沈陽工業(yè)大學(xué)測試技術(shù)試題庫(帶答案)

測試技術(shù)考試試題庫（帶答案）一，學(xué)院班級姓名學(xué)號題號一二三四五六總分得分一、填空（每空1份，共20分）測試技術(shù)的基本任務(wù)是獲取有用的信息。從時(shí)域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積。信號的時(shí)域描述，以時(shí)間()為獨(dú)立變量；而信號的頻域描述，以頻率或?yàn)楠?dú)立變量。如果一個(gè)信號的最高頻率為50Hz，為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于100Hz。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。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，后者利用變化引起的電阻變化。壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的而工作的。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=fc1。屬于能量控制型的傳感器有、等。根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為、、。相關(guān)濾波的工作原理是。12測試裝置的動(dòng)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。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—5DBCAB6—10DBDBD不能用確定的數(shù)學(xué)公式表達(dá)的信號是信號。A復(fù)雜周期B非周期C瞬態(tài)D隨機(jī)平穩(wěn)隨機(jī)過程必須。A連續(xù)B統(tǒng)計(jì)特征與時(shí)間無關(guān)C各態(tài)歷經(jīng)D一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是。A固有頻率B阻尼比C時(shí)間常數(shù)D靈敏度系統(tǒng)在全量程內(nèi)，輸入量由小到大及由大到小時(shí)，對于同一個(gè)輸入量所得到的兩個(gè)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非線性誤差電阻應(yīng)變片的輸入為。A力B應(yīng)變C速度D加速度用于評價(jià)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)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B壓電式C電阻式D電渦流式信號分析設(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<1C在時(shí)間常數(shù)很小時(shí)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）（×）非周期信號的頻譜是連續(xù)的。（）傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同。（×）調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。（）渦流傳感器屬于有源傳感器。（）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。（）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。（×）恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。（）隨機(jī)激振屬于寬帶激振法。（×）壓電式加速度計(jì)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）已知周期方波的傅立葉級數(shù)展開式為試?yán)L出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點(diǎn)。二階測試裝置的兩個(gè)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實(shí)現(xiàn)不失真測試，如何確定其取值范圍？何謂不失真測試？實(shí)現(xiàn)測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應(yīng)如何？信號的預(yù)處理包括那些環(huán)節(jié)？為什么在動(dòng)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？測得兩個(gè)同頻正弦信號的相關(guān)函數(shù)波形如圖1，問：圖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(jì)算題（共14分）（6分）已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為，式中當(dāng)輸入信號為時(shí)，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出（4分）有一信號，初始相角為一隨機(jī)變量；試求1）求其自相關(guān)函數(shù)；2）確定其均值和方差。（4分）以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值為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)?000時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓xx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___填空(每空1分，答對得分，答錯(cuò)不得分，共20分)獲取有用的信息脈沖響應(yīng)函數(shù)時(shí)間()、頻率或100Hz激勵(lì)電壓（或工作電壓或橋壓或電源）導(dǎo)體機(jī)械形變、半導(dǎo)體電阻率的（或半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)）壓電效應(yīng)、（或1.26）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(gè)均得2分調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相同頻相關(guān)不同頻不相關(guān)/同頻檢測原理傳遞、頻率響應(yīng)、脈沖響應(yīng)選擇題（每題1分，答對得分，答錯(cuò)不得分，共10分）1—5DBCAB6—10DBDBD判斷題（每題1分，答對得分，答錯(cuò)不得分，共10分）1—5×√×√√6—10√×√×√簡答題（每題5分，共30分）1．（5分）2分頻譜特點(diǎn)：離散性、諧波性、遞減性3分(每答對一個(gè)得1分)2．（5分）固有頻率()和阻尼比()3分(每答對一個(gè)得1.5分)為了實(shí)現(xiàn)不失真,阻尼比()取值0.6~0.8;工作頻率取值小于等于0.582分(每答對一個(gè)得1分)3.（5分）輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系y(t)=A0x(t-t0),其中A0和t0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(cuò)誤不得分。實(shí)現(xiàn)不失真測試的測試裝置的幅頻特性為A(ω)=A0=常數(shù)1.5分相頻特性為φ(ω)=1.5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(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀采用的是純電阻交流電橋（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(gè)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?yàn)槭欠瞧娣桥己瘮?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(gè)正弦波振幅乘積的一半1分計(jì)算題（共14分）1.（6分）令，根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性，由，可以得到：1分1分由，可以得到：1分1分由線性系統(tǒng)的疊加性可得2分2.（4分）自相關(guān)函數(shù)：1分==1分均值：==01分方差：1分3.（4分）單臂：V2分雙臂：V2分應(yīng)用題（共16分）1.（6分）轉(zhuǎn)動(dòng)軸=1\*ROMANI的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：2000/60=33.3HZ；1分轉(zhuǎn)動(dòng)軸=2\*ROMANII的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：1500/60=25HZ；1分轉(zhuǎn)動(dòng)軸=3\*ROMANIII的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：600/60=10HZ；1分與實(shí)驗(yàn)測得振紋的頻譜圖比較可知軸=2\*ROMANII上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影響最大。3分2．（10分）（1）（6分）測試系統(tǒng)組成框圖：（4分）測試過程（2分）：信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號由功率放大器放大后傳送給激振器，激振器通過壓電式力傳感器對簡支梁激振；壓電力傳感器拾取激振力信號，壓電加速度傳感器拾取振動(dòng)信號，分別經(jīng)電荷放大器放大后送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，最后由顯示設(shè)備顯示頻率響應(yīng)函數(shù)。幅頻特性峰值對應(yīng)的頻率為簡支梁的固有頻率幅頻特性峰值對應(yīng)的頻率為簡支梁的固有頻率；2分半功率點(diǎn)（或者或者0.707）對應(yīng)的頻率分別為、；阻尼比如下方法估計(jì)：2分要求能在圖中正確表示，否則酌情扣分。

