机械工程测试基础题库

第一章信号及其描述

一、是非题

1.信息的载体就是信号。[]

2.凡频谱是离散的信号必然是周期信号。[]

3.满足狄氏条件的周期信号可以用付氏级数展成余弦信号和

的形式。[]

4.由于周期信号的频谱是连续的，因此各单一频谱信号的能量

是无穷小的。[]

5.任何周期信号都由频谱不同，但成整倍数比的离散的谐波叠

加而成。[]

6.周期信号可用付氏级数展开成正弦和余弦分量两部分，也可

能只有正弦或余弦分量。[]

7.周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱也是离散的。

[]

8.sine'是周期信号。[]

9.周期性方波的幅值频谱比周期性三角波幅值频谱收敛快。

[]

10.有限个周期信号之和，必形成新的周期信号。[]

11.有限个周期信号之和形成的新的周期信号，其频谱一般是离

散的。[]

12.周期单位脉冲序列的频谱仍为周期单位脉冲序列。[]

13.若图l-l(a)所示周期方波的幅值频谱为图l-l(b),则图l-l(c)

所示周期方波的幅值频谱为图l-l(d)。[]

4A

n

4A44

I3/rJ

6(?0369Q56yo

(b)

(d)

图1-1

14.非周期信号的频谱是连续的。[]

15.非周期信号是周期为无穷大的周期信号。[]

16.非周期性变化的信号就是随机信号。[]

17.单边频谱和双边频谱是信号等价的描述方法。[]

18.脉冲信号的频谱等于常数。[]

19.非周期信号的幅值谱表示的是其幅值谱密度与时间的函数

关系。[]

20.非周期性信号不是确定性信号。[]

21.信号x(t)的付氏变换X⑴是信号的频谱函数。[]

22.况。的频谱△(，)=1。[]

23.图1-2表示四)函数及其频谱关系。[]

四)1A(/)h

■11

0/0f

图1-2

24.因为非周期信号是周期无限大的周期信号，所以它的频谱和

周期信号一样是离散的。[]

25.一个在时域有限区间内有值的信号，其频谱和周期信号可延

伸到无限频率。[]

26.信号的时域函数变化越缓慢，它包含的高频成份就越多。

[]

27.确定了幅值和频率，就可确定一个单频信号。[]

28.当信号的时间尺度压缩时，其频谱的频带加宽、幅值增高。

[]

29.信号在时域上波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。

[]

30.信号在时域上波形有所变化，必然引起概率密度的相应变

化。[]

31.所谓随机信号就是复杂信号。[]

32.各态历经随机过程一定是平稳的，平稳的随机过程也一定是

各态历经的。[]

33.各态历经随机过程是平稳的。［］

34.平稳随机过程的时间平均统计特征等于该过程的集合平均

统计特征。［1

二、选择题

1.描述周期信号的数学工具是一。

A.相关函数B.付氏级数C.拉氏变换D.付氏变

换

2.付氏级数中各系数表示各波分量的一o

A.相位B.周期C.振幅D.频率

3.复杂周期信号的频谱是—o

A.离散谱B.连续谱C.函数D.sine函数

4.如果一个信号的频谱是离散的，则该信号频率成份是—o

A.有限的B.无限的C.可能是有限的，也可能是

无限的

5.—为周期信号。

f5cosl0^z(t>0)

A.1°(f<0)

B.%(f)=5sin20m+lOcoslO加(-oo<t<+oo)

C.^(/)=20e1^1cos20^z(-oo<t<+oo)

6.多种信号之和的频谱是。

A.离散的B.连续的C.随机的D.周期的

7.描述非周期信号频谱的数学工具是一。

A.三角函数B.付氏级数C.拉氏变换D.付氏变

换

8.—信号的频谱是连续的。

A./(，)=Asin("+%)+Bsin(3创+%)

