1、PAGE PAGE 182013-2014學年(xunin)(2)工程(gngchng)測試(csh)與信息處理復習提綱判斷題.(對則打“”，不對則打“”)15 610 （ ）非周期信號的頻譜是連續的。（ ）傳遞函數相同的各種裝置，其動態特性均相同。（ ）調幅波是載波與調制信號的疊加。（ ）渦流傳感器屬于有源傳感器。（ ）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。（ ）窗函數頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。（ ）恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。（ ）隨機激振屬于寬帶激振法。（ ）壓電式加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。10.（ ）若系統是完全線性的，則

2、輸入輸出的相干函數一定為1。11非周期信號幅頻譜與周期信號幅值譜的量綱一樣。（）12傳感器的線性范圍越寬，表明其工作量程越大。（）13壓電式傳感器常用于測量振動,測量加速度、力及壓力等.（） 14瞬態信號的頻譜具有諧波性、離散性、收斂性。()15一臺儀器的重復性很好，但測得的結果并不準確，這是由于存在隨機誤差的緣故。（）二.選擇題. 15 D B C A B 610 D B D B 不能用確定的數學公式表達的信號是 信號。 A 復雜周期 B 非周期 C 瞬態 D 隨機平穩隨機過程必須 。 A 連續 B統計特征與時間無關 C 各態歷經 D 統計特征等于時間平均一階系統的動態特性參數是 。A 固有

3、頻率( yu pn l) B 阻尼比 C 時間常數 D 靈敏度系統在全量程內，輸入量由小到大及由大到小時(xiosh)，對于同一個輸入量所得到的兩個數值不同的輸出量之間的最大差值稱為 。A 回程誤差(wch) B 絕對誤差 C 相對誤差 D 非線性誤差電阻應變片的輸入為 。A 力 B 應變 C 速度 D 加速度 用于評價系統的輸出信號和輸入信號之間的因果性。A 傳遞函數 B 互相關函數 C 互譜密度函數 D 相干函數為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用 放大器。A 電壓 B 電荷 C 微分 D 積分在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量而且不受油污等介質影響的 是 傳感器。A 電容式

4、 B 壓電式 C 電阻式 D 電渦流式信號分析設備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號的頻率，可將磁帶 ，也可達到分析的目的。 A 重放速度放快 B 重放速度放慢 C 重放速度不變 D 多放幾次10半導體應變片是根據（d）原理工作的。電阻應變效應； b.壓電效應； c.熱阻效應； d.壓阻效應11帶通濾波器所起的作用是只允許（c）通過。低頻信號； b.高頻信號； c.某一頻帶的信號； d.所有頻率分量信號12.不失真測量的條件除要求測量系統幅頻特性是常值外，其相頻特性要求滿足（a）a.相移與頻率成正比; b.常值相移 ; c.任意相移 ; d.無特殊要求13對某二階系統輸入周期信號X(t)=A0

5、sinmt，則系統輸出信號有以下特性（c）。注：mn幅值、頻率、相位皆不變； b.頻率改變，幅值、相位不變； c.幅值、相位改變，頻率不變； d.相位不變，幅值、頻率改變。14.將時域信號進行時移，則該信號對應的頻域信號將會產生（d） a.擴展； b.壓縮； c.不變; d.僅有相移一、填空題測試技術的基本任務是 獲取有用的信息 。從時域看，系統的輸出是其輸入與該系統脈沖響應函數的卷積。信號(xnho)的時域描述，以 時間(shjin) 為獨立變量；而信號(xnho)的頻域描述，以 頻率為獨立變量。壓電式傳感器是利用某些物質的壓電效應而工作的。帶通濾波器的上下限截止頻率為fc2、fc1，其帶寬

