機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)復(fù)習(xí)題

1、一，簡(jiǎn)答題1 .什么叫測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)？它和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有何關(guān)系？答：測(cè)試裝置輸出信號(hào)的傅里葉變換和輸入信號(hào)的傅里葉變換之比稱(chēng)為裝置的頻率響 應(yīng)函數(shù)，若在系統(tǒng)中的傳遞函數(shù) H（s）已知的情況下，令H（s）中的s=jw便可求得 頻率響應(yīng)函數(shù)。2 .測(cè)試裝置的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性各包括那些？答：靜態(tài)特性：（1）線(xiàn)性度，（2）靈敏度，（3）回程誤差，（4）分辨率，（5）零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移。 動(dòng)態(tài)特性：（1）傳遞函數(shù)，（2）頻率響應(yīng)函數(shù)，（3）脈沖響應(yīng)函數(shù)，（4）環(huán)節(jié)的 串聯(lián)和并聯(lián)。3 .在什么信號(hào)作用下，系統(tǒng)輸出的拉斯變換就是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。答：在 單位脈沖信號(hào)作用下，（單位脈沖函數(shù)6 （

2、t） =1）。4 .為什么電感式傳感器一般都采用差動(dòng)形式？答：差動(dòng)式電感器具有高精 度、線(xiàn)性范圍大、穩(wěn)定性好和使用方便的特點(diǎn)。5 .測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是什么？答：幅頻和相頻分別滿(mǎn)足 A（w）=A0=常數(shù)，（w） =-tow ;6 .對(duì)于有時(shí)延3的&函數(shù)（I）,它與連續(xù)函數(shù)f （t）乘積的積分fdt將是什么？答： 對(duì)于有時(shí)延t0的占函數(shù) （t-tj ,它與連續(xù)函數(shù)0（ ） ）f （t）乘積只有在t=t0時(shí)刻不等于零，而等于強(qiáng)度為f （to）的6函數(shù)，在（- 8, +2區(qū)間中積分則 «二一二« b）f（t）dt=f （3）8.巴塞伐爾定即的物理意義是什么？在時(shí)

3、域中計(jì)算總的信息量等于在頻域中計(jì)算總的信息量。9 .試說(shuō)明動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀除需電阻平衡外，還需電容平衡的原因？答：由于純電阻交流電橋即使各橋臂均為電阻，但由于導(dǎo)線(xiàn)間存在分布電容，相當(dāng)于在 各橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容，因此，除了有電阻平衡外，必須有電容平衡。10 .說(shuō)明測(cè)量裝置的幅頻特性 A（）和相頻特性?。ǎ┑奈锢硪饬x。答：測(cè) 量裝置的幅頻特性A（）是指定常線(xiàn)性系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧信號(hào)的激勵(lì)下，其穩(wěn)態(tài)輸出 信號(hào)和輸入信號(hào)的幅值比。相頻特性是指穩(wěn)態(tài)輸出對(duì)輸入的相位差。11.差動(dòng)型 變磁阻式電感傳感器在使用時(shí)，常把兩個(gè)線(xiàn)圈接在一個(gè)電橋中，這樣做有什么 優(yōu)點(diǎn)？答：這樣做使得靈敏度和線(xiàn)性度都提高。12 .用一階系統(tǒng)作

4、測(cè)量裝置，為了獲得較佳的工作性能，對(duì)其時(shí)間常數(shù)p應(yīng) 提出什么要求？指出一種測(cè)量一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)p的方式。答：時(shí)間常數(shù)p 應(yīng)越小越好，測(cè)量方法：頻率響應(yīng)法、階躍響應(yīng)法。13 .線(xiàn)性系統(tǒng)有哪些主要特性（最少指出 3個(gè)）？答：（1）疊加性，（2）比 例性，（3）微分性，（4）積分性，（5）頻率保持性。14 .對(duì)于有時(shí)延t。的&函數(shù) （t t°）,它與連續(xù)函數(shù)f （t）乘積的積分（t t。）f（t）dt將是什么？答：對(duì)于有時(shí)延to的占函數(shù) （t to）,它與連續(xù)函 數(shù)f （t）的積分只有在t=-t 0時(shí)不等于零，而等于強(qiáng)度f(wàn) （-to）的函數(shù)，在（ OO, +OO）區(qū)間內(nèi)，15 .

