机械工程测试原理习与技术题

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。_ . . 一 27、 信号x（t）的均值卩x表示信号的 分量，方差、二x描述信号的 。7、当延时T = 0时，信号的自相关函数 Rx（0） =，且为Rx（ T

2、 ）的值。9、 周期信号的自相关函数是 周期信号，但不具备原信号的 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、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 Xrms =（二）判断对错题（用"或X表示）1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（）5、 随机信号的频域描述为功率谱。（）6、 互相关函数是偶实函数。（）（三）单

3、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（）。A. 2n 13B. 6 nC. n /3D. 2n3、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5、两个非同频率的周期信号的相关函数为(A. 0 B. 1 C. n 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、不能用确定的数学公式表达的信号是(A 复杂

4、周期信号B.瞬态信号(C.零 D.常数)。)°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( )3B. -X(f)33D.2X(f)(四) 简答和计算题1、 求正弦信号X(t) =X°Sint的绝对均值 卩|x和均方根值Xrms°22、 求正弦信号x(t) =x0sin( -t )的均值丄x,均方值x，和概率密度函数 p(x) °3、求指数函数x(t)二Ae*t(a 0,t _ 0)的频谱。cos%t|t |cT 、”4、 求被截断的余弦函数

5、X(t)=0的傅立叶变换。0|t"5、 求指数衰减振荡信号 x(tetsin°t(a 0,t0)的频谱。兀6、已知信号x(t) =4cos(2：f°t -)，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) = A。 A cosg)民sin (V *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、试根据一个信号的自相关函数

6、图形，讨论如何确定该信号中的常值分量和周期成11、分。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 RxC)和输入一输出的互相关函数Rxy（.）之间的关系为RxC） = 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 ）-，输入信号x（t）二sin丄，则输出信号2血 +12y（t）的频率为二，幅值y =，相位 =2、试求传递函数分别为1.5413.5s 0.5s2 14 nS n2的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 和。3、当测试系统的输出y（t

7、）与输入x（t）之间的关系为y（t） =A°x（t-t。）时，该系统能实现测试。此时，系统的频率特性为H（j ）二。4、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。5、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。（二）选择题1、 不属于测试系统的静特性。（1）灵敏度（2）线性度 （3）回程误差 （4 ）阻尼系数2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。（1）正弦（2）阶跃（3）脉冲（4）斜坡3、两环节的相频特性各为 Q1 （）和Q2 （ ），则两环节串联组成的测试系统，其相频特性 为。（1）存在，但5%（2）存在，但1(1) Q"池()

8、Q1 （灼）Q2 俾）（2g（"Q2）（%（ ）£）（wqo4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 （3）在时间常数很小时存在（4）不存在可取输出值达到稳态值 倍所经过的(4) 0.982(3)灵敏度(4 )固有频率( )。(3)分辨率(4)精密度(1)灵敏度 (2) 线性度(3 )回程误差(5阻尼系数(1)零阶(2) 一阶 (3)二阶(4)高阶6、一阶系统的动态特性参数是 。(1)固有频率(2)线性度 (3)时间常数 (4)阻尼比7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数， 时间作为时间常数。(1) 0.632(2) 0.865(3) 0.9508、 属于传感器动态特性指标的是

9、()。(1)重复性(2)线性度9、测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为(1)精度(2)灵敏度10、不属于测试系统的静特性是()。(三) 判断对错题(用"或x表示)1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz的正弦信号，则必然 导致输出波形失真。()2、在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。()3、 当输入信号x(t) 定时，系统的输出 y(t)将完全取决于传递函数 H(s)，而与该系统 的物理模型无关。()4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。()5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。()

10、6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。()(四) 简答和计算题1、什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？2、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？3、测试装置实现不失真测试的条件是什么？14、 某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为 H(S)。求其对周期信号0.005s+15、将信号COS t输入一个传递函数为Ml的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出y（t）的表达式。6有一传感器，其实测的输入/输出特性曲线（校准曲线）与拟合直线的最大偏 差为 Lmax=4 C,而理论满量程测量范围为（40120）C，试求该传感器的 线性度。7、压电式加速度传感器与电荷

11、放大器联接，电荷放大器又与一函数记录仪联接如下图所示。已知，传感器的电荷灵敏度kq=100pC/g,电荷放大器ku=1mv/pG被测加速度a=0.5g。若函数记录仪的灵敏度ky=2mm/m，求记录仪在纸上的移动 距离y=?题2图第四章信号调理（一）填空题1、 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为 输出的装置。2、 在桥式测量电路中，按照 的性质，电桥可分为直流和交流电桥。3、 在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化的 可将其分为半桥与全桥测 量电路。4、 调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号 ，使高频信号的幅值随被测信号的而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的 。5、 调频波

