机械工程测试技术基础习题及答案-V1.2.3mini版

测试技术基础1.描述周期信号的数学工具是（B）。A.相关函数B.傅氏级数C.傅氏变换D.拉氏变换2.傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（C）。A.相位B.周期C.振幅D.频率3.复杂的信号的周期频谱是（A）。A．离散的B.连续的C.δ函数D.sinc函数4.下列函数表达式中，（B）是周期信号。B.C.D.5.多种信号之和的频谱是（C）。A.离散的B.连续的C.随机性的D.周期性的6.描述非周期信号的数学工具是（C）。A.三角函数B.拉氏变换C.傅氏变换D.傅氏级数7.下列信号中，（C）信号的频谱是连续的。A.B.C.D.8.时域信号，当持续时间延长时，则频域中的高频成分（C）。A.不变B.增加C.减少D.变化不定9.已知为单位脉冲函数，则积分的函数值为（C）。A．6B.0C.12D.任意值10.如果，根据傅氏变换的（A）性质，则有。A.时移B.频移C.相似D.对称11.不能用确定函数关系描述的信号是（C）。A.复杂的周期信号B.瞬变信号C.随机信号12.两个函数，把运算式称为这两个函数的（C）。A.自相关函数B.互相关函数C.卷积13.时域信号的时间尺度压缩时，其频谱的变化为（B）。A.频带变窄、幅值增高B.频带变宽、幅值压低C.频带变窄、幅值压低D.频带变宽、幅值增高14.数字信号的特性是（B）。A.时间上离散、幅值上连续B.时间、幅值上均离散C.时间、幅值上都连续D.时间上连续、幅值上量化15.信号，则该信号是(C).A.周期信号B.随机信号C.瞬变信号16.数字信号的特性是（B）。A.时间上离散、幅值上连续B.时间、幅值上均离散C.时间、幅值上都连续D.时间上连续、幅值上量化1.测试装置传递函数H（s）的分母与（C）有关。A.输入量x（t）B.输入点的位置C.装置的结构2.测试装置的频响函数H（jω）是装置动态特性在（C）中的描述。A．幅值域B.时域C.频率域D.复数域3.线形系统的叠加原理表明（A）。A.加于线形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4.一般来说，测试系统的灵敏度越高，其测量范围（B）。A.越宽B.越窄C.不变5.若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为，则该系统总的传递函数为（B）。若两个环节并联时，则总的传递函数为（A）。A.B.C.D.6.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系就是（B）。A.幅频特性B.相频特性C.传递函数D.频率响应函数7.时间常数为τ的一阶装置，输入频率为的正弦信号，则其输出与输入间的相位差是（A）。A.-45°B-90°C-180°8.测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是（B）。A.卷积B.傅氏变换对C.拉氏变换对D.微分9.对不变线形系统的频率响应函数等于（B）。A.系统的正弦输出与正弦输入比B.系统稳态正弦输出的傅氏变换与正弦输入的傅氏变换之比C.用虚指数函数表示系统稳态正弦输出与正弦输入之比10.对某二阶系统输入周期信号，则其输出信号将保持（C）。A.幅值不变，频率、相位改变B.相位不变，幅值、频率改变C.频率不变，幅值、相位改变11.二阶系统的阻尼率ξ越大，则其对阶越输入的时的响应曲线超调量（B）。A.越大B.越小C.不存在D.无关12.二阶装置引入合适阻尼的目的是（C）。A.是系统不发生共振B.使得读数稳定C.获得较好的幅频、相频特性13.不失真测试条件中，要求幅频特性为（B），而相频特性为（A）。A.线形B.常数C.是频率的函数1.电涡流式传感器是利用（A）材料的电涡流效应工作的。A.金属导电B.半导体C.非金属D.2.下列传感器中（B）是基于压阻效应的。A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻3.石英晶体的压电系数比压电陶瓷的（C）。A.大得多B.相接近C.小得多4.金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由（B）来决定的。A.贴片位置的温度变化B.电阻丝几何尺寸的变化C.电阻丝材料的电阻率变化5.电容式传感器中，灵敏度最高的是（C）。A.面积变化型B.介质变化型C.极距变化型6.极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为（B）A.电容量微小影响灵敏度B.灵敏度与极距的平方成反比，间距变化大则产生非线形误差C.非接触测量7.