机械工程测试技术基础熊诗波试卷集复习资料含详细答案

机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 试 卷 一一 、 填 空 题 、 周 期 信 号 的 频 谱 是 离 散 的 ， 而 非 周 期 信 号 的 频 谱 是 的 。 、 均 方 值 x2表 示 的 是 信 号 的 强 度 ， 它 与 均 值 x、 方 差 x2的 关 系 是 。 、 测 试 信 号 调 理 电 路 主 要 有 、 、 。 、 测 试 系 统 的 静 态 特 性 指 标 有 、 、 。 、 灵 敏 度 表 示 系 统 输 出 与 输 入 之 间 的 比 值 ， 是 定 度 曲 线 的 。 、 传 感 器 按 信 号 变 换 特 性 可 分 为 、 。 、 当 时 ， 可 变 磁 阻 式 电 感 传 感 器 的 输 出 和 输 入 成 近 似 线 性 关 系 ， 其 灵 敏 度 S趋 于 。 、 和 差 特 性 的 主 要 内 容 是 相 临 、 相 反 两 臂 间 阻 值 的 变 化 量 符 合 、 的 变 化 ， 才 能 使 输 出 有 最 大 值 。 、 信 号 分 析 的 过 程 主 要 包 括 ： 、 。 10、 系 统 动 态 特 性 在 时 域 可 用 来 描 述 ， 在 复 数 域 可 用 来 描 述 ， 在 频 域 可 用 来 描 述 。11、 高 输 入 阻 抗 测 量 放 大 电 路 具 有 高 的 共 模 抑 制 比 ， 即 对 共 模 信 号 有 抑 制 作 用 ， 对 信 号 有 放 大 作 用 。12、 动 态 应 变 仪 上 同 时 设 有 电 阻 和 电 容 平 衡 旋 钮 ， 原 因 是 导 线 间 存 在 。13、 压 控 振 荡 器 的 输 出 电 压 是 方 波 信 号 ， 其 与 输 入 的 控 制 电 压 成 线 性 关 系 。14、 调 频 波 的 解 调 又 称 ， 其 解 调 电 路 称 为 。15、 滤 波 器 的 通 频 带 宽 和 响 应 时 间 成 关 系 。16、 滤 波 器 的 频 率 分 辨 力 主 要 由 其 决 定 。17、 对 于 理 想 滤 波 器 ， 滤 波 器 因 数 。18、 带 通 滤 波 器 可 由 低 通 滤 波 器 （ f c2） 和 高 通 滤 波 器 （ fc1） 而 成 （ fc2fc1） 。19、 测 试 系 统 的 线 性 度 和 滞 后 度 是 由 误 差 引 起 的 ； 而 重 复 性 误 差 是由 误 差 引 起 的 。二 、 问 答 题 （ 共 30分 ） 、 什 么 是 测 试 ？ 说 明 测 试 系 统 的 构 成 及 各 组 成 部 分 的 作 用 。 （ 10分 ） 、 说 明 电 阻 丝 应 变 片 和 半 导 体 应 变 片 的 异 同 点 ， 各 有 何 优 点 ？ （ 10分 ） 、 选 用 传 感 器 的 原 则 是 什 么 ？ （ 10分 ） 三 、 计 算 题 （ 共 55分 ） 、 已 知 信 号 x(t)=e-t (t 0)，(1) 求 x(t)的 频 谱 函 数 X(f)， 并 绘 制 幅 频 谱 、 相 频 谱 。(2) 求 x(t)的 自 相 关 函 数 Rx ( ) 。 （ 15分 ） 、 二 阶 系 统 的 阻 尼 比 =0.2， 求 = n时 的 幅 值 误 差 和 相 位 误 差 ， 如 果 使 幅 值 误 差 不 大 于 10 ， 应 取 多 大 阻 尼比 ？ 。 （ 10 分 ） 、 一 电 容 传 感 器 ， 其 圆 形 极 板 r=4mm， 工 作 初 始 间 隙 0=0.3mm，（ 1） 工 作 时 如 果 传 感 器 的 工 作 间 隙 变 化 = 2 m， 求 电 容 的 变 化 量 。（ 2） 如 果 测 量 电 路 灵 敏 度 S1=100mv/pF， 读 数 仪 表 灵 敏 度 S2=5格 /mv， 在 = 2 m 时 ， 读 数 仪 表 的 指 示 值 变 化 多 少 格 ？