6、B = ；若其帶寬為1/3倍頻程則fc2 = （或1.26）fc1。屬于能量控制型的傳感器有電阻式傳感器、渦電流傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器等，答對任何兩個均得2分 等。7. 根據載波受調制的參數不同，調制可分為調幅、調頻、調相。8. 測試裝置的動態特性可以用傳遞 函數、頻率響應函數和脈沖響應函數進行數學描述。9.表征測量系統靜態特性的主要指標有靈敏度、非線性度、回程誤差和 精度等。10.選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應特性、線性范圍、穩定性、精確度、測量方式等六個方面的問題.11.在進行噪聲測量時,常用聲壓級、 聲強級 、 聲功率級表示其強弱,用噪聲的頻譜表示其成分,可以用人的主觀感覺進

7、行度量,如響度級等.12.磁帶紀錄器的用途主要有以下幾個方面信號記錄、時間軸變換、可使數據反復重現及便于同步分析.13.一個基于計算機的數據采集系統一般由信號調理電路、_數據采集_電路及_計算機通信_電路組成.填空題14.用一階系統作測量裝置，為了獲得最佳的工作性能，其時間常數原則上（越小越好）。15.（時間常數）是一階系統的動態特性參數。16.線性度表示標定曲線（偏離其擬合曲線）的程度。17.若線性系統的輸入為某一頻率的簡諧信號，則其穩態響應必為（同一頻率）的簡諧信號。18.（漂移）是在輸入不變的條件下，測量系統的輸出隨時間變化的現象。19.關于標定曲線不重合的測量系統靜態特性有（滯后）和（

8、重復性）。20.測試裝置在穩態下，單位輸入變化所引起的輸出變化稱為該裝置的（靈敏度）；能夠引起輸出量可測量變化的最小輸入量稱為該裝置的（分辨力）。21.相頻特性是指（輸出較輸入滯后角隨輸入頻率）變化的特性。22.二階測試裝置，其阻尼比為（0.7）左右時，可以獲得較好的綜合特性。23.測量系統輸出信號的傅里葉變換與輸入信號的傅里葉變換之比稱為（頻率響應函數）。24.測量系統對單位脈沖輸入的響應稱為（脈沖響應函數）。25.測試裝置的頻率響應(pn l xin yn)函數H(j)是裝置(zhungzh)動態特性的（頻）域描述。四.簡答題1請指明下面(xi mian)信號是功率信號,還是能量信號,給出

9、證明.（1） (2)（3） (4)2.試述函數的定義和性質.函數的定義: (取值定義), (面積定義)函數有以下性質:(1)乘積特性: (2)積分特性: (3)卷積特性 3.電感傳感器(自感型)的靈敏度與哪些因素有關?要提高靈敏度可采取哪些措施?答:電感傳感器的靈敏度與空氣隙的平方成反比,與空氣導磁截面積成正比.通過采取電橋電路的接法及改變空氣隙、改變空氣導磁截面積可改變靈敏度.4.簡述濾波器在測試工作中的應用.答:濾波器可以將有用的信號與大量的干擾噪聲分離開來,提高信噪比.濾波期還可以用來濾掉被測信號中不感興趣的頻率成分.濾波器另一個重要用途是對動態信號進行頻譜分析.5.簡述電阻應變傳感器的

10、工作原理及溫度補償方法。（以梁為例,說明應變片的粘貼方向，各應變片的作用，畫出全橋路圖，并闡明理由。）答:通過電阻應變片可將被測物理量應變轉換成電組變化的器件.由于電阻應變片易受溫度的影響而影響測量的準確性,可在同樣溫度條件下,將應變片貼在同樣材料且不受力的試件上,通過電橋電路來進行溫度補償.6.已知周期方波的傅立葉級數展開式為 試繪出該周期方波的單邊幅值譜，并說明(shumng)其頻譜特點。 2分頻譜特點：離散性、諧波性、遞減性 3分(每答對(ddu)一個得1分)7.二階測試裝置的兩個動態特性參數是什么？為了實現不失真測試，如何確定(qudng)其取值范圍？ 固有頻率()和阻尼比() 3分(

