機械工程測試技術根底試題(卷)A與答案解析機械工程測試技術根底試題(卷)A與答案解析一、填空題(每空1分,共10分)1、信號可分為 兩大類。2在平穩隨機過程中,假設任一單個樣本函數的時間平均統計特性等于該過程的集合平均統計特性,則該過程叫 。03、對于線性系統,假設輸入為x(t)=x0ejωt,則其穩態輸出 y(t)=yej(t0),這共性質稱為0 。4、濾波器的帶寬為B,它對階躍響應的建立時間為Te,則B與Te的關系為 。6譜會發生 現象。7頻率不同的兩個正弦信號,其相互關函數Rxy(τ)=6譜會發生 現象。7頻率不同的兩個正弦信號,其相互關函數Rxy(τ)= 。8、假設信號滿足y(t)=kx(t)關系,式中k為常數,則相互關系數ρxy(τ)= 。9、兩個時域函數乘積的傅里葉變換等于這兩個函數 。10、圖1-10所示電橋的輸出為 。 圖1-101151、描述非周期信號的數學工具就是( )A、三角函數C、傅氏級數

B、拉氏變換D、傅氏變換2、時域信號x(t)二階導數的傅里葉變換就是( )A、 1(j2f)2

X(f) B、 1(2f)2

X(f)C、(j2πf)2X(f) D、(2πf)2X(f)3、概率密度函數就是在什么域上描述隨機信號的分布規律( )A、時間域 B、頻率域 C、幅值域 D、復數域4、測試裝置的傳遞函數H(S)的分母與( )有關。Ax(t)C、輸入點的位置

B、輸出量y(t)D、裝置的構造5無論二階系統的阻尼比ξ如何變化,當它所受的激振力頻率與系統固有頻率相等時,該系統的位移響應與激振力之間的相位差必為( )A、0° B、90° C、180° D、不定值6、差動式電感傳感器與差動式電容傳感器具有( )的特點。A、靈敏度提高了一倍,非線性度降低了一倍B、靈敏度與非線性度都降低了C、靈敏度提高了一倍,非線性度降低了假設干D、靈敏度提高了假設干,非線性度降低了一倍7、欲進展旋轉齒輪的轉速測量,宜選用( )傳感器。A、壓電式 B、磁電式 C、電阻式 D熱電式8、為使壓電式傳感器的靈敏度不受電纜長短的影響,應選用( )放大器。A、電壓 B、比例 C、電荷 D、差動9、常用于對調幅波解調的裝置就是( )A、乘法器 B、濾波器 C、鑒頻器 D相敏檢波器10、正弦信號x(t)=x0sin(ωt+φ)的自相關函數為( )0A、x00x2cos0

2sin

0B、 x2cos20

x2C、 0sin D 、211、數字信號的特征就是( )A、時間上連續幅值上離散C、時間上與幅值上都連續

B、時間上離散幅值上連續D、時間上與幅值上都離散12、模擬量的最大幅值為±5V,現要求A/D轉換器的輸出最大誤差≤0、5mV,應選用以下哪一種A/D轉換器( )A、8位 B、10位 C、12位 D、1613、恒帶寬比濾波器(信頻程濾波器)的帶寬B與中心頻率fn( )A、比值為常數 B、無關 C、成正比 D、成反比14、一選頻裝置,其幅頻特性在f1～f2區間急劇衰減(f2>f1),在0～f1與f2～∞之間近乎平直,這叫( )濾波器。A、低通 B、高通 C、帶通 D、帶阻15、電荷放大器就是一個( )放大器。A、高增益,帶電阻反響的運算C、高增益,帶電容反響的運算6分,共30分)