復(fù)習(xí)題第一章信號及其描述（一）填空題測試的基本任務(wù)是獲取有用的信息，而信息總是蘊(yùn)涵在某些物理量之中，并依靠它們來傳輸?shù)摹＿@些物理量就是，其中目前應(yīng)用最廣泛的是電信號。信號的時(shí)域描述，以為獨(dú)立變量；而信號的頻域描述，以為獨(dú)立變量。周期信號的頻譜具三個(gè)特點(diǎn)：，，。非周期信號包括信號和信號。描述隨機(jī)信號的時(shí)域特征參數(shù)有、、。對信號的雙邊譜而b，實(shí)頻譜（幅頻譜）總是對稱，虛頻譜（相頻譜）總是對稱。（二）判斷對錯(cuò)題（用√或×表示）各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程一定是平穩(wěn)隨機(jī)過程。（）信號的時(shí)域描述與頻域描述包含相同的信息量。（）非周期信號的頻譜一定是連續(xù)的。（）非周期信號幅頻譜與周期信號幅值譜的量綱一樣。（）隨機(jī)信號的頻域描述為功率譜。（）（三）簡答和計(jì)算題求正弦信號的絕對均值μ|x|和均方根值xrms。求正弦信號的均值，均方值，和概率密度函數(shù)p(x)。求指數(shù)函數(shù)的頻譜。求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)的傅立葉變換。求指數(shù)衰減振蕩信號的頻譜。第二章測試裝置的基本特性（一）填空題某一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為，輸入信號，則輸出信號的頻率為，幅值，相位。試求傳遞函數(shù)分別為和的兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有、和。當(dāng)測試系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系為時(shí)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)測試。此時(shí)，系統(tǒng)的頻率特性為。傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的越小。一個(gè)理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)該具有關(guān)系為最佳。（二）選擇題不屬于測試系統(tǒng)的靜特性。（1）靈敏度（2）線性度（3）回程誤差（4）阻尼系數(shù)從時(shí)域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng)響應(yīng)的卷積。（1）正弦（2）階躍（3）脈沖（4）斜坡兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為和，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測試系統(tǒng)，其相頻特性為。（1）（2）（3）（4）一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)中，超調(diào)量。（1）存在，但<5％（2）存在，但<1（3）在時(shí)間常數(shù)很小時(shí)存在（4）不存在忽略質(zhì)量的單自由度振動(dòng)系統(tǒng)是系統(tǒng)。（1）零階（2）一階（3）二階（4）高階一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是。（1）固有頻率（2）線性度(3)時(shí)間常數(shù)（4）阻尼比用階躍響應(yīng)法求一階裝置的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，可取輸出值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值倍所經(jīng)過的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。（1）0.632（2）0.865（3）0.950（4）0.982（三）判斷對錯(cuò)題（用√或×表示）一線性系統(tǒng)不滿足“不失真測試”條件，若用它傳輸一個(gè)1000Hz的正弦信號，則必然導(dǎo)致輸出波形失真。（）在線性時(shí)不變系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)的輸出量與輸入量之比的拉氏變換稱為傳遞函數(shù)。（）當(dāng)輸入信號一定時(shí)，系統(tǒng)的輸出將完全取決于傳遞函數(shù)，而與該系統(tǒng)的物理模型無關(guān)。（）傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同。（）測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。（）幅頻特性是指響應(yīng)與激勵(lì)信號的振幅比與頻率的關(guān)系。（）（四）簡答和計(jì)算題什么叫系統(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？測試裝置的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性各包括那些？測試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測試的條件是什么？某測試裝置為一線性時(shí)不變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為。求其對周期信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。將信號輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出的表達(dá)式。第三章常用傳感器（一）填空題屬于能量控制型的傳感器有等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有等（每個(gè)至少舉例兩個(gè)）。金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的物理基礎(chǔ)的區(qū)別在于：前者利用引起的電阻變化，后者利用變化引起的電阻變化。為了提高變極距電容式傳感器的靈敏度、線性度及減小外部條件變化對測量精度的影響，實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用工作方式。壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式：放大器和放大器，后接放大器時(shí)，可不受連接電纜長度的限制。渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導(dǎo)體在交流磁場中的效應(yīng)。磁電式速度計(jì)的靈敏度單位是。壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的而工作的。（二）選擇題電阻應(yīng)變片的輸入為。（1）力（2）應(yīng)變（3）速度（4）加速度結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠的變化實(shí)現(xiàn)信號變換的。（1）本身物理性質(zhì)（2）體積大?。?）結(jié)構(gòu)參數(shù)（4）電阻值不能用渦流式傳感器進(jìn)行測量的是。（1）位移（2）材質(zhì)鑒別（3）探傷（4）非金屬材料變極距面積型電容傳感器的輸出與輸入，成關(guān)系。（1）非線性（2）線性（3）反比（4）平方半導(dǎo)體式應(yīng)變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是。