河北工業(yè)大學(xué)《機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)》試題及答案

1、河北科技大學(xué) 200X200X 學(xué)年第一學(xué)期傳感器與測試技術(shù)期末考試試卷學(xué)院 班級姓名學(xué)號題號一二三四五六總分得分、填空（每空 1 份，共 20 分）1 測試技術(shù)的基本任務(wù)是。2 從時域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng)的卷積。3 信號的時域描述，以為獨立變量；而信號的頻域描述，以為獨立變量。4 如果一個信號的最高頻率為 50Hz ，為了防止在時域采樣過程中出現(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

2、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、fc1，其帶寬 B= ；若其帶寬為 1/3 倍頻程則 fc2=fc 1。 9 屬于能量控制型的傳感器有、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 測試裝置的動態(tài)特性可以用函數(shù)、函數(shù)和函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。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)的信號是信號。D 隨機D 統(tǒng)計特征等于時間平均A 復(fù)雜周期 B 非周期 C 瞬態(tài) 2 平穩(wěn)隨機過程必須。A 連續(xù) B 統(tǒng)計特征與時間無關(guān) C 各態(tài)歷經(jīng) 3

3、一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是。A 固有頻率B 阻尼比 C 時間常數(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，對于同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間的最大差值稱為A 回程誤差 B 絕對誤差 C 相對誤差 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 用于評價系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。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 在測量位移的傳感器中， 符合非接觸測量而且不受油污等介質(zhì)影響的 是傳感 器。A 電容式

4、 B 壓電式 C 電阻式 D 電渦流式9 信號分析設(shè)備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號的頻率，可將磁帶，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 在時間常數(shù)很小時存在 D 不存在三、判斷題（用或×表示，在正確的題目對應(yīng)的括號里填，反之填 ×，每題 1 分，共10 分）1 （ ）非周期信號的頻譜是連續(xù)的。2 （ ）傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。3 （ ）調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。4 （ ）渦流傳感器屬于有源傳感器。5 （

5、 ）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。6 （ ）窗函數(shù)頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。7 （ ）恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。8 （ ）隨機激振屬于寬帶激振法。9 （ ）壓電式加速度計的靈敏度越高，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、簡答題（每題 5分，共 30 分）1已知周x(t) 8A期方波的傅立葉級數(shù)展開11sin 0tsin 3 0tsin 5 0t35試?yán)L出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點。式為2 二階測試裝置的兩個動態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實現(xiàn)不失真測試，如何確定其取值范 圍？3 何

6、謂不失真測試？實現(xiàn)測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應(yīng)如何？4 信號的預(yù)處理包括那些環(huán)節(jié)？5 為什么在動態(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 測得兩個同頻正弦信號的相關(guān)函數(shù)波形如圖1，問：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的哪些信息？五、計算題(共 14 分)1 (6分) 已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為1H ( ) ， 式中 0.05s1jy(t)當(dāng)輸入信號為 x(t) 0.6 cos(60t ) 0.5 cos(100t 45 ) 時，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出2 (4分) 有一信號 x(t) Acos( t ) ，初始相角 為一隨

7、機變量； 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， 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，表面振紋主要是由主軸箱轉(zhuǎn)動軸上齒輪不平衡慣性 力使主軸箱振動所引起，實驗測得振紋的頻譜如圖2（ a）所示，主軸箱內(nèi)的傳動示意圖如圖 2（b）所示，傳動軸、和主軸上的齒輪齒數(shù)分別為 Z1 = 30, Z2= 40, Z3=20, Z4=50, 傳動軸的轉(zhuǎn)速

8、為 n1 = 2000 轉(zhuǎn)/分（根據(jù)傳動比計算可知：傳動軸的轉(zhuǎn)速為n2 = 1500轉(zhuǎn)/分，主軸的轉(zhuǎn)速為 n2 = 600 轉(zhuǎn)/分），試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對加工表 面的振紋影響較大？為什么？a)(b)圖22. （10分） 欲測試圖 3（a）所示簡直梁的動態(tài)特性參數(shù)（固有頻率和阻尼比），（1）請從現(xiàn)有設(shè)備中選擇，并用框圖表示測試系統(tǒng)構(gòu)成，簡述測試過程；（ 2）測得該梁的幅頻特性曲線如圖3（b）所示，根據(jù)該曲線如何確定簡直梁的動態(tài)特性參數(shù)（給出原理、公式并在圖中表示）（現(xiàn)有設(shè)備：壓電式加速度計、 壓電式力傳感器、磁電式速度計、電阻應(yīng)變片、電荷放大器、功率放大器、信號發(fā)生器、激振器、數(shù)據(jù)采

