现代机械测试技术

1、现代机械测试技术复习题一、单项选择题1带通滤波器所起的作用是只允许（）通过。a.低频信号b.高频信号c.某一频带的信号d.所有频率分量信号2要测量 x(t)=50Sin40 t+10Sin2000的振t动位移信号，为了尽量减少失真，应采用（）的惯性加速度计。a.fn=15Hz 、 =0.707b. fn=1000Hz 、 =0.707c. fn=50Hz 、 =0.04d. fn=1000Hz 、 =0.043半导体电阻应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由（）引起。a.半导体电阻率的变化b.半导体几何尺寸的变化；c.贴片位置的温度变化d.供桥电源的变化4线性测量系统的灵敏度是（

2、）a.随机变量b.常数c.时间的线性函数d.不好确定5描述周期信号的数学工具是（）。a.相关函数b.傅氏级数c.拉氏级数d.傅氏变换6数字信号处理涉及的步骤是（）。a.模数转换、数字信号处理、数模转换b.采样、量化、计算c.平移、反褶、相乘d.编码、传输、解码7电阻应变式传感器是利用金属的将被测机械量转换成。（）a.电阻应变效应，电阻变化b.压电效应，电压变化c.热电效应，电流变化d.热阻效应，电阻变化8在下列传感器中，将被测物理量的变化量直接转化为电荷变化量的是()。a.压电式传感器b.电容式传感器c.自感式传感器d.电阻式传感器9若瞬变信号 x t的傅立叶变换为X f，则信号 y tx t

3、的频谱为 ()。3a.1fb.fXY f3XY f333c.Y f1 X 3 fd. Y f3 X 3 f310调制可以看成是调制信号与载波信号()。a.相乘b.相加c.相减d.相除11数字信号的特征是 ()。a.时间上连续幅值上离散b.时间上离散幅值上连续c. 时间上和幅值上都连续d. 时间上和幅值上都离散12()一起构成现代信息的 3大支柱。a.纳米技术、计算机技术、检查技术b.多媒体技术、测量技术、通信技术c.传感器技术、计算机技术、通信技术d.超导技术、传感技术、通信技术13 A/D 转换器是将（）信号转换成（）信号的装置。a.随机信号b.模拟信号c.周期信号d.数字信号14 如果(t

4、)1，根据傅里叶变换的（）性质，则有(tt0 )e j t0 。1 / 12a.时移b.频移c.相似d.对称15不能用确定的函数关系描述的信号是（）。a.复杂周期信号b.瞬态信号c.随机信号d.离散信号16已知一阶测试系统，传递函数为 H ( s)1 (1 s) ，则测量信号 x(t)sin 2t 的输出信号为（）。a.15 sin( 2tarctan 2)b. sin(2t arctan 2)c. 2 (5 sin 2t )d.1 5 sin( 2arctan 2)t17关于传递函数的特点，下列叙述不正确的是（）。a. 与具体的物理结构无关b.反映测试系统的传输和响应特性c. 与输入有关d.

5、只反映测试系统的特性18线性系统的迭加原理表明（）。a.加于线性系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响b.系统输出响应的频率等于输入激励的频率c.一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍数d.以上都不对19付氏级数中各系数表示各谐波分量的（）。a.相位b.周期c.振幅d.频率20在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是（）。a.恢复载波信号b.恢复调制信号的幅值和极性c.恢复已调制波d.恢复调制信号的幅值21交流电桥供桥电压的频率f 0 和输入信号的最高频率fm 的关系是（）。a. f0=f mb. f 0f22在傅里叶变换的主要性质奇偶虚实性中，如果x(t ) 为虚

