工程测试考试题(有答案)

试题1、求传递函数为H(S)=51001.S的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应y(t),并求出幅值误差和相位误差。答：由频率保持性知y(t)=10|H(ω)|sin(62.8t+φ(ω))且｜H(ω)｜=S15100162842322()(..).φ(w)=-arctg(τω)=-tg-1(0.01×62.8)=-32°∴y(t)=42.3sin(62.8t-32°)∴幅值误差为5×10-42.3=7.7，相位误差为32°2、实现不失真测试的条件是什么?分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试。答：.测试装置实现不失真测试的条件是A(ω)=A0=常数φ(ω)=-t0ω为能满足上述条件，对于一阶装置，时间常数τ原则上越小越好，对于二阶装置一般选取ξ=0.6～0.8，ω=0～0.58ωn。3、用一阶量仪作100Hz正弦信号的测量，如要限制振幅误差在5%以内，则该量仪的时间常数应设计成多大？答：一阶量仪的频率响应函数①,j11)j(H②幅频特性2)(1/1)(H，③欲误差小于5%，)(H应大于0.95,已知200f2④故:2)200(1/1应大于0.95,⑤解得:000523.04、某光线示波器的振动子输入i(t)为单位阶跃，输出()t如下图所示的衰减振动，试根据图中数据确定该振动子的固有频率n及阻尼比。答：①由图可见衰减振动的周期为6.28ms=31028.6s即衰减振动的频率28.61000fd，相应s/r1000f2dd②阻尼比与振幅衰减的关系为2211/2MMln，图中注明2MMln21③故有11/2，解得707.021④衰减振动d与无阻尼振动n的关系为2nd1⑤代入值，得s/r14102dn5、一磁电式速度传感器的幅频和相频特性如下图所示，其中0为该传感器的固有角频率，为被测角频率，其阻尼比为0.7，为了尽量减小测量时的幅值和相位误差，（1）该传感器应工作在什么条件下？（2）f0=10Hz时，其工作最低频率(f)范围应为多少？答：（1）应工作在0的条件下。（2）0f)87(f，即Hz8070f。此时幅值误差很小，相位差接近180，成为一个反相器。6、用时间常数为0.001秒的一阶装置对正弦信号进行测量，要求振幅误差在5/100以内，求该装置能够测量的正弦信号的最高频率。6、2、用传递函数为的一阶测量装置进行周期信号测量。若将幅度误差限制在5%以下，试求所能测量的最高频率成分。此时的相位差是多少？解：（1）已知一阶系统误差公式。（2）解得w=131.477、用一个时间常数为0.35秒的一阶装置去测量周期分别为１秒，２秒和５秒的正弦信号，问幅值误差分别为多少？8、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比为ξ=0.7。用该传感器作频率为400Hz正弦力测试时，其幅值比A(ω)和相角差φ(ω)各为多少？若用其测量频率为400Hz的方波信号，输出信号是否失真？为什么？作出输出信号的波形图。9、液体温度传感器是一阶传感器，现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程为4dy/dx+2y=2×103x。y:水银柱高（m），x:被测温度（°）求：（1）水银温度计的传递函数；（2）温度计的时间常数及静态灵敏度；（3）若被测水温是频率为0.5Hz的正弦信号，求此时的振幅误差和相角误差。10、一滤波器电路如图所示，R=0.5KΩ，C=2uF，1）该滤波器是低通、高通还是带通滤波器？2）确定频率响应函数H(ω)以及滤波器的截止频率;3）当输入信号ux=100cos(1000t-45˚)时，求输出信号uy,并比较其幅值及相位关系。uxuy11、一压电式力传感器，将它与一只灵敏度Sv可调的电荷放大器联接，然后接到灵敏度为Sx=20mm/v的光线示波器上记录，现知压电式压力传感器灵敏度为Sp=5pc/Pa，该测试系统的总灵敏度为S=0.5mm/Pa，试问：（1）电荷放大器的灵敏度Sv应调为何值(v/Pc)?（2）用该测试系统测40Pa的压力变化时，光线示波器上光点的移动距离是多少？12、想用一个时间常数τ=0.0005秒为一阶装置作正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5%以内，试问：（1）该装置所能测量的正弦信号的最高频率f为何值？（2）利用该装置测量周期为0.02秒的正弦信号，其幅值误差将为多少？13、一测试装置如图所示，R为电阻，C为电容，均为定值，输入X，输出为y。（1）试求该装置的频响函数H（ω）。（2）该装置是什么类型的滤波器？如R=350KΩ，C=1000μF，求它的截止频率f?14、一潜水器携带一种时间常数为２０秒和压力计，并以每秒５米的速度下潜，假设水深每增加１米，潜水器所受压力增加１０公斤，当压力计指示为１０００公斤时，则实际该潜水器受压多少公斤？（要求有详细计算过程）15、用一阶测量仪器测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的测量误差小于5%，问仪器的时间常数T的取值范围。若用该仪器测50Hz的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是多少？（10分）答：一阶装置,仍有11)(TssH212])2(1[1)(fTfH同一f,T越大,)(fH越小.今f=100Hz,测量误差小于5%，即95.0)(fH,求出41023.5T秒用该仪器测50Hz的正弦信号,有9868.0)(fH,32.9)2(arg)(Tftgf即振幅误差是1.32%,相位滞后是32.916、用时间常数为0.5s的一阶装置进行测量，若被测参数按正弦规律变化，若要求装置指示值的幅值误差小于5%，问被测参数变化的最高频率是多少？