B、低增益,帶電容反響的運算D、高增益的電橋1、什么就是測試裝置的靜態特性?常用哪幾個特性參數來描述?2、實現不失真測試的條件就是什么?分別表達一、二階裝置滿足什么條件才能根本上保證不失真測試。3、調制波有哪幾種?分別說明其含義,并指出常用的有哪兩種。4、選用傳感器時應考慮到哪些原則?5、機械量的計算機關心測試系統有哪幾個根本環節組成?用框圖示意說明。15301設有一時間函數f(t)及其頻譜如圖4-1所示,現乘以振蕩函數sin2πf0t (f0>fm)。其中,函數f(t)叫做調制信號,sin2πf0t叫做載波,試求調幅信號f(t)sin2πf0t的傅里葉變換,示意畫出調幅信號及其頻譜。2、求傳遞函數為H(S)= 5 的系統對正弦輸入x(t)=10sin(62、8t)的穩態響應1 0.01Sy(t),并求出幅值誤差與相位誤差。五、綜合題(151、彈性梁2、質量塊3與應變片4組成如圖5-1所示,假設將此傳感器輸出信號接入電橋電路進展測量。設R1=R2=R3=R4=R試用電橋示意圖說明應變片應如何接在電橋電路中;假設電橋由溝通電源供電,Ui(t)=8cos2023πt,應變片應變ε(t)=Acos100πt,求電橋輸出電壓U0(t),并繪出U0(t)的頻譜(雙邊譜)1101、確定性信號與非確定性信號(或隨機信號)2、各態歷經隨機過程(或遍歷隨機過程)3、頻率保持性4、BTe=常數 (或B∝1)Te5、H(S)=H1(S)+H2(S)6、頻混(或混疊)7、08、±19、傅里葉變換的卷積10、0二、單項選擇題(每題1分,共15分)1、D2、C3、C4、D5、B6、C7、B8、C9、D10、B11、D12、D13、A14、D15、C6分,共30分)1性系統的接近程度。常用的特性參數有靈敏度、線性度與回程誤差等。2、測試裝置實現不失真測試的條件就是A(ω)=A0=常數φ(ω)=-t0ω為能滿足上述條件,對于一階裝置,時間常數τ原則上越小越好,對于二階裝置一般選取ξ=0、6～0、8,ω=0～0、58ωn。3、調制波有調幅波、調頻波與調相波三種。載波信號的幅值受調制信號掌握時,輸出的已調波稱為調幅波;載波信號的頻率受調制信號掌握時,輸出的已調波稱為調頻波;載波信號的相位受調制信號掌握時,輸出的已調波稱為調相波;常用的調制波有調幅波與調頻波兩種。4、選用傳感器時應考慮到以下原則:靈敏度 (2)響應特性 (3)線性范圍 (4)牢靠性 (5)準確度(6)測量方式及其它5A/D轉換器—→計算機處理器15分,共30分)1. 解:設x

(t)=sin2πf

t 則X

)(ff)1 0 1 2 0 0令x(t)=f(t)x1(t) 則X(f)=F(f)*X1(f)即 X(f)=F(f)* j1(ff2 0

)(ff)0=j1F(ff2 0

)1F(ff2

)2、解:由頻率保持性知y(t)=10|H(ω)|sin(62、8t+φ(ω))且 ｜H(ω)｜= S1()2

51(0.0162.8)2

φ(w)=-arctg(τω)=-tg-1(0、01×62、8)=-32°∴y(t)=42、3sin(62、8t-32°)∴幅值誤差為5×10-42、3=7、7,相位誤差為32°五、綜合題(15解:(1)電橋應接成全橋如圖示(2)U0(t)=RUR

i(t)R=Kε(t)R∴U0(t)=KUi(t)ε(t)=K·8cos2023πt·Acos100πt=8KA［cos2100πt+cos1900πt］∵f=1=1050Hz f=2=950Hz 1 2 2 2∴U0(f)=4KA［δ(f+1050)+δ(f-1050)］+4KA［δ(f+950)+δ(f-950)］一、填空題(2011、測試技術就是測量與試驗技術的統稱。工程測量可分為 靜態測量 與動態測量 。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,進展溫度 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。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。繪制周期信號x(t)的單邊頻譜圖,依據的數學表達式就是 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就是 傅氏復指數級數中的各項系數 。信號的有效值又稱為 ,有效值的平方稱為 ,它描述測試信號的強度(信號的平均功率)。確定性信號可分為周期信號與非周期信號兩類,前者頻譜特點就是 ,后者頻譜特點就是 。9、為了求取測試裝置本身的動態特性,常用的實驗方法就是與 。10、連續信號x(t)與(tt)進展卷積其結果就是:x(t)(tt) 。其幾0 0何意義就是 。二、選擇題(202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.削減 C、不變 D、變化不定調制可以瞧成就是調制信號與載波信號(A)。A相乘 B.相加 C.相減 D、相除描述周期信號的數學工具就是(D)。相關函數 B.拉氏變換 C.傅氏變換 D、傅氏級數4.以下函數表達式中,(B)就是周期信號。A.x(t)A.x(t)0