B.x(r)=5sin30f+3sin

C.x(r)=sintyor

9.连续非周期信号的频谱是—o

A.离散周期的B.离散非周期的C.连续非周期的

D.连续周期的

10.时域信号持续时间延长，则频域中低频成份—o

A.不变B.增加C.减少D.变

化不定

11.时域信号持续时间延长，则频域中高频成份—O

A.不变B.增加C.减少D.变

化不定

12.时域信号波形变化缓慢，则高频分量—o

A.不变B.增加C.减少D.变

化不定

13.将时域信号进行时移，则频域信号会―。

A.扩展B.压缩C.不变D.仅

有相移

14.已知x(O=12sin<yf,单位脉冲函数为""/)，则

+oo

A.6B.0C.12D.任意值

15.如果信号分析设备的通频带比磁带记录信号的频带窄，可将

磁带记录仪重放速度—，则也可满足分析要求。

A.放快B.反复多次C.放慢

16.如果四）=1,根据付氏变换的,则有如

A.时移性质B.频移性质C.相似性质

17.瞬变信号的付氏变换是模的平方依。）匕其意义为—o

A.信号的一个频率分量的能量

B.在。处的微小频宽内，频率分量的能量与频宽之比

C.在。处单位频宽中所具有的功率

18.如果有1=2•（°）,根据付氏变换的,则有

①==2•（0一％）o

A.频移性质B.时移性质C.相移性质

19.不能用确定的函数关系描述的信号是—o

A.复杂周期信号B.瞬态信号C.随机信号

20.平稳随机过程必须是—o

A.连续的B.各态历经的C.集合平均统计特征

与时间无关

D.时间平均统计特征等于集合平均统计特征

21.概率密度函数是在__域、相关函数是____域、功率谱密度

是在—域上来描述随机信号的。

A.时间B.空间C.幅值D.频率

22.随机信号的功率谱密度函数是—o

A.收敛的B.发散的C.实偶函数D.实奇函数

23.为获得信号强度方面信息，可测量信号的一。

A.均值B.均方值C.方差D.均方根值

24.随机信号的静态（直流）分量在数学上用一表示.

A.均值B.均方值C.方差D.均方根值

25.表示随机信号中动态（交流）分量的统计参数是—o

A.均方值B.均值C.均方差D.概率密度

函数

三、填空题

1.信号可分为和两大类.

2.确定性信号可分为和两类，前者频谱具有的特

点是______,后者频谱具有的特点是o

3.信号的有效值又称,它反映信号的,有效值

的平方称，它是信号的O

4.周期信号在时域上可用、、和参数来描

述。

5.周期信号频谱的特点是____，瞬变信号频谱的主要特点是

6.绘制周期信号小）的单边频谱图所依据的数学表达式是

，绘制其双边幅值谱所依据的数学表达式是______(注明式中

主要参数)。

7.周期信号的付氏三角级数是从到展开的，付氏

复指数级数是从到展开的。

8.已知三角波付氏级数展开式为

/\84()/.1.1..、

g(t)=——(sindyr——-sino3a)t+rsin5&…)

423*2*452,

则其频率成分为;各频率的幅值为;幅值频谱图为

9,周期信号的付氏级数三角函数展开式为：

00

X。)=〃0+，(*COSH69Z+hsin/769Z)

台0fl0(1)

8

="0+Z'(sinnoof+夕“)

”=1

⑵

式中“。=⑺力表示；%4匕X⑺表示；

2百2

"二彳1〃」”)而〃如向表示;4=表示;

表示;。。=称为;(2)式的物理意义是0

10.工程上常见的周期信号，其谐波幅度总的趋势是随而

的。因此，在频谱分析中，没有必要取那些_____的谐波分量。

2A1

11.在周期方波信号的付氏级数'(')"+丁…)

44A1

和周期三角波信号的付氏级数式"⑺=5+/3S〃为'+不c°sM"+…)中，

信号的直流分量分别是_____和，方波信号的幅值收敛速度比

三角波信号，叠加复原达到同样精度要求时，方波信号比三角

波信号需要更多的，因此对测试装置要求有更宽的O

12.信号的时间特征主要是指信号随时间的变化的快慢程度，它

所携带的是构成信号特征的重要内容。

13.描述周期信号的强度用最适宜，在信号分析中称为平

均功率，在周期信号中存在一个域和域间的功率等式为

14.周期信号的功率谱是由信号的各个的平均功率值排

列成的序列，它与周期信号的频谱在形式上都是_____的，不

同处在于功率谱表征的是_____，功率谱中无信息，而频谱中

有信息。

15.便于权衡和比较信号时间特征的信号描述方法为描

述法，它是以信号为基本信号，描述______信号。

16.在信号分析中，周期信号的重要特征为和,其

频域描述的解析方法是______;瞬态信号的重要特征为和

，其频域描述的解析方法是O

17.动态信号的描述可以在不同的域中进行，它们是____、

和O

18.非周期信号时域X。和频域X(f)对应的关系式为

X(f)=;X(/)=。

19.白噪声是指o

w/)=1(。＜”力

20.某矩形窗函数1°。＜。或空*其频谱为o

21.对于非周期信号，当时间尺度在压缩时，则其频谱频带

,幅值__,例如将记录磁带即是例证。

22.信号X。)=4cos⑸+%)+A2cos(10/+。2)+43cos(35f+夕3)的频谱是

谱；信号x(t)=Acos(e+W)+A2cos(5f+%)+&cos(lh+%)的频谱是

[Acos(加/2J)1|46

x(t)=＜..