5、一階、二階測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是什么？答：一階系統(tǒng)特性：（1）當(dāng)激勵(lì)頻率>>1/時(shí)時(shí)，Aco- 1,輸出輸入幾乎相等。（2）時(shí)間常數(shù)P是反映一階系(3) 一階系統(tǒng)的伯統(tǒng)特性的重要參數(shù)，實(shí) 際上決定了該裝置適用的頻率范圍 德圖可以用一條折線(xiàn)來(lái)近似描述。二階系統(tǒng)的特性：(1)當(dāng)n時(shí)，H()=1，當(dāng)>>3 n時(shí)，H() - 0, (2)影響二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)是固有頻率和阻尼比。 (3)二階系統(tǒng)的 伯德圖可用折線(xiàn)來(lái)近似描述，(4)在<<CDn段，(H)很小，且和頻率近似 成正比增加。(5)二階系統(tǒng)是一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)。二、填空題1 .帶通濾波器中心頻率fo=500Hz,

6、其-3dB帶寬B=10Hz該濾波器的品質(zhì)因 數(shù) Q= 50。2 .某一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為H(j ) 1，輸入信號(hào)x(t) sin -, 2j 12-45 o。3.當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的輸出y(t)與輸入x(t)之間的關(guān)系為y(t) Aox(t to)時(shí)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)測(cè)量不失真的頻率特性測(cè)試。此時(shí)，系統(tǒng)的頻率特性為H(j )4 . 一個(gè)理想的測(cè)試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)該具有線(xiàn)性關(guān)系為最佳。5 .測(cè)試系統(tǒng)的幅頻特性是指線(xiàn)性定常系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧信號(hào)的激勵(lì)下，其穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的幅值比的關(guān)系。6 . 傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的變化量 越小。7 .若采樣頻率過(guò)低，不滿(mǎn)足采樣定理，則采樣離散信

7、號(hào)的頻譜會(huì)發(fā)生混疊 現(xiàn)象8 .將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的、容易傳輸和處理的信號(hào)的裝置稱(chēng)之 為傳感器。9 .半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng),它的靈敏系數(shù) 比金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)高。10 . 一個(gè)靈敏度為k的測(cè)試裝置，若其輸出y(t) =Asin (cot-小)，則輸入 信號(hào) x ( t ) =O o11 .極距變化型電容式傳感器，極距越小，靈敏度越高。12 . 確定測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性的測(cè)量方法有頻率響應(yīng)法和 階躍響應(yīng)法 。13 .光波沿光纖傳播是以_全反射 方式進(jìn)行的。14 .周期性信號(hào)的幅值頻率譜是 離散 的。15 .獲得非周期時(shí)域信號(hào)的頻譜用傅里葉變換 數(shù)學(xué)工具。16 .若

8、五二茍(力、勺。則為口氏=017 .能用非接觸方式測(cè)量位移的傳感器有極距變化型電容傳感器；光電傳感器等。18 .金屬絲式電阻應(yīng)變片是基于金屬材料的 發(fā)牛機(jī)械變形時(shí)，其電阻俏發(fā) 牛變化效應(yīng)工作的;半導(dǎo)體式應(yīng)變片基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)工作的。19 .在測(cè)量扭矩時(shí)，為防止橫向力干擾，貼在軸上的四個(gè)應(yīng)變片必須與軸線(xiàn)成4 5度,且四個(gè)片沿圓周呈9 0 角度分布。20 .光波沿光纖傳播是以全反射方式進(jìn)行的。21 .光電效應(yīng)有三類(lèi)，即 外光電效應(yīng) 、 內(nèi)光電效應(yīng) 、 光生伏打效應(yīng)。22 .接在電路中的光敏二極管，在不受光照射時(shí)，處于 截止 狀態(tài)；受光照 射時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。23 .已知信號(hào)x(t)的頻譜為X