11、每答對一個得1.5分)為了實現不失真,阻尼比()取值0.6 0.8; 工作頻率取值小于等于0.58 2分(每答對一個得1分) 8.何謂不失真測試？實現測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應如何？輸出y(t)與輸入x(t)滿足關系y(t)=A0 x(t-t0), 其中A0和t0為常數,則為不失真測試。 2分或者用文字描述上述關系，描述正確2分，不完整1分，錯誤不得分。實現不失真測試的測試裝置的 幅頻特性為 A()= A0 = 常數 1.5分 相頻特性為 ()= 1.5分 或者用文字表述，表述正確同樣得分9.信號的預處理包括那些環節？ （1）電壓幅值調理（或者放大） 1分（2）濾波(lb)（或者濾

12、去高頻） 2分（3）隔離直流分量(fn ling)（或者隔直） 1分（4）如原信號進行(jnxng)調制，則應先進行解調（或者解調） 1分10.為什么在動態電阻應變儀上除了設有電阻平衡旋鈕外，還設有電容平衡旋鈕？動態電阻應變儀采用的是純電阻交流電橋（1分），即使各橋臂均為電阻，由于導線間存在分布電容（1分），相當于在各橋臂上并聯了一個電容，因此，除了電阻平衡外，還須有電容平衡（3分）。 5分11.測得兩個同頻正弦信號的相關函數波形如圖1，問：圖1這一波形是自相關函數還是互相關函數？為什么？（2） 從波形中可以獲得信號的哪些信息？（1）互相關函數，因為是非奇非偶函數。 2分 （2）頻率信息：正弦

13、波形的頻率與此波形頻率相同 1分 相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位 1分 幅值信息：此波形的振幅是兩個正弦波振幅乘積的一半 1分12.說明線性系統的頻率保持性在測量中的作用。在實際測試中，測得的信號常常會受到其他信號或噪聲的干擾，依據頻率保持性可以認定，測得信號中只有與輸入信號相同的頻率成分才是真正由輸入引起的輸出。在故障診斷中，對于測試信號的主要頻率成分，根據頻率保持性可知，該頻率成分是由相同頻率的振動源引起的，找到產生該頻率成分的原因，就可以診斷出故障的原因。13.測試系統不失真測試的條件是什么？在時域，測試系統的輸出y(t)與輸入x(t)應滿足。在頻域，幅頻特性曲線是

14、一條平行于頻率軸的直線，即幅頻特性為常數，相頻特性曲線是線性曲線，式中，均為常數。14.在磁電指示機構(jgu)中，為什么取0.7為最佳阻尼比？磁電指示(zhsh)機構是二階系統。當阻尼比取0.7時，從幅頻特性的角度，在一定誤差范圍內，工作頻率范圍比較寬。從相頻特性的角度，特性曲線近似于線性，這樣可以在較寬的頻率實現不失真測試。15.對一個(y )測量裝置，已知正弦輸入信號的頻率，如何確定測量結果的幅值和相位的動態誤差？首先確定裝置的頻率響應函數，得出幅頻特性A()和相頻特性。然后，把輸入信號的頻率分別代入和，分別得到輸出與輸入的動態幅值比，輸出滯后于輸入的相角。幅值比與1的差值為動態幅值相對

15、誤差，滯后的相角即相對誤差。16.簡述測量系統靜態標定的基本步驟。標定時，選擇校準的“標準”靜態量作為系統輸入，求出輸入-輸出特性曲線。輸入誤差應當是所要求測試結果誤差的1/51/3或更小。基本步驟如下：（1）作輸入-輸出特性曲線。在測量范圍內，將標準量均勻分成n個輸入點，進行m次測量（每次測量包括正行程和反行程），得到2m條輸入-輸出特性曲線。（2）求重復性誤差。（3）求正反行程的平均輸入-輸出曲線。（4）求滯后。（5）作標定曲線。（6）作擬合曲線，計算線性度和靈敏度。17.簡述測量系統動態標定的基本方法。在指定的頻率范圍內，用不同頻率的正弦信號激勵測量系統，在穩態時測量輸出信號的幅值和相角

