机械工程测试技术复习题

1、一.简答题 1什么 叫测试系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？答：测 试装置输出信号的傅里叶变换和输入信号的傅里叶变换之比称为装置的频率响应函 数，若在系统中的传递函数 H (s)已知的情况下，令H (s)中的s二jw便可求得 频 率响应函数o 2. 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？答：静态特性：(1)线性 度，(2)灵敏度，(3)回程误差，(4)分辨率，(5)零点漂移和灵敏度漂移。动 态特性：(1)传递函 (2)频率响应函数，(3)脉冲响应函数，(4)环节的串 联和并联。 3. 在什么 信号作用下，系统输出的拉斯变换就是系统的传递函数。答：在 单位 脉冲信号作用下，(单位

2、脉冲函数3 ( t) =1) o 4. 为什么电感式传感器一般都米用差动形式？答：差动式电感器具有高精 度. 线性范围大. 稳定性好和使用方便的特点。 5. 测试装置实现不失真测试的条件是什么？答：幅频和相频分别满足 A (w) =A o二常数，(w) =-tow ; 6. 对于有时延t。的S函数(t-t。)，它与连续函数f (t)乘积的积分 (tlo) f (t) dt将是什么？答：对于有时延t。的S函数(t-t。)，它与连续函数f ( t ) 乘积只有在t二t 时刻不等于零，而等于强度为f (to)的S函数，在 (-X, +X) 区间中积分则 (t Gf (t) dt= ( to) f (

3、t) dt=f ( to) 8.巴塞伐尔定即的物理意义是什么？在时域中 计算总的 信息量等于在频域中计算总的信息量。 9试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需电容平衡的原因？答：由于 纯电阻交流电桥即使各桥劈均为电阻，但由于导线间存在分布电容，相当于在 各桥 劈上并联了一个电容，因此，除了有电阻平衡夕卜，必须有电容平衡。 10说明测量装置的幅频特性 A ( CD )和相频特性 ( CD )的物理意义。答： 测 量装置的幅频特性A ( D )是指定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出 信号和输入信号的幅值比。相频特性是指稳态输出对输入的相位差。11 差动型变磁 阻式电感传感器在使用时，常把

4、两个线圈接在一个电桥中，这样做有什么 优点？答： 这样做使得灵敏度和线性度都提高。 12用一阶系统作测量装置，为了获得较佳的工作性能，对其时间常数T 应提出 什么 要求？指出一种测量一阶系统的时间常数T的方式。答：时间常数T 应越小越 好, 测量方法：频率响应法. 阶販响应法。 13线性系统有哪些主要特性(最少指出3个)？答：(1)叠加性，(2)比例 性，(3)微分性，(4)积分性，(5)频率保持性。 14对于有时延t。的S函数(t to),它与连续函数f (t)乘积的积分 (tto) f (t) dt将是什么？答：对于有时延t。的S函数(tto),它与连续函数f (t ) 的积分只有在t二-

5、1 0时不等于零，而等于强度f (-t 0)的函数，在 (-X, +X) 区 间内， 15阶.二阶测试系统的动态特性是什么？答：一阶系统特性： (1)当激励频 率CD 1/ T时，Ad 1,输出输入几乎相等。 （2）时间常数T是反映一阶系 统特性的重要参数，实际上决定了该装置适用的频率范围。(3) 阶系统的伯 德图 可以用_条折线来近似描述。 二阶系统的特性：(1)当n时，H )1,当r时，H( 3 ) 0,( 2)影响二阶系统 动态特性的参数是固有频率和阻尼比。(3)二阶系统的伯德图可用折线来近似描述， (4)在3 2fc ) o 2. 低通滤波器的作用是(B)滤除高频 信号)。 3.用阶販

