1、機械工程測試技術基礎試卷一、填空題1、周期信號的頻譜是離散的，而非周期信號的頻譜是連續的2、均方值屮x2表示的是信號的強度，它與均值px、方差Zx2的關系是：FH+勞一。3、測試信號調理電路主要有電橋一、,放大、調制解調電路4、測試系統的靜態特性指標有靈敏度一非線性度、回程誤差5、靈敏度表示系統輸出與輸入之間的比值，是定度曲線的斜率6、傳感器按信號變換特性可分為組合型、,一體化型7、當時，可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關系，其靈敏度S趨于8、和差特性的主要內容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合、.的變化，才能使輸出有最大值。9、信號分析的過程主要包括：信號分析、.信號處理10、系統

2、動態特性在時域可用微分方程來描述，在復數域可用傳遞函數來描述，在頻域可用頻率響應函數來描述。11、高輸入阻抗測量放大電路具有高的共模抑制比，即對共模信號有抑制作用，對差模信號有放大作用。12、動態應變儀上同時設有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導線間存。13、壓控振蕩器的輸出電壓是方波信號，其與輸入的控制電壓成線性關系。14、調頻波的解調又稱，其解調電路稱為。15、濾波器的通頻帶寬和響應時間成關系。16、濾波器的頻率分辨力主要由其決定。17、對于理想濾波器，濾波器因數入=。18、帶通濾波器可由低通濾波器（fc2）和高通濾波器（fc1）而成（fc2>fc1）。19、測試系統的線性度和滯后度是由系

3、統誤差引起的；而重復性誤差是由隨機誤差引起的。二、問答題（共30分）1、什么是測試？說明測試系統的構成及各組成部分的作用。（10分）答：測試是測量和試驗的綜合，是一種研究型的探索型的、論證型的測量過程，也是獲取信息的過程。（1）測量對象（2）傳感器：在測試系統和被測試對象之間建立了一定的連接關系，它直接感受被測量并將其轉換成電信號。是測試系統中的關鍵部件。（3）中間轉換電路（信號調理電路）：作用是將傳感器的輸出信號進行傳輸、放大和轉換，使其適合顯示、紀錄、數據處理。（4）信號處理單衣：它是以計算機為核心對中間轉換電路的輸出信號作進一步地處理（如：計算、頻譜分析、數據儲存等）（5）顯示、記錄部分

4、：作用是輸出測試結果。2、說明電阻絲應變片和半導體應變片的異同點，各有何優點？（10分）答：相同之處在于：都是將被測量的變化轉換為電阻的變化，且dR/R=（1+2H）£+入E£，其中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，（1+2H）£是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，入ES是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應變片是利用導體形變引起的阻值變化，所以dR/R(l+2H)£,S1+2H；而半導體應變片是利用半導體材料的壓阻效應使電阻率發生變化引起電阻變化。所以dR/R=AE£，S入E。各自的優點分別為：電阻絲應變片具有相當高的適應性；半導體

5、應變片的靈敏度高，一般為電阻絲應變片的50-70倍。3、選用傳感器的原則是什么？(10分)基本原則是：選用的傳感器其性能應當與被測信號的性質相匹配。(1) 靜態特性方面：a、應使被測量的變化范圍在傳感器的線性范圍以內，并保證線性誤差在允許范圍內；b、傳感器的分辨率(力)從數據上應小于測量要求的分辨率(力)c、滿足實際要求的條件下，精度不宜過高。三、計算題(共55分)1、已知信號x(t)=e-t(t±0),(1)求x(t)的頻譜函數X(f),并繪制幅頻譜、相頻譜。求x(t)的自相關函數Rx(n)。(15分)2、二階系統的阻尼比E=0.2，求3=3n時的幅值誤差和相位誤差，如果使幅值誤差

6、不大于10%，應取多大阻尼比？。(10分)3、一電容傳感器，其圓形極板r=4mm,工作初始間隙00=0.3mm,(1)工作時如果傳感器的工作間隙變化=±2pm,求電容的變化量。(2)如果測量電路靈敏度S1=100mv/pF,讀數儀表靈敏度S2=5格/mv,在=土2pm時，讀數儀表的指示值變化多少格？4、已知RC低通濾波器的R=1KQ,C=1MF,當輸入信號px=100sin1000t時,求輸出信號py。(7分)5、(1)在下圖中寫出動態應變儀所包含的各個電路環節。(2)如被測量x(t)=sin31,載波y(t)=sin631,畫出各環節信號的波形圖。(15分機械工程測試技術基礎試卷一

