机械工程测试原理习与技术题讲解

1、第二章 信号分析基础（一）填空题1、测试的基本任务是获取有用的信息， 而信息总是蕴涵在某些物理量之中， 并依靠它们来 传输的。这些物理量就是 ，其中目前应用最广泛的是电信号。2、信号的时域描述， 以为独立变量； 而信号的频域描述， 以 为独立变量。3、周期 信 号 的 频 谱 具 有 三 个 特4、非周期信号包括信号和 信号。5、描述随机信号的时域特征参数有、 、 。6、对信号的双边谱而言， 实频谱（幅频谱） 总是对称， 虚频谱（相频谱） 总是对称。27、信号 x（t）的均值 x表示信号的分量，方差 x和12、设某一信号的自相关函数为 Acos（ ） ，则该信号的均方值为x2=，均方根值为 x

2、rms=（二）判断对错题（用或表示） 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。 （ ） 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。 （ ） 非周期信号的频谱一定是连续的。 （ ） 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。 （ ） 随机信号的频域描述为功率谱。 （ ） 互相关函数是偶实函数。 （ ）（三）单项选择题1、下列信号中功率信号是（）。A. 指数衰减信号 B.正弦信号、 C.三角脉冲信号 D.矩形脉冲信号2、周期信号 x（t） = sin（t/3） 的周期为（）。 描述信号的。7、当延时 0 时，信号的自相关函数 Rx（0）=，且为 Rx（）的值。9、周期信号的自相关函数是周期信号，但不

3、具备原信号的 信息。10、为 了 识 别 信 号 类 型 ， 常 用 的 信 号 分 析 方 法 有、和。11、为了获 得测试 信号的 频谱，常 用的信号分析 方法有、A. 2 /3B. 6C. /3D. 23、下列信号中周期函数信号是()。A.指数衰减信号B.随机信号 C.余弦信号、 D. 三角脉冲信号4、设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为()。A. 脉冲函数 B. 有延时的脉冲函数 C. 零 D. 常数5、两个非同频率的周期信号的相关函数为( A. 0 B. 1 C. D. 周期信号6、概率密度函数提供的信号的信息是(A. 沿频率轴分布 B. 沿时域分布7、不能用确定的数

4、学公式表达的信号是( A 复杂周期信号 B瞬态信号)。)。C. 沿幅值域分布 D. 沿强度分布 )。C随机信号 D.非周期信号8、已知函数 x(t)的傅里叶变换为 X(f) ，则函数 y(t)=2x(3t) 的傅里叶变换为( )。A 2X(3f )B23X(3f )C 23X(f)D 2X(f)(四) 简答和计算题1、 求正弦信号 x(t) x0 sin t 的绝对均值 |x|和均方根值 xrms。22、 求正弦信号 x(t) x0 sin( t )的均值 x ，均方值 x ，和概率密度函数 p(x)。3、 求指数函数 x(t) Ae at (a 0,t 0)的频谱。cos 0t|t| T4、

5、求被截断的余弦函数 x(t) 0 的傅立叶变换。0|t| T5、 求指数衰减振荡信号 x(t) e at sin 0t(a 0,t 0) 的频谱。6、已知信号 x(t) 4cos(2 f0t) ，试计算并绘图表示(1) 傅里叶级数实数形式的幅值谱、相位谱；(2) 傅里叶级数复数形式的幅值谱、相位谱；(3) 幅值谱密度。7、 已知信号 x(t) A0 A1 co s( 1t 1) A2sin(2t 2) ，求信号的自相关函数Rx( ) ，并画出自功率谱 Sx( ) (双边幅值谱) 。8、求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数。9、相关滤波器的基本原理是什么？举例说明其工程应用。10、试根据一个

6、信号的自相关函数图形，讨论如何确定该信号中的常值分量和周期成分。11、某一系统的输入信号为 x(t) ，若输出 y(t)与输入 x(t) 相同，输入的自相关函数 Rx( )和输入输出的互相关函数 Rxy( )之间的关系为 Rx( ) Rx( T) ，试说明该系统起 什么作用？第三章 测试系统的基本特性一)填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为 H(j ) 1 ，输入信号 x(t) sin t ，则输出信号2j 1 2y(t) 的频率为，幅值 y ，相位2、 试求传递函数分别为1.53.5s 0.54122 s 1.4 n sn的两个环节串联后组成的系统1) 存在，但 52) 存在，但 f mB

7、.f0 fmC f0 f mD f0 fH C 2 fH2、若模/ 数转换器输出二进制数的位数为 10，最大输入信号为 2.5V，则该转换 器能分辨出的最小输入电压信号为（ ）。A 1.22mV B 2.44mV C 3.66mV D 4.88mV 3、AD转换器的位数越多，则（）。A转换精度越低 B 转换速度越快C转换精度越高 D 分辨力越低（四）简答和计算题1、模数转换器的输入电压为 010V 。为了能识别 2mV 的微小信号，量化器的位数应当是 多少？若要能识别 1mV 的信号，量化器的位数又应当是多少？2、模数转换时，采样间隔分别取 1ms， 0.5ms，0.25ms 和 0.125m