（ 0=8.8510-12F/m） (8分 ) 、 已 知 RC低 通 滤 波 器 的 R=1K ， C=1MF， 当 输 入 信 号 x=100sin1000t时 ，求 输 出 信 号 y 。 （ 7 分 ） 、 （ 1） 在 下 图 中 写 出 动 态 应 变 仪 所 包 含 的 各 个 电 路 环 节 。（ 2 ） 如 被 测 量 x(t) = sin t ， 载 波 y(t)=sin6 t ， 画 出 各 环 节 信 号 的 波 形 图 。(15 分 机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 试 卷 一 答 案 ：一 、 填 空 题 ：1、 连 续 2、 x2=Hx2+x2 3、 电 桥 、 放 大 、 调 制 解 调 电 路4、 非 线 性 度 、 灵 敏 度 、 回 程 误 差 5、 斜 率 6、 组 合 型 、 一 体 化 型7、 0 定 位 8、 相 邻 相 反 相 对 相 同 9、 信 号 分 析 、 信 号 处 理10、 传 递 函 数 、 频 率 函 数 、 脉 冲 响 应 函 数 11、 差 模 12、 分 布 电 容 13、 频 率 14、 鉴 频 、 鉴 频 器 15、 反 比 16、带 宽 B 17、 1 18、 串 联 19、 系 统 、 随 机一 、 问 答 题1、 答 ： 测 试 是 测 量 和 试 验 的 综 合 ， 是 一 种 研 究 型 的 探 索 型 的 、 论 证 型 的 测 量 过 程 ， 也 是 获 取 信 息 的 过 程 。（ 1） 测 量 对 象 （ 2） 传 感 器 ： 在 测 试 系 统 和 被 测 试 对 象 之 间 建 立 了 一 定 的 连 接 关 系 ， 它 直 接 感 受 被 测 量 并 将 其 转 换 成 电 信 号 。是 测 试 系 统 中 的 关 键 部 件 。（ 3） 中 间 转 换 电 路 （ 信 号 调 理 电 路 ） ： 作 用 是 将 传 感 器 的 输 出 信 号 进 行 传 输 、 放 大 和 转 换 ， 使 其 适 合 显 示 、 纪录 、 数 据 处 理 。（ 4） 信 号 处 理 单 衣 ： 它 是 以 计 算 机 为 核 心 对 中 间 转 换 电 路 的 输 出 信 号 作 进 一 步 地 处 理 （ 如 ： 计 算 、 频 谱 分 析 、数 据 储 存 等 ）（ 5） 显 示 、 记 录 部 分 ： 作 用 是 输 出 测 试 结 果 。2、 答 ：相 同 之 处 在 于 ： 都 是 将 被 测 量 的 变 化 转 换 为 电 阻 的 变 化 ， 且 dR/R=(1+2H) + E ,其 中 H为 材 料 的 泊 桑 比 ， E为 材 料 的 弹 性 模 量 ， (1+2H) 是 由 几 何 尺 寸 变 化 引 起 的 阻 值 变 化 ， E 是 由 电 阻 率 的 变 化 引 起 的 阻 值 变 化 。不 同 的 是 ， 电 阻 应 变 片 是 利 用 导 体 形 变 引 起 的 阻 值 变 化 ， 所 以 dR/R (1+2H) ， S 1+2H； 而 半 导 体 应 变 片 是 利 用 半 导 体 材 料 的 压 阻 效 应 使 电 阻 率 发 生 变 化 引 起 电 阻 变 化 。 所 以 dR/R= E ， S E。各 自 的 优 点 分 别 为 ：电 阻 丝 应 变 片 具 有 相 当 高 的 适 应 性 ； 半 导 体 应 变 片 的 灵 敏 度 高 ， 一 般 为 电 阻 丝 应 变 片 的 50-70倍 。3、 基 本 原 则 是 ： 选 用 的 传 感 器 其 性 能 应 当 与 被 测 信 号 的 性 质 相 匹 配 。