谱；信号1°的频谱是______谱。

23.单位脉冲函数的频谱为,它在所有的频段上都是

，这种信号是。

24.余弦函数只有谱图，其图形关于纵轴对称，正

弦函数只有谱图，其图形关于纵轴对称。

25.周期函数不符合条件，故不能进行付氏变换，但若利

用偶对的关系，便可将周期函数用复指数形式展开后进行付氏

变换。

26.因为小吧f/⑺”为有限的信号，且称之为,因此瞬变

信号属，而周期信号属o

27.积分&"+之值为。

28.两个时间函数xi(r)和苫2。)的卷积定义为0

29.信号必)的付氏变换是指，付氏逆变换是指，

加)能做付氏变换的前提条件是_____O

30.连续信号x(f)与单位脉冲函数四一。)进行卷积，其结果

3)*即_。)=,其几何意义是。

31.单位脉冲函数四T。)与在2点连续的模拟信号/⑺的下列积分

「火一处/⑺"=,这个性质称为o

32.已知x(f)=e，则£"项1)力=o

33.由谐波分解与合成可知，欲合成一定周期波形，必需做到

、和O

34.根据可以推得：输出信号含有什么频率成分，输入信

号也一定含有这种频率成分。

35.在实验中，鉴别偶次谐波与基波同相，常采用法，鉴

别奇次谐波与基波同相，常采用法。

36.e'的付氏变换是____O

37.周期信号和瞬态信号都可由无限多个正弦波叠加来等效，但

周期信号的各频率取为值，可用来求取，其幅值频谱表

征为各微小频宽内频率分量的和之比，因而严格地说，

瞬态信号的幅值频谱应称为o

38.在随机信号的统计参数中，均方值表示,均值表示

,标准误差表示o

39.各态历经随机过程是指o

40.概率密度函数提供了随机信号沿的信息，不同的随机

信号,可以借此来识别随机信号的性质。

41.随机信号没有数学表达式，可通过对的付氏变换获得

,用它表示信号平均功率的分布，以获得信号的频率结构。

42.概率密度函数是在域，相关函数是在____域，功率

谱密度函数是在______域上来描述随机信号。

四、问答题

1.指出图1-3所示的时域波形人时刻与『2时刻频谱（幅值谱）有

无变化，并说明原因。

图1-3图1-4

2.画出图1-4所示三角波与周期方波的幅值概率密度函数

。⑴［提示：可根据P（'）的物理意义回答，不用计算］。

3.画出图1-5所示x（/）*"/）的频谱，注明频宽及幅值。

图1-5

五、计算题

401.已知三角波脉冲信号(见图1-6)及其频

(M")

(\t\>T)

求：’⑺一dt的信号与频谱的表达式。

2.求正弦信号必)二相抽亍的单边、双边频谱及实频图、虚频图。

如该信号时延T/4后，其各频谱图形有何变化？

3.已知方波的付氏极数展开式为

4A1]

f(t)=——-(COS690f——COS3%，+-COS569(/•••)

7T35

求该方波的均值、频率成分、各频率的幅值，并画出频谱图。

4.一时间函数，⑴及其频谱函数如图1-7所示，已知函数

尤")=/")850(/(设。0>0小)，试示意画出X(r)和X(⑼的图形，当

时，X(⑼的图形会出现什么情况"皿为/⑺中最高频率分量的角频

率]?

图1-7

求正弦信号M,)=Xsin,的概率密度函数总)。

6.图1-8所示周期三角波的数学表达式

4A

A+——t(--<r<0)

T2

x(f)=

4A

A-------1(()</<—)

T2

求出付氏三角函数展开式并画出单边频谱图。

7.图1-9所示信号。⑺及其付氏变换4/),试求

/⑴=a⑴(1+cos2af)的付氏变换F(f)并画出F(f)的图形。

8.求图1-10所示锯齿波信号的付氏三角函数展开式，并绘出其

频谱图。

图1-9

图1-10

9.图1-11所示单边指数函数的表达式为x(f)=4e”(a>0,r»0,

当”0时x(f)=0),试求该函数的频谱函数，分别写出幅值谱和相位谱

表达式，并绘出示意图形。

10.求图1-12所示指函数衰减信号M)=e"sin处’的频谱。

11.求被截断的余弦函数cos。。“见图1-13］的频谱函数及频谱图。

x(f)x(f)x(t)

