機械工程測試技術(shù)試卷及答案

1、一、 填空題（20分，每空1分）1.測試技術(shù)是測量和實驗技術(shù)的統(tǒng)稱。工程測量可分為 靜態(tài)測量 和 動態(tài)測量 。2.測量結(jié)果與 被測真值 之差稱為 測量誤差 。3.將電橋接成差動方式習以提高 靈敏度 ，改善非線性，進行 溫度 補償。4.為了 補償 溫度變化給應(yīng)變測量帶來的誤差，工作應(yīng)變片與溫度補償應(yīng)變片應(yīng)接在 相鄰 橋臂上。5調(diào)幅信號由載波的 幅值攜帶信號的信息，而調(diào)頻信號則由載波的 頻率 攜帶信號的信息。6繪制周期信號的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學表達式是 傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù) ，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學表達式是 傅氏復指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù) 。7信號的有效值又稱為 均方根值 ，有效值的平方稱為 均

2、方值 ，它描述測試信號的強度(信號的平均功率)。8確定性信號可分為周期信號和非周期信號兩類，前者頻譜特點是 離散的 ，后者頻譜特點是 連續(xù)的 。9.為了求取測試裝置本身的動態(tài)特性，常用的實驗方法是 頻率響應(yīng)法 和 階躍響應(yīng)法 。10.連續(xù)信號與進行卷積其結(jié)果是： 。其幾何意義是 把原函數(shù)圖像平移至位置處 。二、 選擇題（20分，每題2分）1直流電橋同一橋臂增加應(yīng)變片數(shù)時，電橋靈敏度將(C)。A增大 B減少 C.不變 D.變化不定2調(diào)制可以看成是調(diào)制信號與載波信號(A)。A相乘 B相加 C相減 D.相除3描述周期信號的數(shù)學工具是(D)。A相關(guān)函數(shù) B拉氏變換 C傅氏變換 D.傅氏級數(shù)下列函數(shù)表達

3、式中，(B)是周期信號。ABC5時域信號的時間尺度壓縮時，則其頻帶的變化為(B)。A頻帶變窄、幅值增高 B頻帶變寬、幅值壓低C頻帶變窄、幅值壓低 D頻帶變寬、幅值增高6非線性度是表示定度曲線(A)的程度。A偏離其擬合直線 B接近真值 C正反行程的不重合7一般來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，則其測量范圍(B)。A越寬 B越窄 C不變8.下列哪一種敏感元件不屬于彈性式壓力敏感元件（D）A.波登管 B膜片C波紋管 D電阻應(yīng)變片9.對于單向應(yīng)力狀態(tài)的測量，貼應(yīng)變片時，應(yīng)變片的方向與主應(yīng)力方向應(yīng)該相交成（A）A.0° B45°C90° D30°10二階裝置引入合適阻尼

4、的目的是（C）。A使系統(tǒng)不發(fā)生共振 B使得讀數(shù)穩(wěn)定C獲得較好的幅頻、相頻特性三、簡答題（共30分）1.信號分析和處理必需遵循的原則有哪幾點？（4分）答： 各環(huán)節(jié)的輸入量與輸出量之間應(yīng)保持一一對應(yīng)的關(guān)系，并盡量不失真；（2） 盡可能減小或消除各種干擾。（2）2.周期信號的頻譜具有哪幾個特點？（6分）答： 周期信號的頻譜是離散的。（2） 每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上，基波頻率是各分量頻率的公約數(shù)。（2） 各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。工程中常見的周期信號，其諧波幅值總的趨勢是隨諧波次數(shù)的增高而減小的。因此，在頻譜分析中沒必要取那些次數(shù)過高的諧波分量。（2）3.現(xiàn)有電阻和，電感

5、L和電容C，連結(jié)成四臂交流電橋，試畫出能滿足電橋平衡的正確接橋方法，并寫出該電橋的平衡條件。（設(shè)激勵為，輸出為）。（5分）答：正確的接橋方法如圖所示：（3）電橋的平衡條件是：（2）4.有人在使用電阻應(yīng)變片時，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提高靈敏度。試問，在半橋上各串聯(lián)一片的情況下，是否可以提高靈敏度？為什么？（5分）答：不能提高靈敏度。因為半橋雙臂時，其輸出電壓為：（2）當量橋臂各串聯(lián)電阻應(yīng)變片時，其電阻的相對變化量為（2）即仍然沒有發(fā)生變化，故靈敏度不變。要提高靈敏度只能將雙臂電橋改為全橋連接。這時。（1）5.什么是調(diào)制和解調(diào)？為什么要調(diào)制？（5分）答：所謂調(diào)制，就