6、奇函数，则（）。a. X ( jf ) 实偶函数b. X ( jf ) 是实奇函数c. X ( jf ) 虚偶函数d. X ( jf ) 是虚奇函数23测试技术的发展趋势为（）。a.智能化、集成化、高灵敏化、数字化b.智能化、集成化、微小化、数字化c.集成化、高灵敏化、微小化、数字化d.智能化、高灵敏化、微小化、数字化24任意函数和 函数的卷积，就是（）。a.将该函数在自己的横轴上分散到函数所对应的位置b.将该函数在自己的横轴上平移到函数所对应的位置c.将 函数平移到该函数所对应的位置d.将 函数分散到该函数所对应的位置25将时域信号进行时移，则频域信号将会（）。a.扩展b.压缩c.不变d.仅

7、有相移26若采样信号频谱中的最高频率分量频率为2000Hz ，则根据采样定理，采样频率应选择为2 / 12（）。a.小于 2000Hzb.等于 2000Hzc.小于 4000Hzd.大于 4000Hz27把连续时间信号进行离散化时产生混叠的重要原因是（）。a.记录时间太长b.采样间隔太宽c.记录时间太短d.采样间隔太窄28在一测试系统中， 被测信号频率为1000Hz ，幅值为 4V ，另有两干扰信号分别为2000Hz 、8V 和 500Hz 、 2V ，则利用（）提取有用信号。a.叠加性b.比例性c.频率保持性d.幅值保持性29若要求信号在传输过程中不失真，则输出与输入应满足：在幅值上差一个比

8、例因子，在时间上滞后一段时间。 （）a.允许，允许b.允许，不允许c.不允许，允许d.不允许，不许30线性测试系统产生失真是由（）两个因素造成的。a.幅值失真，相位失真b.幅值失真，频率失真c.线性失真，相位失真d.线性失真，频率失真二、简答题1 轿车中需要用到许多传感器，试写出其中用到的八种传感器？2 什么叫调制？什么叫解调？在测量中为何要将信号先调制然后解调？3 采用数字信号处理方法对测试信号进行分析前， 必须对所获取的模拟信号进行哪些预处理工作？4 测试信号数字化处理的基本步骤是什么？5 实现不失真的条件是什么？试分别叙述一阶、 二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试？6 试述传感

9、器选用的一般原则。7 简述采样定理是什么？8 说明在应变测量技术中信号的转变历程包括哪些？9 传感器采用差动形式有什么优点？试举例说明。10 根据滤波器的选频作用，一般讲滤波器分为低通、高通、带通和带阻滤波器。下图为这些滤波器的幅频特性，请分别标注出来。并列出实际滤波器的基本参数。(a)(b)(c)(d)11 试说明：有效地完成一项工程测试（测动态量）一般要进行哪些工作?12 调幅时，载波、调制信号及已调制波的关系如下图所示，请完成波形。时域频域ym (t) x(t) cos2 f 0t Ym ( f )1X ( f f0 ) X ( f f0 )23 / 12时域波形频域谱图调幅过程示意三、

10、计算分析题1 求传递函数为 H (s)5x(t) 10 sin 62.8t 的稳态响应y(t ) ，的系统对正弦输入10.01s并求出幅值误差和相位误差。2. 有一薄壁圆管式拉力传感器如下图所示。已知其弹性元件材料的泊松比为0.3，电阻应变片 R1、 R 2、 R 3和 R 4 阻值相同， 且灵敏系数均为 2，应变片贴片位置如图所示，若受拉力 P作用，问：（1）欲测量拉力P 的大小，应如何正确组成电桥？请画出相应电桥。（2）当拱桥电压ei2V ， 12300 时，输出电压 eo 是多少？（ 11 10 6）4 / 123 图 2 为动态电阻应变仪的原理框图，请分析并解释说明其原理。4如图 1

11、所示为一直流应变电桥，E4V ， R1R2R3R4350,求 R1 为 应 变 片 其 余 为 外 接 电阻 ， R1 增 量 为R13.5时输出 U 0 =？ R1、 R2 是应变片，感受应 变 极 性 大 小 相 同 ， 其 余 为 电 阻 ， 电 压 输 出U 0? R1、 R2 感 受 应 变 极 性 相 反 ， 输 出U 0? R1、 R2、 R3、 R4 都是应变片，对臂同性，邻臂异性，电压输出U 0?5 画出 x3(t)=10 Sin(2 3 t+ Sin(2/6)+5 2 t+的频谱/3)图6 图 2 为 某 一 测 试 装 置 的 幅 频 、 相 频 特 性 如 图 2 所