高频反射式涡流传感器是基于（A）和（D）的效应来实现信号的感受和变化的。A.涡电流B.纵向C.横向D.集肤8.压电材料按一定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生变化，这称为（D）效应。A.压电B.压阻C.压磁D.逆压电9.下列传感器中，能量控制型传感器是（B）和（C），能量转换型传感器是（A）和（D）。A.光电式B.应变片C.电容式D.压电式1.在动态测试中，电桥的输出量通常采用（B）。A.电阻量B.电压量C.电流量D.电感量2.直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将(C)。A.增大B.减少.C.不变D.变化不定3.为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是（C）A.半桥双臂各串联一片电阻应变片B.半桥双臂各并联一片电阻应变片C.适当提高电桥的电源电压D.增大应变片的初始电阻值4.为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，传感器的两个电容应当连接成（C）。A.并联电路B.串联电路C.电桥电路5.交流电桥的供桥电压频率为，输出信号最高频率为。它们之间的关系应满足（D）。A.B.C.D.6.调制可以看成是调制信号与载波信号（A）。Ａ.相乘Ｂ.相加Ｃ.相减Ｄ.相除7.在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是（B）。Ａ.恢复载波信号Ｂ.恢复调制信号的幅值和极性Ｃ.恢复已调制波Ｄ.恢复调制信号的幅值8.用一缓变信号来调制一载波，得到的调幅波的频带宽度为（C）。Ａ.（1000-10）～（1000＋10）Ｂ.-（1000+100）～（1000＋100）Ｃ.（1000－100）～（1000＋100）9.要使RC低通滤波器的通带加宽，则RC值应（B）。A.增加B.减少C.不变10.在一定条件下RC带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器（A）而成的。A.串联B.并联C.串并联D.叠加11.理想滤波器的滤波因素（C）。A.-1B.0C.112.如甲滤波器2.5，乙滤波器3.5，则滤波器的选择性（A）。A.甲比乙好B.乙比甲好C.不能进行比较13.滤波器的上、下截止频率为，中心频率则它们的关系是（A）。A.B.C.14.滤波器的—3dB频率截止频率，是指信号幅值衰减为输入幅值的（C）处的频率。A.B.1C./2D.1/215.重复频率为1000的方波，经过一截止频率为2000的理想低通滤波器后的输出量为（B）。A.1000的失真的方波B.1000的正弦波C.2000的正弦波D.不知是什么波形16.滤波器的频率分辨力越高，则测量时的响应速度（B）。A.越快B.越慢C.不变17.已知某倍频程滤波器的下截止频率为3000，则其上截止频率为（C），其中心频率为（D）。A.150B1000C.6000D.3000E.450F.300G.100H.2251.两个正弦信号间存在下列关系：同频（A）相关，不同频（C）相关。A.一定B.不一定C.一定不2.自相关函数是一个（B）函数。A.奇B.偶C.非奇非偶D.三角3.如果一信号的自相关函数呈现一定周期的不衰减，则说明该信号（B）。A.均值不为0B.含有周期分量C.是各态历经的4.正弦信号的自相关函数是（A）。A.同频余弦信号B.脉冲信号C.偶函数D.正弦信号5.经测得某信号的相关函数为一余弦曲线，则其（A）是正弦信号的（D）。A.可能B.不可能C.必定D.自相关函数6.对连续信号进行采样时，采样频率越高，当保持信号的记录的时间不变时，则（C）。A.泄漏误差就越大B.量化误差就越小C.采样点数就越多D.频域上的分辨率就越低7.把连续时间信号进行离散化时产生混叠的主要原因是（D）。A.记录时间太长B.采样间隔太宽C.记录时间太短D.采样间隔太窄8.若有用信号的强度、信噪比越大，则噪声的强度（C）。A.不变B.越大C.越小D.不确定9.A/D转换器是将（B）信号转换成（D）信号的装置。A.随机信号B.模拟信号C.周期信号D.数字信号11.已知x（t）和y（t）为两个周期信号，T为共同的周期，其互相关函数的表达式为（C）。A.B.C.D.12.两个不同频率的简谐信号，其互相关函数为（C）。A.周期信号B.常数C.零13.数字信号处理中，采样频率与限带信号最高频率间的关系应为（B）。A.B.C.D.14.正弦信号的自相关函数为（B）。A.B.C.D.15.函数的自相关函数为（D）。AB.C.D.17.数字信号的特征是（B）。A.时间上离散，幅值上连续B.时间、幅值上都离散C.时间上连续，幅值上量化D.