機械工程測試技術試卷及答案62798

機械工程測試技術試卷及答案62798機械工程測試技術試卷及答案62798機械工程測試技術試卷及答案62798機械工程測試技術試卷及答案62798編制僅供參考審核批準生效日期地址：電話：傳真:郵編:填空題（20分，每空1分）1.測試技術是測量和實驗技術的統稱。工程測量可分為（靜態(tài)測量和（動態(tài)測量）。2.測量結果與（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）變化給應變測量帶來的誤差，工作應變片與溫度補償應變片應接在(相鄰)橋臂上。5．調幅信號由載波的(幅值)攜帶信號的信息，而調頻信號則由載波的(頻率)攜帶信號的信息。6．繪制周期信號的單邊頻譜圖，依據的數學表達式是(傅氏三角級數中的各項系數)，而雙邊頻譜圖的依據數學表達式是(傅氏復指數級數中的各項系數)。7．信號的有效值又稱為均(方根值)，有效值的平方稱為(均方值)，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（頻率響應法）和（階躍響應法）。10.連續(xù)信號與進行卷積其結果是：（）。其幾何意義是把原函數圖像平移至()位置處。11、帶通濾波器的中心頻率F=500HZ，負3分貝點的帶寬B=10HZ，則該濾波器的品質因數Q=（50）。12．調幅過程在頻域相當于(頻率搬移)過程，調幅裝置實質上是一個(乘法器)。13．周期信號的傅氏三角級數中的是從（0到）展開的。傅氏復指數級數中的是從(－∞)到(＋∞)展開的。14．周期信號x（t）的傅氏三角級數展開式中：an表示(余弦分量的幅值)，bn表示（正弦分量的幅值），a0表示（直流分量）。15．余弦函數只有（實頻）譜圖，正弦函數只有（虛頻）譜圖。16．單位脈沖函數與在點連續(xù)的模擬信號的下列積分：。這一性質稱為（脈沖采樣）。17、若x(t)的傅立葉變換是X(f),則x(kt)的傅立葉變換是（1k×X(fk)）

1819、x(t)的頻譜是X（f）,y(t)的頻譜是Y(f),若在頻域內X(f)與Y(f)作相乘運算，則對應在時域內x(t)與y(t)應作__卷積___20、一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應該具有（線性）關系最佳。21、壓電式傳感器是利用某些物質的_壓電效應而工作的22、調幅波可以看作是載波與調制波的（相乘）。23、為了提高便極距型電容傳感器的靈敏度,線形度及減小外部條件對測量精度的影響，實際應用時常常采用（差動式）工作方式24、頻率不同的兩個正弦信號,其互相關函數（Rxy(τ)=(0)）。25、濾波器分離信號中相鄰頻率成份的能力稱為（分辨能力），它取決于濾波器的（帶寬）。26、壓電式傳感器在使用電壓前置放大器時，連接電纜長度改變，測量系統的靈敏度也發(fā)生變化27、測試系統通常由（傳感器），（信號的調理和轉換）及（信號處理）所組成。28、對連續(xù)時域信號作加窗截斷處理，必然會引起頻譜的（泄露）現象。29、能用確切數學式表達的信號稱為（確定性信號），不能用確切數學式表達的信號稱為（隨機信號）。30、選擇窗函數對信號進行截斷時，應力求其頻譜的主瓣寬度（窄）些，旁瓣幅度（小）些。31、根據濾波器的選頻作用分，濾波器可分為（低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器）。32、由δ函數卷積特性，任一函數x(t)與具有時移to的單位脈沖函數δ(t±to)的卷積為x=(t±to)，δ(t)函數的頻譜密度函數為（-∞二、選擇題（20分，每題2分）1．直流電橋同一橋臂增加應變片數時，電橋靈敏度將(C)。A．增大B．減少C.不變D.變化不定2．調制可以看成是調制信號與載波信號(A)。A相乘B．相加C．相減D.相除3．描述周期信號的數學工具是(D)。A．相關函數B．拉氏變換C．傅氏變換D.傅氏級數4．下列函數表達式中，(B)是周期信號。A．B．C．5．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．電阻應變片9.對于單向應力狀態(tài)的測量，貼應變片時，應變片的方向與主應力方向應該相交成（A）°B．45°C．90°D．30°10．二階裝置引入合適阻尼的目的是（C）。A．使系統不發(fā)生共振B．使得讀數穩(wěn)定C．獲得較好的幅頻、相頻特性11．為了保證實現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當連接成(A)。A．并聯電路B．串聯電路C．電橋電路12．要使RC低通濾波器的通帶加寬，則RC值應(B)。A.增加B．減少C．不變13．描述非周期信號的數學工具是C。A三角函數B．拉氏變換C.傅氏變換D.傅氏級數14．下列信號中．C信號的頻譜是連續(xù)的。A．B．C.15．數字信號的特征是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16．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17．測試裝置的脈沖響應函數與它的頻率響應函數間的關系是（B）。A．卷積B．傅氏變換對C．拉氏變換對D．微分18．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19．二階裝置，用相頻特性中時所對應的頻率作為系統的固有頻率的估計值，該值與系統阻尼率的大?。˙）。A．有關B．無關C．略有關系D．有很大關系20.濾波器的上、下截止頻率為，中心頻率；則它們的關系是(A)。A.f0=fc121、差動式變極距式電容傳感器的靈敏度是變極距式傳感器的____A__倍.A、2B、3C、422、信號有多種類型，從分析域上看，經典的分析方法有__D_和