6、是在調(diào)制信號（測試信號）的控制下，使載波信號（工作信號）的某些參數(shù)（如幅值、頻率、相位）發(fā)生變化的過程。（2）解調(diào)，就是從已調(diào)制波中恢復出調(diào)制信號的過程一般的被測量，如力、位移、應(yīng)變等，經(jīng)傳感器檢測變換后，常常是一些緩變的電信號。（1）經(jīng)過調(diào)制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，調(diào)制波抗干擾能力強，也便于傳輸。（2）6.在機械工程中常見的有哪些參數(shù)的測量？（5分）答：在機械工程的測試過程中，常見的參數(shù)測量有：應(yīng)力的測量；應(yīng)變的測量；扭矩的測量、振動信號的測量；聲強測量；聲發(fā)射測量；位移的測量；流量的測量；壓力的測量等。（每一種0.5分）四、計算題（共20分，每小題10分）1.求如

7、圖所示三角脈沖信號的頻譜。0T/2-T/2Atx(t)解：1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。解：一個周期內(nèi)的表達式為：（2）因為為偶函數(shù)，所以， （1）（2）出此得的三角函數(shù)形式傅里葉級數(shù)展開為（1）n次諧波分量的幅值（1）n次諧波分量的相位（1）畫出的頻譜如圖所示。（2）2.用電阻應(yīng)變片及雙臂電橋懸臂梁的應(yīng)變。其貼片及組橋方法如圖所示。已知圖中，上下貼片位置對稱，應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。應(yīng)變值，電橋供橋電壓。試分別求出如圖組成橋路時的輸出電壓解：如圖（b）組橋時的輸出電壓為（5）如圖（c）組橋時的輸出電壓為（5）一、填空題（20分，每空1分） 8、帶通濾波器的中心頻率F=500HZ，負3分貝點的

8、帶寬B=10HZ，則該濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q=（ 50 ）。1將電橋接成差動方式習以提高 靈敏度 ，改善非線性，進行 溫度 補償。2調(diào)幅信號由載波的 幅值 攜帶信號的信息，而調(diào)頻信號則由載波的 頻率 攜帶信號的信息。3調(diào)幅過程在頻域相當于 頻率搬移乘法器 過程，調(diào)幅裝置實質(zhì)上是一個 。4.測試技術(shù)是測量和實驗技術(shù)的統(tǒng)稱。工程測量可分為 靜態(tài)測量 和 動態(tài)測量 。測量結(jié)果與被測真值之差稱為測量誤差。5確定性信號可分為周期信號和非周期信號兩類，前者頻譜特點是 離散的 ，后者頻譜特點是 連續(xù)的 。6繪制周期信號的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學表達式是 傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù) ，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學表達式是

9、傅氏復指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù) 。7周期信號的傅氏三角級數(shù)中的是從0到展開的。傅氏復指數(shù)級數(shù)中的是從 到 展開的。8周期信號的傅氏三角級數(shù)展開式中：表示 余弦分量的幅值 ，表示 正弦分量的幅值 ，表示直流分量。9余弦函數(shù)只有 實頻 譜圖，正弦函數(shù)只有 虛頻 譜圖。10單位脈沖函數(shù)與在點連續(xù)的模擬信號的下列積分： 。這一性質(zhì)稱為 脈沖采樣 。得分二、選擇題（20分，每題2分）1為了保證實現(xiàn)極距變化型差動電容傳感器的差動工作，傳感器的兩個電容應(yīng)當連接成( a )。A并聯(lián)電路 B串聯(lián)電路 C電橋電路2要使RC低通濾波器的通帶加寬，則RC值應(yīng)( b )。A.增加 B減少 C不變3描述非周期信號的數(shù)學工具是

10、 c 。A三角函數(shù) B拉氏變換 C. 傅氏變換 D. 傅氏級數(shù)4下列信號中 c 信號的頻譜是連續(xù)的。ABC.5數(shù)字信號的特征是 b 。A時間上離散、幅值上連續(xù) B時間、幅值上均離散C時間、幅值上都連續(xù) D時間上連續(xù)、幅值上量化6測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為( d )。A.精度 B靈敏度 C精密度 D.分辨率7測試裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)與它的頻率響應(yīng)函數(shù)間的關(guān)系是（ b ）。A卷積 B傅氏變換對 C拉氏變換對 D微分8多種信號之和的頻譜是 c 。A.離散的 B.連續(xù)的 C.隨機的 D.周期的9二階裝置，用相頻特性中時所對應(yīng)的頻率作為系統(tǒng)的固有頻率的估計值，該值與系統(tǒng)阻尼率的大?。╞ ）