6、响应法求一阶装置的动态特性参数时，可取输出值达到稳态值 的 _ (A) 63. 2% 所经过的时间作为时间常数。 4. 从时域上看，系统的输出是 输入与该系统(C)脉冲响 应的卷积。 5. 两环节的相频特性各为Qi ()和Q2(),则两环节串联组 成的测 试系统，其相频特性为(B) Qi( ) Q2()0 6. 窗函数在时域变窄，则其频域的频带(C)不变)。 7. _阶系统的动态特性参数 是_ (C)时间常数。 8. 工程中常见 的周期信号其谐波的幅值随谐波的频率增加而(B)减小) 五、设计题 1 利用 互相关函数的性质设计一个测试系统，来测量输送带的运动速度，要 求按非接融测量。画出系统工作

7、原理图，并简要说明系统工作原理。答 ：输送带 表面的光经透镜聚焦在相距为d的两个光电池上。反射光强度的波动经过光电池转 换为电信号，再进行相关处理。当可调延时T等于输送带上某点在两侧试点之间经 过所需时间T d时互相关函数值为最大，输送带的运动速度v=d/ T d t, 图略。 4. 利用霍尔元件设计一种转速测量装置，画出设计简图并说明其工作原理。答： 将霍尔光元件置于磁场中，当转速发生改变时，霍尔元件的石玆场感应强度 也随之改 变，从而改变霍尔元件的电动势。 5. 扌旨出一种测量圆轴两端受扭力后的相对扭转变形角的方法，画出示意图并 说明其工作原理。解：用光电式扭距传感器，示怠图如下。光电传感

8、器式转轴 上固定的两圆盘光栅，如 图所示在未芳受扭矩时亮光山的 明暗去正妇互相遮挡， 没 有光线透过光栅照到光敏元件，也没输出。当转轴受扭矩后，扭矩变开彳将两 光栅相 对转过_角度，使咅卩分光线透过光栅照到光敏元件上而产生输出，扭矩 越大扭转角 越大，穿过光闪的光量越多，输出越大，从而可测得扭矩。 1什么 叫测试系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？答：测 试装置输出信号的傅里叶变换和输入信号的傅里叶变换之比称为装置的频率响应函 数，若在系统中的传递函数 H (s)已知的情况下，令H (s)中的s二jw便可求得 频 率响应函数。 2. 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？答：静态

9、特性：(1)线性度， (2)灵敏度，(3)回程误差，(4)分辨率，(5)零点漂移和灵敏度漂移。动态 特性：(1)传递函致.(2)频率响应函数，(3)脉冲响应函数，(4)环节的串联 和并联。 3. 在什么 信号作用下，系统输出的拉斯变换就是系统的传递函数。答：在 单位 脉冲信号作用下，(单位脉冲函数3 ( t) =1) 0 4. 为什么电感式传感器一般都米用差动形式？答：差动式电感器具有高精 度. 线性范围大. 稳定性好和使用方便的特点。 5. 测试装置实现不失真测试的条件是什么？答：幅频和相频分别满足 A (w) =A 0二常数，(w) =-tow ; 6.对于有时延 仁的S函数(t-t。),

10、它与连续函数f (t) 乘积的积分 (tlo) f (t) dt将是什么？答：对于有时延t。的S函数(t-t.),它与连续函数f (t ) 乘积只有在t二t 时刻不等于零，而等于强度为f (to)的S函数，在(-X, +X) 区间中积分则 (t to) f (t) dt= ( to ) f (t) dt = f ( to) 8. 巴塞伐尔定即的物理意义是什么？在时域中 计算总的 信息量等于在频域中计算总的信息量。 9试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需电容平衡的原因？答：由于 纯电阻交流电桥即使各桥臂均为电阻，但由于导线间存在分布电容，相当于在 各桥 劈上并联了一个电容，因此，除了有电阻平

11、衡夕卜，必须有电容平衡。 10说明测量装置的幅频特性 A ( CD )和相频特性 ( CD )的物理意义。答： 测量装置的幅频特性A ( D )是指定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出 信号和输入信号的幅值比。相频特性是指稳态输出对输入的相位差。11 差动型变磁 阻式电感传感器在使用时，常把两个线圈接在一个电桥中，这样做有什么 优点？答： 这样做使得灵敏度和线性度都提高。 12用一阶系统作测量装置，为了获得较佳的工作性能，对其时间常数T应提出 什么 要求？指出一种测量一阶系统的时间常数T的方式。答：时间常数T 应越小越 妊,次J量方法：频率响应法、阶販响应法。 13. 线性系统有哪些主要