7、答案：、填空題：1、連續2、3、電橋、放大、調制解調電路4、非線性度、靈敏度、回程誤差5、斜率6、組合型、一體化型7、660定位8、相鄰相反相對相同9、信號分析、信號處理10、傳遞函數、頻率函數、脈沖響應函數11、差模12、分布電容13、頻率14、鑒頻、鑒頻器15、反比16、帶寬B17、118、串聯19、系統、隨機二、問答題1、答：測試是測量和試驗的綜合，是一種研究型的探索型的、論證型的測量過程，也是獲取信息的過程。（1）測量對象（2）傳感器：在測試系統和被測試對象之間建立了一定的連接關系，它直接感受被測量并將其轉換成電信號。是測試系統中的關鍵部件。（3）中間轉換電路（信號調理電路）：作用是將

8、傳感器的輸出信號進行傳輸、放大和轉換，使其適合顯示、紀錄、數據處理。（4）信號處理單衣：它是以計算機為核心對中間轉換電路的輸出信號作進一步地處理（如：計算、頻譜分析、數據儲存等）（5）顯示、記錄部分：作用是輸出測試結果。2、答：相同之處在于：都是將被測量的變化轉換為電阻的變化，且dR/R=（l+2H）£+入E£，其中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，（1+2H）£是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，入ES是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應變片是利用導體形變引起的阻值變化，所以dR/R（1+2H）£，S1+2H；而半導體應變片是利用半導體材料

9、的壓阻效應使電阻率發生變化引起電阻變化。所以dR/R=AES，S入E。各自的優點分別為：電阻絲應變片具有相當高的適應性；半導體應變片的靈敏度高，一般為電阻絲應變片的50-70倍。3、基本原則是：選用的傳感器其性能應當與被測信號的性質相匹配。（1）靜態特性方面：a、應使被測量的變化范圍在傳感器的線性范圍以內，并保證線性誤差在允許范圍內；b、傳感器的分辨率（力）從數據上應小于測量要求的分辨率（力）c、滿足實際要求的條件下，精度不宜過高。三、計算題：1. x(f)=Ce"-2；rftdt=-e=痘1-則丨)丨二|0(f)=-arctg(271f)小-4滬廠頻譜圖如下：P)RXT>K(

10、t)K(t+f)dt=訂I曲=廠-uJo2tdt=N解：對于二階系統：當辛時，自鮒)=1；爲®(H)=-90幅值誤差=A(w)-lX1DW41刃A/相位誤差=$Cw)=-90-如使幅值誤差不大于10%,則IA(w>l|<0.1即0.9<A(w)<l-2<0.11.8:阻尼比應在0.46.55之間選取。3一解：(1)/S=-4.94X.當A5=±2Hm時,Ac=s-A<5=-4.94xKJ-.-mX(±2X10m)=-.88X10<eF(2)讀取儀表的變化格數為：4解：丁低9.88X1O_'=X10'bS-S

11、f9.88XIO-'X100X5=4.94格)111_9'=10HZ27TVTRC而輸入信號lOOsinlOOt的頻率Wk=1000Hz>W=2,所以低通濾波器相當于積分器，H.=IHxdt=i1100siniooorrfr=10_-sm(1000t-90：)5.解：見課本18頁，g3-19動態應變儀方框團，以及各波形圖。RC機械工程測試技術基礎試卷二一、填空題(每空0.5分，共15分)1、非周期信號可分為瞬變非周期信號和非周期信號。2、均方值屮x2表示的是信號的，它與均值|Jx、方差Zx2的關系是。3、測試系統的靜態特性指標有、。4、測試系統的組成類型大體分為和。5、當