（ 1） 静 态 特 性 方 面 ： a、 应 使 被 测 量 的 变 化 范 围 在 传 感 器 的 线 性 范 围 以 内 ， 并 保 证 线 性 误 差 在 允 许 范 围 内 ； b、 传感 器 的 分 辨 率 （ 力 ） 从 数 据 上 应 小 于 测 量 要 求 的 分 辨 率 （ 力 ） c、 满 足 实 际 要 求 的 条 件 下 ， 精 度 不 宜 过 高 。3.解 ： （ 1） S=-4.94 10-9F/m 当 =2Hm时 ，c =S =-4.94 10 -9F/m （ 2 10-6m）=-+9.88 10-15F（ 2） 读 取 仪 表 的 变 化 格 数 为 ：9.88 10-15 1012S1S2=9.88 10-3 100 5=4.94（ 格 ）4.解 ： 低 通 滤 波 器 的 截 止 频 率 W c2=2 fc2=2 HzRC 9101121 而 输 入 信 号 Hx=100sin100t 的 频 率 Wx=1000HzWc2 ，所 以 低 通 滤 波 器 相 当 于 积 分 器 ， Hy= HxdtRC1 =10-9 tdt1000sin100=10-10sin（ 1000t-900）5 解 ： 见 课 本 101页 ， 图 3-19 动 态 应 变 仪 方 框 图 ， 以 及 各 波 形 图 。 机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 试 卷 二一 、 填 空 题 （ 每 空 0.5分 ， 共 15分 ）1、 非 周 期 信 号 可 分 为 瞬 变 非 周 期 信 号 和 非 周 期 信 号 。 、 均 方 值 x2表 示 的 是 信 号 的 ， 它 与 均 值 x、 方 差 x2的 关 系 是 。 、 测 试 系 统 的 静 态 特 性 指 标 有 、 、 。 、 测 试 系 统 的 组 成 类 型 大 体 分 为 和 。 、 当 时 ， 可 变 磁 阻 式 电 感 传 感 器 的 输 出 和 输 入 成 近 似 线 性 关 系 ， 其 灵 敏 度 S趋 于 。 、 和 差 特 性 的 主 要 内 容 是 相 临 、 相 反 两 臂 间 阻 值 的 变 化 量 符 合 、 的 变 化 ， 才 能 使 输 出 有 最 大 值 、 信 号 分 析 的 过 程 主 要 包 括 ： 、 。 、 动 态 应 变 仪 上 同 时 设 有 电 阻 和 电 容 平 衡 旋 钮 ， 原 因 是 导 线 间 存 在 。 、 在 数 据 采 集 系 统 中 ， 常 采 用 放 大 器 。 10、 根 据 载 波 受 调 制 的 参 数 的 不 同 ， 调 制 可 分 为 、 、 。11、 压 控 振 荡 器 的 输 出 电 压 是 方 波 信 号 ， 其 与 输 入 的 控 制 电 压 成 线 性 关 系 。12、 调 频 波 的 解 调 电 路 称 为 。13、 滤 波 器 的 频 率 分 辨 力 主 要 由 其 决 定 。14、 决 定 着 滤 波 器 对 带 宽 外 频 率 成 分 衰 阻 的 能 力 。15、 带 通 滤 波 器 可 由 低 通 滤 波 器 （ fc2） 和 高 通 滤 波 器 （ fc1） 而 成 （ fc2fc1） 。16、 用 滤 波 的 方 法 从 信 号 提 取 的 频 率 成 分 越 窄 ， 即 带 宽 越 小 ， 需 要 的 时 间 就 越 。17、 如 信 号 的 自 相 关 函 数 为 Acos ， 则 其 均 方 值 x2= 。18、 低 通 滤 波 器 对 阶 跃 响 应 的 建 立 时 间 Te带 宽 B 成 、 ， 或 者 说 它 们 之 间 的 乘 机 是 。19、 测 试 系 统 的 线 性 度 和 滞 后 度 是 由 误 差 引 起 的 ； 而 重 复 性 误 差 是由 误 差 引 起 的 。二 、 问 答 题 （ 共 30分 ） 、 什 么 是 测 试 ？ 简 述 测 试 技 术 的 含 义 。 （ 10分 ） 、 说 明 电 阻 丝 应 变 片 和 半 导 体 应 变 片 的 异 同 点 ， 各 有 何 优 点 ？ （ 10分 ） 、 简 述 调 幅 波 的 特 点 。 （ 10分 ）三 、 计 算 题 （ 共 55分 ） 、 已 知 信 号 x(t)=e-t (t 0)，(1) 求 x(t)的 频 谱 函 数 X(f)， 并 绘 制 幅 频 谱 、 相 频 谱 。(2) 求 x(t)的 自 相 关 函 数 R x ( ) 。 （ 10分 ） 2、 求 周 期 信 号 x(t) cos10t+sin(100t 45) 通 过 时 间 常 数 为 0.005s 的 一阶 系 统 的 输 出 信 号 。 （ 10 分 ）3、 磁 电 式 速 度 传 感 器 线 圈 平 均 直 径 D=25mm， 气 隙 磁 感 应 强 度 B=6000Gs， 如 传 感 器 的 灵 敏 度 S=600mv/cm/s， 则 工作 线 圈 匝 数 应 为 多 少 ？ （ 7 分 ） 4、 已 知 调 幅 波 xm(t) (100 +30cos t+20cos3 t)cos ct ，其 中 f c=10KHz， f =500Hz 。 试 求 ：（ 1） xm(t)所 包 含 的 各 分 量 的 频 率 和 幅 值 。（ 2） 绘 出 调 制 信 号 与 调 幅 波 的 频 谱 。 （ 13 分 ） 、 （ 1） 在 下 图 中 写 出 动 态 应 变 仪 所 包 含 的 各 个 电 路 环 节 。（ 2 ） 如 被 测 量 x(t) = sin t ， 载 波 y(t)=sin6 t ， 画 出 各 环 节 信 号 的 波 形 图 。(15 分 ) 机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 试 卷 二 答 案 ：一 、 填 空 题 ：2、 非 周 期 2、 x2=Hx2+x2 3、 灵 敏 度 、 非 线 形 度 、 回 程 误 差 4、 组 合 型 一 体 化 型 5、 0 6、 相 邻 相 反 相对 相 同 7、 信 号 加 工 、 信 号 变 换 ， 提 取 又 有 信 号 的 过 程 8、 分 布 电 容 9、 程 序 控 制 10、 调 幅 、 调 频 、 调 相 11、鉴 频 12、 鉴 频 器 13、 带 宽 B 14、 信 频 程 选 择 性 15、 串 联 16、 长 17、 A 18、 反 比 ； 常 数 19、 串 联二 、 问 答 题1、 答 ： 测 试 是 测 量 和 试 验 的 综 合 ， 是 一 种 研 究 型 的 探 索 型 的 、 论 证 型 的 测 量 过 程 ， 也 是 获 取 信 息 的 过 程 。（ 6） 测 量 对 象（ 7） 传 感 器 ： 在 测 试 系 统 和 被 测 试 对 象 之 间 建 立 了 一 定 的 连 接 关 系 ， 它 直 接 感 受被 测 量 并 将 其 转 换 成 电 信 号 。 是 测 试 系 统 中 的 关 键 部 件 。（ 8） 中 间 转 换 电 路 （ 信 号 调 理 电 路 ） ： 作 用 是 将 传 感 器 的 输 出 信 号 进 行 传 输 、 放 大 和 转 换 ， 使 其 适 合 显 示 、 纪 录 、 数 据 处 理 。（ 9） 信 号 处 理 单 衣 ： 它 是 以 计 算 机 为 核 心 对 中 间 转 换 电 路 的 输 出 信 号 作 进 一 步 地 处 理（ 如 ： 计 算 、 频 谱 分 析 、 数 据 储 存 等 ）（ 10） 显 示 、 记 录 部 分 ： 作 用 是 输 出 测 试 结 果 。2、 答 ： 相 同 之 处 在 于 ：都 是 将 被 测 量 的 变 化 转 换 为 电 阻 的 变 化 ， 且 dR/R=(1+2H) + E ,其 中 H为 材 料 的泊 桑 比 ， E 为 材 料 的 弹 性 模 量 ， (1+2H) 是 由 几 何 尺 寸 变 化 引 起 的 阻 值 变 化 ， E是 由 电 阻 率 的 变 化 引 起 的 阻 值 变 化 。