（1）長度（2）截面積（3）電阻率（4）高通壓電式傳感器輸出電纜長度的變化，將會(huì)引起傳感器的產(chǎn)生變化。（1）固有頻率（2）阻尼比（3）靈敏度（4）壓電常數(shù)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。（1）電容式（2）壓電式（3）電阻式（4）電渦流式自感型可變磁阻式傳感器，當(dāng)氣隙變化時(shí)，其靈敏度與之間的關(guān)系是：＝。（1）（2）（3）（4）光電倍增管是利用效應(yīng)制成的器件。（1）內(nèi)光電（2）外光電（3）光生伏特（4）阻擋層（三）判斷對錯(cuò)題（用√或×表示）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測量。（）渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器（）壓電加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（）磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（）（四）簡答和計(jì)算題哪些傳感器可選作小位移傳感器？渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量？為什么？電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？電渦流傳感器能否測量塑料物體移動(dòng)的位移？若能測量理由是什么？不能測量理由是什么？應(yīng)采取什么措施改進(jìn)，就可以用電渦流傳感器測量了。壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么？試用雙螺管線圈差動(dòng)型電感傳感器做成一個(gè)測力傳感器。用簡圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡要說明其作用原理；兩個(gè)線圈通常應(yīng)該接在什么電路中？用圖說明如何接法。某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑，工作初始極板間距離，介質(zhì)為空氣。問：如果極板間距離變化量，電容的變化量是多少？如果測量電路的靈敏度，讀數(shù)儀表的靈敏度（格／mV）在時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少？第四章信號調(diào)理、記錄和顯示（一）填空題電橋的作用是把電感、電阻、電容的變化轉(zhuǎn)化為輸出的裝置。在橋式測量電路中，按照的性質(zhì)，電橋可分為直流和交流電橋。在橋式測量電路中，根據(jù)工作時(shí)阻抗參與變化的可將其分為半橋與全橋測量電路。調(diào)幅是指一個(gè)高頻的正（余）弦信號與被測信號，使高頻信號的幅值隨被測信號的而變化。信號調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的。調(diào)頻波的解調(diào)又稱為。調(diào)頻是利用信號電壓的控制一個(gè)振蕩器，使其輸出為等幅波，而與信號電壓成正比。常用濾波器的上、下截止頻率、的定義為，其帶寬＝，若為倍頻程濾波器與的關(guān)系為。RC低通濾波器中RC值愈，則上截止頻率愈低。（二）選擇題設(shè)有一電路，是工作橋臂，，，是固定電阻，且。工作時(shí)，則電橋輸出電壓（）。為電橋的電源電壓。（1）（2）（3）（4）調(diào)幅過程相當(dāng)于在時(shí)域中將調(diào)制信號與載波信號。

（1）相乘（2）相除（3）相加（4）相減電路中鑒頻器的作用是。（1）使高頻電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓（2）使電感量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫浚?）使頻率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?）使頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏饕贿x頻裝置，其幅—頻特性在區(qū)間近于平直，在區(qū)間急劇衰減，這叫濾波器。（1）低通（2）高通（3）帶通（4）帶阻一帶通濾波器，其中心頻率是，-3dB帶寬是，則濾波器的品質(zhì)因數(shù)等于。（1）（2）（3）（4）（三）判斷對錯(cuò)題（用√或×表示）平衡純電阻交流電橋須同時(shí)調(diào)整電阻平衡與電容平衡。（）調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。（）帶通濾波器的波形因數(shù)值越大，其頻率選擇性越好。（）將高通與低通濾波器串聯(lián)可獲得帶通或帶阻濾波器。（）（四）簡答和計(jì)算題何謂電橋平衡？要使直流電橋平衡，橋臂參數(shù)應(yīng)滿足什么條件？交流電橋應(yīng)滿足什么條件？調(diào)幅波的解調(diào)方法有哪幾種？抗混濾波器的作用是什么？它選用何種濾波器？其截止頻率如何確定？相關(guān)濾波器的的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓，若其負(fù)載電阻為無窮大，應(yīng)變片的應(yīng)變。（1）求單臂電橋的輸出電壓及其靈敏度。（2）求雙臂電橋的輸出電壓及其靈敏度若為調(diào)制信號，為載波，為調(diào)幅波（如圖所示）（1）利用傅里葉變換性質(zhì)說明調(diào)幅過程的原理。（2）畫出載波與調(diào)幅波的雙邊頻譜圖。

第五章信號處理初步（一）填空題為了識(shí)別信號類型，常用的信號分析方法有、和。為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有、和。在數(shù)字信號處理中，為避免頻率混疊，應(yīng)使被采樣的模擬信號成為，還應(yīng)使采樣頻率滿足采樣定理即。如果一個(gè)信號的最高頻率為50Hz，為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于Hz。若x(t)是均值為ux為零的寬帶隨機(jī)信號其自相關(guān)函數(shù)τ=0時(shí)Rx(τ)，τ∞時(shí)Rx(τ)。用于評價(jià)系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。若某一信號的自相關(guān)函數(shù)為，則該信號的均方值為=，均方根值為xrms=。最常用的功率譜估計(jì)方法為。為信號的沿頻率軸的分布，稱為。巴塞伐爾定理表示在中計(jì)算的信號總能量，等于在中計(jì)算的信號總能量。（二）判斷對錯(cuò)題（用√或×表示）頻率分辨力越高，則泄漏誤差越小。（）A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則量化誤差越小。（）對于周期信號，經(jīng)整周期采樣后，可完全避免柵欄效應(yīng)。（）窗函數(shù)頻譜的主峰瓣寬度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。（）互相關(guān)函數(shù)是偶實(shí)函數(shù)。（）利用系統(tǒng)輸入x(t)與輸出y(t)的自功率譜密度函數(shù)，可求該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。（）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。（）（三）簡答和計(jì)算題已知信號，求信號的自相關(guān)函數(shù)，并畫出自功率譜（雙邊幅值譜）。求頻率相同的單位方波和正弦波的互相關(guān)函數(shù)。相關(guān)濾波器的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。試根據(jù)一個(gè)信號的自相關(guān)函數(shù)圖形，討論如何確定該信號中的常值分量和周期成分。某一系統(tǒng)的輸入信號為x(t)，若輸出y(t)與輸入x(t)相同，輸入的自相關(guān)函數(shù)和輸入—輸出的互相關(guān)函數(shù)之間的關(guān)系為，試說明該系統(tǒng)起什么作用？應(yīng)用巴塞伐爾定理求的積分值。第六章振動(dòng)測試（一）填空題單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動(dòng)，位移共振頻率系統(tǒng)固有頻率，速度共振頻率系統(tǒng)固有頻率，加速度共振頻率系統(tǒng)固有頻率。單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動(dòng)，在相位共振處位移始終落后于激振力度。單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的受迫振動(dòng)，當(dāng)激振頻率固有頻率時(shí)，質(zhì)量塊和殼體之間的相對運(yùn)動(dòng)和基礎(chǔ)振動(dòng)近于相等。激勵(lì)方式分為，，。按所測的振動(dòng)性質(zhì)可將拾振器分為和。阻抗頭的前端是，后面是測量激振點(diǎn)響應(yīng)的。壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式：、和。機(jī)械系統(tǒng)的主要振動(dòng)參數(shù)是，和。相對法校準(zhǔn)傳感器時(shí)，經(jīng)國家計(jì)量等部門嚴(yán)格校準(zhǔn)過的傳感器起著“振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)傳遞”的作用，稱為傳感器。（二）判斷對錯(cuò)題（用√或×表示）壓電式加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（）磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（）壓電式加速度計(jì)手持探針法測振時(shí)，加速度計(jì)的使用上限頻率最低。（）壓電式加速度計(jì)的重量越輕，使用上限頻率越高，靈敏度越低。（）渦流位移傳感器屬于絕對式拾振器。（）低頻激振時(shí)，激振器的安裝固有頻率應(yīng)比激振頻率高3倍以上。（）快速正弦掃描激振屬于寬帶激振法。（）脈沖錘的錘頭越軟，則激勵(lì)的頻率范圍越大。（）在振動(dòng)測試中，測得的激勵(lì)和響應(yīng)之間的相位差包括了測試系統(tǒng)中所有儀器的相移。（）（三）簡答和計(jì)算題對單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動(dòng)，分別寫出其位移頻響函數(shù)、速度頻響函數(shù)、加速度頻響函數(shù)。對單自由度系統(tǒng)基礎(chǔ)位移所引起的受迫振動(dòng)，分別寫出其相對位移頻響函數(shù)、絕對位移頻響函數(shù)。對于壓電式加速度計(jì)，畫出其工作原理圖，并說明為什么其上限頻率取決于固有頻率？對于磁電式絕對速度計(jì)，畫出其工作原理圖，并說明為什么其下限頻率取決于固有頻率？如何用實(shí)頻曲線估計(jì)系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比？畫圖說明。參考答案第一章信號及其描述（一）1、信號；2、時(shí)間（t），頻率（f）；3、離散性，諧波性，收斂性；4、準(zhǔn)周期，瞬態(tài)非周期；5、均值，均方值，方差；6、偶，奇；（二）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√；（三）1、，；2、0，，；3、；4、；5、；第二章測試裝置的基本特性（一）1、1/2，，；2、123；3、傅立葉變換法，濾波器法；4、；5、被測量；6、線性；（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1）（三）╳√√√╳╳（四）略第三章常用傳感器（一）1、電阻、電感、電容、渦流；壓電、磁電；2、金屬絲的幾何變形，半導(dǎo)體材料的電阻率變化；3、差動(dòng)；4、電荷，電壓，電荷；5、渦電流；6、mv/(m/s)；7、壓電效應(yīng)。（二）（2）（3）（4）（2）（3），（3）（4）（4）（2）（三）√√╳╳（四）略第四章信號調(diào)理、處理和記錄（一）1、電壓或電流；2、激勵(lì)電壓；3、橋臂數(shù)；4、相乘，相乘；5、鑒頻；6、幅值，頻率；7、幅頻特性曲線降為最大值的倍時(shí)對應(yīng)的頻率為截止頻率；；，8、大；（二）（1）（1）（3）（2）（4）（三）√╳╳√（四）略第五章信號處理初步（一）1、概率密度函數(shù)，自相關(guān)函數(shù)；2、帶通濾波法，傅立葉變換法；3、有限帶寬，；4、100；5、，0；6、相干函數(shù)；7、；8、周期圖法；9、功率密度，能譜；10、時(shí)域，頻域；（二）1、╳；2、√；3、√；4、√；5、╳；6、╳；7、╳；（三）1、，；2、；3、同頻相關(guān)、不同頻不相關(guān)；4、信號的常值分量為其自相關(guān)函數(shù)均值的開方，周期成分與其自相關(guān)函數(shù)周期成分的頻率相同、幅值成比例關(guān)系；5、該系統(tǒng)的作用是使信號幅值不變、相位提前T；6、；第六章振動(dòng)的測試（一）1、小于，等于，大于；2、90；3、遠(yuǎn)大于；4、穩(wěn)態(tài)正弦激振，隨機(jī)激振，瞬態(tài)激振；5、相對式，絕對式；6、力傳感器，加速度計(jì)；7、電荷放大器，電壓放大器；8、固有頻率，阻尼比，振型；9、參考。（二）1、╳；2、╳；3、√；4、√；5、╳；6、√；7、√；8、╳；9、√；（三）略二，一、填空題（25分，每空1分）1．時(shí)間常數(shù)τ是一階傳感器動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，時(shí)間常數(shù)τ越小，響應(yīng)越快，響應(yīng)曲線越接近于輸入階躍曲線。2．滿足測試裝置不失真測試的頻域條件是幅頻特性為一常數(shù)和相頻特性與頻率成線性關(guān)系。3．電荷放大器常用做壓電傳感器的后續(xù)放大電路，該放大器的輸出電壓與傳感器產(chǎn)生的電荷量成正比，與電纜引線所形成的分布電容無關(guān)。4．信號當(dāng)時(shí)間尺度在壓縮時(shí)，則其頻帶變寬其幅值變小。5．當(dāng)測量較小應(yīng)變值時(shí)，應(yīng)選用電阻應(yīng)變效應(yīng)工作的應(yīng)變片，而測量大應(yīng)變值時(shí)，應(yīng)選用壓阻效應(yīng)工作的應(yīng)變片，后者應(yīng)變片阻值的相對變化主要由材料電阻率的相對變化來決定。6．電感式和電容式傳感器常采用差動(dòng)方式，不僅可提高靈敏度，且能改善或消除非線性。7.電渦流傳感器是利用金屬材料的電渦流效應(yīng)工作，可分為低頻透射式和高頻反射式兩種，其中前者常用于材料厚度的測量。8．在調(diào)制解調(diào)技術(shù)中，將控制高頻振蕩的低頻信號稱為調(diào)制波，載送低頻信號的高頻振蕩信號稱為載波，將經(jīng)過調(diào)制過程所得的高頻振蕩波稱為已調(diào)制波。9．已知，為單位脈沖函數(shù)，則積分=12。10．已知霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器的測速齒輪的齒數(shù)為20，若測得感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率為300Hz，則被測軸的轉(zhuǎn)速為900r/min。11.RC低通濾波器中的RC值越大，則其上限截止頻率越小。12.頻率混疊是由于采樣頻率過低引起的，泄漏則是由于信號截?cái)嗨鸬摹６?、選擇題（15分，每題1.5分）1．離散、周期的時(shí)域信號頻譜的特點(diǎn)是（C）的。A非周期、離散 B非周期、連續(xù)C、周期、離散D周期、連續(xù)2．按傳感器能量源分類，以下傳感器不屬于能量控制型的是（C）。A電阻傳感器 B電感傳感器C光電傳感器D電容傳感器3．變磁通感應(yīng)式傳感器在測量軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，其齒盤應(yīng)采用（B）材料制成。

A金屬 B導(dǎo)磁 C塑料 D導(dǎo)電4．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分辨力5．?dāng)?shù)字信號的特征是（B）。A時(shí)間上離散，幅值上連續(xù) B時(shí)間、幅值上都離散C時(shí)間上連續(xù)，幅值上量化 D時(shí)間、幅值上都連續(xù)6．傳感器靈敏度越高，表示該傳感器（B）。A工作頻帶越寬 B單位輸入引起的輸出量越大C線性范圍越寬 D允許的輸入量越大7．周期信號傅立葉級數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù)表示各諧波分量的（C）。A相位 B周期C振幅D頻率8．A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則其（B）。A分辨力越低 B轉(zhuǎn)換精度越高 C轉(zhuǎn)換速度越快 D轉(zhuǎn)換時(shí)間越短9．濾波器的-3dB頻率指輸出信號幅值為輸入信號幅值的（C）時(shí)所對應(yīng)的截止頻率。A B1C D1/210．不能用于材料厚度的非接觸測量的傳感器為（C）。A渦流式B電容式C壓電式D光電式三、簡答題（24分）1．根據(jù)濾波器的選頻作用，一般將濾波器分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器。下圖為這些濾波器的幅頻特性，請分別標(biāo)注出來。并列出4個(gè)實(shí)際濾波器的主要特征參數(shù)。（6分）(a)帶通(b)高通(c)帶阻(d)低通主要特征參數(shù)（任選4個(gè)）：(1)截止頻率(2)帶寬(3)紋波幅度(4)品質(zhì)因子(5)倍頻程選擇性(6)濾波器因數(shù)2．下圖為同一正弦信號分別用相同時(shí)寬的矩形窗和漢寧窗截?cái)嗪蟮玫降念l譜圖。請指出下面二個(gè)頻譜圖分別采用以上哪個(gè)窗函數(shù)得到的，并說出這兩種窗函數(shù)的主要特點(diǎn)。（6分）00Fs/2頻率幅度0Fs/2幅度頻率(a)漢寧窗(b)矩形窗答：矩形窗的特點(diǎn)：主瓣比較集中。但旁瓣較高，并有負(fù)旁瓣，導(dǎo)致變換中帶進(jìn)了高頻干擾和泄漏，甚至出現(xiàn)負(fù)譜現(xiàn)象。