___。A、時域法，相頻法B、時域法，幅頻法C、相頻法，幅頻法D、時域法，頻域法23、壓電式傳感器的轉換原理是利用晶體材料的__B____。A、電阻應變效應B、壓電效應C、電磁感應D、霍爾效應24、傳感器的靜態(tài)特性中，輸出量的變化量與引起此變化的輸入量的變化量之比稱為___B___。A、線性度B、靈敏度C、穩(wěn)定性D、回程誤差25、若電容式傳感器在真空中，其覆蓋板面為一圓形，r=20cm，極板間距d=2mm，其電容量為：___答案都是錯的___。A、×10^-9B、×10^-15C、×10^-9D、×10^-926、信息與信號二者間關系是___C___。A、信息與信號相同B、信息包含信號C、信息在信號之中D、信息與信號無關27、當兩信號的互相關函數在t0有峰值，表明其中一個信號和另一個信號時移t0時，相關程度____B__。A、最低B、最高C、適中D、一般28、傳感器的靈敏度越高，意味著傳感器所能感知的__A_越小。A、被測量B、輸出量C、頻率特性D、顯示值29、測試工作的任務主要是要從復雜的信號中提取C)

A、干擾噪聲信號B、正弦信號C、有用信號D、頻域信號

30、時域信號的時移，則頻譜變化為（ D）

A、擴展B、壓縮C、不變D、相移

31、記錄磁帶快錄慢放，放演信號的頻譜帶寬(D)

A、變窄，幅值壓低B、擴展，幅值壓低C、擴展，幅值增高D、變窄，幅值增高

32、用二階系統作測量裝置時，為獲得較寬的工作頻率范圍，則系統的阻尼比應(D)

A、愈大愈好B、愈小愈好C、接近1/2D、接近1/√2

33、對二階系統輸入信號x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,則系統穩(wěn)態(tài)輸出方程的通式為(D)

A、A1sin(w1t+φ1）+A2sin(w2t+φ2）B、A1A2sinw1tsinw2t

C、A1＇sinw1t+A2＇sinw2tD、A1＇sin（w1t+φ1＇）+A2＇sin（w2t+φ２＇）

34、概率密度函數提供了隨機信號（B）的信息

A、沿頻域分布B、沿幅值域分布C、沿時域分布D、強度方面

35、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影響的是(D)

A、電容式B、壓電式C、電阻式D、電渦流式

36、只使在fe1～fe2間頻率的信號通過，應采用（B）濾波器

A、帶阻B、帶通C、高通D、低通

37、在選用振子時，除了使阻尼比接近０.７外，應使被測正弦信號的最高頻率fm(C)振動子的固有頻率fnA、等于B、>2倍C、≤（０.５-０.６）D、<０.1倍

38、為使電纜的長度不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用（B）放大器。

A、電壓B、電荷C、微分D、積分39、當τ→∞時,信號x（t）的自相關函數Rx（τ）呈周期性變化,說明該信號(B)。A、為周期信號B、含有周期成份C、為離散信號D、為非周期信號40、正弦信號的自相關函數，使原有的相位信息(B)