16、，計算輸出與輸入的幅值比和輸出較輸入滯后的相角，分別繪制幅頻特性和相頻特性曲線。五、計算題（共14分）（6分）已知低通濾波器的頻率響應(pn l xin yn)函數為， 式中 當輸入(shr)信號為時，求濾波器的穩態輸出(shch)解: 令， 根據線性系統頻率保持性和幅頻相頻特性， 由，可以得到： 1分 1分 由，可以得到： 1分 1分 由線性系統的疊加性可得 2分（4分）有一信號(xnho)，初始(ch sh)相角為一隨機變量(su j bin lin)；試求 1）求其自相關函數；2）確定其均值和方差。解:自相關函數： 1分 = = 1分 均值：=0 1分 方差： 1分3. （6分）某車床加

17、工外圓表面時，表面振紋主要是由主軸箱轉動軸上齒輪不平衡慣性力使主軸箱振動所引起，實驗測得振紋的頻譜如圖2（a）所示，主軸箱內的傳動示意圖如圖2(b)所示，傳動軸、和主軸上的齒輪齒數分別為Z1 = 30, Z2 = 40, Z3=20, Z4=50, 傳動軸的轉速為 n1 = 2000轉/分（根據傳動比計算可知：傳動軸的轉速為 n2 = 1500轉/分，主軸的轉速為 n2 = 600轉/分），試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影響較大？為什么？（a） (b)圖2解: 轉動軸 = 1 * ROMAN I的轉動(zhun dng)頻率為：2000/60=33.3HZ； 1分轉動軸 = 2

18、 * ROMAN II的轉動(zhun dng)頻率為：1500/60=25HZ； 1分轉動軸 = 3 * ROMAN III的轉動(zhun dng)頻率為：600/60=10HZ； 1分與實驗測得振紋的頻譜圖比較可知軸 = 2 * ROMAN II上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影響最大。 3分4. （10分）欲測試圖3(a)所示簡直梁的動態特性參數（固有頻率和阻尼比），（1）請從現有設備中選擇，并用框圖表示測試系統構成，簡述測試過程；（2）測得該梁的幅頻特性曲線如圖3（b）所示，根據該曲線如何確定簡直梁的動態特性參數（給出原理、公式并在圖中表示）（現有設備： 壓電式加速度計、 壓電式力傳

19、感器、磁電式速度計、電阻應變片、電荷放大器、功率放大器、信號發生器、激振器、數據采集分析系統、顯示設備）圖3(a)圖3 (b)解:（1）（6分）測試(csh)系統組成框圖：（4分）測試過程（2分）：信號發生器產生(chnshng)的信號由功率放大器放大后傳送給激振器，激振器通過壓電式力傳感器對簡支梁激振；壓電力傳感器拾取激振力信號，壓電加速度傳感器拾取振動信號，分別經電荷放大器放大后送入數據采集系統，最后由顯示設備顯示頻率響應函數。 幅頻特性峰值對應的頻率為簡支梁的固有頻率；2分 半功率點（或者或者0.707）對應的頻率分別為、；阻尼比如下方法估計： 2分 要求能在圖中正確表示，否則酌情扣分。 （2）（4分）5.某電容(dinrng)傳感器(平行極板電容器)的圓形極板半徑,工作初始(ch sh)極扳間距離,介質(jizh)為空氣.問:1)如果極板間距離變化量,電容的變化量是多少?2)如果測量電路的靈敏度,讀數儀表的靈敏度格,在時,讀數儀表的變化量為多少? (10分)6.設某一階測量裝置當輸入幅值為10mV，圓頻率為100 rad/s的正弦信號后，