9、(F)，信號(hào)w(t)的頻譜W(F),則信號(hào)x(t)與 信號(hào)w(t)乘積的頻域?yàn)開(kāi)X(F)* W(F)_024 .工程中常見(jiàn)的周期信號(hào)，其諧波幅值是隨諧波次數(shù)的增高而減小的。25 .在進(jìn)行四臂交流電橋設(shè)計(jì)時(shí)，若某兩個(gè)相對(duì)臂接入電阻，為滿(mǎn)足電橋平 衡條件，另兩相對(duì)臂中一個(gè)用容抗，另一個(gè)用容抗 。26 .函數(shù)的頻譜是 均勻譜 。27 .測(cè)試裝置輸出信號(hào)的付里葉變換和輸入信號(hào)的付里葉變換之比稱(chēng)為裝置 的頻率響應(yīng)函數(shù)。28 . 一個(gè)測(cè)試裝置，若其輸出y(t)和輸入x(t)滿(mǎn)足y(t)=A ox(t-t 0),其中 A、to為常數(shù)，則該測(cè)試裝置具有不失真測(cè)量的特性。29 .用于靜態(tài)測(cè)試的裝置，理想條件下其

10、輸入和輸出之間應(yīng)該具有的 關(guān)系是線(xiàn)性關(guān)系。30 .獲得非周期時(shí)域信號(hào)的頻譜用 傅里葉變換 數(shù)學(xué)工具。31 .時(shí)域?yàn)槌?shù)1的信號(hào)，其頻譜是f=0處有脈沖譜線(xiàn)。32 .某線(xiàn)性系統(tǒng)，設(shè)靈敏度為S,輸入信號(hào)為x(t) xosin上，則輸出信號(hào)y(t) =2SXsint/2 。33 .頻率不同的兩個(gè)正弦信號(hào)，其互相關(guān)函數(shù) Rxy( )=0。34 .若采樣頻率過(guò)低，不滿(mǎn)足采樣定理，則采樣離散信號(hào)的頻譜會(huì)發(fā)生混疊 ?，F(xiàn)象。35 .隨機(jī)信號(hào)x(t)的自相關(guān)函數(shù)為 。四、單項(xiàng)選擇題1 .數(shù)字信號(hào)處理中，采樣頻率fa與被測(cè)信號(hào)中最高頻率fc的關(guān)系應(yīng)為(B) fa>2fc )。2 .低通濾波器的作用是(B)0

11、3一用階躍響應(yīng)法求一階裝置的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)時(shí)，可取輸出值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的 (A) 63.2% 所經(jīng)過(guò)的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。4 .從時(shí)域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng) (C)脈沖 響應(yīng)的卷積。5 .兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為Qi()和、2()，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測(cè)試系統(tǒng)，其相頻特性為 (B) Qi( ) Q2( ) 。6 .窗函數(shù)在時(shí)域變窄，則其頻域的頻帶()。7 .一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是 (C)時(shí)間常數(shù) 。8 .工程中常見(jiàn)的周期信號(hào)其諧波的幅值隨諧波的頻率增加而（五、設(shè)計(jì)題1.利用互相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，來(lái)測(cè)量輸送帶的運(yùn)動(dòng)速度，要求按非接觸測(cè)量。畫(huà)出系統(tǒng)工作原理圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明系統(tǒng)工作原理。答:輸

12、送帶表面的光經(jīng)透鏡聚焦在相距為 d 的兩個(gè)光電池上。反射光強(qiáng)度的波動(dòng)經(jīng)過(guò)光電池轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再進(jìn)行相關(guān)處理。當(dāng)可調(diào)延時(shí)P等于輸送帶上某點(diǎn)在兩側(cè)試 點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)所需時(shí)間p d時(shí)互相關(guān)函數(shù)值為最大，輸送帶的運(yùn)動(dòng)速度v=d/d t, 圖略。4. 利用霍爾元件設(shè)計(jì)一種轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，畫(huà)出設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖并說(shuō)明其工作原理。答：將霍爾光元件置于磁場(chǎng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時(shí)，霍爾元件的磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度也隨之改變，從而改變霍爾元件的電動(dòng)勢(shì)。5. 指出一種測(cè)量圓軸兩端受扭力后的相對(duì)扭轉(zhuǎn)變形角的方法， 畫(huà)出示意圖并說(shuō)明其工作原理。解：用光電式扭距傳感器，示意圖如下。光電傳感器式轉(zhuǎn)軸上固定的兩圓盤(pán)光柵， 如圖所示在未承受扭矩時(shí)亮光山的