如果被测参数的周期是2s和5s，问幅值误差是多少？（10分）答：对一阶装置,有11)(ssH212])2(1[1)(ffH今5.0，有212])2(1[1)(ffH幅值误差小于5%,应95.0)(fH，求出Hzf1.0。（4分）对被测信号：周期是2s,Hzf5.01,537.0)(1fH，幅值误差为46.3%（3分）周期是5s,Hzf2.02,847.0)(2fH，幅值误差为15.3%（3分）17、已知一阶低通滤波器的频率特性为)21(1)(fjfH，式中=0.05s，当输入信号)45100cos(2.010cos5.0)(tttx时，求其输出)(ty并比较)(ty与)(tx的幅值与相位有何区别。（10分）解：farctgfffH2)(411)(222信号x(t)的频率构成为：210021021ff（2分）对f1:894.005.0210411)(22211fA57.2605.02102)(11arctgf（3分）对f2:196.005.02100411)(22222fA69.7805.021002)(22arctgf（3分）)69.7845100cos(196.02.0)57.2610cos(894.05.0)(ttty)69.123100cos(0392.0)57.2510cos(447.0tt（2分）18、析周期信号x(t)=0.5sin10t+0.2cos(100t-π/4)通过一个传递函数为H(s)=1/(0.005s+1)的系统后所得的稳态响应。(12分)18、2、求输入信号45100cos(2.0)(ttxi）通过1005.01)(ssH装置后得到的稳态响应)(txo。19、待测压缩机转速为1000r/min，现有1.0级精度，量程为1000r/min及2.0级精度，量程为3000r/min的两个转速，请问使用哪一个转速表较好，并说明原因。20、已知一个二阶测量装置，阻尼比ζ=0.65，fn=1200Hz,问：输入240Hz和480Hz的信号时A（ω）和φ(ω)是多少？若阻尼比ζ变为0.5和0.707，A（ω）和φ(ω)又各是多少？21、已知某一测力传感器为二阶测量装置，其动态参数为固有频率fn=1200Hz,ζ=0.707。试求当测量信号χ(t)=sin2πft+sin6πft+sin10πft时其幅值、相位变化，其中f=600Hz。最后请用幅频、相频图作出定性解释。22、对某量进行了8次测量，测得值为：802.40,802.50,802.38,802.48,802.42,802.46,802.45,802.43,求测量量的最佳估计值和测量不确定度。23、试求传递函数分别为5.05.35.1s和2224.141nnnss的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。24、已知RC低通滤波器的传递函数为H(s)=1s1，其中s001.0，求A(ω)和)(。输入一信号求幅值误差和相角误差25、已知RC高通滤波器的传递函数为H(s)=1ss，其中s001.0，求A(ω)和)(。输入一信号求幅值误差和相角误差频率远高于固有频率，幅值相角如何变化？26、某一压电式压力传感器的灵敏度已调到S1=90pC/Mpa，把它和一台灵敏度S2调到0.005V/pC的电荷放大器连接，放大器的输出又接到一灵敏度S3已调到20mm/V的光线示波器上记录，试绘出这个测试系统的框图，并计算其总的灵敏度。答：传感器--------------------电荷放大器---------------------光线示波器绘图正确5分S=S1*S2*S3=90*0.005*20=9(mm)(5分)27、某压电式传感器的灵敏度为99.9nC/MPa,将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度。又当压力变化为3.5MPa时，记录笔在纸上的偏移量是多少？答：设S1=99.9nC/MPa，S2=0.005V/nC，S3=20mm/V则20005.09.99SSSS321=9.99（mm/MPa）（5分）当压力P3.5MPa时：PxS,x=965.3499.95.3（mm）（5分）28、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为n，阻尼比为ξ，问使用该传感器作频率为的正弦力测试时，其幅值比A(ω)和相位角差φ(ω)各为多少？。答：2nn2ns2s)s(H得2nn2n)(j2)(j)j(H（2分）222n)(4])(1[1)(An（4分）2)(1)(2)(nnarctg（4分）29、用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期为1s的正弦信号，问幅值误差将是多少？（10分）答：由系统为一阶系统可知：H(s)=1s1其中35S.0，由信号周期为1S可知2rad/s（1分）可知H(ω)=1j1则2)(11)(A（1分）2)(111)(A1（4分）=0.586=58.6%（1分）30、已知二阶的力传感器，固有频率为800HZ，阻尼比为0.14，用此传感器来测量400HZ的正弦变化力时，求：(1):A（ω）和Φ（ω）;(2):若该装置的阻尼比为0.7，求此时的A（ω）和Φ（ω）。31、一压电式力传感器，将它与一只灵敏度Sv可调的电荷放大器联接，然后接到灵敏度为Sx=20mm/v的光线示波器上记录，现知压电式压力传感器灵敏度为Sp=5pc/Pa，该测试系统的总灵敏度为S=0.5mm/Pa，试问：（1）电荷放大器的灵敏度Sv应调为何值(v/Pc)?（2）用该测试系统测40Pa的压力变化时，光线示波器上光点的移动距离是多少？答：.)/(005.02055.0PcVssssssssXPVXVP⑤2.)(2