1、緒論1.舉例說明什么是測試？答：（1）測試例子：為了確定一端固定的懸臂梁的固有頻率，我們可以采用錘擊法對梁進行激振，再利用壓電傳感器、電荷放大器、波形記錄器記錄信號波形，由衰減的振蕩波形便可以計算出懸臂梁的固有頻率。（2）結論：由本例可知：測試是指確定被測對象懸臂梁的屬性固有頻率的全部操作，是通過一定的技術手段激振、拾振、記錄、數據處理等，獲取懸臂梁固有頻率的信息的過程。2.測試技術的任務是什么？答：測試技術的任務主要有:丄通過模型試驗或現場實測，提高產品質量；丄通過測試，進行設備強度校驗，提高產量和質量；丄監測環境振動和噪聲，找振源，以便采取減振、防噪措施；丄通過測試，發現新的定律、公式等；

2、丄通過測試和數據采集，實現對設備的狀態監測、質量控制和故障診斷。3.以方框圖的形式說明測試系統的組成，簡述主要部分的作用。（1）測試系統方框圖如下：2）各部分的作用如下：傳感器是將被測信息轉換成某種電信號的器件；信號的調理是把來自傳感器的信號轉換成適合傳輸和處理的形式；信號處理環節可對來自信號調理環節的信號，進行各種運算、濾波和分析信號顯示、記錄環節將來自信號處理環節的信號顯示或存貯。和均方根值xms模數（A/D）轉換和數模（D/A）轉換是進行模擬信號與數字信號相互轉換,以便用計算機處理。2.求正弦信號x（t）=x0sin曲的絕對均值戸閃=亍jfI兀0sinjtdtsin(Dtdt=lx01X

3、(f)=rJ-C0=103-jbrf0二1二_j5.設有一時間函數f(t)及其頻譜如圖所示。現乘以余弦函數C0S30t(叫3)。在這個關系中函數f(t)稱為調制信號，余弦函數C0S叫t稱為0m0載波。試求調幅信號的f(t)C0S30t傅氏變換，并繪制其頻譜示意圖。又：若303m將會出現什么情況？0m解：令兀*(7)co窗弓/廠則+/吋(2)根據傅氏變換的頻移性質，有：頻譜示意圖如下：疋3)00%盹)當叫叫時，由圖可見，出現混疊，不能1.通過濾波的方法提取出原信號f(t)的頻譜。已知信號的自相關函數(r)=()sin(50r)，求該信號的均方值附；。解：(1)該信號的均值為零，所以詬二&(0);

4、此住)=(歲)如(冗砒=駕竺；=A/O)=limo60 x50 xsine(50r)=3000；阮=30002.求忑(f)的自相關函數.其中JIX解：瞬態信號的自相關函數表示為：此(3.求初始相角噥為隨機變量的正弦函數x(f)二小in(M+0)的自相關函數，如果x(f)二月匚(皿+於)，&有何變化？具有圓頻率為由、幅值為A、初始相交為於的正弦函數，是一個零均值的各態歷經隨機過程。其平均值可用一個周期石的平均值計算。其自相關函數為j42sin（曲+0）sinu（f+r）+爐）處則處=d8沁，爲=2jr/u當x(f)=衛匚。+0)時，自相關函數也(砒無變化。7.車床加工零件外圓表面時常產生振紋，表

5、面振紋主要是由轉動軸上齒輪的不平衡慣性力使主軸箱振動而引起的。振紋的幅值譜A(f)如題圖a)所示，主軸箱傳動示意圖如題圖b)所示。傳動軸1、2、3上的齒輪齒數分別為遜=30，勺=40今=20引二渕，傳動軸轉速n1=2000(r/min)，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大？為什么？a)振紋的幅值譜-Z1也Z4-Lb)主軸箱傳動示意圖解：(1)計算軸的轉速和頻率：旳i旳11=ii=lW1=12x2000=1500(r/mrn)=|2xl500=600(r/mrn)2)判別:由計算結果知12.什么是泄漏？為什么產生泄漏？窗函數為什么能減少泄漏？解：信號的能量在頻率軸分布擴展的現象

6、叫泄漏。由于窗函數的頻譜是一個無限帶寬的函數，即是x(t)是帶限信號，在截斷后也必然成為無限帶寬的信號，所以會產生泄漏現象。盡可能減小旁瓣幅度，使頻譜集中于主瓣附近，可以減少泄漏。13.什么是“柵欄效應”？如何減少“柵欄效應”的影響？解：(1)對一函數實行采樣，實質就是“摘取”采樣點上對應的函數值。其效果有如透過柵欄的縫隙觀看外景一樣，只有落在縫隙前的少量景象被看到，其余景象都被柵欄擋住，稱這種現象為柵欄效應。(2)時域采樣時滿足采樣定理要求，柵欄效應不會有什么影響。頻率采樣時提高頻率分辨力，減小頻率采樣間隔可以減小柵欄效應。的影響。15.頻率混疊是怎樣產生的，有什么解決辦法？答：當采用過大的

7、采樣間隔T對兩個不同頻率的正弦波采樣時，將會得到一組相同的采樣S值，造成無法辯識兩者的差別，將其中的高頻信號誤認為低頻信號，于是就出現了所謂的混疊現象。為了避免頻率混疊，應使被采樣的模擬信號x(t)成為有限帶寬的信號，同時應使采樣頻率f大于帶限信號的最高頻率f的2倍。sh16.相關函數和相關系數有什么區別？相關分析有什么用途，舉例說明。通常，兩個變量之間若存在著一一對應關系，則稱兩者存在著函數關系,相關函數又分為自相關函數和互相關函數。當兩個隨機變量之間具有某種關系時，隨著某一個變量數值的確定，另一變量卻可能取許多不同的值，但取值有一定的概率統計規律，這時稱兩個隨機變量存在相關關系，對于變量X