-ca

0

0

图1-11图1-12

图1-13

第二章测试装置的基本特性

一、是非题

1.频率保持性是指任何测试装置的输出信号频率总等于输入

信号频率。［］

2.在常系数线性系统中，当初始条件为零时，系统输出量的拉

氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。［］

3.在常系数线性系统中，当初始条件为零时，系统输出量与输

入量之比的拉氏变换称为传递函数。［J

4.当输入信号xQ）一定时，系统的输出）（）将完全取决于传递函

数，⑸，而与该系统的物理模型无关。［］

5.传递函数仅表征系统的传递特性，并不表示其物理结构，因

此，不同物理结构的系统就必然要用不同的传递函数来描述。［］

6.传递函数表征系统的传递特性，并反映了物理结构，因此，

凡传递函数相同的系统其物理结构必然相同。［］

7.传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。［］

8.各系统串联时，总传递函数等于各组成系统传递函数之积。

[]

9,由于H(s)=y(s)/X(s),即将X(3)减小时,H(s)将增大,因此H(s)和输

出有关。[]

10.同一个传递函数可表征多个完全不同的物理系统，因此不同

的物理系统具有相同的传递特性。[]

11.传统函数反映了系统的输出与输入之间的关系，因此必然和

系统的输入有关。[]

12.灵敏度是指输出量与输入量的比值，又称放大倍数。[]

13.测量装置的灵敏度越高，其测量范围越大。[]

14.在输入量不变的条件下，经过一段时间后测试装置输出量的

细微变化称为零漂。[]

15.在同样的测试条件下，输入信号由小增大然后由大减小时，

对同一输入量所得到的不同输出量之差称为回程误差。[]

16.应当用线性好的及量程尽可能大的装置来测试被测信号。

[]

17.要提高测试结果的信噪比，必须先提高测试系统的灵敏度。

[]

18.动态特性好的测试系统应具有很短的瞬态响应时间和很窄

的频率响应特性。[]

19.幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。

[]

20.时间常数表征一阶系统的惯性，是过渡过程长短的量度。

[]

21.称为信号小）的频率响应函数。[]

22.若施加于某一线性装置的激振力为120Hz的正弦波，则测得

的系统响应一定是120Hz的正弦波与若干个谐波。[]

23.一阶系统的时间常数「越小越好。[]

24.建立时间是一阶系统在阶跃输入后达到并保持最终数值所

需要的时间。[]

25.二阶系统的动态特性参数中的固有频率。“表征系统惯性的

大小，.其值将直接影响响应速度的大小。[]

26.二阶系统的固有频率是表征动态响应时间长短的指标。

[]

27.二阶系统固有频率。“越小越好。[]

28.二阶测试装置的固有频率越大可测量的信号频率范围就越

小。[]

29.单自由度系统的刚性越大，其固有频率就越低。[]

30.信号通过一阶系统后的幅值一定减小，相位一定滞后。[J

31.利用函数的卷积可在频率域上说明信号输入、输出和测试装

置特性三者之间的关系。L]

32.测试装置的幅频特性在使用的频带范围内应为线性。[]

33.测试装置的相频特性奴⑼表示了信号各频率分量的初相位和

频率间的关系。[I

34.任何一个二阶装置都可采用阶跃响应法求其固有频率。.和

阻尼率九[]

35.若某系统的幅、相频特性如图2-1所示，则该系统是一个不

失真的传输系统。[]

36.图2-2为某一测试装置的幅、相频特性，则

(1)当输入信号为Aisin。/+&疝02t时,输出信号不失真。

[]

(2)当输入信号为当sinOJ+2布内时,输出信号失真。

[]

37.一线性系统不满足“不失真测试”的条件，若用它传输了

1000Hz的正弦信号，则必然导致输出波形失真。[]

38.若也叫则y(f)=xQ)/Q)。[J

39.测试装置能进行不失真测试的条件是其幅频特性为常数，相

频特性为零。[]

40.用固有频率400Hz的振子记录600Hz的正弦波，必定要产生

波形失真。[]

图2-1图

2-2

二、选择题

1.能使被测对象处于预期的人为状态下进行测量的装置称为

______装置。

A.试验B.测试C.数据处理D.