12、的解调又称为。6、 调频是利用信号电压的控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而与信号电压成 正比。7、 常用滤波器的上、下截止频率fd、fc2的定义为 ，其带宽B=，若为倍频程滤波器 fC1与 fc2的关系为 。8、 RC低通滤波器中 RC值愈，则上截止频率愈低。（二）选择题1、设有一电路， Ri是工作桥臂，R2 , R3 , R4是固定电阻，且 & = R2二R3二R4。工作时Rr t Ri'2iR1，则电桥输出电压纭（）。e0为电桥的电源电压。(1)Ri4Re。(2)Ri2R1e。(3)RiRie。2 RiRTe。2、调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 （i）相乘（2

13、）相除（3）相加（4）相减3、电路中鉴频器的作用是。（i）使高频电压转变成直流电压（2）使电感量转变为电压量（3）使频率变化转变为电压变化（4）使频率转变为电流4、 一选频装置，其幅一频特性在f2区间近于平直，在f2；。区间急剧衰减，这叫滤波器。（i）低通（2）高通（3）带通（4）带阻5、 一带通滤波器，其中心频率是f。，-3dB带宽是B，则滤波器的品质因数Q等于。（i）f。B（2）f。B（3）f°B（ 4）f。.B6、 为测量和记录200Hz的正弦信号，最好选用 型号的振动子比较合适。（i） FC6 i20 （2） FC6 i20A （3）FC6 400（ 4） FC6 i2。7、

14、 伺服式记录仪的特点是 。（i）记录缓变信号幅值准确性高（2）记录缓变信号幅值准确性低（3）记录中频信号幅值准确性高（4 ）记录高频信号准确性高8、 载波频率为f。，被调制信号的最高频率为fm，两者的关系为（ ）。A. fo»fm B. fo>fm C . fo < f m D . f。<< fm9、在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，可以得到最 大输出的接法是（ ）。A.单臂电桥 B . i/2臂电桥 C.差动电桥D.全臂电桥10、 一选频装置，其幅一频特性在f2 '：:区间近于平直，在f2 '。区间急剧衰减，这叫（ ）滤

15、波器。A.低通 B. 高通C. 带通 D. 带阻11、仅使频率在fcl fc2之间的信号通过，应采用（）。A 带阻滤波器B 低通滤波器C.带通滤波器D 高通滤波器（三）判断对错题（用"或x表示）1、平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。（）2、调幅波是载波与调制信号的叠加。（）3、带通滤波器的波形因数 值越大，其频率选择性越好。（）4、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。（）（四）简答和计算题1、 何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡，桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？2、调幅波的解调方法有哪几种？3、测量放大器有什么特点？4、抗混滤波器的作用是什么？它选

16、用何种滤波器？其截止频率如何确定？5、相关滤波器的的基本原理是什么？举例说明其工程应用。6、以阻值R=120. ,灵敏度S = 2的电阻丝应变片与阻值为 1201的固定电阻组成电桥， 供桥电压V。=3V，若其负载电阻为无穷大，应变片的应变 ；=2000；。（1 ）求单臂电桥的输出电压及其灵敏度。（2）求双臂电桥的输出电压及其灵敏度7、 若x（t）为调制信号，y（t） =cos2”：fot为载波，Xm（t）为调幅波（如图所示）（1）利用傅里叶变换性质说明调幅过程的原理。（2）画出载波与调幅波的双边频谱图。第五章数据采集与处理习题（一）填空题8、在数字信号处理中，为避免频率混叠，应使被采样的模拟信

17、号成为 还应使采样频率满足采样定理即 。9、如果一个信号的最高频率为50Hz，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于Hz。10、 在设计数据采集系统时， 选择A/ D转换器所依据的主要技术指标是 和_。一般， 要求A/D转换器的位数至少要比精度要求的分辨力 。11、 A / D转换器是将 信号转换为 信号的装置.N位D / A转换器分辨力为。12、 当多个信号的采样共同使用一个A/ D转换器时，必须采用法切换，完成此切换的器件是。（二）判断对错题（用"或X表示）7、 频率分辨力越高，则泄漏误差越小。（）8、 A/D转换器的位数越多，则量化误差越小。（）9、 对于周期信

18、号，经整周期采样后，可完全避免栅栏效应。（）10、 窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。（）11、 互相关函数是偶实函数。（）12、利用系统输入 x（t）与输出y（t）的自功率谱密度函数，可求该系统的频率响应函数。（）13、 若系统是完全线性的，则输入-输出的相干函数一定为 1。（）（三）、单项选择题1、 在A/ D转换器中，若被采样模拟信号的最高频率分量为fH ,则采样频率fs应（）。A . = fh B . > fH C. < fHD . >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

19、出的最小输入电压信号为（）。A. 1.22mV B . 2.44mV C . 3.66mV D . 4.88mV3、A/D转换器的位数越多，贝U（）。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 厶分别取1ms，0.5ms，0.25ms和0.125ms。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fs分

20、别为 1)2500Hz ,2) 2200Hz，3)1500Hz时离散信号xn.l在0fN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

21、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。（

22、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）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）

23、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（1） k（2） k：（3） k'（4） -9、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（)0A.电阻式位移传感器B.电容式位移传感器C.电感式位移传感器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

24、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.很咼B.较咼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（二）判断对错题（用"或x表示）1、滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。( )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