8、和Y之間的相關程度通常用相關系數p來表示。在測試技術技術領域中，無論分析兩個隨機變量之間的關系，還是分析兩個信號或一個信號在一定時移前后的關系，都需要應用相關分析。例如在振動測試分析、雷達測距、聲發射探傷等都用到相關分析。第三章說明線性系統的頻率保持性在測量中的作用。答：線性系統的頻率保持性，在測試工作中具有非常重要的作用。因為在實際測試中，測試得到的信號常常會受到其他信號或噪聲的干擾，這時依據頻率保持特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。同樣，在故障診斷中，根據測試信號的主要頻率成分，在排除干擾的基礎上，依據頻率保持特性推出輸入信號也應包含該頻率成分，通

9、過尋找產生該頻率成分的原因，就可以診斷出故障的原因。在使用靈敏度為80nC/MPa的壓電式力傳感器進行壓力測量時，首先將他與增益為5mV/nC的電荷放大器相連，電荷放大器接到靈敏度為25mm/V的筆試記錄儀上，試求該壓力測試系統的靈敏度。當記錄儀的輸出變化30mm時，壓力變化為多少？2解：（1）求解串聯系統的靈敏度。xx=80 x5x25=Wmm/MPd）2）求壓力值。3把靈敏度為404x10pc/Pa的壓電式力傳感器與一臺靈敏度調到0.226mV/pc的電荷放大器相接，求其總靈敏度。若要將總靈敏度調到10 xl06rnV/Pa，電荷放大器的靈敏度應作如何調整？解：(l)s=404xl0 x0

10、.226=91.304(v/Pa)“冊帚2心叭4用一時間常數為2s的溫度計測量爐溫時，當爐溫在200C400C之間，以150s為周期,按正弦規律變化時，溫度計輸出的變化范圍是多少？解：（1）已知條件。x（t）=Asinwf=tssin丁f2yr2花w=T150r=2用2）溫度計為一階系統，其幅頻特性為6.A(w)=1.0035J(G+1J(話x+l輸入為200T、400時，其輸出為：y=A(w)X200=200.7(C)y=A(w)X400=401.4(C)5用一階系統對100Hz的正旋信號進行測量時,如果要求振幅誤差在10%以內，時間常數應為多少？如果用該系統對50Hz的正旋信號進行測試時，

11、則此時的幅值誤差和相位誤差是多少？解：(1)一階系統幅頻誤差公式。=l-.110%如尸+1w=100r=0.00077幅值誤差為：2.9%，相位差為:-67.5407用傳遞函數為1/(0.0025+1)的一階測量裝置進行周期信號測量。若將幅度誤差限制在5%以下，試求所能測量的最高頻率成分。此時的相位差是多少？解：(1)已知一階系統誤差公式。1-.=-arctsJ=-arcts寸=-10.54l-(w/wK)21-(400/800)29.5.為什么電容式傳感器易受干擾？如何減小干擾？答：傳感器兩極板之間的電容很小，僅幾十個艸F,小的甚至只有幾個艸F。而傳感器與電子儀器之間的連接電纜卻具有很大的電

12、容，如屏蔽線的電容最小的l米也有幾個卩卩F,最大的可達上百個卩pF。這不僅使傳感器的電容相對變化大大降低，靈敏度也降低，更嚴重的是電纜本身放置的位置和形狀不同，或因振動等原因，都會引起電纜本身電容的較大變化，使輸出不真實，給測量帶來誤差。解決的辦法，一種方法是利用集成電路，使放大測量電路小型化，把它放在傳感器內部，這樣傳輸導線輸出是直流電壓信號，不受分布電容的影響;另一種方法是采用雙屏蔽傳輸電纜，適當降低分布電容的影響。由于電纜分布電容對傳感器的影響，使電容式傳感器的應用受到一定的限制。10.某電容傳感器(平行極板電容器)的圓形極板半徑r=4(mm),工作初始極板間距離C=0.3(mm),介質

13、為空氣。問：0如果極板間距離變化量厶C二士l(mm)，電容的變化量C是多少？如果測量電路的靈敏度k=100(mv/pF),讀數儀表的靈敏度k=5(格/mV)，在C=12士1(um)時,讀數儀表的變化量為多少?答：1)已知=8.85X1012(F/M)，傳感器的靈敏度為k0事8.85xl0-12?r(4xi0_3)262bC=皿=%皿=xio_6=1.553xio_2()&(O.3xio3)2)Ay=Aat1=ztACyri=1.553xl0-2xl00 x5=7.8(fe)1、某車床加工外圓表面時，表面振紋主要由轉動軸上齒輪的不平衡慣性力而使主軸箱振動所引起。振紋的幅值譜如題圖8.1a所示，主軸箱傳動示意圖如題圖8.1b所示。傳動軸I、傳動軸II和主軸III上的齒輪齒數為叼=30,乞=40,召=20,可二劉傳動軸轉速起=2000r/min。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最大？為什么？1A.A為a)振紋的幅值譜b)傳動示意圖題圖主軸箱示意圖及其頻譜解：1)計算各軸的轉速和轉動頻率：軸I的轉動頻率：f嚴欝皿Hz軸I的轉動頻率：f嚴欝皿Hz軸II的轉速：叫1=-2000=1500(r/min)軸II的轉動頻率:Hz60軸III的轉速：%=1500=600(r/min)軸III的轉動頻率：血二詈=WHz2)判別由計算結果知，軸II的轉動頻率左=25(Hz)