不 同 的 是 ， 电 阻 应 变 片 是 利 用 导 体 形 变 引 起 的 阻 值 变 化 ， 所 以 dR/R (1+2H) ，S 1+2H； 而 半 导 体 应 变 片 是 利 用 半 导 体 材 料 的 压 阻 效 应 使 电 阻 率 发 生 变 化 引 起 电 阻变 化 。 所 以 dR/R= E ， S E。 各 自 的 优 点 分 别 为 ：电 阻 丝 应 变 片 具 有 相 当 高 的 适 应 性 ； 半 导 体 应 变 片 的 灵 敏 度 高 ， 一 般 为 电 阻 丝 应 变 片 的 50-70倍 。3、 特 点 有 ：（ 1） 当 调 制 信 号 x(t)0时 ， 调 幅 波 xm (t)与 载 波 y(t)同 频 同 相 ， 其 幅 值 的 大 小 与 x(t)的 大 小 有 关 ； x(t) y(t)（ 2） 当 x(t)0时 ， xm (t)与 载 波 y(t) 同 频 反 相 ， 其 幅 值 大 小 仍 与 x(t)的 大 小 有 关 ；（ 3） 调 幅 波 是 一 高 频 ， 但 其 包 洛 线 和 调 制 信 号 x(t)相 似 ， 其 副 值 受 x(t)变 化 的 影 响 ， y(t)的 频 率 越 高 ， 即 波 形越 宽 ， 相 似 程 度 越 好 。三 、 计 算 题 ：1、 x(f)= x(t) e -j2 ftdt=- fj 21 1 e(-j2 f-1)0 = fj 21 1则 x(f) = 2241 1 f (f)=-arctg(2 f)频 谱 图 如 下 ： (2)Rx( )= x(t)x(t+ )dt= dtee tt )(0 =e dte t 0 2 =21 e-2、 解 ： 对 于 二 阶 系 统 ： 当 w=wn时 ， A(w)=1/2， )(1 w =-90。幅 值 误 差 =A(w)-1 100%=150%Am相 位 误 差 = (w)=-90 。如 使 幅 值 误 差 不 大 于 10%， 则 A(w)-1 0.1即 0.9A(w)1/20.1 1/2.21/1.8,阻 尼 比 应 在 0.460.55之 间 选 取 。3.解 ： 磁 感 应 传 感 器 的 灵 敏 度 S=WRl,所 以线 圈 匝 数 W=S/Rl,有 B=6000GS=0.6T=0.6VS/m2v= D=25 mm,S=600mv/cm/s=0.6v/10 -2m/s=25 10-3m W=0.6/(0.6 25 )=4 103/ 1274(匝 )4.解 ： （ 1） xm (t)=（ 100+30cost+20cos3t） cosWCt=100 cosWCt+15cos(WC+)t+15cos(WC-)t+10cos(W C+3)t+10cos(WC-3)t其 中 = KHZ WC=20 KHZ所 以 xm (t)包 括 五 个 分 量 ， 幅 值 和 频 率 分 别 我 ： 20 KHZ， 100； 21 KHZ， 15； 19 KHZ， 15； 23 KHZ， 10；17 KHZ， 10。（ 2） 由 （ 1） 可 得 调 幅 波 和 调 制 信 号 分 别 如 下 ： 5 解 ： 见 课 本 101页 ， 图 3-19 动 态 应 变 仪 方 框 图 ， 以 及 各 波 形 图 。机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 试 卷 三一 、 填 空 题 （ 每 空 1 分 ， 共 20 分 ） 、 周 期 信 号 的 频 谱 是 的 ， 而 非 周 期 信 号 的 频 谱 是 连 续 的 。2、 周 期 信 号 可 按 三 角 函 数 分 解 成 下 列 形 式 ： )coscos()( 0010 tnbtnaatx nn n ，其 中 ， 0a ， na ， nb 。