时间、幅值上都连续18.两个同频正弦信号的互相关函数是（C）。A.保留二信号的幅值、频率信息B.只保留幅值信息C.保留二信号的幅值、频率、相位差信息19.信号x（t）的自功率频谱密度函数是（B）。A.x（t）的傅氏变换B.x（t）的自相关函数的傅氏变换C.与x（t的幅值谱Z（f）相等20.信号x（t）和y（t）的互谱是（D）。A.x（t）与y（t）的卷积的傅氏变换B.x（t）和y（t）的傅氏变换的乘积C.x（t）•y（t）的傅氏变换D.互相关函数的傅氏变换信号可分为确定信号和随机信号两大类。确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者的频谱特点是离散的。后者的频谱特点是连续的。绘制周期信号x（t）的单边频谱图，依据的数学表达式是，而双边频谱图的依据数学表达式是。周期信号的傅氏三角级数中的n是从1到+∞展开的。傅氏复指数级数中的n是从-∞到+∞展开的。工程中常见的周期信号，其谐波分量幅值总是随谐波次数n的增加而减小的，因此，没有必要去那些高次的谐波分量。窗函数ω（t）的频谱是，则延时后的窗函数的频谱应是。信号当时间尺度在压缩时，则其频带变宽其幅值减小。例如将磁带记录仪慢录快放即是例证。单位脉冲函数的频谱为无限宽广的频谱，它在所有频段上都是等强度的，这种信号又称均匀谱。余弦函数只有实频谱图，正弦函数只有虚频谱图。计算积分值：e-5。两个时间函数的卷积定义式是。单位脉冲函数与在点连续的模拟信号的下列积分：。这一性质称为。已知傅氏变换对1，根据频移性质可知的傅氏变换为。已知傅氏变换对：和，当时，则=。(此处星号意为卷积运算，不是乘号)非周期信号，时域为x（t），频域为，它们之间的傅氏变换与逆变换关系式分别是：=，x（t）=。1.一个理想的测试装置应具有单站值的、确定的输入输出关系。2.测试装置的特性可分为幅频特性和相频特性。3.测试装置的静态特性指标有线性度、灵敏度和回程误差。4.描述测试装置动态特性的数学模型有常系数线性微分方程、传递函数、频率响应函数等。5.线形系统中的两个最重要的特性是指静态特性和动态特性。6.测试装置在稳态下，其输出信号的变化量与其输入信号的变化量之比值，称为灵敏度，如果它们之间的量纲一致，则又可称为放大倍数。7.测试装置的输出信号拉氏变换与输入信号拉氏变换之比称为装置的传递函数。8.测试装置对单位脉冲函数δ（t）的响应，称为脉冲响应函数记为h（t），h（t）的傅氏变换就是装置的频率响应函数。9.满足测试装置不失真测试的频域条件是幅频为常数和相频是线性的。10.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和阶跃响应法。11.测试装置的动态特性在时域中用脉冲响应函数h(t)描述，在频域中用频率响应函数H(ω)描述。12.二阶系统的主要特征参数有ωn、ζ。13.已知输入信号x（t）=30cos（30t+30°），这时一阶装置的A（ω）=0.87，=-21.7°，则该装置的稳态输出表达式是：y（t）=。14.影响一阶装置动态特性参数是，原则上希望它很小。15.二阶系统的工作频率范围是。16.测试装置的频率响应函数为H（jω），则｜H（jω）｜表示的是幅值，∠H（jω）表示的是相角，它们都是频率的函数。1.可用于实现非接触式测量的传感器有涡流和光电等。2.电阻应变片的灵敏度表达式为，对于金属应变片来说：S=，而对于半导体应变片来说S=。3.具有压电效应的材料称为压电材料，常用的压电材料有石英和压电陶瓷。4.当测量较小应变值时应选用压阻效应工作的应变片，而测量大应变值时应选用机械变形效应工作的应变片。5.电容器的电容量，极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为：。6.发电式传感器有压电式、磁电式等，而参量式的传感器主要是电阻应变式、电感式和电容式等。7.动圈磁电式振动传感器，输出感应电势e与线圈运动的速度成正比，如在测量电路中接入积分电路和微分电路时，则可用来测量振动的位移和加速度。8.电阻应变片的电阻相对变化率是与应变成正比的。9.电容式传感器有极距变化、面积变化和介质变化3种类型，其中极距变化型的灵敏度最高。1.将电桥接成差动方式可以提高灵敏度，改善非线性，进行温度补偿。2.为了补偿温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻桥臂上。3.调幅信号由载波的幅值携带信号信息，而调频信号则由载波的频率携带信号信息。4.调制有调幅、调频、和调相三种类型，将调制高频振荡的缓变信号称为调制信号，载送缓变信号的高频振荡称为载波，经调制后的高频振荡波称为已调制信号。5.调幅过程在频域相当于搬移过程，调幅装置实际上是一个乘法器，典型的调幅装置是电桥电路。