显示和记录

2.用常系数微分方程描述的系统称为系统。

A.相似B.物理C.力学D.

线性

3.在非电量的电测法中，总是将被测量转换为信号。

A.光B.电C.磁D.

力

4.任何一个线性测试系统总可以看成是若干个一阶和二阶系

统的o

A.串联B.并联C.混联D.反馈联

接

5.方程所表示是线性系统的数字模型。

4+T

B.df'dtc.

信一务Ei，

6.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.系统的输出响应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。

7.测试装置所能检测输入信号的最小变化的能力，称为

A.精度B.灵敏度C.精密度D.分辨力

8.一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围o

A.越宽B.越窄C.不变

9.在测试过程中量值随时间变化的量为o

A.静态量B.准静态量C.动态量D.随机变量

10.线性装置的灵敏度是。

A.随机变量B.常数C.时间的线性函数

11.描述测试装置静态特性的主要指标是_____。

A.灵敏度B.非线性度C.叭3）D.滞后量

E.4（。）

12.若测试系统由两个环节串联而成，且各环节的传递函数分别

为兄⑻和修⑶，则该系统的传递函数为；若两个环节并联，

则为o

A.”（S）+42（S）B.”|（S）・”2（S）C.%（S）-42（S）D.

，|（S）/，2（S）

13.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系称为

A.幅值特性B.相频特性C.传递函数D.权函数

14.若给时间常数为「的一阶装置输入频率为。=1/，的正弦信

号，则输出与输入的相位差为O

A.-45°B.-90°C.-1800

（壮0）

15.设某测试装置的阶跃响应为“『。（，＜。），则该装置

A.传递函数为〃⑸=7±B.时间常数为，

C.「值越大，该装置的响应速度越快

_2,71

D.若有一个角频率°="的正弦输入，则该装置对它的增益

为-3dB

16.装置的脉冲响应函数与它的频响函数的关系为o

A.卷积B.付氏变换对C.乘积D.不确定

17.某测试装置的频率响应函数为五而，则该装置

A.是一阶装置B.静态灵敏度为1

C.r越大，可实现的不失真测试范围越宽D.是二阶

装置

18.用频率响应函数表示的系统，按付氏变换求得的响应为

A.稳态响应B.瞬态响应C.暂态响应

19.时不变线性系统的频率响应函数等于o

A.系统的正弦输出与其正弦输入之比

B.系统稳态正弦输出的付氏变换与正弦输入的付氏变换之

比

C.用虚指数函数表示系统稳态正弦输出与正弦输入之比

20.对某二阶系统输入周期信号x（，）=&sin”，则其输出信号将保

持°

A.幅值、频率、相位不变B.频率改变，幅值、相位

不变

C.幅值、相位改变D.相位不变，幅值、频率

改变

21.对于二阶装置，可直接用相频特性中例。）=-90。所对应的频率

。作为系统的固有频率。“的估计值，该值与系统阻尼比4的大小

A.有关B.无关C.略有关系，可忽略不计

22.二阶系统的阻尼比越小，则其对阶跃响应的超调量___。

A.越大B.越小C.不存在

23.二阶测试系统中引入合适'阻尼的目的是为了o

A.使得读数稳定B.使系统不共振C.获得较好

的幅、相频特性

24.不失真测试条件除了要求测试装置的幅频特性是常值外，其

相频特性要求满足O

A.相移与频率成正比B.常值相移C.任意相移

25.有A、B两个系统，它们对单位阶跃输入的响应如图2-3所

示，且有MpA=MpB。则A系统的鼻B系统的鼻，A系统的灵

敏度B系统的灵敏度。

26.有A、B两台仪器，其相频特性如图2-4所示，则o

A.A、B都有波形相位失真B.A有波形相位失真，B

没有

C.B有波形相位失真，A没有D.A、B都没有波形相位

失真

图2-4

27.测量等速变化的温度时，为了减少测量误差，希望测温传感

器的时间常数o

A.大些好B.小些好C.要适中D.可不予

考虑

28.用频率法测定测试系统的频率特性时，使用的激励信号是

信号，可测定系统的特性。

A.静态B.稳态C.动态

三、填空题

1.典型的测试系统由装置、装置和装置

所组成，其中装置又由______、、三部分