3、 使 信 号 中 特 定 的 频 率 成 分 通 过 ， 而 衰 减 其 他 频 率 成 分 的 电 路 称 。4、 信 号 可 分 为 确 定 性 信 号 和 ， 也 可 分 为 模 拟 信 号 和 。5、 滤 波 器 的 品 质 因 素 Q与 带 宽 B 的 关 系 是 。6、 金 属 应 变 片 是 根 据 原 理 工 作 的 。7、 当 把 石 英 等 晶 体 置 于 电 场 中 ， 其 几 何 尺 寸 将 发 生 变 化 ， 这 种 由 于 外 电 场 作 用导 致 物 质 机 械 变 形 的 现 象 称 为 。8、 矩 形 窗 函 数 的 频 谱 是 函 数 。 9、 两 个 时 域 函 数 1( )x t 、 2( )x t 的 卷 积 定 义 为 。10、 均 方 值 x2表 示 的 是 信 号 的 强 度 ， 它 与 均 值 x、 方 差 x2的 关 系 是 。11、 测 试 系 统 的 静 态 特 性 指 标 有 、 、 。12、 半 导 体 应 变 片 是 根 据 原 理 工 作 的 。13、 根 据 载 波 受 调 制 的 参 数 的 不 同 ， 调 制 可 分 、 、 。三 、 问 答 题 （ 共 50 分 ， 每 小 题 10 分 ） 、 说 明 测 试 系 统 的 构 成 及 各 组 成 部 分 的 作 用 。 2、 说 明 电 阻 丝 应 变 片 和 半 导 体 应 变 片 的 异 同 点 ， 各 有 何 优 点 ？3、 交 流 电 桥 达 到 平 衡 时 必 须 满 足 的 条 件 是 什 么 ？ 如 何 来 实 现 交 流 电 桥 的 平 衡 ？4、 简 要 说 明 如 何 求 解 测 试 装 置 动 态 特 性 的 数 学 描 述 的 3个 函 数 ， 它 们 之 间 有 何 内 在 关 系 ？ 5、 以 二 阶 系 统 为 例 ， 简 述 求 解 具 体 系 统 频 谱 特 性 的 一 般 步 骤 ， 并 简 要 说 出 二 阶 系 统 的 特 性 。三 、 计 算 题 （ 共 30 分 ） 、 已 知 信 号 x(t)=e-t (t 0)，(1) 求 x(t)的 频 谱 函 数 X(f)， 并 绘 制 幅 频 谱 、 相 频 谱 。 （ 8 分 ）(2) 求 x(t)的 自 相 关 函 数 Rx ( ) 。 （ 4 分 ） 、 二 阶 系 统 的 阻 尼 比 =0.2， 求 = n时 的 幅 值 误 差 和 相 位 误 差 ，如 果 使 幅 值 误 差 不 大 于 20 ， 应 取 多 大 阻 尼 比 ？（ 10 分 ） 、 已 知 RC低 通 滤 波 器 的 R=10K ， C=0.1MF， 当 输 入 信 号 x=10sin100t时 ，求 输 出 信 号 y 。 （ 8 分 ） 机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 试 卷 三 答 案 ：一 、 填 空 （ 1 20） （ 每 空 1 分 ）1. 离 散2. 2、 3 滤 波 器 4 随 机 、 数 字 5 0fQ B 6 （ 正 ） 应 变 效 应 7.逆 压 电 效 应 8. sinc或 sinx/x9. 1 2( ) ( )x t x t d 10. 2 2 2x xx 11. 非 线 性 度 、 灵 敏 度 、 回 程 误 差 12. 压 阻 效 应13.调 幅 、 调 频 、 调 相二 、 问 答 题 （ 5 10） （ 每 小 题 10 分 ）1.答（ 11） 传 感 器 ： 在 测 试 系 统 和 被 测 试 对 象 之 间 建 立 了 一 定 的 连 接 关 系 ， 它 直 接 感 受被 测 量 并 将 其 转 换 成 电 信 号 。 是 测 试 系 统 中 的 关 键 部 件 。（ 12） 中 间 转 换 电 路 （ 信 号 调 理 电 路 ） ： 作 用 是 将 传 感 器 的 输 出 信 号 进 行 传 输 、 放 大和 转 换 ， 使 其 适 合 显 示 、 纪 录 、 数 据 处 理 。 （ 13） 信 号 处 理 单 衣 ： 它 是 以 计 算 机 为 核 心 对 中 间 转 换 电 路 的 输 出 信 号 作 进 一 步 地 处 理 （ 如 ： 计 算 、 频 谱 分 析 、数 据 储 存 等 ）（ 14） 显 示 、 记 录 部 分 ： 作 用 是 输 出 测 试 结 果 。2.答 ： 相 同 之 处 在 于 ：都 是 将 被 测 量 的 变 化 转 换 为 电 阻 的 变 化 ， 且 dR/R=(1+2H) + E ,其 中 H为 材 料 的泊 桑 比 ， E 为 材 料 的 弹 性 模 量 ， (1+2H) 是 由 几 何 尺 寸 变 化 引 起 的 阻 值 变 化 ， E是 由 电 阻 率 的 变 化 引 起 的 阻 值 变 化 。不 同 的 是 ， 电 阻 应 变 片 是 利 用 导 体 形 变 引 起 的 阻 值 变 化 ， 所 以 dR/R (1+2H) ，S 1+2H； 而 半 导 体 应 变 片 是 利 用 半 导 体 材 料 的 压 阻 效 应 使 电 阻 率 发 生 变 化 引 起 电 阻变 化 。 所 以 dR/R= E ， S E。各 自 的 优 点 分 别 为 ： 电 阻 丝 应 变 片 具 有 相 当 高 的 适 应 性 ； 半 导 体 应 变 片 的 灵 敏 度 高 ， 一 般 为 电 阻 丝 应 变 片 的 50-70 倍 。3、 答 ： 两 个 条 件 ： 相 对 两 臂 阻 抗 之 模 的 乘 机 应 相 等 ， 并 且 它 们 的 阻 抗 角 之 和 也 必 须 相 等 。 实 现 ： 电 阻 平 衡 ， 电容 平 衡 。4、 答 ： 对 系 统 的 微 分 方 程 做 拉 氏 变 换 ， 传 递 函 数 为 输 出 和 输 入 的 拉 氏 变 换 之 商 ， 另 拉 氏 变 换 中 的 a=0 即 可 求 得 频率 响 应 函 数 ， 对 传 递 函 数 进 行 拉 氏 反 变 换 就 可 求 得 脉 冲 响 应 函 数 。 它 们 之 间 的 关 系 分 别 是 拉 氏 变 换 对 和 傅 立 叶 变 换对 关 系 。5、 答 ： 一 般 步 骤 ： 1） 对 系 统 建 模 ， 2） 求 拉 氏 变 换 3） 求 传 递 函 数 4） 求 频 率 响 应 函 数 、 幅 频 特 性 和 相 频 特 性 ； 6）画 相 应 的 图 形 并 分 析 改 进 之 。 二 阶 系 统 图 形 有 几 个 关 键 点 ， 对 它 进 行 讨 论 ， 并 考 虑 最 左 最 右 的 趋 势 。三 、 计 算 题 ： （ 30分 ）1、 x(f)= x(t)e -j2 ftdt=- fj 21 1 e(-j2 f-1)0 = fj 21 1 则 x(f) = 2241 1 f (f)=-arctg(2 f)频 谱 图 如 下 ： （ 8 分 ） (2)Rx( )= x(t)x(t+ )dt= dtee tt )(0 =e dte t 0 2 =21 e- （ 4 分 ）2、 解 ： 对 于 二 阶 系 统 ： 当 w=wn时 ， A(w)=1/2， )(1 w =-90。 （ 10 分 ）幅 值 误 差 =A(w)-1 100%=150%Am相 位 误 差 = (w)=-90 。如 使 幅 值 误 差 不 大 于 20%， 则 A(w)-1 0.2 即 0.8A(w)1/21.2 1/2.41/1.6, 阻 尼 比 应 在 0.050.63之 间 选 取 。3.