X(f)，并繪制幅頻譜、相頻譜。 求x(t)的自相關(guān)函數(shù) Rx (t ) o( 15分)10 分串聯(lián)19、系統(tǒng)、2、二階系統(tǒng)的阻尼比E ，求3 =3 n時(shí)的幅值誤差和相位誤差，如果使幅值誤差不大于10%，應(yīng)取多大阻尼比？。3、一電容傳感器，其圓形極板r = 4mm，工作初始間隙S 0 ，(1) 工作

4、時(shí)如果傳感器的工作間隙變化= 2卩m求電容的變化量。(2) 如果測(cè)量電路靈敏度 S1=100mv/pF，讀數(shù)儀表靈敏度 S2=5格/mv,在A5 = 2時(shí)，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？( 0 = 8.85 X0-12 F/m)(8 分)4、RC低通濾波器的 R=1K Q，C=1MF，當(dāng)輸入信號(hào)卩x= 100sin1000t時(shí)，求輸出信號(hào)卩y o(7分)5、(1 )在以下圖中寫(xiě)出動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀所包含的各個(gè)電路環(huán)節(jié)。(2)如被測(cè)量x(t) = sin 31，載波y(t)=sin6 31，畫(huà)出各環(huán)節(jié)信號(hào)的波形圖。(15一、填空題：1、連續(xù)2、2=H2+&2 3、電橋、放大、調(diào)制解調(diào)電路4、非線性度、靈敏

5、度、回程誤差5、斜率6、組合型、一體化型7Ao O0定位8、相鄰相反 相對(duì)相同9、信號(hào)分析、信號(hào)處理10、傳遞函數(shù)、頻率函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù) 11、差模12、分布電容13、頻率14、鑒頻、鑒頻器 15、反比16、帶寬B 17、1 18、 隨機(jī)一、問(wèn)答題1、答：測(cè)試是測(cè)量和試驗(yàn)的綜合，是一種研究型的探索型的、論證型的測(cè)量過(guò)程，也是獲取信息的過(guò)程。(1)測(cè)量對(duì)象(2) 傳感器：在測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)試對(duì)象之間建立了一定的連接關(guān)系，它直接感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。是測(cè)試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。(3) 中間轉(zhuǎn)換電路(信號(hào)調(diào)理電路)：作用是將傳感器的輸岀信號(hào)進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換，使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理。(4

6、) 信號(hào)處理單衣：它是以計(jì)算機(jī)為核心對(duì)中間轉(zhuǎn)換電路的輸岀信號(hào)作進(jìn)一步地處理(如：計(jì)算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等)(5) 顯示、記錄局部：作用是輸岀測(cè)試結(jié)果。2、答：相同之處在于：都是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，且dR/R=(1+2H) +入E ,其中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，(1+2H) 是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，入E 是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化，所以dR/R- (1+2H) ，S- 1+2H;而半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。所以dR/R=X E，S-X Eo各自的優(yōu)點(diǎn)分別為：電阻絲應(yīng)

7、變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，一般為電阻絲應(yīng)變片的50-70倍。3、根本原那么是：選用的傳感器其性能應(yīng)當(dāng)與被測(cè)信號(hào)的性質(zhì)相匹配。(1)靜態(tài)特性方面：a、應(yīng)使被測(cè)量的變化范圍在傳感器的線性范圍以?xún)?nèi)，并保證線性誤差在允許范圍內(nèi)；b、傳感器的分辨率(力)從數(shù)據(jù)上應(yīng)小于測(cè)量要求的分辨率(力)c、滿(mǎn)足實(shí)際要求的條件下，精度不宜過(guò)高。3.解：1v S=-4.94 X 10-9F/m當(dāng) =2Hm 時(shí),C=S?=-4.94 X 10-9F/m X(2X 1om-15 L=-+9.88X 10 F(2)讀取儀表的變化格數(shù)為：9.88X 10-15 X 1012S?S=9.88 X 10-3 X