12、示 ， 当 输 入 信 号 分 别 为x1 (t )A1 s in 1tA2 s in2t 和 x2 (t)A1 sin1tA4 sin4 t 时，问哪个输入信号， 测试输出不失真？（ a）幅频特性（ b）相频特性图 25 / 12复习题答案一、单项选择题1.c2.b3.a4.b5.b6.a7.a8.b9.d10.a11.d12.c13.b d14.a15.c16.a17.c18.a19.c20.b21.d22.b23.b24.b25.d26.d27.b28.c29.a30.a二、简答题1 轿车中需要用到许多传感器，试写出其中用到的八种传感器？答：速度传感器， 转速传感器， 加速度传感器， 温

13、度传感器， 距离传感器， 湿度传感器，振动传感器， 接近传感器， 车高位传感器， 安全带控制水银开关， 碰撞传感器， 液位传感器，车灯磁簧开关等等2 什么叫调制？什么叫解调？其目的是什么？答：把缓慢变化的信号变为频率适当的交流信号的过程称为信号调制；把调制过的交流信号还原到原来的信号的过程称为解调。调制的目的是为了实现缓变信号的传输，特别是远距离传输；提高信号传输中的抗干扰能力和信噪比。解调的目的是恢复所需要的缓变信号。3 采用数字信号处理方法对测试信号进行分析前，必须对所获取的模拟信号进行哪些预处理工作？答：如果处理前为调制信号首先要进行解调，如果不是调制信号则不需要解调；抗混滤波；消除直流

14、分量（当测试信号中不应有直流分量时） ；电压幅值处理，使幅值适应于 A/D 转换器的动态范围。4 测试信号数字化处理的基本步骤是什么？（可用框图表示）物 理信信号传电信号电信号数字信号计对感号算显A/D象器调机示转换制D/A 转换控制6 / 125 实现不失真的条件是什么？试分别叙述一阶、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试？答：测试装置实现不失真测试的条件是：A()A0常数，()t0。为能满足上述条件，对于一阶装置，时间常数原则上越小越好；对于二阶装置，一般选取0.60.8,00.58n。6 试述传感器选用的一般原则。答 :与测量条件有关的因素：测量的目的；被测量的选择；测量范围；被

15、测量的幅值和频率；精度要求；时间要求。与传感器有关的指标：选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式6 个方面的问题。与使用环境有关的因素：安装现场条件；环境条件；信号传输距离； 测试现场的功率容量等。与采购和维修有关的因素：价格；零配件的储备；售后服务；交货日期等。7 简述采样定理是什么？。答：为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息， 信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的 2 倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。需要注意的是，在对信号进行采样时，满足了采样定理，只能保证不发生频率混叠，只能保证对信号的频谱作逆傅立叶变换时，可以完全变换为原时域采样信

16、号xs(t)，而不能保证此时的采样信号能真实地反映原信号 x(t) 。工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的 3 到 5 倍。8 说明在应变测量技术中信号的转变历程包括哪些？答：历程：压力（力、位移、加速度 ）信号 弹性敏感元件 应变信号 应变片 电阻（变化） 信号 电桥电路 电压（电流） 信号 放大电路 便于记录 （采集） 的电压 （电流）信号 记录（采集）设备。9 传感器采用差动形式有什么优点？试举例说明。采用差动式结构可以改善非线性、提高灵敏度， 对电源电压、 频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用。 如作用在衔铁上的电磁力， 由于是两个线圈磁通产生的电磁力之差， 所以对电磁