當t0當t0x(t)20eat

cos20t (t)C.x(t)5sin20t10cos10t

(t)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、幅值增高非線性度就是表示定度曲線(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、以下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.波浪管 D.電阻應變片9、對于單向應力狀態的測量,貼應變片時,應變片的方向與主應力方向應當相交成(A)A、0° B.45°C.90° D.30°二階裝置引入適宜阻尼的目的就是(C)。A.使系統不發生共振 B.使得讀數穩定C.獲得較好的幅頻、相頻特性301、信號分析與處理必需遵循的原則有哪幾點？(4分)2、周期信號的頻譜具有哪幾個特點？(63RR1 2

,電感L與電容C,連結成四臂溝通電橋,試畫出能滿足電橋平衡的正i 確接橋方法,并寫出該電橋的平衡條件。(設鼓勵為u,輸出為u)。(5i 4、在使用電阻應變片時,覺察靈敏度不夠,假設在工作電橋上增加電阻應變片的數量以提高靈敏度。試問在半橋上各串聯一片的狀況下,就是否可以提高靈敏度？為什么？(5分)5、什么就是調制與解調？為什么要調制？(5分)6、在機械工程中常見的有哪些參數的測量？(5分)20101、求如下圖三角脈沖信號的頻譜。x(t)x(t)A-T/20T/2t2、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下圖。圖中R R”R R”

120,上下貼片位置對稱,應變片的靈敏度系數k2。應變值1 1 2 210103,電橋供橋電壓u3V。試分別求出如圖組成橋路時的輸出電壓u ?i o答案一、填空題(2011、靜態測量;動態測量 2、被測真值;測量誤差3、靈敏度;溫度幅值;頻率

4、補償;相鄰傅氏三角級數中的各項系數;傅氏復指數級數中的各項系數。均方根值;均方值2

離散的;連續的9、頻率響應法;階躍響應法10x(tt);把原函數圖像平移至t位置處0 0二、選擇題(202題號12345678910答案CADCBABDAC301、信號分析與處理必需遵循的原則有哪幾點？(4分)答:①各環節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盡可能減小或消退各種干擾。(2’)2、周期信號的頻譜具有哪幾個特點？(6分)答:①周期信號的頻譜就是離散的。(2’)②每條譜線只消滅在基波頻率的整倍數上,基波頻率就是各重量頻率的公約數。(2’)③各頻率重量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角波幅值總的趨勢就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重量。(2’)3RR1 2

,電感L與電容C,連結成四臂溝通電橋,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。(設鼓勵為ui,輸出為uo)。(5分)答:正確的接橋方法如下圖:(3’)電橋的平衡條件就是:RR jwL

1L(2’)12 jwC C4、有人在使用電阻應變片時,覺察靈敏度不夠,于就是試圖在工作電橋上增加電阻應變片(5答:不能提高靈敏度。由于半橋雙臂時,其輸出電壓為:1Ru u

(2’)o 2i R當量橋臂各串聯電阻應變片時,其電阻的相對變化量為2R

R(2’)2R R即仍舊沒有發生變化,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Ru uo

。(1’)R5、什么就是調制與解調？為什么要調制？(5分)答:所謂調制,就就是在調制信號(測試信號)的掌握下,使載波信號(工作信號)的某些參數(如幅值、頻率、相位)發生變化的過程。(2’)解調,就就是從已調制波中恢復出調制信號1’)經過調制后,承受溝通放大,比直接用直流放大,效果好;另外,調制波抗干擾力量強,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;聲放射測量;位移的測量;流量的測量;壓力的測量等。(每一種0、520101、求如下圖三角脈沖信號的頻譜。解:一個周期內的表達式為:2Atx(t)T