12、時，可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關系，其靈敏度S趨于。6、和差特性的主要內容是相臨、相反兩臂間阻值的變化量符合、的變化，才能使輸出有最大值7、信號分析的過程主要包括：、。8、動態應變儀上同時設有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導線間存在。9、在數據采集系統中，常采用放大器。10、根據載波受調制的參數的不同，調制可分為、。11、壓控振蕩器的輸出電壓是方波信號，其與輸入的控制電壓成線性關系。12、調頻波的解調電路稱為。13、濾波器的頻率分辨力主要由其決定。14、決定著濾波器對帶寬外頻率成分衰阻的能力。15、帶通濾波器可由低通濾波器(fc2)和高通濾波器(fcl)而成(fc2>fcl)

13、。16、用濾波的方法從信號提取的頻率成分越窄，即帶寬越小，需要的時間就越。17、如信號的自相關函數為Acoswn，則其均方值屮x2=。18、低通濾波器對階躍響應的建立時間Te帶寬B成、，或者說它們之間的乘機是。19、測試系統的線性度和滯后度是由誤差引起的；而重復性誤差是由誤差引起的。二、問答題(共30分)1、什么是測試？簡述測試技術的含義。(10分)2、說明電阻絲應變片和半導體應變片的異同點，各有何優點？(10分)3、簡述調幅波的特點。(10分)三、計算題(共55分)5、已知信號x(t)=e-t(t±0),(1)求x(t)的頻譜函數X(f),并繪制幅頻譜、相頻譜。求x(t)的自相關函

14、數Rx(n)。(10分)2、求周期信號x(t)=cos10t+sin(100t45°)通過時間常數為0.005s的一階系統的輸出信號。(10分)3、磁電式速度傳感器線圈平均直徑D=25mm,氣隙磁感應強度B=6000Gs，如傳感器的靈敏度S=600mv/cm/s，則工作線圈匝數應為多少？(7分)4、已知調幅波xm(t)=(100+30cosQt+20cos3Qt)coswct，其中fc=10KHz,fQ=500Hz。試求：(1)xm(t)所包含的各分量的頻率和幅值。(2) 繪出調制信號與調幅波的頻譜。(13分)5、(1)在下圖中寫出動態應變儀所包含的各個電路環節。(2)如被測量x(t

15、)=sinwt,載波y(t)=sin6wt,畫出各環節信號的波形圖。(15分)機械工程測試技術基礎試卷二答案：、填空題：2、非周期2、:；=I3、靈敏度、非線形度、回程誤差4、組合型一體化型5、6<<606、相鄰相反相對相同7、信號加工、信號變換，提取又有信號的過程8、分布電容9、程序控制10、調幅、調頻、調相11、鑒頻12、鑒頻器13、帶寬B14、信頻程選擇性15、串聯16、長17、A18、反比；常數19、串聯二、問答題1、答：測試是測量和試驗的綜合，是一種研究型的探索型的、論證型的測量過程，也是獲取信息的過程。(6)測量對象(7) 傳感器：在測試系統和被測試對象之間建立了一定的

16、連接關系，它直接感受被測量并將其轉換成電信號。是測試系統中的關鍵部件。(8) 中間轉換電路(信號調理電路)：作用是將傳感器的輸出信號進行傳輸、放大和轉換，使其適合顯示、紀錄、數據處理。(9) 信號處理單衣：它是以計算機為核心對中間轉換電路的輸出信號作進一步地處理(如：計算、頻譜分析、數據儲存等)(10) 顯示、記錄部分：作用是輸出測試結果。2、答：相同之處在于：都是將被測量的變化轉換為電阻的變化，且dR/R=(1+2H)£+入E£，其中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，(1+2H)£是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，入ES是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是

17、，電阻應變片是利用導體形變引起的阻值變化，所以dR/R(1+2H)£，S1+2H；而半導體應變片是利用半導體材料的壓阻效應使電阻率發生變化引起電阻變化。所以dR/R=AES，SAE。各自的優點分別為：電阻絲應變片具有相當高的適應性；半導體應變片的靈敏度高，一般為電阻絲應變片的50-70倍。3、特點有：(1)當調制信號x(t)>0時，調幅波xm(t)與載波y(t)同頻同相，其幅值的大小與x(t)的大小有關;x(t)y(t)(2)當x(t)<0時，xm(t)與載波y(t)同頻反相，其幅值大小仍與x(t)的大小有關；(3) 調幅波是一高頻，但其包洛線和調制信號x(t)相似，其副