11、。A有關(guān) B無關(guān) C略有關(guān)系 D有很大關(guān)系10.濾波器的上、下截止頻率為，中心頻率；則它們的關(guān)系是( a )。A= B= C.=三、簡答題（共30分）1.測量按測量值獲得的方法進行分類有哪些？（6）答：直接測量指無需經(jīng)過函數(shù)關(guān)系的計算，直接通過測量儀器得到被測值得測量。（等精度直接測量和不等精度直接測量）；（2）間接測量指在直接測量值的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知函數(shù)關(guān)系，計算被測量的量值的測量；（2）組合測量指將直接測量或間接測量與被測量值之間按已知關(guān)系組合成一組方程（函數(shù)關(guān)系），通過解方程組得到被測值得方法。（2）2.重復性誤差和遲滯誤差有何區(qū)別? （6）答：重復性是指測試裝置在輸入按同一方向做全量程

12、連續(xù)多次變動時，所得特性曲線不一致的程度。一般來說正行程的最大重復性偏差為，反行程的最大重復性偏差為，重復性誤差取這兩個最大偏差中的較大者，再以滿量程輸出的百分數(shù)表示。即（3）遲滯是測試裝置在正反行程中輸入輸出曲線的不重合程度。即式中，是正反行程間，對于同一輸入雖的最大差值。（3）3.什么是不失真測試，不失真測試的條件是什么？（4）答：若都是常數(shù)，如果一個測試裝置，則有，即認為該測試裝置實現(xiàn)了不失真測量。（2）這表明，輸出信號較輸入信號，幅值放大了倍，時間上滯后了，波形一致。對上式作傅里葉變換，有。所以，若要實現(xiàn)輸出波形不失真，其幅頻、相頻特性應(yīng)滿足如下條件。（2）4.下面四個圖分別是哪一種濾

13、波器的幅頻曲線特性圖，并說明各自的工作特征。（4）答：低通濾波器 之間為通頻帶，的頻率成分極大地衰減；高通濾波器 之間為通頻帶，的頻率成分極大地衰減；（1）帶通濾波器 之間為通頻帶，其它的頻率成分極大地衰減；（1）帶阻濾波器 之間為阻帶頻率，其它的頻率成分通頻帶。5.試敘述信號的采樣和截斷的過程是怎樣實現(xiàn)的，結(jié)果如何？（5）答：采樣就是對時間歷程進行等時間距離的信號“摘取”，以便于計算機的存儲和計算分析。（2）而由因為計算機只能對有限長的信號進行處理，所以，必須截斷過長的信號時間歷程進行截斷，即對信號加窗。所加窗寬為的矩形窗函數(shù)，其傅里葉變換是一個無限帶寬的函數(shù)。（2）采用矩形窗函數(shù)截斷采樣信

14、號，就是將采樣信號，乘以時域有限寬矩形窗函數(shù)；其時域和頻域數(shù)學描述為（1）6.電器式傳感器包括哪幾種，各自的工作原理如何？（5）答：包括電阻式、電感式、電容式三種。電阻式傳感器工作原理：把被測量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種裝置；（2）電感式傳感器工作原理：把被測量如位移轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置；電容式傳感器工作原理：把被測物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種裝置。（1）四、計算題（共20分，每小題10分）1.對稱方波的波形圖如圖所示。求傅里葉級數(shù)的三角形式展開，并畫出頻譜。解：由圖可知，它是正負交替的周期信號。其直流分量為：（1），其脈寬等于周期的一半，即，（1）將此代入式可得（3）因此，對稱方波的傅立葉級數(shù)三角函數(shù)形式為：（2）（3）2.如圖所示為兩直流電橋，其中圖(a)稱為臥式橋，圖(b)稱為立式橋，且，為應(yīng)變片，為固定電阻。試求在電阻應(yīng)變片阻值變化為時，兩電橋的輸出電壓表達式并加以比較。解：圖（a）中，臥式橋的輸出電壓為（4）圖(b)中，立式橋的輸出電壓為（由此可知，當時，得，在忽略了高階無窮小之后，兩電橋的輸出電壓是一樣的，均為。（