13、明暗去正好互相遮擋，沒(méi)有光線(xiàn)透過(guò)光柵照到光敏元件，也沒(méi)輸出。當(dāng)轉(zhuǎn)軸受扭矩后，扭矩變形將兩光柵相對(duì)轉(zhuǎn)過(guò)一角度，使部分光線(xiàn)透過(guò)光柵照到光敏元件上而產(chǎn)生輸出，扭矩越大扭轉(zhuǎn)角越大，穿過(guò)光閃的光量越多，輸出越大，從而可測(cè)得扭矩。1. 什么叫測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)？它和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有何關(guān)系?答：測(cè)試裝置輸出信號(hào)的傅里葉變換和輸入信號(hào)的傅里葉變換之比稱(chēng)為裝置的頻率響應(yīng)函數(shù)，若在系統(tǒng)中的傳遞函數(shù) H（s）已知的情況下，令H（s）中的s=jw便可求得 頻率響應(yīng)函數(shù)。2. 測(cè)試裝置的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性各包括那些？答：靜態(tài)特性： （ 1）線(xiàn)性度，（ 2）靈敏度，（ 3）回程誤差，（ 4）分辨率，（ 5）零點(diǎn)漂移和

14、靈敏度漂移。動(dòng)態(tài)特性： （ 1）傳遞函 數(shù)，（2）頻率響應(yīng)函數(shù)，（ 3）脈沖響應(yīng)函數(shù)，（4）環(huán)節(jié)的串聯(lián)和并聯(lián)。3. 在什么信號(hào)作用下，系統(tǒng)輸出的拉斯變換就是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。答：在單位脈沖信號(hào)作用下，（單位脈沖函數(shù)6 （ t） =1）。4. 為什么電感式傳感器一般都采用差動(dòng)形式？答：差動(dòng)式電感器具有高精度、線(xiàn)性范圍大、穩(wěn)定性好和使用方便的特點(diǎn)。5. 測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是什么？答：幅頻和相頻分別滿(mǎn)足A（w）=A0=常數(shù)，（w） =-tow ;6. 對(duì)于有時(shí)延3的占函數(shù)（I）,它與連續(xù)函數(shù)f （t）乘積的積分t°）fdt將是什么？答：對(duì)于有時(shí)延t0的占函數(shù) （t-tj ,它與連續(xù)

15、函數(shù)f （t）乘積只有在t=t0時(shí)刻不等于零，而等于強(qiáng)度為f （to）的6函數(shù)，在（- 8, +2 區(qū)間中積分則 0 b）f（t）dt=« b）f（t）dt=f （t。）8. 巴塞伐爾定即 的物理意義是什么？在時(shí)域中計(jì)算總的信息量等于在頻域中計(jì)算總的信息量。9. 試說(shuō)明動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀除需電阻平衡外， 還需電容平衡的原因?答：由于純電阻交流電橋即使各橋臂均為電阻，但由于導(dǎo)線(xiàn)間存在分布電容，相當(dāng)于在各橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容，因此，除了有電阻平衡外，必須有電容平衡。10. 說(shuō)明測(cè)量裝置的幅頻特性 A（）和相頻特性?。ǎ┑奈锢硪饬x。答：測(cè) 量裝置的幅頻特性A（）是指定常線(xiàn)性系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧信號(hào)的激勵(lì)

16、下，其穩(wěn)態(tài)輸出 信號(hào)和輸入信號(hào)的幅值比。 相頻特性是指穩(wěn)態(tài)輸出對(duì)輸入的相位差。 11. 差動(dòng)型 變磁阻式電感傳感器在使用時(shí)，常把兩個(gè)線(xiàn)圈接在一個(gè)電橋中，這樣做有什么 優(yōu)點(diǎn)？ 答：這樣做使得靈敏度和線(xiàn)性度都提高。12 .用一階系統(tǒng)作測(cè)量裝置，為了獲得較佳的工作性能，對(duì)其時(shí)間常數(shù)p應(yīng) 提出什么要求？指出一種測(cè)量一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)p的方式。答：時(shí)間常數(shù)p 應(yīng)越小越好，測(cè)量方法：頻率響應(yīng)法、階躍響應(yīng)法。13 . 線(xiàn)性系統(tǒng)有哪些主要特性（最少指出 3 個(gè)）?答：（ 1）疊加性， （ 2）比例性， （ 3）微分性， （ 4）積分性，（ 5）頻率保持性。14 .對(duì)于有時(shí)延to的6函數(shù) （t t0）,它與連續(xù)