18、值受x(t)變化的影響，y(t)的頻率越高,即波形越寬，相似程度越好。三、計算題：x(f)=e5yI1-網1-則|gI=小-4滬廠0(f)=-arctg(271f)1頻譜圖如下:(2)RXT>fE2、解：對于二階系統：當呼齊時，辿巧=1藥1艸)=-兀-幅值誤差=：A(w>lX100%=150?m相位誤差神帥=刖-如使幅值誤差不大于1%則IACw>lI<0.1即0.9<A(w)<12<0.11.8r阻尼比應在0.46-0.55之間選取。3一解：I磁感應傳感器的靈敏度S=WRLffi以線圈匝數W=sR1有B=6000GS=0.6T=0.6VS/m2n=7I

19、D=2571JiuTijS=600mv/cm/s=0.6v/10Lm/s=25X10'mW=06/(06X25JF)=4X10?jF«1274(匝)4. 解：(1)'.'k-(t)=(100+30cost+20cos3£it)cosW：t=100cosW：t+15cos(W：+aX+15匚os(W-X+10cos(W：+3)t+10cos(W：-3)t其中KHZW：=20KHZ所以盜=讓)包括五個分量，幅值和頻率分別我：20KHZ；100;21KHZ；15;19KHZ；15;23,7KHZ；1。;17.7KHZ,10c（2）由（1）可得調幅波和調制信

20、號分別如下:AmV10010151510WC-3QWCWC+3Q”3(J20Q3Q5. 解：見課本101頁，圖曠19動態應變儀方框圖，以及各波形圖。機械工程測試技術基礎試卷三填空題毎空1分，共20分）1、周期信號的頻譜是的，而非周期信號的頻譜是連續的。覆周期信號可按三角函數分解成下列形式：g二q+（口*COS用磯f+&朮COS77）其中，cic=，口用=bK=o3、使信號中特定的頻率成分通過，而衰減其他頻率成分的電路稱o4、信號可分為確定性信號和,也可分為模擬信號和o気濾浪器的品質因素Q與帶寬B的關系是。氣金屬應變片是根據理工作的。入當把石英等晶體蠱于電場中，其幾何尺寸將發生變化，這種

21、由于外電場作用導致物質機械變形的現象稱為OE、矩形窗函數的頻譜是數。9、兩個時域函數心、©（f）的卷積定義為O10. 均方值屮表示的是信號的強度，它與均值氏、方差口的關系是O11、測試系統的靜態特性指標有、O1厶半導體應變片是根據理工作的。13、根據載波受調制的參數的不同，調制可分、O三、問答題共50分，毎小題10分1、說明測試系統的構成及各組成部分的作用。2、說明電阻絲應變片和半導體應變片的異同點，各有何優點？3、交流電橋達到平衡時必須滿足的條件是什么？如何來實現交流電橋的平衡？4、簡要說明如何求解測試裝置動態特性的數學描述的3個函數，它們之間有何內在關系？5、以二階系統為例，簡述

22、求解具體系統頻譜特性的一般步驟，并簡要說出二階系統的特性三、計算題（共創分）匕、已知信號K爐（E）,求或t；的頻譜函數Mfi；并繪制幅頻譜、相頻譜=（8分）求織;的自相關函數5）。3分）7、二階系統的阻尼比E=0.2，求3=3n時的幅值誤差和相位誤差，如果使幅值誤差不大于20%,應取多大阻尼比？（10分）機械工程測試技術基礎試卷三答案：、»（1X20）（每空1分）1-離散2.工、丁yjbK二訂；、兀（r）sin就倒/皿；3濾波器4隨機、數字、Q=f人X正）應變效應二逆壓電效應8-sincsinx/x9.x（t）x2（t-T）dTio.Tx2=此成ii.非線性度、靈敏度、回程誤差12.