A、不變B、丟失C、移相D、一定變?yōu)?0°41、不能用確定的數學公式表達的信號是（D）信號。

A、復雜周期B、瞬態(tài)C、非周期D、隨機42、非線性度是表示定度曲線（B）的程度。

A、接近真值B、偏離其擬合直線C、正反行程不重合D、滯后現象43、自相關函數一定是（B）函數。

A、奇B、偶C、周期D、非周期44、為了能從調幅波中很好地恢復出原被測信號，通常用（D）做為解調器。

A、鑒頻器B、整流器C、鑒相器D、相敏檢波器

45、采樣時為了不產生頻譜混疊，采樣頻率必須大于信號最高頻率的（B）倍

A、4B、2C46、壓電式傳感器前置放大器的主要作用是（B）。A、把傳感器的低阻抗輸出變換為高阻抗輸出B、把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出C、調制傳感器的輸出信號D、對傳感器的輸出信號盡行檢波47、在電橋測量電路中，由于電橋接法不同，輸出的電壓靈敏度也不同，___D____

接法可以獲得最大的輸出。

A、單臂電橋B、差動半橋C、補償電橋D、全橋48、壓電傳感器所使用的前置放大器在電路中起著很重要的作用，以下說法錯誤的是___B___。

A、將傳感器的高阻抗輸入變成低阻抗輸出。B、將傳感器的底阻抗輸入變成高阻抗輸出。C、將壓電傳感器的微弱信號放大。D、電壓放大器和電荷放大器的區(qū)別在于電荷放大器帶有一個深度負反饋。49、幅值調制裝置實質是一個CＡ、低通濾波器Ｂ、高通濾波器Ｃ、乘法器Ｄ、振蕩器50、理想濾波器在通帶內的幅頻特性為

A

Ａ、常數Ｂ、零Ｃ、零或常數Ｄ、無法確定51．變極距型電容傳感器的輸出與輸入，成（A）關系。A.非線性B.線性C.反比D.平方52．如果窗函數頻譜的主瓣峰值相對于左右旁瓣峰值越大，則該窗函數的泄漏誤差（A）。A.越小B.越大C.不定D.不確定53．不能用渦流式傳感器進行測量的是(D)。A.位移B.材質鑒別C.探傷D.非金屬材料54．設時域信號x(t)的頻譜為X(f)，則時域信號（C）的頻譜為X(f＋f0）。

A.B.

C.

D.55．壓電式傳感器后面的放大器的主要功能為（C）。A.阻抗變換B.信號放大C.阻抗變換和信號放大D.不確定56．一個相鄰雙臂工作的測力電橋，如果將兩工作臂的一個應變片均改為兩個應變片串聯，則電橋的輸出電壓（D）

A.加大一倍

B.減小一倍

C.不變

D.加大兩倍57．一個相鄰雙臂工作的測力電橋，如果將兩工作臂的一個應變片均改為兩個應變片串聯，則電橋的輸出電壓（D）

A.加大一倍

B.減小一倍

C.不變

D.加大兩倍三、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：①各環(huán)節(jié)的輸入量與輸出量之間應保持一一對應的關系，并盡量不失真；（2’）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：①周期信號的頻譜是離散的。（2’）②每條譜線只出現在基波頻率的整倍數上，基波頻率是各分量頻率的公約數。（2’）③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的增高而減小的。因此，在頻譜分析中沒必要取那些次數過高的諧波分量。（2’）3.現有電阻和，電感L和電容C，連結成四臂交流電橋，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：4.有人在使用電阻應變片時，發(fā)現靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應變片數以提高靈敏度。試問，在半橋上各串聯一片的情況下，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：當量橋臂各串聯電阻應變片時，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’）*5.什么是調制和解調為什么要調制（5分）答：所謂調制，就是在調制信號（測試信號）的控制下，使載波信號（工作信號）的某些參數（如幅值、頻率、相位）發(fā)生變化的過程。（2’）解調，就是從已調制波中恢復出調制信號的過程一般的被測量，如力、位移、應變等，經傳感器檢測變換后，常常是一些緩變的電信號。（1經過調制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，調制波抗干擾能力強，也便于傳輸。（2’6.在機械工程中常見的有哪些參數的測量（5分）答：在機械工程的測試過程中，常見的參數測量有：應力的測量；應變的測量；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。7.測量按測量值獲得的方法進行分類有哪些（