8、100 X 5=4.94(格)1 1 1 94. 解：T低通濾波器的截止頻率 W=2 fc2=2 ?10 Hz2RC而輸入信號(hào) H=100sin100t的頻率 Wx=1000Hz W，1所以低通濾波器相當(dāng)于積分器，Hy=Hxdt =10-9 100si n1000tdtRC=10-10sin (1000t-90 0)5解：見(jiàn)課本101頁(yè)，圖3-19動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀方框圖，以及各波形圖。一、填空題(每空分，共15分)1、 非周期信號(hào)可分為瞬變非周期信號(hào)和 信號(hào)。2、均方值9 x2表示的是信號(hào)的 ，它與均值卩x、方差a x2的關(guān)系是o3、測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)有 、 o4、測(cè)試系統(tǒng)的組成類(lèi)型大體分為 和

9、o5、當(dāng) 時(shí)，可變磁阻式電感傳感器的輸岀和輸入成近似線性關(guān)系，其靈敏度S趨于o6、和差特性的主要內(nèi)容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合 、的變化，才能使輸岀有最大值7、信號(hào)分析的過(guò)程主要包括： 、 o8、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上同時(shí)設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導(dǎo)線間存在 o9、在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，常采用 放大器。10、 根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)的不同，調(diào)制可分為 、o11、 壓控振蕩器的輸岀電壓是方波信號(hào)，其 與輸入的控制電壓成線性關(guān)系。12、 調(diào)頻波的解調(diào)電路稱(chēng)為 o13、 濾波器的頻率分辨力主要由其 決定。14、 決定著濾波器對(duì)帶寬外頻率成分衰阻的能力。15、 帶通濾波器可由低通濾波器(fc2)和高通濾波

10、器(fcl) _而成(fc2 fcl)。16、 用濾波的方法從信號(hào)提取的頻率成分越窄，即帶寬越小，需要的時(shí)間就越_。217、 如信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為 Acos 3T,那么其均方值9 x =。18、 低通濾波器對(duì)階躍響應(yīng)的建立時(shí)間下帶寬B成、，或者說(shuō)它們之間的乘機(jī)是 。19、 測(cè)試系統(tǒng)的線性度和滯后度是由 誤差引起的；而重復(fù)性誤差是由誤差引起的。二、問(wèn)答題(共30分)1、什么是測(cè)試？簡(jiǎn)述測(cè)試技術(shù)的含義。(10分)2、說(shuō)明電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的異同點(diǎn)，各有何優(yōu)點(diǎn)？(10分)3、簡(jiǎn)述調(diào)幅波的特點(diǎn)。(10分)三、計(jì)算題(共55分)5、信號(hào) x(t)=e-t (t 0)，(1)求x(t)的頻譜函數(shù)X

11、(f)，并繪制幅頻譜、相頻譜。 求x(t)的自相關(guān)函數(shù) Rx (t ) o(10分)2、求周期信號(hào)x(t) = cos10t + sin (100t -45通過(guò)時(shí)間常數(shù)為 的一階系統(tǒng)的輸岀信號(hào)。(10分)3、 磁電式速度傳感器線圈平均直徑D=25mm，氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=6000Gs,如傳感器的靈敏度 S=600mv/cm/s，那么工作線圈匝數(shù)應(yīng)為多少？(7分)4、 調(diào)幅波 Xm(t) = (100 + 30 cosQ t +20 cos3Q t )cos w ct ，其中 f c =10KHz，f =500Hz o 試求：(1 ) xm(t)所包含的各分量的頻率和幅值。(2)繪出調(diào)制信號(hào)與調(diào)

12、幅波的頻譜。(13分)5、(1 )在以下圖中寫(xiě)出動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀所包含的各個(gè)電路環(huán)節(jié)。(2)如被測(cè)量x(t) = sin w t，載波y(t)=sin6 w t，畫(huà)出各環(huán)節(jié)信號(hào)的波形圖。(15分)一、填空題：2、非周期2、2=H2+&23、靈敏度、非線形度、回程誤差4、組合型一體化型5Ao& 6、相鄰相反相對(duì)相同7、信號(hào)加工、信號(hào)變換，提取又有信號(hào)的過(guò)程8、分布電容9、程序控制10、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相11、鑒頻12、鑒頻器13、帶寬B 14、信頻程選擇性15、串聯(lián)16、長(zhǎng)17、A 18、反比；常數(shù)19、串聯(lián)二、問(wèn)答題1、答：測(cè)試是測(cè)量和試驗(yàn)的綜合，是一種研究型的探索型的、論證型的測(cè)量過(guò)程，也是獲取信息