6.调幅波经过相敏检波后，既能恢复信号电压的幅值，又能反映其极性。7.RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限频带越小。8.高通滤波器的截止频率，在条件下可作为不失真滤波器用，在条件下，可作为微分器用。9.滤波器因素λ=，理想的滤波器的λ=1。10.带通滤波器的中心频率与上、下截止频率间的关系是。1.在相关分析中，自相关函数，保留了原信号x（t）的频率和幅值信息，丢失了相位信息，互相关函数则保留了相位信息。2.信号x（t）的自相关函数的定义式是=，互相关函数的定义式是=。3.自相关函数是一个周期函数，则原信号是一个同频率的周期函数。4.相关分析在工业中的主要应用有振动测试分析、雷达测距和声发射探伤等应用。5.在同频检测技术中，两信号的频率的相关关系可用自相关函数、互相关函数来进行概括。6.抗混滤波器是一种低频滤波器，是为了防止高频通过，其上截止频率与采样频率之间的关系应满足关系式为。7.频率混叠是由于采样频率太低引起的，泄漏则是由于截断引起的。8.测试信号中的最高频率为100，为了避免发生混叠，时域中采样间隔应小于0.005s。9.若信号满足关系式（式中k为常数）则其互相关函数。10.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数=0。11.同频率的正弦信号和余弦信号，其互相关函数=。12..和分别为系统输入和输出的自谱，H（f）为系统的频响函数，则它们间的关系式满足：=。如果是它们的互谱，则=。13.当τ=0时，信号的自相关函数值为均方值。14.自相关函数能将淹没在噪声中的有用信号提取出来，其频率保持不变，而丢失了相位信息。15.采样定理的表达式是，其目的是为了避免信号在频域内发生混叠现象。混叠发生在频率处。16.巴塞伐尔说明了信号在时域中计算的总能量等于在频域中计算的总能量，其数学表达式为。17.对周期信号进行整周期截断，这是获得准确频谱的先决条件。18.信号经截断后，其带宽将变为无限带宽，因此无论采样频率多高，将不可避免地发生泄漏从而导致误差。例1.有人使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在半桥双臂上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？答：不能提高灵敏度。因为半桥双臂时，其输出电压为当两桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为即仍然没有发生变化，故灵敏度不变。要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥联接。这时例2.用电阻应变片接成全桥，测量某一构件的应变，已知其变化规律为：，如果电桥的激励电压，试求此电桥的输出信号频谱。画出频谱图。解：全桥时，电桥输出电压为：，k为常数，应变片的灵敏度及电桥的接法有关。则其频谱如下图所示。例3.有一个1/3倍频程带通滤波器，其中心频率，求上、下截止频率。解：由于：当时，则有例4.试设计一个邻接式的1/3倍频程谱分析装置，其频率覆盖范围为（11Hz～35Hz）求出其中心频率和带宽。解：由于恒带宽比滤波器的并且则例1.对三个正弦信号进行采样，采样频率。求三个采样输出序列，比较这三个结果并解释频率混叠现象。解：时域采样脉冲序列的采样序列为当采样频率时，则采样间隔，所以可见不同频率的信号经过相同频率采样，其结果却一样了。原因在于后两者不满足奈奎斯特采样定理，发生了频率混叠。一．填空1．按测量值获得的方法进行分类：把测量分为：1）直接测量2）间接测量3）组合测量。2．信号的分类：1）确定性信号2）随机信号；确定性信号又分为周期信号和非周期信号；非周期信号包括准周期信号和瞬变非周期信号。3．当时间尺度压缩（K>1）时，频谱的频带加宽，幅值降低；当时间尺度扩展(K<1)时，其频谱变窄，幅值增高。4．一个信号的时域描述和频域描述依靠傅里叶变换来确立彼此一一对应的关系。5．测量装置的单位脉冲响应等于其传递函数的拉普拉斯逆变换。6．静态特性有：（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。7．影响二阶系统动态特性的参数是：（1）固有频率（2）阻尼比。8．若要求装置的输出波形不失真，则其幅频和相频特性应分别满足：（1）A（）=A=常数；（2）=—t；A（）不等于常数时所引起的失真称为幅值失真，与之间的非线性关系所引起的失真称为相位失真。9．确定测量装置动态特性的测量方法有：（1）频率响应法（2）阶跃响应法。10．电阻式传感器是一种把被测量转换为电阻变化的传感器。按其工作原理可分为：变阻器式和电阻应变式两类。