17、吸力有一定的补偿作用， 从而提高了测量的准确性。 例如，差动变间隙式电感传感器、差动变面积式电感传感器等。10 根据滤波器的选频作用，一般讲滤波器分为低通、高通、带通和带阻滤波器。下图为这些滤波器的幅频特性，请分别标注出来。并列出实际滤波器的基本参数。7 / 12(a)带通(b)高通(c)带阻(d)低通主要特征参数：（1）截止频率（ 2）带宽（3）中心频率（ 4）品质因子（ 5）纹波幅度（6）倍频程选择性（ 7）滤波器因数11 试说明：有效地完成一项工程测试（测动态量）一般要进行哪些工作?答：有效完成一项工程测试要进行的工作包括以下几个方面。了解被测对象：被测信号的幅度大致变化范围、被测信号的

18、大致有效频带、对测量传感器的工作环境要求。制定测试方案、组建测试系统。对测试系统实施必要的标定（确认系统的灵敏度及动、静态特性）。实施测试，监视测试工况并如实记录测试中出现的问题。测试数据分析、测试结果报告。12 调幅时，载波、调制信号及已调制波的关系如下图所示，请完成波形。时域频域ym (t) x(t) cos2 f 0t Ym ( f )1X ( f f0 ) X ( f f0 )2时域波形频域谱图调幅过程示意8 / 12解：时域波形频域谱图调幅过程示意三、计算分析题1 求传递函数为H (s)5的系统对正弦输入 x(t)10 sin 62.8t 的稳态响应 y(t ) ，10.01s并求出

19、幅值误差和相位误差。解：由频率保持性知：y(t ) 10 H ( ) sin 62.8t()且： H ()S54.23) 21 (0.01 62.8)21( )arctan()arctan(0.01 62.8)32所以 y(t )42.3sin(62.8t32 ) ，幅值误差为 5 1042.37.7 ，相位误差为 32。2. 有一薄壁圆管式拉力传感器如下图所示。已知其弹性元件材料的泊松比为0.3，电阻应变片 R1、 R 2、 R 3和 R 4 阻值相同， 且灵敏系数均为 2，应变片贴片位置如图所示，若受拉力 P作用，问：（1）欲测量拉力P 的大小，应如何正确组成电桥？请画出相应电桥。（2）当

20、拱桥电压ei2V ， 12300时，输出电压eo 是多少？（ 11 10 6 ）9 / 12解：（ 1）为了测量力P 大小，测试电桥应如下图所示连接：（2）设 R1、 R 2、 R 3和 R 4 应变分别为1，2，3， 4 。因为泊松比0.3，故 R 3、 R 4 的应变34-1-0.3 300 -901R1R2R3R4ei14 KeieoR1R2R3R4123441300( 90)(90) 2 20.78mV30043 图 2 为动态电阻应变仪的原理框图，请分析并解释说明其原理。解：交流电桥由振荡器供给高频等幅正弦激励电压源作为载波y(t) ，贴在试件上的应变片10 / 12受力 F ( )

21、 等作用，其电阻变化R R 反映试件的应变的变化。由于电阻 R 为交流电桥的一桥臂，则电桥有电压输出x(t)。作为原信号的（电阻变化R R），其与高频载波y(t)x(t )作幅值调制后的调幅波xm (t) ，经放大器后幅值将放大为u1 (t ) 。 u1 (t ) 送入相敏检波器后被解调为原信号波形包络线的高频信号波形u2 (t) ， u2 (t ) 进入低通滤波器后，高频分量被滤掉，则恢复为原来被放大的信号u3 (t ) 。最后记录器将 u3 (t) 的波形记录下来， u3 (t ) 反映了试件应变变化情况，其应变大小及正负都能准确地显示出来。4 画出 x3(t)=10 Sin(2 3 t+ Sin(2/6)+5 2 t+的频谱/3)图解：三角频谱x(t)a0An sin(n0tn ), (n1,2,.)n 1A( )()1035602223022 23(a)