西华大学工程测试试题1

，信号的基本表现形式是变化的T流电压信息是一事物运动和状态的特征 信号是信息的载体，信号的基本表现形式是变化的T流电压信号的形式不同，其频谱呈现出不同的特征：周期信号的频谱是一时间有限信号的频谱是T续的离散信号的频谱是一连续而且周期的TOC\o"1-5"\h\z离散且周期的信号的频谱是 。信号的持续时间与占有的频带成一反虹，经时间尺度展缩K倍后，频谱的幅度为原来频谱幅度的 5^ 倍。信号频谱在频域里平移土f0后的时域信号与原频谱的时域信号之间的异同在于是增加了一个—麦指数二因子，该因子的表达式为eg。 。随机过程中的任一样本函数的时间平均统计特征与该随机过程的平均统计特征相等，则该随机过程是 各恋历经随机过程 。自相关函数是关于T的一偶函数 ，互相关函数为关于T的非奇函数非偶函数。卷积定理表明：时域卷积等效于频域一乘积——，时域的乘积等效于频域 。FFT是快速傅立叶变换、DFT是离散傅立叶变换。用于频谱分析装置中的带通滤波器，根据中心频率与带宽之间的关系可以分为—恒带宽滤波器 和 两类。对于光栅常数W=0.001的光栅传感器，调整光栅刻线夹角使。=0.01，此时，莫尔条纹的间距为-10mm—，其放大倍数为一1000倍一。时域采样是对信号实行 离散化处理 的过程,时域采样定理要求采样频率满足____fsM2fc 条件,实际工作中采样频率应选为2.5，：4f—c TOC\o"1-5"\h\zA/D转换器的输入电压为0〜5V，要求能识别2mV的微小信号，A/D的位数应选为一12 。评价窗函数优劣的主要指标有——主瓣宽度 、——旁瓣高度 和一旁瓣衰减速度 。振动试验时，激振方式通常可以分为—正弦激振—口、□□—随机激振—和瞬态激振-三类，脉冲激振属于瞬态激振-类，其激振频谱呈—宽带特征。构成信号X（t）的各频率分量的集合称为——频谱 。在时间信号X（t）幅值不变的条件下，若x（t）任X（f），则X（kt）任后'（后）——（k>0）。Ay/Ax16.如果&函数与某一连续信号f（t）相乘，则其乘积仅在t=0处得到——f（°）8（t）——其余各点（t'0）Ay/Ax当测量装置的输入x有一个增量景，引起其输出y发生相应变化AY，则该装置的绝对灵敏度为，= 两个传递函数各为H1（s）和H2（s）的环节，其串联后所组成的系统的传递函数H（s）为19.半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的19.半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压电一效应。涡流式传感器的变换原理是利用 在交流磁场中的涡流效应。设两光栅刻线间的夹角为°，栅距均为W，则二者所生成之英尔条纹间的距离B--W/°H信号的时域描述是信号时间历程的直接记录，频域描述则反映了信号的一频率结构 。二阶装置的动态特性参数是它的（C.固有频率°0和阻尼比。）差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成（B,线圈互感）的变化装置，通过这一转换从而获得相应的电压输出。智能传感器具有辨认、识别与判断的功能，它是由（D.传感器与计算机组合）而成。RC低通滤波器中，RC值越大，则（A.上截止频率越低）周期信号在时域内按时间间隔Ts采样后，其频谱将具有（A.周期、离散）特征。无论二阶系统的阻尼比C如何变化，当它所受的激振力频率等于系统固有频率时，该系统的位移与激振力之间的相位差必为（B90°）7.某随机信号的方差为^X，均方值为wX，均值为hx，则三者之间（b.存在关系式wX=°x2+日x2）测量装置的频率特性为A（°）和平（°），当它们满足（C. °）=常量，甲（°）=一七°，七一时间延迟）条件时，输出波形与输入波形将相