8、s。按照采样定理，要求抗频混滤波器的上截止频率分别设定为多少 Hz （设滤波器为理想低通）？3、某信号 x t 的幅值频谱如下图。试画出当采样频率f s 分别为 1)2500Hz ，2) 2200Hz ，3)1500Hz时离散信号 x n 在 0f N之间的幅值频谱。A(f)2.801.800 200 800题图 5-51200Hz4、 已知某信号的截频 fc 125Hz，现要对其作数字频谱分析， 频率分辨间隔 f 1Hz。问： 1）采样间隔和采样频率应满足什么条件？ 2）数据块点数 N 应满足什么条件？ 3）原模拟信号的 记录长度 T ?5、信号从连续到离散的过程中会出现哪些误差，怎样减少和

9、避免这些误差。第六章 传感器原理与测量电路习题（一）填空题1、 属于能量控制型的传感器有等，属于能量转换型的传感器有 等（每个至少举例两个） 。2、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用 引起的电阻变化，后者利用 变化引起的电阻变化。3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影 响，实际应用时常常采用 工作方式。4、压电式传感器的测量电路 （即前置放大器） 有两种形式： 放大器和 放 大器，后接 放大器时，可不受连接电缆长度的限制。5、涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的效应。6、磁电式速度计的灵敏度单位是。7、压电式传感器

10、是利用某些物质的而工作的。（二）选择题1、 电阻应变片的输入为。（1）力 （ 2） 应变（3）速度（4）加速度2、 结构型传感器是依靠的变化实现信号变换的。（1）本身物理性质（2）体积大小 （ 3）结构参数（ 4）电阻值3、不能用涡流式传感器进行测量的是。（1）位移 （2）材质鉴别（ 3）探伤（4）非金属材料4、变极距面积型电容传感器的输出与输入，成关系。（1）非线性 （2）线性 （3）反比 （ 4）平方5、半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 。（1）长度（2）截面积（ 3）电阻率 （4）高通6、压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的产生变化。（1）固有频率 （2）

11、阻尼比 （ 3）灵敏度（4）压电常数7、在测量位移的传感器中， 符合非接触测量， 而且不受油污等介质影响的是 传感器。（1）电容式（ 2）压电式（ 3）电阻式（ 4）电涡流式8、自感型可变磁阻式传感器，当气隙变化时，其灵敏度 S 与 之间的关系是： S1 2 21）k（2）k（3） k 2（4） k 29、 光电倍增管是利用效应制成的器件。（1）内光电（ 2）外光电 （3）光生伏特 （ 4）阻挡层10、光敏元件中是直接输出电压的。（1）光敏电阻（2）光电阻（ 3）光敏晶体管（4）光导纤维11、下列传感器属于发电型位移传感器的是（）。A. 电阻式位移传感器 B. 电容式位移传感器C.电感式位移传

12、感器 D. 磁电式位移传感器12、测量范围大的电容式位移传感器的类型为（）A容栅型 B 变极距型 C 变介质型 D 变极板面积型13、在光栅式位移传感器中，为了分辨小于栅距 W的位移量，必须采用（）A 放大电路 B 辨向电路 C 微分电路 D 细分电路14、可用作测量小位移的传感器有（）。A电涡流传感器 B 感应同步器 C 光栅 D 磁尺15、压电传感器是高内阻传感器，因此，要求前置放大器的输入阻抗（）。A很高B. 较高 C很低 D较低16、半导体应变片的工作原理是基于（）。A. 压磁效应 B. 压电效应 C.压阻效应 D.霍尔效应（三）判断对错题（用或表示）1、 滑线变阻器式传感器不适于微小

13、位移量测量。（）2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（）3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（）4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（ ）（四）简答和计算题1、 哪些传感器可选作小位移传感器？2、 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较， 其主要优点是什么？涡流式传感器能否测 量大位移量？为什么？3、电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？4、电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是 什么？应采取什么措施改进，就可以用电涡流传感器测量了。5、压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？6、试用双螺管线圈

14、差动型电感传感器做成一个测力传感器。（ 1） 用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；（ 2） 两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。7、某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径r 4（mm） ，工作初始极板间距离0 0.3（mm） ，介质为空气。问：（1） 如果极板间距离变化量 1（ m） ，电容的变化量 C 是多少？（2） 如果测量电路的灵敏度 k1 100（mV pF） ，读数仪表的灵敏度 k2 5 （格mV）在 1（ m） 时，读数仪表的变化量为多少？8、选用传感器的基本原则是什么？9、什么是物性型传感器 ?10、什么是压电效应？11、为什么压电式加速度传感器要使

15、用高输入阻抗电荷放大器？12、什么是结构型传感器 ?第 7、 8、 9 章 振动、力等测试1、对某齿轮箱状态进行振动监测，试进行方案设计，包括振动传感器的选择、 调理电路、数据采集、处理分析等。2、在圆柱弹性元件上下表面各帖一片应变片 R1和 R2，如图 35，在拉、弯联合 作用下，应变片应如何正确接电桥才能测定拉力 F 和弯矩力 P，试画出接桥图， 并分析如何消除拉力和弯矩力间的相互干扰。3、用压电式加速度传感器和电荷放大器测量某机器的振动。已知，传感器的灵 敏度为 100pCg，电荷放大器的反馈电容 C O.01F，测得输出电压的峰值 Uom0.4V。振动频率为 100Hz。 求机器振动加速度的最大值 Am/s2 假定振动为正弦波，求振动速度 v(t) ； 求振动幅度的最大值 X 。4、试设计用两个同型号的热电偶测量： 两点间温度之和； 两点间温度之差； 两点平均温度的测温线路