T0t2

(2’) 2A

T t0 T 2由于x(t)為偶函數,所以bn

0,n1,2,3 (1’)1t2T2A220a 1T/2xt)dt2T/22A1t2T2A2200 T T/2 T 0 T T2a 2

T/

x(t)cosn

tdt

4T/22Atcos

tdt8A 1

(cosn1)(2’)n T T/22A

04A

T 0 T 0n1,3,5

T2(n)20 [(1)n1](n)20(n)2 0

n2,4,6出此得x(t)的三角函數形式傅里葉級數開放為x(t)a

(

sinn

t)

A4A

1 cos

t(1’)0 n1

0 n

2

n2 Tn1,3,5na2a2b2n nA n

n22

(1’)n arctann

ban(1’)an畫出x(t)的頻譜如下圖。(2’)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下圖。圖中R R”R R”

120,上下貼片位置對稱,應變片的靈敏度系數k2。應變值1 1 2 210103,電橋供橋電壓ui3V。試分別求出如圖組成橋路時的輸出電壓uo?解:如圖(b)組橋時的輸出電壓為(5’)Ru ( 1

R1

R

RR 1

u

1ku

o RRR2R1

RR

RR1

i 2

2R i 2 i如圖(c)組橋時的輸出電壓為iRRR”R” Riu (

1 1 1 1)uo RR1

R”R”R2R”R”1 1 2 R2

RR

(5’)2R2Ru

1Ru

4R i 2 i 2 R i《機械工程測試技術根底D一、填空題(2011、由信息與信號的關系可知,信號就是信息的( )。2、數字信號就是指時間與幅值都具有( )特性的信號。3、為了求取測試裝置本身的動態特性,常用的試驗方法就是( 與( )。4、模似信號就是指時間與幅值都具有( )特性的信號。5、正弦信號的自相關函數就是一個同頻的( )函數。6、直流電橋的平衡條件就是( )。7、濾波器的區分率越高,則測量信號時其響應速度( )。8、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 )。9、單位頻寬上的幅值表示的就是( )函數。將電橋接成差動方式習以提高 ,改善非線性,進展 補償。調幅信號由載波的 攜帶信號的信息,而調頻信號則由載波的 攜帶信號的信息。調幅過程在頻域相當于 過程,調幅裝置實質上就是一個 。4、測試技術就是測量與實驗技術的統稱。工程測量可分為與 。測量結果與被測真值之差稱為測量誤差。確定性信號可分為周期信號與非周期信號兩類,前者頻譜特點就是 ,后者頻譜特點就是 。繪制周期信號x(t)的單邊頻譜圖,依據的數學表達式就是 ,而雙邊頻譜圖的依據數學表達式就是 。周期信號的傅氏三角級數中的n就是從0到開放的傅氏復指數級數中的n就是從到 開放的。周期信號x(t)的傅氏三角級數開放式中:an流重量。

表示 ,bn

表示 ,a0

表示直余弦函數只有 譜圖,正弦函數只有 譜圖。單位脈沖函數(tt)與在t 點連續的模擬信號 f(t)的下列積0 0

f(t)(tt0

)dt 。這一性質稱為 。二、選擇題(202為了保證明現極距變化型差動電容傳感器的差開工作,傳感器的兩個電容應當連接成( )。并聯電路 B.串聯電路 C.電橋電路要使RC低通濾波器的通帶加寬,則RC值應( )。A、增加 B.削減 C.不變描述非周期信號的數學工具就是 。A三角函數 B.拉氏變換 C、傅氏變換 D、傅氏級數以下信號中. 信號的頻譜就是連續的。x(t)Asin(wt1

)Bsin(3wt)2x(t)5sin30t3sin 50tCx(t)eatsint0數字信號的特征就是 。時間上離散、幅值上連續 B.時間、幅值上均離散C.時間、幅值上都連續 D.時間上連續、幅值上量化6.測試裝置能檢測輸入信號的最小變化力量,稱為( )。A、精度 B.靈敏度 C.周密度 D、區分率測試裝置的脈沖響應函數與它的頻率響應函數間的關系就是( )。A.卷積 B.傅氏變換對 C.拉氏變換對 D.微分多種信號之與的頻譜就是 。A、離散的 B、連續的 C、隨機的 D、周期的二階裝置,用相頻特性中(w)900時所對應的頻率w作為系統的固有頻率的估量值,該值與系統阻尼率的大小( )。A.有關 B.無關 C.略有關系 D.有很大關系10、濾波器的上、下截止頻率為f ,f ,中心頻率f;則它們的關系就是( )。c2 c1 0f=0