13、的過(guò)程。(6) 測(cè)量對(duì)象(7) 傳感器：在測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)試對(duì)象之間建立了一定的連接關(guān)系，它直接感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。是測(cè)試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。(8) 中間轉(zhuǎn)換電路(信號(hào)調(diào)理電路)：作用是將傳感器的輸岀信號(hào)進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換，使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理。(9) 信號(hào)處理單衣：它是以計(jì)算機(jī)為核心對(duì)中間轉(zhuǎn)換電路的輸出信號(hào)作進(jìn)一步地處理(如：計(jì)算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等)(10) 顯示、記錄局部：作用是輸岀測(cè)試結(jié)果。2、答：相同之處在于：都是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，且dR/R=(1+2H) +入E ,其中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，(1+2H) 是由幾何尺寸變化引起的阻值變化

14、，入E是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化，所以dR/R-(1+2H) ，S- 1+2H;而半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。所以dR/R=X Ee，S-入Eo各自的優(yōu)點(diǎn)分別為：電阻絲應(yīng)變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，一般為電阻絲應(yīng)變片的50-70倍。3、特點(diǎn)有：(1)當(dāng)調(diào)制信號(hào)x(t)0時(shí)，調(diào)幅波xm (t)與載波y(t)同頻同相，其幅值的大小與 x(t)的大小有關(guān)；x(t) y(t)(3)調(diào)幅波是一咼頻，但其包洛線和調(diào)制信號(hào)x(t)相似，其副值受x(t)變化的影響,y(t)的頻率越高,即波形越寬，

15、相似程度越好三、計(jì)算題：1、x(f)=x(t) e-j2ftdt=-e(-j2f-1) 0x(f)11 4 2f2(f)=-arctg(2 f)頻譜圖如下:T Rx()=x(t)x(t+)dt=ete (t)dt=ee2tdt =e-0 22、解：對(duì)于二階系統(tǒng)：當(dāng)W=wn 時(shí)，A(w) =1/2 Z1 (w) =-90幅值誤差=A(w)-1 X 100%=150%A m相位誤差=巾(w)= -90 如使幅值誤差不大于10%，那么I A(w)-1 I 即 0.9 A(w) 1/2Z.1Z 0)，(1) 求x(t)的頻譜函數(shù)X(f)，并繪制幅頻譜、相頻譜。(8分)(2) 求x(t)的自相關(guān)函數(shù) R

16、x ( t ) o(4分)7、二階系統(tǒng)的阻尼比E ，求3 =3 n時(shí)的幅值誤差和相位誤差，如 果 使 幅 值 誤 差 不 大 于 20%， 應(yīng) 取 多 大 阻 尼 比？(10 分)8、RC低通濾波器的 R=10K Q，當(dāng)輸入信號(hào)卩x= 10sin100t時(shí)，(8 分)求輸出信號(hào)卩y 。填空1 X 20每空1分1. 離散2、a。1 TT/2x(t)dt;2 TT /2anT/2x(t) cos notdt;2 TT/2bnT /2x(t) sin notdt;3.濾波器4.隨機(jī)、數(shù)字5 QT /26.正應(yīng)變效應(yīng)7.逆壓電效應(yīng) 8. sinc或sinx/x2 2 29.NtX2td 10. X x

17、 X 11.非線性度、靈敏度、回程誤差12.壓阻效應(yīng)13.調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相二、問(wèn)答題5X 10每題10分1、答11傳感器：在測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)試對(duì)象之間建立了一定的連接關(guān)系，它直接感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。是測(cè)試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。12 中間轉(zhuǎn)換電路信號(hào)調(diào)理電路：作用是將傳感器的輸岀信號(hào)進(jìn)行傳輸、放大和轉(zhuǎn)換，使其適合顯示、紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理。13信號(hào)處理單衣：它是以計(jì)算機(jī)為核心對(duì)中間轉(zhuǎn)換電路的輸岀信號(hào)作進(jìn)一步地處理如：計(jì)算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等14顯示、記錄局部：作用是輸岀測(cè)試結(jié)果。2、答：相同之處在于：都是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，且dR/R=1+2H +入E ,其中H為材料的泊桑比，E為材