漢寧窗的特點(diǎn)：主瓣較寬，旁瓣較低，衰減速度也較快。但帶寬加寬，使得頻率分辨力下降。3.一階系統(tǒng)受到一個(gè)階躍輸入的作用，在2秒時(shí)達(dá)到輸入最大值的20%，試求：測試系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)和當(dāng)輸出達(dá)到最大值的95%時(shí)，需多長時(shí)間？（6分）解：當(dāng)輸出達(dá)到最大值的95%時(shí)，4．下圖為動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀工作框圖，請指出圖中A、B和C分別代表什么？并說明B和C在系統(tǒng)中的作用是什么？（6分）答：A電橋?qū)㈦娮琛㈦娙?、電感等參?shù)變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出B相敏檢波解調(diào)C低通濾波器選取低頻信號，抑制或衰減掉其他不需要的成分三、計(jì)算題（共36分）1．（9分）求下圖周期性鋸齒波的傅立葉級數(shù)，并繪出其頻譜圖。ttT/2-T/21-10‥‥‥‥‥‥x(t)解：2．（9分）求周期余弦信號的均值、均方值、自相關(guān)函數(shù)和自譜。解：均值均方值自相關(guān)函數(shù)自譜3．（9分）有一薄壁圓管式拉力傳感器如下圖所示。已知其彈性元件材料的泊松比為0.3，電阻應(yīng)變片和阻值相同，且靈敏系數(shù)均為2，應(yīng)變片貼片位置如圖所示。若受拉力作用，問：(1)欲測量拉力的大小，應(yīng)如何正確組成電橋？請畫出相應(yīng)的電橋。(2)當(dāng)供橋電壓，時(shí)，輸出電壓是多少（）？解：(1)為了測量力P大小，測試電橋應(yīng)如下圖所示連接：(2)設(shè)R1、R2、R3、R4應(yīng)變分別為ε1，ε2，ε3，ε4。因?yàn)椴此杀圈?0.3，故R3、R4的應(yīng)變?chǔ)?=ε4=-με1=-0.3×300=-904．（9分）一個(gè)電容測微儀，其傳感器的圓形極板半徑為4mm，工作初始間隙0.3mm，介電常數(shù)為8.85×10-12F/m，試求：(1)工作中，若傳感器參與工作的間隙變化量為2，電容變化量是多少？(2)若測量電路的靈敏度為100mV/pF，讀數(shù)儀表的靈敏度為5格/mV，當(dāng)間隙變化量還為2，讀數(shù)儀表示值變化多少格？解：(1)相對面積A=πr2=5.027×10-5m2由于兩極板間距變化引起的電容變化量為：(2)儀表示值變化格數(shù)為：N=5×100×(-?C)=5×100×9.85×10-3=4.9格三，一、填空題（30分，每空1.5分）作為傳感器的核心部件，直接感受被測物理量并對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換的元件稱為敏感元件。在τ為0情況下，自相關(guān)函數(shù)值達(dá)到最大值。已知某周期信號的周期為0.2s，則該信號的3次諧波分量的頻率為15Hz。周期信號的頻譜具有離散性，諧波性和衰減性。若采樣頻率過低，不滿足采樣定理，則被采樣信號的頻譜會(huì)產(chǎn)生頻混現(xiàn)象。在外力作用下，金屬應(yīng)變式傳感器主要產(chǎn)生幾何尺寸變化，而壓阻式傳感器主要是電阻率發(fā)生變化，兩者都引起電阻值發(fā)生變化。衡量傳感器在同一工作條件下，對同一被測量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的不一致程度的指標(biāo)為重復(fù)性。電感式和電容式傳感器常采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)來提高其靈敏度，改善非線性誤差。描述一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)是時(shí)間常數(shù)，其值越小，則該系統(tǒng)頻帶越寬，響應(yīng)越快。當(dāng)壓電式傳感器使用電荷放大器，輸出電壓幾乎不受聯(lián)接電纜長度變化的影響?？够鞛V波器是一種低通濾波器，其上限截止頻率與采樣頻率之間的關(guān)系應(yīng)滿足關(guān)系式QUOTE。某信號的自相關(guān)函數(shù)為，則該信號的均值為0，均方根值為10。若窗函數(shù)的頻譜為，則時(shí)延窗函數(shù)的頻譜為QUOTE。對比可以發(fā)現(xiàn)，時(shí)延窗函數(shù)的幅值譜與原窗函數(shù)的對應(yīng)量相同。二、選擇題（20分，每題1分）1.描述傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)有D。A幅頻特性B穩(wěn)定時(shí)間C動(dòng)態(tài)范圍D線性度2.下列統(tǒng)計(jì)參數(shù)中，用以描述隨機(jī)信號波動(dòng)范圍的參數(shù)為B。A均值B方差C均方值D概率密度函數(shù)信號的時(shí)域描述與頻域描述通過C來建立關(guān)聯(lián)。A拉氏變換B卷積C傅立葉變換D相乘4．理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性為A。A常數(shù)B零C零或常數(shù)D無法確定5.如果隔振臺(tái)對低頻激勵(lì)起不了明顯的隔振作用，但對高頻激勵(lì)卻有很好的隔振作用，那么，隔振臺(tái)屬于B。A高通濾波器B低通濾波器C帶通濾波器D帶阻濾波器測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為D。A量程B靈敏度C精確度D分辨力已知變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器的測速齒輪的齒數(shù)為30，若測得感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率為300Hz，則被測軸的轉(zhuǎn)速為D。A300轉(zhuǎn)/分B480轉(zhuǎn)/分C900轉(zhuǎn)/分D600轉(zhuǎn)/分濾波器的-3dB截止頻率指信號幅值衰減為輸入幅值C對應(yīng)的頻率。AB1CD1/2對連續(xù)信號進(jìn)行采樣時(shí)，若信號的記錄時(shí)間不變，采樣頻率越高，則C。A泄漏誤差越大B頻率混疊越嚴(yán)重C采樣點(diǎn)數(shù)越多D頻域分辨率越低10．壓電式傳感器目前多用于測量D。A靜態(tài)力B溫度C速度D加速度與動(dòng)態(tài)力11．當(dāng)時(shí)，兩信號的互相關(guān)函數(shù)呈周期變化，說明兩信號必定B。A為周期信號B含有同頻率的周期成分C為非周期信號D含有不同頻率的周期成分濾波器的帶寬越小，表示該濾波器D。A建立時(shí)間越短，頻率分辨率越低B建立時(shí)間越長，頻率分辨率越低C建立時(shí)間越短，頻率分辨率越高D建立時(shí)間越長，頻率分辨率越高13．若、分別為變極距型電容式傳感器極板間的初始極距和極距變化量，為極板面積，在的條件下，該電容傳感器靈敏度近似為D。A．B．C．D．14．若瞬變信號的頻譜為，則信號(其中、均為正實(shí)常數(shù))的頻譜為A。ABCD測試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測定方法包括階躍響應(yīng)試驗(yàn)和A試驗(yàn)。A頻率響應(yīng)B脈沖響應(yīng)C傳遞函數(shù)D任意輸入響應(yīng)16．以下C的頻譜為連續(xù)頻譜。A周期矩形脈沖B正弦函數(shù)C矩形窗函數(shù)D周期方波17．單位脈沖函數(shù)的采樣特性表達(dá)式為A。ABCD18．屬于物性型傳感器為D。A應(yīng)變式傳感器B電感式傳感器C電容式傳感器D壓電式傳感器19．可以實(shí)現(xiàn)非接觸振動(dòng)測量的傳感器為B或者C。A應(yīng)變式傳感器B電感式傳感器C電容式傳感器D壓電式傳感器20．動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀中相敏檢波電路的作用是B。A幅值調(diào)制B幅值解調(diào)C頻率解調(diào)D濾波三、計(jì)算題（共30分）1．已知周期矩形脈沖信號的傅立葉級數(shù)展開式為：，其時(shí)域波形和頻譜如下圖所示。其中周期矩形脈沖的周期為，脈沖寬度為。（10分）若ms，，該周期矩形脈沖信號的帶寬為4000Hz，譜線間隔為1000Hz。若矩形脈沖幅度和寬度保持不變，周期變?yōu)闀r(shí)，其帶寬為4000Hz、譜線間隔為500Hz，頻譜最大幅度為0.125。2．若要求100Hz正弦信號通過某一階濾波器后，幅值誤差小于5％，問該一階濾波器的時(shí)間常數(shù)最大為多少？120Hz正弦信號通過該濾波器后，幅值誤差為多少？(6分)解：濾波器作為一階系統(tǒng)，有和對于同一頻率f，越大，測量誤差越大，令f=100Hz,測量誤差小于5%，即，求出。所以該濾波器的時(shí)間常數(shù)最大取為。120Hz正弦信號通過該濾波器時(shí)，有，即幅值誤差為6.972%。3．某等截面梁（泊松比為0.3）受單向拉力F作用，將靈敏系數(shù)為2.4的四個(gè)應(yīng)變片粘貼在梁上，如下圖所示。(1)請利用粘貼的四片應(yīng)變片組成全橋（繪制電橋圖），實(shí)現(xiàn)拉力F的測量。