解 ： 低 通 滤 波 器 的 截 止 频 率 Wc2=2 fc2=2 HzRC 9101121 而 输 入 信 号 H x=10sin100t的 频 率 Wx=1000HzWc2 ，所 以 低 通 滤 波 器 相 当 于 积 分 器 ， Hy= HxdtRC1 =10-9 10sin100tdt （ 8 分 ）=10-9sin（ 100t-900） 机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 试 卷 四一 、 填 空 题 （ 每 空 1 分 ， 共 20 分 ）1、 函 数 的 频 谱 是 谱 。2、 使 信 号 中 特 定 的 频 率 成 分 通 过 ， 而 衰 减 其 他 频 率 成 分 的 电 路 称 。3、 对 于 实 际 滤 波 器 ， 滤 波 器 因 数 范 围 一 般 是 。4、 传 感 器 按 结 构 可 分 为 、 等 。5、 两 个 时 域 函 数 1( )x t 、 2( )x t 的 卷 积 定 义 为 。6、 测 试 系 统 的 静 态 特 性 指 标 有 、 、 。7、 高 输 入 阻 抗 测 量 放 大 电 路 具 有 高 的 共 模 抑 制 比 ， 即 对 共 模 信 号 有 抑 制 作 用 ， 对 信 号 有 放 大 作 用 。8、 滤 波 器 的 频 率 分 辨 力 主 要 由 其 决 定 。 9、 对 于 理 想 滤 波 器 ， 滤 波 器 因 数 。10 电 感 式 传 感 器 常 可 分 为 、 等 。11、 灵 敏 度 表 示 系 统 输 出 与 输 入 之 间 的 比 值 ， 是 定 度 曲 线 的 。12、 当 时 ， 可 变 磁 阻 式 电 感 传 感 器 的 输 出 和 输 入 成 近 似 线 性 关 系 ， 其 灵 敏 度 S趋 于 。13、 动 态 应 变 仪 上 同 时 设 有 电 阻 和 电 容 平 衡 旋 钮 ， 原 因 是 导 线 间 存 在 。14、 调 频 波 的 解 调 电 路 称 为 。15、 滤 波 器 的 通 频 带 宽 和 响 应 时 间 成 关 系 。二 、 问 答 题 （ 共 50 分 ， 每 小 题 10 分 ）1、 选 用 传 感 器 的 基 本 原 则 是 什 么 ？2、 什 么 是 调 制 和 解 调 ？ 其 作 用 是 什 么 ？3、 简 述 信 号 不 失 真 条 件 。 4、 测 试 装 置 2个 环 节 的 串 联 后 的 频 率 响 应 函 数 与 它 的 2 个 组 成 之 间 的 关 系 是 什 么 ？ 为 什 么 所 有 的 系 统都 可 以 由 一 阶 和 二 阶 系 统 来 组 成 ？5、 按 一 阶 系 统 为 例 ， 简 述 求 解 具 体 系 统 频 谱 特 性 的 一 般 步 骤 ， 并 简 要 说 出 一 阶 系 统 的 特 性 。三 、 计 算 题 （ 共 30 分 ）1、 试 计 算 一 阶 低 通 RC滤 波 器 的 频 率 特 性 函 数 ， 并 推 导 出 滤 波 器 的 截 止 频 率 。 （ 8 分 ）2、 已 知 信 号 x(t)=3e -t (t 0)，(1) 求 x(t)的 频 谱 函 数 X(f)， 并 绘 制 幅 频 谱 、 相 频 谱 。 （ 8 分 ）(2) 求 x(t)的 自 相 关 函 数 Rx ( ) 。 （ 4 分 ）3、 一 电 容 传 感 器 ， 其 圆 形 极 板 r=4mm， 工 作 初 始 间 隙 0=0.3mm，（ 1） 工 作 时 如 果 传 感 器 的 工 作 间 隙 变 化 = 1 m， 求 电 容 的 变 化 量 。 （ 6 分 ）（ 2） 如 果 测 量 电 路 灵 敏 度 S 1=100mv/pF， 读 数 仪 表 灵 敏 度 S2=5格 /mv， 在 = 2 m 时 ， 读 数 仪 表 的 指 示 值 变 化 多 少 格 ？ （ 0=8.8510-12F/m）（ 4 分 ） 机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 试 卷 四 答 案 ：一 、 填 空 （ 1 20 分 ） （ 每 个 空 1 分 ）1.均 匀 谱 2 滤 波 器 3. （