似而无失真。二阶欠阻尼系统固有圆频率为®n，阻尼比为匚，在激振力消失后将作衰减周期运动，其^d与^n和匚的关系为(B.①n1—02=^d)涡流式电感传感器的测量电路一般用(B.阻抗分压式调幅电路或调频电路)电荷放大器是一个(C.高增益，带电容反馈的运算)放大器。磁电式传感器是把被测物理量转换为(D.感应电动势)的一种传感器。一般常用的光电池有硒、硅、碲化镉、硫化镉等的pn结，其中作为能量转换器使用最多的是(B.硅)光电池。传感器与被测量的对应程度可用其(A.精确度 )表示。设某信号中最高频率为fc，按采样定理，采样频率fs必须(B.大于fc的2倍)三、简答绘出测试系统的基本框图，简述各组成部分的功能。传感器：提取被测对象的信号，将非电量转换成电量信号调理：将传感器出来的信号变适合进一步传输和处理的的电路信号分析：对信号进行分析显示记录：将信号分析结果显示出来提供给观察者。激励装置：式被测对象的某些信息特征能更明显地表现出来。试述幅频谱密度函数A(f)和幅频特性函数A(f)两者之间的主要区别？答：1、对象不同，前者对象是信号，后者的对象是系统2、处理方法不同：前者是对信号傅式变换的模，后者是输出的傅式变换与输入的傅式变换之比的模3、物理意义不同前者反映信号的组成，后者反映系统对输入信号不同频率成分的幅值的缩放能力用图形及文字解释因何时域采样频率fs必须大于等于2fc。答：时域采样定理：一个在频率fc以上没有频率分量的有限带宽信号，可以由它小于或等于1/2fc的均匀间隔上的采样值唯一确定。说明，如果在某一频率以上，信号X(t)的频谱X(f)等于零，以大于或等于2fc的采样频率fs对x(t)采样，所得离散信号x(nA)包含了关于x(t)的全部信息，如式——子5.165.17所示，时域采样定理清楚地表明了信号在时域和频域内的对应关系。绘出压电式传感器连接电荷放大器的等效电路图，证明电荷放大器可以避免连接电缆分布电容的影响。即、m-gnu场的涌Q与、炒嚣的葡＞5与、成大器的反懂电蠢Ui、E—的帽入山取、轴IIM压；Ci、Ci、Of-国K勘(潘的电容、尊搂111残电容辂孔电奔应放大期Mi忠馈电奔.事实上缪.Ei相都是海小的.略丢混也导等的够橱，由图自知的也曲可■御：Uo-qA/[0a-l-Cc4Ci-Of(A-1}]当运算成大魅的升环坍费翠太附，甲*Al,^ACf»-Ca+Ce+CiI：匙由E.跄叫逝征为我—g式m.约击弗电荷虢大榆痢iipivE勺时岷底器印电荷陇正比，大馨的贲氐憧山容罚匠比，胡“晚大^的放*蓿数的变化或山蜘电容等闾无美疮.何谓泄漏？防止泄漏的方法如何？电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？答：截断信号时，由于窗函数频谱的影响，使得原信号的频谱扩散，这种现象称为泄漏。防止泄漏的方法：.增加窗长.选择主瓣窄而旁瓣小的优质时窗答:本题图所示为差动变压器式传感器的工作原理图。测杆P在中间位置时，WfW1之间的互感与wfW2之间的互感相等，感应电势e1=e2,e0答:本题图所示为差动变压器式传感器的工作原理图。测杆P在中间位置时，WfW1之间的互感与wfW2之间的互感相等，感应电势e1=e2,e0=°，测杆上移后，wIW］的互感增大，WfW2互感减小，反之。7.选用传感器时要考虑哪些问题?答:选用传感器要考虑(1)灵敏度(2)响应特性(3)线性范围(4)稳定性(5)精确度(6)测量方法8.答:9.什么是测试系统的静态传递特性？常用哪些量来表征?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又解调？把缓慢变化的信号变为频率适当的交流信号称为信号调制；把调制过的交流信号还原到原来的信号称为解调。调制的目的是为了便于信号的处理和放大。答;描述测试系统静态测量时的输入、输出关系的方程、图形、参数等称为测试系统的静态传递特性。最常用的静态传递特性有静态传递方程、定度曲线和灵敏度、线性度、回程误差、灵敏闪、漂移等表征测试系统静态特性的主要参数。10.