18、料的彈性模量，1+2H 是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，入E是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應(yīng)變片是利用導(dǎo)體形變引起的阻值變化，所以dR/R-1+2H ，S- 1+2H;而半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。所以dR/R=X Ee，A入Eo各自的優(yōu)點(diǎn)分別為：電阻絲應(yīng)變片具有相當(dāng)高的適應(yīng)性；半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高，一般為電阻絲應(yīng)變片的50-70倍。3、答：兩個(gè)條件：相對(duì)兩臂阻抗之模的乘機(jī)應(yīng)相等，并且它們的阻抗角之和也必須相等。實(shí)現(xiàn)：電阻平衡，電容平衡。4、 答：對(duì)系統(tǒng)的微分方程做拉氏變換，傳遞函數(shù)為輸岀和輸入的拉氏變換之商，另拉氏變換中的a=0即可求

19、得頻率響應(yīng)函數(shù)，對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行拉 氏反變換就可求得脈沖響應(yīng)函數(shù)。它們之間的關(guān)系分別是拉氏變換對(duì)和傅立葉變換對(duì)關(guān)系。5、 答：一般步驟：1對(duì)系統(tǒng)建模，2求拉氏變換3求傳遞函數(shù)4求頻率響應(yīng)函數(shù)、幅頻特性和相頻特性；6畫(huà)相應(yīng)的圖形并分析改良之。 二階系統(tǒng)圖形有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)它進(jìn)行討論，并考慮最左最右的趨勢(shì)。三、計(jì)算題：30分1、x(f)=x(t)e-j2 ft dt=-e (-j21 j2 ff-1)=-0 11j2 fx(f) I =(f)=-arctg(2 f)頻譜圖如下:(8 分) Rx()=x(t)x(t+)dt= e te (t dt =ee 2tdt = e-T (4 分)00 22、解

20、：對(duì)于二階系統(tǒng)：當(dāng)w=wn 時(shí)，A(w) =1/2 Z1 (w) =-90(10 分)幅值誤差=A(w)-1 X 100%=150%A m相位誤差=巾(w)= -90 如使幅值誤差不大于 20%，那么I A(w)-1 I 0.2即0.8 A(w) 0), 求x(t)的頻譜函數(shù)X(f)，并繪制幅頻譜、相頻譜。(8分) 求x(t)的自相關(guān)函數(shù)Rx (t ) o(4分)3、 一電容傳感器，其圓形極板r = 4mm，工作初始間隙S o ,(1) 工作時(shí)如果傳感器的工作間隙變化= 1卩m求電容的變化量。(6分)(2) 如果測(cè)量電路靈敏度 Si=100mv/pF，讀數(shù)儀表靈敏度 S2=5格/mv,在A5

21、= 2時(shí)，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？仁 0 = 8.85 X012 F/m)(4分)一、填空(1X 20分)(每個(gè)空1分)1.均勻譜2 .濾波器3. (1，5)4.結(jié)構(gòu)型、物性型 5.x-! (t)x2 (t)d6.非線性度、靈敏度、回程誤差7、差模 8.帶寬9.110.自感式、互感式11.斜率12. Ao?60、定值13. 分布電容14.鑒頻器 15.反比二、問(wèn)答題(5X 10分)(每題10分)1. (1)靈敏度(2)響應(yīng)特性(3)線性范圍 (4)穩(wěn)定性(5)精確度(6)測(cè)量方式等2調(diào)制：就是使一個(gè)信號(hào)的某些參數(shù)在另一個(gè)信號(hào)的控制下而發(fā)生變化的過(guò)程。 解調(diào)：從已調(diào)制波中恢復(fù)岀調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。作用：調(diào)制的目的：使緩變信號(hào)便于放大和輸岀。解調(diào)的目的：恢復(fù)原信號(hào)。3答：對(duì)一個(gè)測(cè)試裝置，其輸岀y(t)和輸入x(t)滿(mǎn)足y