组成。

2.在稳态条件下，测试装置输出信号微变量dy和输入信号微

变量dx之比，称为；当输出、输入信号同量纲时，又称为

,如果是由单位干扰或变异输入引起装置输出变化，则称之

为0

3.测试装置的静态特性主要以、和表

征。

4.选用仪器时应注意：灵敏度越高，仪器的测量范围越

，其稳定性越___o

5.任何测试装置接入被测对象后，总要从吸取一些能

量，从而改变,因此，要想得到实际上是不可能的。

6.常系数线性系统的五个重要特性为、、、

和0

7.线性系统最重要的两个特性是和。

8.线性系统具有保持性，即若系统输入一个正弦信号

时一，其稳态输出的保持不变，但输出的和一般会

发生变化。

9.对于线性系统，最常用的动态分析方法是____和o

10.为了求取测试装置本身的动态特性，常采用响应法和

响应法。

11.测试装置的动态特性在频域中用表示，在时域中用

______表示。

12.对线性系统输入信号加)=Asin卯+42$沦处,,则系统输出

yQ)=o

13.一阶系统的主要特征参数是____和；二阶系统的主

要特征参数是_____、、和O

14.一阶系统是含有一个元件的线性系统，它的数学模型

为方程，其结构参数是O

15.要使一阶测试装置的动态响应快，就应该o

16.要使一阶系统接近于理想系统，则要求其频率响应的

利，要满足此条件，必须使O

17.已知信号x(f)=30cos(<yf+30。)输入4。)=0.87、-0)=-21.7。的一■阶

装置，则该装置的稳态输出y«)=。

18.二阶系统是指含有两个元件的线性系统，它的数学模

型为方程，其结构参数为和O

19.影响一阶测试装置动态特性的参数为,原则上希望它

20.二阶装置广泛采用阻尼比4=0.6〜0.7,是因为

和O

21.线性系统的动态特性分为时间特性和频率特性，其时间特性

一般都用该系统对信号的影响来考察，其中一阶系统描

述时间特性的指标为,二阶系统则为和，频率特

性反映了系统对信号的响应。描述系统频率特性的函数

为______函数，定量描述系统频率特性的指标是。

22.集总参数单自由的二阶有阻尼系统，有三种角频率形式，其

中称为；,3r称为;g=,

0d称为o

23.当信号输入二阶系统时，为了使输出信号失真尽量小，则系

统工作频率范围为及处（设固有频率为为）为好。

24.测试装置的脉冲响应函数的）就是当输入为时装置的

输出。当用来的）表示装置的动态特性时，输入Xq）,输出y⑴与g）三

者之间的关系为O

25.系统对单位脉冲函数四）输入下的响应W）称为或

，输出的频域函数就是系统的0

26.实现不失真测试的条件是：该系统装置的幅频率特性

、相频特性O

27.系统频率响应函数的定义是：在系统为零的条件下，

系统输出响应的与输入激励的之比。在系统的稳态分析

中，它的模等于系统与的幅值比，其幅角等于它们的

28.线性系统的动态响应可分为暂态响应和稳态响应，暂态响应

相当于线性微分方程的解，其特点是将随时间的延长而

，反映了系统输出响应的过程；稳态响应相当于线性微

分方程的，它是总量与相似，是在_____过程结束后，

系统响应的o系统的暂态响应与稳态响应的叠加称为o

29.测试装置幅频特性描述的是____,相频特性描述的是

30.测试装置的基本特性是指它的和特性。

31.表征测试装置动态特性的频率响应特性包括和

32.正弦输入时系统的响应称为,它表示系统对中

不同频率成分的传输影响。

33.若测试系统的频率响应函数为则冈汝）1表示,

表示。

34.某线性系统的频率特性为”（加），当输入信号为皿）、输出信

号为小）时，三者之间应有如下关系o

35.系统的阶跃响应是表征系统对的响应能力，系统的频

率响应则表征系统对信号中的响应能力。

36.信号x（f）=6sin2回输入r=05的一阶装置，则稳态输出的幅值

A=,相位滞后展,输出信号为y«）=o

37.在频域中，测试装置的输出丫⑶与输入信号x（s）之间的关系是

；在时域中，测试装置输出y（f）与输入四）之间的关系是o

38.一个时间常数r=5s的温度计，插入一只以5C/min速度线性

降温的烘箱中，经半分钟后取出，温度计指示90℃,这时烘箱中实

际温度为CO

39.某二阶系统对单位阶跃输入的响应如图2-5所示，若将输入

四、问答题

1.解释下列名词：

①灵敏度②非线性度③回程误差④线性

系统⑤传递函数