(2)若供橋電壓為8V，應(yīng)變片R1和R3產(chǎn)生應(yīng)變?yōu)?50με（1με＝1×10-6），問電橋輸出電壓是多少？(8分)解：4．利用壓電式傳感器組成加速度測量系統(tǒng)。其中壓電式傳感器的靈敏度=9.00Pc/g，它與靈敏度為=0.005V/Pc的電荷放大器聯(lián)接后，接到靈敏度為=20mm/V的示波器上顯示。試畫出該加速度測量系統(tǒng)的方框圖，并計(jì)算系統(tǒng)總靈敏度。（6分）被測物體被測物體被測物體被測物體被測物體被測物體四．分析應(yīng)用題（20分）1．何為系統(tǒng)不失真測試條件？根據(jù)右圖所示二階系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線，說明如何選擇二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)及工作頻帶？（6分）解：不失真測試條件：幅頻特性為一常數(shù)，相頻特性與頻率成線性的關(guān)系。對于一個(gè)二階系統(tǒng)來說，在的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的幅頻特性接近一條直線，其幅值變化不超過10%，但從相頻曲線上看，曲線隨阻尼比的不同劇烈變化。其中當(dāng)接近于零時(shí)相位為零，此時(shí)可以認(rèn)為是不失真的。而當(dāng)在范圍內(nèi)時(shí)，相頻曲線可以近似認(rèn)為是一條起自坐標(biāo)系原點(diǎn)的斜線。2．周期信號的傅立葉級數(shù)表達(dá)式的物理含義為：周期信號可以分解成眾多具有不同頻率的諧波信號，該周期信號可以利用傅立葉級數(shù)中的某幾項(xiàng)之和逼近。下圖為周期方波在不同階次諧波逼近波形，請問，基波頻率為250Hz，圖a逼近中諧波階次更高。（4分）圖(a)圖(b)圖(a)圖(b)1234567-1.5-1.0-0.500.51.01.5幅度/V時(shí)間/ms1234567-1.5-1.0-0.500.51.01.5幅度/V時(shí)間/ms00891089103．下圖為采用某一種傳感器測量不同的非電量的示意圖。圖中被測物體2均為金屬材料制成，1為傳感器。試問：（6分）（1）該種傳感器是何種傳感器？（2）圖中分別測量的是哪些非電量？（3）總結(jié)該種傳感器的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。（a）（b）（c）答：（1）渦流傳感器（2）（a）測轉(zhuǎn)速，（b）測材料的厚度，（c）計(jì)數(shù)（3）結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，非接觸測量等優(yōu)點(diǎn)4.已知某位移傳感器的位移測量值右側(cè)表所列，其擬合直線為，試問：00.00101.85203.45304.92406.22507.37此擬合直線能否滿足線性誤差小于5%的要求？(4分)答：根據(jù)已有擬合直線，計(jì)算當(dāng)取不同值時(shí)，對應(yīng)的值及誤差為：當(dāng)時(shí)，，對應(yīng)誤差為-2.2當(dāng)時(shí)，，對應(yīng)誤差為0.38當(dāng)時(shí)，，對應(yīng)誤差為0.26當(dāng)時(shí)，，對應(yīng)誤差為1.256當(dāng)時(shí)，，對應(yīng)誤差為0.096當(dāng)時(shí)，，對應(yīng)誤差為-2.084所以，最大誤差出現(xiàn)在當(dāng)時(shí)，此時(shí)誤差線性誤差為，故此擬合直線能滿足線性誤差小于5%的要求。四，（一）填空題1、測試的基本任務(wù)是獲取有用的信息，而信息總是蘊(yùn)涵在某些物理量之中，并依靠它們來2、傳輸?shù)?。這些物理量就是，其中目前應(yīng)用最廣泛的是電信號。3、信號的時(shí)域描述，以為獨(dú)立變量；而信號的頻域描述，以為獨(dú)立變量。4、周期信號的頻譜具有三個(gè)特點(diǎn)：，，。5、非周期信號包括信號和信號。6、描述隨機(jī)信號的時(shí)域特征參數(shù)有、、。7、對信號的雙邊譜而言，實(shí)頻譜（幅頻譜）總是對稱，虛頻譜（相頻譜）總是對稱。8、某一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為，輸入信號，則輸出信號的頻率為，幅值，相位。9、試求傳遞函數(shù)分別為和的兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有、和。10、當(dāng)測試系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系為時(shí)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)測試。此時(shí)，系統(tǒng)的頻率特性為。11、傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的越小。12、一個(gè)理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)該具有關(guān)系為最佳。13、屬于能量控制型的傳感器有等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有等（每個(gè)至少舉例兩個(gè)）。14、金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的物理基礎(chǔ)的區(qū)別在于：前者利用引起的電阻變化，后者利用變化引起的電阻變化。15、為了提高變極距電容式傳感器的靈敏度、線性度及減小外部條件變化對測量精度的影響，實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用工作方式。16、壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式：放大器和放大器，后接放大器時(shí)，可不受連接電纜長度的限制。17、渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導(dǎo)體在交流磁場中的效應(yīng)。18、磁電式速度計(jì)的靈敏度單位是。19、壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的而工作的。20、電橋的作用是把電感、電阻、電容的變化轉(zhuǎn)化為輸出的裝置。21、在橋式測量電路中，按照的性質(zhì)，電橋可分為直流和交流電橋。22、在橋式測量電路中，根據(jù)工作時(shí)阻抗參與變化的可將其分為半橋與全橋測量電路。23、調(diào)幅是指一個(gè)高頻的正（余）弦信號與被測信號，使高頻信號的幅值隨被測信號的而變化。信號調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的。24、調(diào)頻波的解調(diào)又稱為。25、調(diào)頻是利用信號電壓的控制一個(gè)振蕩器，使其輸出為等幅波，而與信號電壓成正比。26、常用濾波器的上、下截止頻率、的定義為，其帶寬＝，若為倍頻程濾波器與的關(guān)系為。27、RC低通濾波器中RC值愈，則上截止頻率愈低。28、為提高靈敏度，磁記錄儀重放磁頭的線圈匝數(shù)應(yīng)，為補(bǔ)償其微分特性，重放放大器應(yīng)采用。29、驅(qū)動(dòng)振動(dòng)子轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力是由被記錄信號電流通過振動(dòng)子線圈所產(chǎn)生的。為了識(shí)別信號類型，常用的信號分析方法有、和。為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有、和。30、在數(shù)字信號處理中，為避免頻率混疊，應(yīng)使被采樣的模擬信號成為，還應(yīng)使采樣頻率滿足采樣定理即。31、如果一個(gè)信號的最高頻率為50Hz，為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于Hz。32、若x(t)是均值為ux為零的寬帶隨機(jī)信號其自相關(guān)函數(shù)τ=0時(shí)Rx(τ)，τ∞時(shí)Rx(τ)。33、用于評價(jià)系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。34、若某一信號的自相關(guān)函數(shù)為，則該信號的均方值為=，均方根值為xrms=。35、最常用的功率譜估計(jì)方法為。36、為信號的沿頻率軸的分布，稱為。37、巴塞伐爾定理表示在中計(jì)算的信號總能量，等于在中計(jì)算的信號總能量。38、為了識(shí)別信號類型，常用的信號分析方法有、和。39、為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有、和。40、在數(shù)字信號處理中，為避免頻率混疊，應(yīng)使被采樣的模擬信號成為，還應(yīng)使采樣頻率滿足采樣定理即。41、如果一個(gè)信號的最高頻率為50Hz，為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于Hz。