9、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 傳感器與測試技術(shù)期末考試試卷參考答案 學(xué)院_ 年級 _ 考試班級 _一、填空（ 每空 1分，答對得分，答錯不得分，共 20 分） 1 獲取有用的信息 2 脈沖響應(yīng)函數(shù) 3 時間（ t）、頻率 f 或 （ ） 4 100Hz 5 激勵電壓（或工作電壓或橋壓或電源） 6 導(dǎo)體機械形變、半導(dǎo)體電阻率的（或半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)） 7 壓電效應(yīng) 8 fc2 fc1 、 3 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，答對任何兩 個均得 2 分 10 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相 11

10、 同頻相關(guān)不同頻不相關(guān) / 同頻檢測原理 12 傳遞、頻率響應(yīng)、脈沖響應(yīng)二、選擇題（每題 1分，答對得分，答錯不得分，共 10 分）15 D B C A B610 D B D B D三、判斷題（每題 1分，答對得分，答錯不得分，共 10 分）1 5 ××6 10 ××四、簡答題（每題 5 分，共 30分）1 （5 分）2分頻譜特點：離散性、諧波性、遞減性2 （5 分）3分（每答對一個得 1 分）固有頻率 （ n ） 和阻尼比 （ ） 3 為了實現(xiàn)不失真 ,阻尼比 （ ） 取值分（ 每答對一個得 1.5 分）0.60.8; 工作頻率取值小于等于0.582分

11、（每答對一個得 1 分）3. （5 分）輸出 y（t） 與輸入 x（t） 滿足關(guān)系 y（t）=A 0x（t-t 0）, 其中 A0和 t 0 為常數(shù) , 則為不失真測試。 2 分 或者用文字描述上述關(guān)系，描述正確2 分，不完整 1 分，錯誤不得分。實現(xiàn)不失真測試的測試裝置的幅頻特性為A( )= A 0 = 常數(shù)1.5分相頻特性為( )= t01.5分或者用文字表述，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）如原信號進(jìn)行調(diào)制，則應(yīng)先進(jìn)行解調(diào)（或者解調(diào)）1 分5. （5 分）動態(tài)電阻應(yīng)變儀采用的是純電

12、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)了一個電容，因此，除了電阻平 衡外，還須有電容平衡（ 3 分）。 5 分其它的表述酌情給分。6. （5 分）（ 1）互相關(guān)函數(shù)，因為是非奇非偶函數(shù)。2 分（ 2）頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同1 分相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位 1 分幅值信息：此波形的振幅是兩個正弦波振幅乘積的一半 1 分五、計算題（共 14 分）1. （6分） x（t） 0.6 cos（60t ） 0.5cos（100t 45 ）令 x1（t） 0.6 cos（60t） ， x2 （t） 0

13、.5 cos（100t 45 ） 根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性A( ) 1 1 ( )2 ， ( ) tan( )由 1 60 ，可以得到：A( 1 )11 (0.05 60)20.316 1( 1 ) arctg( ) arctg(0.05 60) 71.565 1 分y1(t) 0.6 0.316cos(60t 71.565 ) 0.1896cos(60t 71.565 ) 由 2 100 ，可以得到：1A( 2 ) 0.196 1 分1 (0.05 100)2( 2) arctg ( ) arctg ( 0.05 100) 78.69 1 分y2 (t) 0.196 0.5cos

14、(100t 45 78.69 ) 0.098cos(100t 123.69 ) 由線性系統(tǒng)的疊加性可得y(t)2分2.4 分）1自相關(guān)函數(shù)： Rx （ ） limTx(t) x(t )dt1分y1(t) y2(t) 0.1896cos(60t 71.565 ) 0.098cos(100t 123.69 )1Tlim 0 Acos( t ) Acos (t ) )dt A2cos( )2均值：T03.uy方差：4 分）R1T0 單臂：1RT0T012T x(t )dt =2T Acos( t )dt =02T0A2T0 x(t)xdt AT0 21分4Ru0u01S u041 2.5 1000 10 644 2.5 10 3 V 2雙臂：Ruyy 2R 六、 應(yīng)用題（共1. （ 6 分） 轉(zhuǎn)動軸 II 轉(zhuǎn)動軸 III 與實驗測得振紋的頻譜圖比較可知軸 響最大。 3 分u0u02R16 分） 轉(zhuǎn)動軸 的轉(zhuǎn)動頻率為： 的轉(zhuǎn)動頻率為：1S u021 6 32.5 1000 10 6 4 5 10 3V 2 分2I 的轉(zhuǎn)動頻率為： 2000/60=33.3HZ ； 1 分1500/60=25HZ ； 1 分600/60=10HZ ； 1 分II 上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影2（10 分）（1）（ 6 分） 測試系統(tǒng)組成框圖： （4 分）測