2.试述“非线性度”和“相对误差”的联系与区别。

3.用图2-6所示测试系统测量某物理系统的相频特性，试从A、

B、C三路信号中正确地选择两路接入相位计，并说明选用这两路的

原因（两电荷放大器型号相同并有一致的相频特性）。

压电式

信

功

号

率

激

发

放

振

器

生

大■*5A

器

器

电荷放大器8B

压电式

力传感器

8C

图2-6

4.某装置对单位阶跃的响应如图2-7,试问：①该系统可能是

什么系统？②如何根据该曲线识别该系统的动态特性参数？

5.有人将某二阶系统的频率特性绘成图2-8的形状。试指出图

中的错误并予以改正。

6.通常在结构及工艺允许的条件下，为什么都希望将二阶测试

装置的阻尼比定在0.7附近？

7.二阶系统可直接用相频特性。（⑼=-90。所对应的频率。作为系

统固有频率。“的估计值，这种估计值与系统的阻尼比J是否有关？为

什么？

8.试说明用实验的方法确定装置以和。的原理及方法。

9.什么是线性系统的频率保持性？试举例说明在测试中如何

运用这一特性。

10.试述测试装置实现不失真测试的条件（包括时域、频域），

并说明如何根据这一条件正确选择一阶、二阶测试装置的动特性参

数。

五、计算题

1.若压电式传感器灵敏度为90pC/MPa,电荷放大器的灵敏度

为0.05V/pC,若压力变化25MPa,为使记录笔在记录纸上的位移不

大于50mm，则笔式记录仪的灵敏度应选多大？

2.图2-9为一测试系统框图，试求该系统的总灵敏度。

初K,I~3.3°：阿，

口15S+2]J?+2<6>„s+d>;

图2-9

3.一压电传感器灵敏度M=i0pC/MPa,连接灵敏度S2=ooo8v/pC

的电荷放大器，所用笔式记录仪的灵敏度S3=25mm/V。求当压力变化

W=8MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？

4.用时间常数为2s的一阶装置测量周期为2s、4s的正弦信号,

试求周期为4s时装置产生的幅值误差和相位滞后量是周期为2s时的

几倍？

5.用时间常数为2s的一阶装置测量某炉温,炉内温度近似地按

周期为169s的正弦规律变化，且温度在500〜600℃范围内变化，试

求该装置所指示的最大值和最小值各是多少？

6.设用时间常数为0.2s的一阶装置测量正弦输入

x(r)=sin4r+0.4sin40r,装置的静态灵敏度为1,试求其输出信号的表达

式。

7.用一阶系统做200Hz正弦信号的测量，如果要求振幅误差在

10%以内，则时间常数应不超过多少？如用具有该时间常数的同一系

统做50Hz正弦信号的测试，问此时的振幅误差、输入信号与输出信

号的相位差是多少？

8.某一阶装置的静态灵敏度为1,若要求测量上限频率为

150Hz,幅值误差小于10%,则该仪器所允许的时间常数最大为多少？

9.给某一阶线性测试装置输入一个阶跃信号，其输出在2s内达

到输入信号最大值的20%o试求：①装置的时间常数；②经过20s

后输出的幅值达到多少？

10.用时间常数为0.3s的一阶装置测量周期为1s的正弦信号，

幅值误差是多少？

11.已知某线性装置的A（M=1/Vl+0.01^2,火。）=-〃制0.口，现测得

该系统稳态输出y（f）=10sin（30f-45。），试求系统的输入信号x（f）。

12.试证明在阶跃信号输入到静态灵敏度为1的一阶装置上以

后，经过一个时间常数「，系统输出将达到阶跃值的63%（注：

e-1=0.37）o

13.可视为一阶装置的温度计，其时间常数T=5S,试求：①将其

快速放入某液体中，使温度的测量误差在2%范围内所需的近似时间;

②如液体温度每分钟升高8℃,测温度时的稳态误差是多少？

14.求周期信号x（，）=°5cosl0r*a2cos（100r~》输入传递函数为

H（s）=~~~----

s2+62.8s+3943.84

的装置后所得到的稳态响应。

15.将温度计从20℃的空气中突然插入80℃的水中，若温度计

的时间常数r=3.5s,则2s后的温度计指示值是多少？

16.设有一时间常数为3.5s的温度传感器，从0℃的冰水中突然

取出，并插入100℃的沸水中。插入15s后，温度指示值是多少？

17.画出如图2-10所示的方波输入一阶装置后的输出波形。

x(t)

----------:J~~]

!1+CT

0T

y⑺y(t)y(t)