12、特性(最少指出3个)？答：(1)叠加性，(2)比例 性，(3)微分性，(4)积分性，(5)频率保持性。 14. 对于有时延t。的S函数 (t to),它与连续函数f (t)乘积的积分 (tto) f (t) dt将是什么？答：对于有时延t。的S函数(tto),它与连续函数f (t ) 的积分只有在t二-1 0时不等于零，而等于强度f (-t o)的函数，在 (-X, +X) 区 间内， 15阶. 二阶测试系统的动态特性是什么？答：一阶系统特性： (1)当激励频 率CD 1/ T时，Ad1,输出输入几乎相等。(2)时间常数T是反映一阶系 统特 性的垂要参数，实际上决定了该装置适用的频率范围。(3

13、) 阶系统的伯 德图可 以用一条折线来近似描述。 二阶系统的特性：(1)当CDD n时，H (D )1,当DD n时，H (D ) 0, ( 2)影响二阶系统动态特性的参数是固有频率和阻尼比。 (3) 二阶系统的 伯 德图可用折线来近似描述， (4)在DD n段，(D)很小，且和频率近似 成 正比增加。(5) 二阶系统是一个振荡环节。 1利用互相关函数的性质设计一个测试系统，来测量输送带的运动速度，要 求按非接角虫测量。画出系统工作原理图，并简要说明系统工作原理。答 ： 输送带 表面的光经透镜聚焦在相距为d的两个光电池上。反射光强度的波动经过光电池转 换为电信号，再进行相关处理。当可调延时T等

14、于输送带上某点在两侧试点之间经 过所需时间T d时互相关函数值为最大，输送带的运动速度v二d/ T d t, 图略。 4利用霍尔元件设计一种转速测量装置，画出设计简图并说明其工作原理。答： 将霍尔光元件置于石玆场中，当转速发生改变时，霍尔元件的石玆场感应强度也随之改 变，从而改变霍尔元件的电动势。 5. 扌旨出一种测量圆轴两端受扭力后的相对扭转变开彳角的方法，画出示意图并说 明其工作原理。解：用光电式扭距传感器，示怠图如下。光电传感器式转轴 上固定的两圆盘光栅，如图所示在未芳受扭矩日寸亮光山的明暗去正好互相遮挡，没 有光线透过光栅照到光敏元件，也没输出。当转轴受扭矩后，扭矩变开彳将两 光栅相

15、对转过_角度，使部分光线透过光栅照到光敏元件上而产生输出，扭矩 越大扭转角 越大，穿过光闪的光量越多，输出越大，从而可测得扭矩。 六. 分析.计算题 1. X(t)为调制信号，y(t)C0S2 fot为载波，Xm(t)为调幅波。试画出载波 与调幅 波(设调幅波的频谱为一关于纵轴对称的三角波)的双边频谱图。 2用K型热电偶测量温度时，已知冷端温度为20C 热电偶的输出电压为 14. 8mV,试求所测温度值。K型热电偶的分度表如下。 解：设热电偶AB的热电动势为Eab,其导体材料AB的中间温度为TnO则由 中间 温度定律：Eab( T, T。)二EXc(T, Tn) + Ecb(Tn, T o)

16、由热电偶分度表可知： 丘B(Tn, T 0)= E C 20, 0)=0. 8mv 而由题怠知：输出电压 曰仃 r)=14. 8 mv,则 E.ab(T, To ) =ET, T n) +Ecb(Tn, T0=0. 8+14. 8=15. 6 mvo查热电偶分度表：所测温度值T=380 Co 3. 已知某测试系统传递函数为H 1 ,输入信号为x sin2 t时，求 10.5s 系统的稳态输出y (t)0 解：利用频率保持特性：A(3)=1/ ri+(T3 ) 2=1/. 一 1+(0. 5X 2n ) 2 =0. 30 (3) =-acrtg ( T3 )= -acrtg (0. 5 x 2n )=-72. 34o o 则系统的稳态输出： y (t)=