6’答：直接測量——指無需經過函數關系的計算，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上，根據已知函數關系，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系組合成一組方程（函數關系），通過解方程組得到被測值得方法。（2’8.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連續(xù)多次變動時，所得特性曲線不一致的程度。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。*9.什么是不失真測試，不失真測試的條件是什么（

4’）答：若都是常數，如果一個測試裝置，則有，即認為該測試裝置實現了不失真測量。（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，若要實現輸出波形不失真，其幅頻、相頻特性應滿足如下條件。（2’）10.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：把被測量如位移轉換為電感量變化的一種裝置；（2’*電容式傳感器工作原理：把被測物理量轉換為電容量變化的一種裝置。11、什么是調制，調制的目的是什么，如何實現對信號進行調幅和解調答：調制是指利用某種低頻信號來控制或改變一高頻振蕩信號的某個參數的過程。信號調理的的目的是（1）實現緩變信號的傳輸，特別是遠距離傳輸（2）提高信號傳輸中的抗干擾能力和信噪比對信號進行調幅是將一個高頻載波信號與被測信號相乘，使得高頻信號的幅值隨被測信號的變化而變化?？墒褂猛浇庹{、相敏檢波的方式來實現對信號進行解調。12、什么是負載效應對于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負載效應的措施有哪些答：當一個裝置聯接到另一裝置上時，由于發(fā)生能量交換而使前裝置的聯接處甚至整個裝置的狀態(tài)和輸出都將發(fā)生變化的現象稱為負載效應；對于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負載效應的辦法有:(1)提高后續(xù)環(huán)節(jié)(負載)的輸入阻抗；(2)在原來兩個相聯接的環(huán)節(jié)之中，插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器，以便一方面減小從前環(huán)節(jié)吸取能量，另一方面在承受后一環(huán)節(jié)（負載）后又能減小電壓輸出的變化，從而減輕負載效應；(3)使用反饋或零點測量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不從前環(huán)節(jié)吸取能量。13、何謂壓電效應壓電式傳感器對測量電路有何特殊要求為什么答：某些物質在外力的作用下，不僅幾何尺寸發(fā)生了變化，而且內部極化，某些表面上出現電荷，形成電場。當外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這一性質稱為壓電效應。壓電式傳感器的測量電路必須有高輸入阻抗并在輸入端并聯一定的電容Ci以加大時間常數。主要是為了在測量動態(tài)量時，獲得一定的輸出電壓并實現不失真測量。四、計算題（共20分，每小題10分）1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。00T/2-T/2Atx(t)解：1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。解：一個周期內的表達式為：（2’）因為為偶函數，所以，（1’）（2’）出此得的三角函數形式傅里葉級數展開為（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.用電阻應變片及雙臂電橋懸臂梁的應變。其貼片及組橋方法如圖所示。已知圖中R1=R1`=R2=R2`=12Ω，上下貼片位置對稱，應變片的靈敏度系數k=2。應變值，電橋供橋電壓ui=3v。試分別求出如圖組成橋路時的輸出電壓u0=？

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’）3.對稱方波的波形圖如圖所示。求傅里葉級數的三角形式展開，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：a0=0（1’），其脈寬等于周期的一半，即，（1’（3’）因此，對稱方波的傅立葉級數三角函數形式為：（2’）（3’）4.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，為應變片，為固定電阻。試求在電阻應變片阻值變化為時，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（4’）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。（1’）不同之處是：立式橋由非線性誤差，而臥式橋沒有，所以臥式橋更精確。（1’）五、判斷題1、測試工作的任務主要是要從復雜的信號中提取有用信息。()2、周期信號各次諧波的頻率只能是基波頻率的整數倍。()3、一般把控制高頻震蕩波的緩變信號稱為調制波，載送緩變信號的高頻震蕩稱為載波，調制后的震蕩波稱為已調波。()4、測量環(huán)節(jié)作為被測量