17、函數(shù)f （t）乘積的積分（t to）f（t）dt將是什么？答：對(duì)于有時(shí)延to的6函數(shù) （t to）,它與連續(xù)函 數(shù) f （ t ）的積分只有在t=-t 0 時(shí)不等于零，而等于強(qiáng)度f(wàn) （ -t 0 ）的函數(shù)，在（-OO, +OO）區(qū)間內(nèi)， 15. 一階、二階測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是什么？答：一階系統(tǒng)特性：（ 1）當(dāng)激勵(lì)頻率>>1/時(shí)時(shí)，Aco- 1,輸出輸入幾乎相等。（2）時(shí)間常數(shù)P是反映一階系 統(tǒng)特性的重要參數(shù)， 實(shí) 際上決定了該裝置適用的頻率范圍。 （ 3） 一階系統(tǒng)的伯 德圖可以用一條折線(xiàn)來(lái)近似描述。二階系統(tǒng)的特性：（1）當(dāng)n時(shí)，H（）勺1,當(dāng)>>3 n時(shí)，H（） -0

18、, （2）影響二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)是固有頻率和阻尼比。（3）二階系統(tǒng)的伯德圖可用折線(xiàn)來(lái)近似描述，（4）在<<CDn段，?。ǎ┖苄?，且和頻率近似 成正比增加。（ 5）二階系統(tǒng)是一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)。1.利用互相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，來(lái)測(cè)量輸送帶的運(yùn)動(dòng)速度，要求按非接觸測(cè)量。畫(huà)出系統(tǒng)工作原理圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明系統(tǒng)工作原理。答:輸送帶表面的光經(jīng)透鏡聚焦在相距為 d 的兩個(gè)光電池上。反射光強(qiáng)度的波動(dòng)經(jīng)過(guò)光電池轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再進(jìn)行相關(guān)處理。當(dāng)可調(diào)延時(shí)P等于輸送帶上某點(diǎn)在兩側(cè)試 點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)所需時(shí)間Pd時(shí)互相關(guān)函數(shù)值為最大，輸送帶的運(yùn)動(dòng)速度v=d/d t,圖略。4. 利用霍爾元件設(shè)計(jì)一種轉(zhuǎn)速測(cè)量裝

19、置，畫(huà)出設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖并說(shuō)明其工作原理。答：將霍爾光元件置于磁場(chǎng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時(shí)，霍爾元件的磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度也隨之改變，從而改變霍爾元件的電動(dòng)勢(shì)。5. 指出一種測(cè)量圓軸兩端受扭力后的相對(duì)扭轉(zhuǎn)變形角的方法， 畫(huà)出示意圖并說(shuō)明其工作原理。解：用光電式扭距傳感器，示意圖如下。光電傳感器式轉(zhuǎn)軸上固定的兩圓盤(pán)光柵， 如圖所示在未承受扭矩時(shí)亮光山的明暗去正好互相遮擋，沒(méi)有光線(xiàn)透過(guò)光柵照到光敏元件，也沒(méi)輸出。當(dāng)轉(zhuǎn)軸受扭矩后，扭矩變形將兩光柵相對(duì)轉(zhuǎn)過(guò)一角度，使部分光線(xiàn)透過(guò)光柵照到光敏元件上而產(chǎn)生輸出，扭矩越大扭轉(zhuǎn)角越大，穿過(guò)光閃的光量越多，輸出越大，從而可測(cè)得扭矩。六、分析、計(jì)算題1. x（t）為調(diào)制信號(hào)，y（t） cos2 fot為載波，Xm（t）為調(diào)幅波。試畫(huà)出載波與調(diào)幅波(設(shè)調(diào)幅波的頻譜為一關(guān)于縱軸對(duì)稱(chēng)的三角波)的雙邊頻譜圖。2.用K型熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，已知冷端溫度為200C,熱電偶的輸出電壓為14.8mV,試求所測(cè)溫度值。K型熱電偶的分度表如下。解：設(shè)熱電偶AB的熱電動(dòng)勢(shì)為Eab,其導(dǎo)體材料AB的中間溫度為T(mén)n。則由 中間溫度定律：EaB (T,To)