f fc2

f0

f f= c2 2

C、f=0

f fc2 c12301、測量按測量值獲得的方法進展分類有哪些？(6’)2、重復性誤差與遲滯誤差有何區分?(6’)3、什么就是不失真測試,不就是真測試的條件就是什么？(4’)答:4、下面四個圖分別就是哪一種濾波器的幅頻曲線特性圖,并說明各自的工作特征。(4’)5、試表達信號的采樣與截斷的過程就是怎樣實現的,結果如何？(5’)6、電器式傳感器包括哪幾種,各自的工作原理如何？(5’)20101、對稱方波的波形圖如下圖。求傅里葉級數的三角形式開放,并畫出頻譜。2(a(bRR

RR

RR、R

R，R

為固定電阻。試求在電阻應變片阻值1 2 3 4 0 1 2 3 4變化為R時,兩電橋的輸出電壓表達式并加以比較。五、分析題(10在輸油管道上,常裝有監測裝置用以監測管道的裂損或泄漏,并能確定損傷5-210傳感器2傳感器1漏損中心處線圖5－21確定輸油管裂損位置s=vτ/2mxs=vτ/2mx(t)2x(t)1相關分析KsR (τ)x1x2油管0 τm1.靈敏度;溫度 2.幅值;頻率3.頻率搬移乘法器4、靜態測量、動態測量5.離散的、連續的6.傅氏三角級數中的各項系數、傅氏復指數級數中的各項系數。7.;;實頻;虛頻

8.余弦重量的幅值;正弦重量的幅值0f(t;脈沖采樣0二、選擇題(202)題號12345678910答案ABCCBDBCBA3051、測量按測量值獲得的方法進展分類有哪些？(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。(等精度直接測量與不等精度直接測量);(2’)間接測量——指在直接測量值的根底上,依據函數關系,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2、重復性誤差與遲滯誤差有何區分?(6’)答:重復性就是指測試裝置在輸入按同一方向做全量程連續屢次變動時,所得特性曲線不全都的程度。一般來說正行程的最大重復性偏差為Rmax1

,反行程的最大重復性偏差為Rmax2

,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yR

的百分數表示。即fsr max100%(3’)R yfs遲滯就是測試裝置在正反行程中輸入輸出曲線的不重合程度。即Hr max100%H yfs式中,H 就是正反行程間,對于同一輸入雖的最大差值。(3’)max3、什么就是不失真測試,不失真測試的條件就是什么？(4’)答:假設A0

t都就是常數,假設一個測試裝置,則有y(t)A0

x(tt0

),即認為該測試裝置實現了不失真測量。(2’)這說明,輸出信號較輸入信號,幅值放大了A0

t,0波形全都。對上式作傅里葉變換,有Y()A0

ejtX)真,其幅頻、相頻特性應滿足如下條件A()A0

)t。04、下面四個圖分別就是哪一種濾波器的幅頻曲線特性圖,并說明各自的工作特征。(4’)答:①低通濾波器 0ff 之間為通頻帶,ff 的頻率成分極大地衰減;(1’)2 2②高通濾波器 f f之間為通頻帶,ff的頻率成分極大地衰減;(1’)1 1③帶通濾波器 f ff 之間為通頻帶,其它的頻率成分極大地衰減;(1’)1 2④帶阻濾波器 f ff 之間為阻帶頻率,其它的頻率成分通頻帶。(1’)1 25、試表達信號的采樣與截斷的過程就是怎樣實現的,結果如何？(5’)答:采樣就就是對時間歷程x(t)2’)而由由于計算機只能對有限長的信號進展處理,所以,必需截斷過長的信號時間歷程x(t進展截斷,即對信號加窗。所加窗寬為T的矩形窗函數w(t),其傅里葉變換W(f就是一個無限帶寬的sinc函數。(2’)承受矩形窗函數w(t)截斷采樣信號,就就是x(t)s(t),乘以時域有限寬矩形窗函數w(t;其時域與頻域數學描述為x(t)s(t)w(t)X(f)S(f)W(f)(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。(1’)201