变阻器式传感器的后接电路，一般采用电阻分压电路。11．电阻应变式传感器可分为：金属电阻应变片式和半导体应变片式两类；金属电阻应变片的工作原理基于应变片发生机械变形时，其电阻值发生变化。半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。12．电容器可分为：（1）极距变化型（2）面积变化型（3）介质变化型三类。13．在测试中常用的电桥连接形式有：（1）单臂电桥连接（2）半桥连接（3）全桥连接。14．根据滤波器的选频方式一般可将其分为：（1）低通滤波器（2）高通滤波器（3）带通滤波器（4）陷波或带阻滤波器四种类型。15．位移测量是线位移和角位移测量的统称。16．应变片式位移传感器的测量原理：利用一弹性元件把位移量转换成应变量，而后用应变片，应变仪等测量记录。17．常用的两种压力测量方法：（1）静重比较法（2）弹性变形法。18．通常采用的弹性式压力敏感元件有：（1）波登管（2）膜片（3）波纹管三类。19．压力测量装置的静态定度一般采用：静重比较法。二．名词解释1．直接测量———指无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测值的测量。2．间接测量———指在直接测量值的基础上，根据已知函数关系，计算出被测量的量值的测量。3．组合测量———指将直接测量值或间接测量值之间按已知关系组合成一组方程，通过解方程组得到被测量的方法。4．确定性信号———若信号可表示为一个确定的时间函数，因而可确定其任何时刻的量值，这种信号称为确定性信号。5．周期信号———按一定时间间隔周而复始重复出现，无始无终的信号。6．幅频谱———以频率为横坐标，以幅值为纵坐标画出的图形。7．相频谱———以频率为横坐标，以相位为纵坐标画出的图形。8．函数———在时间内激发一个矩形脉冲S（t），其面积为1，当0时，S（t）的极限就称为函数。9．样本函数———对随机信号按时间历程所作的各次长时间观测记录。10．样本记录———样本函数在有限时间区间上的部分。11．概率密度函数———表示信号幅值落在指定区间内的概率。12．线性度———指测量装置输入，输出之间的关系与理想比例关系的偏离程度。13．灵敏度———单位输入变化所引起的输出的变化。14．传感器———工程测试中通常把直接作用于被测量，并能按一定方式将其转换成同种或别种量值输出的器件。15．压电效应———某些物质，当受到外力作用是，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，某些表面上出现电荷，形成电场。16．中间导体定律———在热电偶回路中接入第三种材料的导线，只要第三种导线的两端温度相同，第三种导线的引入不会影响热电偶的热电动势。17．调制———指利用某种低频信号来控制或改变一高频振荡信号的某个参数的过程。18．解调———指从已调制信号中恢复出原低频调制信号的过程。19．频率调制———指利用调制信号的控制高频载波信号频率变化的过程。在频率调制中载波幅值保持不变，仅载波的频率随调制信号的幅值成比例变化。20.稳态特性———以特定频率的正弦信号为输入，研究其灵敏度。这种特性称为稳态特性21.测量装置的动态特性———当被测量即输入量随时间快速变化时，测量输入与响应输出之间动态关系的数学描述。可以用微分方程的线性变换描述，也可用单位脉冲输入的响应来表示。22.测量装置的静态特性———通过某种意义的静态标定过程确定的。三．判断题（注：判断题均是正确的）1．连续信号的幅值可以是连续的，也可以是离散的。若独立变量和幅值均取连续值的信号称为模拟信号，若离散信号的幅值也是离散的，则称为数字信号。2．信号时域描述直观地反映出信号瞬时值随时间变化的情况；频域描述则反映信号的频率组成及其幅值，相角之大小。3．凡满足狄里赫利条件的周期函数（信号）都可以展开成傅里叶级数。4．余弦函数只有实频谱图，与纵轴偶对称；正弦函数只有虚频谱图，与纵轴奇对称。5．工程中常见的周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。6．周期信号的频谱是离散的，具有离散频谱的信号不一定是周期信号。7．通常所说的非周期信号是指瞬变非周期信号，非周期信号的频谱是连续的。8．时域周期单位脉冲序列的频谱也是周期脉冲序列，若时域周期为T，则频域脉冲序列的周期为1/T；时域脉冲强度为1，频域中强度为1/T。9．只有在系统初始条件均为零时，传递函数才满足输出，输入两者拉普拉斯变换之比。10．传递函数与系统初始条件及输入无关，只反映系统本身的特性。11．若相邻两桥臂电阻同向变化，所产生的输出电压的变化将互相抵消；若相邻两桥臂电阻反相变化，所产生的输出电压的变化将相互迭加。12．根据线性系统的频率保持性，只有和激振频率相同