42、若x(t)是均值為ux為零的寬帶隨機(jī)信號其自相關(guān)函數(shù)τ=0時(shí)Rx(τ)，τ∞時(shí)Rx(τ)。43、用于評價(jià)系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。44、若某一信號的自相關(guān)函數(shù)為，則該信號的均方值為=，均方根值為xrms=。45、最常用的功率譜估計(jì)方法為。46、為信號的沿頻率軸的分布，稱為。47、巴塞伐爾定理表示在中計(jì)算的信號總能量，等于在中計(jì)算的信號總能量。（二）選擇題1、不屬于測試系統(tǒng)的靜特性。（1）靈敏度（2）線性度（3）回程誤差（4）阻尼系數(shù)2、從時(shí)域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng)響應(yīng)的卷積。（1）正弦（2）階躍（3）脈沖（4）斜坡3、兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為和，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測試系統(tǒng)，其相頻特性為。（1）（2）（3）（4）4、一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)中，超調(diào)量。（1）存在，但<5％（2）存在，但<1（3）在時(shí)間常數(shù)很小時(shí)存在（4）不存在5、忽略質(zhì)量的單自由度振動(dòng)系統(tǒng)是系統(tǒng)。（1）零階（2）一階（3）二階（4）高階6、一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是。（1）固有頻率（2）線性度(3)時(shí)間常數(shù)（4）阻尼比7、用階躍響應(yīng)法求一階裝置的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，可取輸出值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值倍所經(jīng)過的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。（1）0.632（2）0.865（3）0.950（4）0.9828、電阻應(yīng)變片的輸入為。（1）力（2）應(yīng)變（3）速度（4）加速度9、結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠的變化實(shí)現(xiàn)信號變換的。（1）本身物理性質(zhì)（2）體積大小（3）結(jié)構(gòu)參數(shù)（4）電阻值10、不能用渦流式傳感器進(jìn)行測量的是。（1）位移（2）材質(zhì)鑒別（3）探傷（4）非金屬材料11、變極距面積型電容傳感器的輸出與輸入，成關(guān)系。（1）非線性（2）線性（3）反比（4）平方12、半導(dǎo)體式應(yīng)變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是。（1）長度（2）截面積（3）電阻率（4）高通13、壓電式傳感器輸出電纜長度的變化，將會(huì)引起傳感器的產(chǎn)生變化。（1）固有頻率（2）阻尼比（3）靈敏度（4）壓電常數(shù)14、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。（1）電容式（2）壓電式（3）電阻式（4）電渦流式15、自感型可變磁阻式傳感器，當(dāng)氣隙變化時(shí)，其靈敏度與之間的關(guān)系是：＝。（1）（2）（3）（4）16、光電倍增管是利用效應(yīng)制成的器件。（1）內(nèi)光電（2）外光電（3）光生伏特（4）阻擋層17、光敏元件中是直接輸出電壓的。（1）光敏電阻（2）光電阻（3）光敏晶體管（4）光導(dǎo)纖維18、設(shè)有一電路，是工作橋臂，，，是固定電阻，且。工作時(shí)，則電橋輸出電壓（）。為電橋的電源電壓。（1）（2）（3）（4）19、調(diào)幅過程相當(dāng)于在時(shí)域中將調(diào)制信號與載波信號。

（1）相乘（2）相除（3）相加（4）相減20、電路中鑒頻器的作用是。（1）使高頻電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓（2）使電感量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫浚?）使頻率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?）使頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?1、一選頻裝置，其幅—頻特性在區(qū)間近于平直，在區(qū)間急劇衰減，這叫濾波器。（1）低通（2）高通（3）帶通（4）帶阻22、一帶通濾波器，其中心頻率是，-3dB帶寬是，則濾波器的品質(zhì)因數(shù)等于。（1）（2）（3）（4）23、為測量和記錄的正弦信號，最好選用型號的振動(dòng)子比較合適。（1）FC6－120(2)FC6—120A(3)FC6—400（4）FC6—120024、為了改善重放磁頭的電壓輸出信號，應(yīng)后續(xù)電路。（1）放大（2）微分放大（3）積分放大（4）頻率調(diào)制25、記錄一基頻為的方波信號，應(yīng)選用固有頻率的光線示波器振動(dòng)子。（1）＝（2）（3）（4）>>0.526、伺服式記錄儀的特點(diǎn)是。（1）記錄緩變信號幅值準(zhǔn)確性高（2）記錄緩變信號幅值準(zhǔn)確性低（3）記錄中頻信號幅值準(zhǔn)確性高（4）記錄高頻信號準(zhǔn)確性高27、在選用振動(dòng)子時(shí)，除了使阻尼比接近0.7外，應(yīng)使被測正弦信號的最高頻率振動(dòng)子的固有頻率。（1）＝（2）>2倍（3）（0.5~0.6）倍（4）<0.1倍（三）判斷對錯(cuò)題（用√或×表示）1、各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程一定是平穩(wěn)隨機(jī)過程。（）2、信號的時(shí)域描述與頻域描述包含相同的信息量。（）3、非周期信號的頻譜一定是連續(xù)的。（）4、非周期信號幅頻譜與周期信號幅值譜的量綱一樣。（）5、隨機(jī)信號的頻域描述為功率譜。（）6、一線性系統(tǒng)不滿足“不失真測試”條件，若用它傳輸一個(gè)1000Hz的正弦信號，則必然導(dǎo)致輸出波形失真。（）7、在線性時(shí)不變系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)的輸出量與輸入量之比的拉氏變換稱為傳遞函數(shù)。（）8、當(dāng)輸入信號一定時(shí)，系統(tǒng)的輸出將完全取決于傳遞函數(shù)，而與該系統(tǒng)的物理模型無關(guān)。（）9、傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同。（）10、測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。（）11、幅頻特性是指響應(yīng)與激勵(lì)信號的振幅比與頻率的關(guān)系。（）12、滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測量。（）13、渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器（）14、壓電加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（）15、磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（）16、平衡純電阻交流電橋須同時(shí)調(diào)整電阻平衡與電容平衡。（）17、調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。（）18、帶通濾波器的波形因數(shù)值越大，其頻率選擇性越好。（）19、將高通與低通濾波器串聯(lián)可獲得帶通或帶阻濾波器。（）20、頻率分辨力越高，則泄漏誤差越小。（）21、A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則量化誤差越小。（）22、對于周期信號，經(jīng)整周期采樣后，可完全避免柵欄效應(yīng)。（）23、窗函數(shù)頻譜的主峰瓣寬度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。（）互相關(guān)函數(shù)是偶實(shí)函數(shù)。（）24、利用系統(tǒng)輸入x(t)與輸出y(t)的自功率譜密度函數(shù)，可求該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。（）25、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。（）26、頻率分辨力越高，則泄漏誤差越小。（）A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則量化誤差越小。（）27、對于周期信號，經(jīng)整周期采樣后，可完全避免柵欄效應(yīng)。