(a)(b)(c)

图2-10

18.一振动仪的固有频率以=10Hz,阻尼比4=0.6,求测定频率为

20Hz时的振幅误差和相位滞后。

19.某二阶系统的固有频率以=12Hz,阻尼比4=06若要使幅值

误差不大于20%,所测的信号频率应限制在什么范围？此时相位滞后

在什么范围之间？

20.试证明：二阶系统当。=0.7时-，输入信号在0〜0.58%的频率

范围内，幅频特性4。）的变化不超过5%。

21.某二阶系统输入阶跃信号后，由光线示波器测得如图2-11

所示的输出波形。试求该系统的无阻尼固有频率。

22.某测振仪的幅频特性如图2-12所示，相频特性的部分值如

下：o=125.5rad/s时,«?（©）=-75°.。=150.6rad/s时，*（。）=一90"；o>620rad/s

时，奴。）=-180。。现有下列两个复杂周期信号

X](z)=A]sin125.5r+A2sin150.6r

x2(f)=A3sin628f+A4sin7001

试问：对于修⑺和勺⑺，该仪器能否做不失真测量，为什么？

图2-11图2-12

23.某测量装置的频率响应函数为""""百砺，试问：①该

系统是什么系统？②若输入周期信号x（f）=2cosl（k+0.8cos（100—30。）,试

求其稳态响应y（，）。

第三章常用传感器

一、是非题

1.能完成参量感受和转换的装置称之为传感器。[]

2.能量转换型传感器直接消耗被测对象的输入能量，因此必然

造成被测对象状态的变化而产生测量误差。[]

3.依靠被测对象输入的能量使之工作的传感器称之为能量转

换型传感器。[]

4.物性型传感器是利用敏感元件本身物理性质的变化来实现

信号变换的。[]

5.传感器的灵敏度与量程成反比。[]

6.为提高测试精度，传感器的灵敏度越高越好。[]

7.传感器的线性范围越宽，表明其工作量程越大。[]

8.非线性电位器在任何条件下，其输入和输出之间都是非线性

关系。[]

9.应变片的零漂是指应变片在承受恒定载荷下，输出电阻指示

值随时间变化而产生的细微变化。[]

10.应变片电阻丝的电阻温度系数，就是应变片的电阻温度系

数。[]

11.由于存在横向效应，所以用金属丝应变片单独测定横向应变

时，其灵敏度比测量纵向应变要低。[]

12.用任何一种规格的应变片都可以测量任何频率的动态应变。

[]

13.测量小应变时，应选用灵敏度高的金属应变片；测量大应变

时一，应选用灵敏度低的半导体应变片。[]

14.根据压电效应，在压电材料的任何一个表面施加力，均会在

相应的表面产生电荷。[]

15.只需将压电材料置放在交变磁场中，其儿何尺寸就会产生和

磁场交变频率相同的伸缩变化。[]

16.压电式加速度传感器由于产生的是静电荷，且本身内阻很

大，故不能用普通电表测量。[]

17.用压电式加速度传感器测振动时，可用普通电表测量，但通

过电荷放大器后，用电子电压表测量更精确。[]

18.用差动变压器式电感传感器做位移测量时，根据其输出就能

辨别被测位移向的正负极性。[]

19.变间隙式电容电感传感器，只需满足防《乐的条件，灵敏度

就可视为常数。[]

20.光敏电阻和热敏电阻都是由于接收到外界输入的能量而使

载流子浓度和迁移率增加从而完成信号转换的传感元件。[]

21.内光电效应就是指物质受到光照后，在内部产生电流的现

象。[]

22.光电池既可当做电源使用，也可当做计数元件使用。[]

23.由同一材料构成的热电偶，即使两端点温度不等，也不会形

成热电势。[]

24.在热电偶中接入另一等温的导体，其热电势不变。[]

25.用热电偶测温时，冷端温度的改变对测量结果是有影响的。

二、选择题

1.能完成接受和实现信号转换的装置称为o

A.传感器B.记录仪器C.试验装置D.数据

处理装置

2.能量控制型传感器有；能量转换型传感器有o

A.光电式B.电感式C.压电式D.电阻应变

式E.变阻器式

F.涡电流式G.电容式H.热电式I.压阻式

J.磁电式

3.下列传感器中，属结构型的传感器有0

A.电阻应变片B.压电式加速度计C.涡流式传感

器D.电容式传感器

4.传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而

工作的。

A.差动变压器式B.变间隙电容式