23、壓阻效應13一調幅、調頻、調相8、已知RC低通濾波器的K=10KQ,C=O.1MF,當輸入信號plOsinlOOt時，求輸出信號|Jyo佃分）二、問答題（5X10）（每小題10分）1.答（11）傳感器：在測試系統和被測試對象之間建立了一定的連接關系，它直接感受被測量并將其轉換成電信號。是測試系統中的關鍵部件。（12）中間轉換電路（信號調理電路）：作用是將傳感器的輸出信號進行傳輸、放大和轉換，使其適合顯示、紀錄、數據處理。（13）信號處理單衣：它是以計算機為核心對中間轉換電路的輸出信號作進一步地處理（如：計算、頻譜分析、數據儲存等）（14）顯示、記錄部分：作用是輸出測試結果。2.答：相同之處在于

24、：都是將被測量的變化轉換為電阻的變化，且dR/R=（1+2H）£+入E£，其中H為材料的泊桑比，E為材料的彈性模量，（1+2H）£是由幾何尺寸變化引起的阻值變化，入ES是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是，電阻應變片是利用導體形變引起的阻值變化，所以dR/R（1+2H）£，S1+2H；而半導體應變片是利用半導體材料的壓阻效應使電阻率發生變化引起電阻變化。所以dR/R=AES，S入E。各自的優點分別為：電阻絲應變片具有相當高的適應性；半導體應變片的靈敏度高，一般為電阻絲應變片的50-70倍。3、答：兩個條件：相對兩臂阻抗之模的乘機應相等，并且它們的阻抗

25、角之和也必須相等。實現：電阻平衡，電容平衡。4、答：對系統的微分方程做拉氏變換，傳遞函數為輸出和輸入的拉氏變換之商，另拉氏變換中的a=0即可求得頻率響應函數，對傳遞函數進行拉氏反變換就可求得脈沖響應函數。它們之間的關系分別是拉氏變換對和傅立葉變換對關系。5、答：一般步驟：1）對系統建模，2）求拉氏變換3）求傳遞函數4）求頻率響應函數、幅頻特性和相頻特性；6)畫相應的圖形并分析改進之。二階系統圖形有幾個關鍵點，對它進行討論，并考慮最左最右的趨勢。三、計算題M30分)羨解：對于二階系統：當呼硯時，A)=l%丄的=航一QD分)幅值誤差=：A(xv>lX100%=150?-m相位誤差神魏)=酗如

26、使幅值誤差不大于20%,貝口|A(w)-1|<0.2即0.8<A(w)<1-21.21.6:阻尼比應在0.05-43.63Z間選取。乩解：氐咕歹2肛=丄=丄=10氐27TVTRC而輸入信號H=10sinl00t的頻率Wk=1OOOHz>W：2,所以低通濾波器相當于積分器，n-=Hxdt=iJlOsinlOOtdt個分)=10_Esin(100t-90:)機械工程測試技術基礎試卷四一、填空題（每空1分，共20分）1、&函數的頻譜是譜。2、使信號中特定的頻率成分通過，而衰減其他頻率成分的電路稱。3、對于實際濾波器，濾波器因數入范圍一般是。4、傳感器按結構可分為、等。

27、5、兩個時域函數1（）xt、2（）xt的卷積定義為。6、測試系統的靜態特性指標有、。7、高輸入阻抗測量放大電路具有高的共模抑制比，即對共模信號有抑制作用，對信號有放大作用。8、濾波器的頻率分辨力主要由其決定。9、對于理想濾波器，濾波器因數入=。10.電感式傳感器常可分為、等。11、靈敏度表示系統輸出與輸入之間的比值，是定度曲線的。12、當時，可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關系，其靈敏度S趨于。13、動態應變儀上同時設有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導線間存在。14、調頻波的解調電路稱為。15、濾波器的通頻帶寬和響應時間成關系。二、問答題（共50分，每小題10分）1、選用傳感器的基本原則是什么？2、什么是調制和解調？其作用是什么？3、簡述信號不失真條件。4、測試裝置2個環節的串聯后的頻率響應函數與它的2個組成之間的關系是什么？為什么所有的系統都可以由一階和二階系統來組成？5、按一階系統為例，簡述求解具體系統頻譜特性的一般步驟，并簡要說出一階系統的特性。三計算題共30分K試計算一階低通尺匸濾波器的頻率特性函數，并推導出濾波器的截止頻率。他分）2.已知信號Xtt）=3e"（1）求刈t;的頻譜函數xco,并繪制幅頻譜、相頻譜。鋌分）求刈t;的自相關函數瓦6八3分）3、一電容傳感器，其圓形極板r=4mm；工作初始間隙厲:=0.3m