（）28、窗函數(shù)頻譜的主峰瓣寬度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。（）29、互相關(guān)函數(shù)是偶實(shí)函數(shù)。（）30、利用系統(tǒng)輸入x(t)與輸出y(t)的自功率譜密度函數(shù)，可求該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。（）31、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）簡答和計(jì)算題1、求正弦信號的絕對均值μ|x|和均方根值xrms。2、求正弦信號的均值，均方值，和概率密度函數(shù)p(x)。3、求指數(shù)函數(shù)的頻譜。4、求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)的傅立葉變換。5、求指數(shù)衰減振蕩信號的頻譜。6、什么叫系統(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？7、測試裝置的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性各包括那些？8、測試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測試的條件是什么？9、某測試裝置為一線性時(shí)不變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為。求其對周期信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。10、將信號輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出的表達(dá)式。11、哪些傳感器可選作小位移傳感器？12、渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量？為什么？13、電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？14、電渦流傳感器能否測量塑料物體移動(dòng)的位移？若能測量理由是什么？不能測量理由是什么？應(yīng)采取什么措施改進(jìn)，就可以用電渦流傳感器測量了。15壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么？16、試用雙螺管線圈差動(dòng)型電感傳感器做成一個(gè)測力傳感器。（1）用簡圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡要說明其作用原理；（2）兩個(gè)線圈通常應(yīng)該接在什么電路中？用圖說明如何接法。17、某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑，工作初始極板間距離，介質(zhì)為空氣。問：（1）如果極板間距離變化量，電容的變化量是多少？（2）如果測量電路的靈敏度，讀數(shù)儀表的靈敏度（格／mV）在時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少？18、何謂電橋平衡？要使直流電橋平衡，橋臂參數(shù)應(yīng)滿足什么條件？交流電橋應(yīng)滿足什么條件？19、調(diào)幅波的解調(diào)方法有哪幾種？20、抗混濾波器的作用是什么？它選用何種濾波器？其截止頻率如何確定？21、相關(guān)濾波器的的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。22、以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值為的固定電阻組成電橋，23、供橋電壓，若其負(fù)載電阻為無窮大，應(yīng)變片的應(yīng)變。（1）求單臂電橋的輸出電壓及其靈敏度。（2）求雙臂電橋的輸出電壓及其靈敏度24、若為調(diào)制信號，為載波，為調(diào)幅波（如圖所示）（1）利用傅里葉變換性質(zhì)說明調(diào)幅過程的原理。（2）畫出載波與調(diào)幅波的雙邊頻譜圖。25、已知信號，求信號的自相關(guān)函數(shù)，并畫出自功率譜（雙邊幅值譜）。26、求頻率相同的單位方波和正弦波的互相關(guān)函數(shù)。27、相關(guān)濾波器的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。28、試根據(jù)一個(gè)信號的自相關(guān)函數(shù)圖形，討論如何確定該信號中的常值分量和周期成分。29、某一系統(tǒng)的輸入信號為x(t)，若輸出y(t)與輸入x(t)相同，輸入的自相關(guān)函數(shù)和輸入—輸出的互相關(guān)函數(shù)之間的關(guān)系為，試說明該系統(tǒng)起什么作用？30、應(yīng)用巴塞伐爾定理求的積分值。31、已知信號，求信號的自相關(guān)函數(shù)，并畫出自功率譜（雙邊幅值譜）。32、求頻率相同的單位方波和正弦波的互相關(guān)函數(shù)。33、相關(guān)濾波器的基本原理是什么？舉例說明其工程應(yīng)用。34試根據(jù)一個(gè)信號的自相關(guān)函數(shù)圖形，討論如何確定該信號中的常值分量和周期成分。35某一系統(tǒng)的輸入信號為x(t)，若輸出y(t)與輸入x(t)相同，輸入的自相關(guān)函數(shù)和輸入—輸出的互相關(guān)函數(shù)之間的關(guān)系為，試說明該系統(tǒng)起什么作用？36應(yīng)用巴塞伐爾定理求的積分值。五，填空題（20分，每空1分）1.測試技術(shù)是測量和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的統(tǒng)稱。工程測量可分為靜態(tài)測量和動(dòng)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(dòng)方式習(xí)以提高靈敏度，改善非線性，進(jìn)行溫度補(bǔ)償。4.為了補(bǔ)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(bǔ)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(xué)表達(dá)式是傅氏三角級數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù)，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式是傅氏復(fù)指數(shù)級數(shù)中的各項(xiàng)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方值，它描述測試信號的強(qiáng)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(diǎn)是離散的，后者頻譜特點(diǎn)是連續(xù)的。9.為了求取測試裝置本身的動(dòng)態(tài)特性，常用的實(shí)驗(yàn)方法是頻率響應(yīng)法和階躍響應(yīng)法。10.連續(xù)信號與進(jìn)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。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(shí)，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(xué)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)4．下列函數(shù)表達(dá)式中，(B)是周期信號。A．B．C．5．時(shí)域信號的時(shí)間尺度壓縮時(shí)，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(shí)，應(yīng)變片的方向與主應(yīng)力方向應(yīng)該相交成（A）A.0°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(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(diǎn)？（4分）答：①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’）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(gè)特點(diǎn)？（6分）答：①周期信號的頻譜是離散的。（2’）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’）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(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(lì)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(shí)，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