何谓滤波器，滤波器分类、基本参数及其定义?答：滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大的衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。滤波器可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器。其本参数包括纹波幅度、截止频率、带宽和品质因数、倍频程选择性W和滤波器因数。信号数字分析法的主要优点？答：信号数字分析法的主要优点是具有精度高、工作稳定、速度快和动态范围宽等一系统优越性，高度的灵活性和可靠性，能完成很多模拟分析方法无法实现的运算分析。已知周期性三角波的傅立叶级数展开式为/、A 4A力1式中n=1，3,5,x(t)=—+——工——cosn①t式中n=1，3,5,n=1当其通过一特性如下图所示的系统之后其输出为y(t),试分析y(t)的频率成分及相位并绘出和y(t)幅频谱和相位谱图.10&Q10&Q答题要点:直接由周期方波信号的傅立叶级数展开式求出x(t)频率成分及其幅值相位;利用y(。)=A(3)x(3)求出输出的各频率成分及其幅值

利用9(®)=^y(ra)"9xC®)求出输出的各频率成分的平,(3);绘出y(t)幅频谱图和相频谱。现拟用动态电阻应变仪测量试件在外加纯扭矩作用下的扭振情况，试设计测试方案：要求指明传感器的选择、布置，绘出动态电阻应变仪的原理框图以及各组成环节的输出波形。答题要点：1选择传感器为应变片式传感器2指明传感器布置位置，布片要于主应变方向一致3绘出动态电阻应变仪框图4绘出各部分的输出波形图，突出波形特征为了测量热轧带钢的轧制速度，某测试系统利用相关分析的原理组成如下试确定轧制速度v(t)的值并对测量原理给出解释。(8分)答题要点：在给定长度L的两个端点上布置测量表面波形的传感器，利用同一信号源在不同时段发出的信号具有相似性的特点，经相关器处理其输出的最大值就是带钢通过给定长度L的时差闩：v=L/q已知信号的最高截止频率fc为1200Hz，要对该信号作的数字频谱分析，给定的频率分辨率小于等于1Hz，试确定以下采样条件：原始模拟信号的最小记录长度T；时域采样的采样间隔和采样频率应满足的条件；最小采样点数(注意信号的点数一般应取为N=2m)若将分辨率提高一倍，应如何调整参数。答题要点：由Af=1/T 确定T由fsM2fc确定fs由T=fs/N 初步确定N，圆整然后按N=2m圆整，保证分辨率小于等于1Hz分辨率提高一倍，是将Af置为给定频率分辨率的1/2，重新确定参数。1.用一阶量仪作100Hz正弦信号的测量，如要限制振幅误差在5%以内，则该量仪的时间常数T应设计成多大？模数转换器的输入电压为0到10V。为了识别2mV的微小信号，量化器的位数应当是多少？若要识别1mV的信号，量化器的位数应当是多少？一精密高速机床，传动部分由电机、齿轮、滚动轴承等组成，因操作不当产生了振动现象。现要求：组成一个测量该振动加速度的测试系统(以框图形式表述)简述传感器的选用原则，简述框图各组成部分的作用，简述信号分析时，欲得到信号频谱所采用数字信号处理的具体步骤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？典型的信号数字处理由那三个部分组成答1。一阶量仪的频率响应函数①HQ")=]*j筋，②幅频特性H(“)=1\：1+(TW)2,欲误差小于5%,H(")应大于0.95,已知①=2戒=2°°兀w1/『+(2°°m)2〜昏阴即徨t<°.°°°523故： 应大于0.95，⑤解得：_V2.①由题意，可知q—2°V 1°X1°3又要求能识别2mV,所以弓=2°= 厂V2(刀取最小值)故有m=13同理，当要求能识别1mV的信号时，量化器的位数为14。3.(1)测量对象为高速、精密机床的振动，其频率较高、振幅不太大，宜采用压电加速计。被测对象产生的振动，其加