机械工程测试技术基础试题A及答案

一、填空题(每空1分，共10分)1.信号可分为_________两大类。2.在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特性等于该过程的集合平均统计特性，则该过程叫_________。3.对于线性系统，若输入为x(t)=x0ejωt，则其稳态输出y(t)=yejt00()，这个性质称为_________。4.已知滤波器的带宽为B，它对阶跃响应的建立时间为Te，则B和Te的关系为_______。5.若测试系统由两个环节并联而成，且各个环节的传递函数分别为H1(S)和H2(S)，则该系统的传递函数为_________。6.若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样的离散信号的频谱会发生_______现象。7.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数Rxy(τ)=_________。8.若信号满足y(t)=kx(t)关系，式中k为常数，则互相关系数ρxy(τ)=________。9.两个时域函数乘积的傅里叶变换等于这两个函数_________。10.图1-10所示电桥的输出为_________。图1-10二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共15分)1.描述非周期信号的数学工具是()A.三角函数B.拉氏变换C.傅氏级数D.傅氏变换2.时域信号x(t)二阶导数的傅里叶变换是()A.122()()jfXfB.122()()fXfC.(j2πf)2X(f)D.(2πf)2X(f)3.概率密度函数是在什么域上描述随机信号的分布规律()A.时间域B.频率域C.幅值域D.复数域4.测试装置的传递函数H(S)的分母与()有关。A.输入量x(t)B.输出量y(t)C.输入点的位置D.装置的结构5.无论二阶系统的阻尼比ξ如何变化，当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时，该系统的位移响应与激振力之间的相位差必为()A.0°B.90°C.180°D.不定值6.差动式电感传感器和差动式电容传感器具有()的特点。A.灵敏度提高了一倍，非线性度降低了一倍B.灵敏度和非线性度都降低了C.灵敏度提高了一倍，非线性度降低了若干D.灵敏度提高了若干，非线性度降低了一倍7.欲进行旋转齿轮的转速测量，宜选用()传感器。A.压电式B.磁电式C.电阻式D.热电式8.为使压电式传感器的灵敏度不受电缆长短的影响，应选用()放大器。A.电压B.比例C.电荷D.差动9.常用于对调幅波解调的装置是()A.乘法器B.滤波器C.鉴频器D.相敏检波器10.正弦信号x(t)=x0sin(ωt+φ)的自相关函数为()A.x02sinB.x022cosC.x022sinD.x02cos11.数字信号的特征是()A.时间上连续幅值上离散B.时间上离散幅值上连续C.时间上和幅值上都连续D.时间上和幅值上都离散12.已知模拟量的最大幅值为±5V，现要求A/D转换器的输出最大误差≤0.5mV，应选用下列哪一种A/D转换器()A.8位B.10位C.12位D.16位13.恒带宽比滤波器(信频程滤波器)的带宽B与中心频率fn()A.比值为常数B.无关C.成正比D.成反比14.一选频装置，其幅频特性在f1～f2区间急剧衰减(f2f1)，在0～f1和f2～∞之间近乎平直，这叫()滤波器。A.低通B.高通C.带通D.带阻15.电荷放大器是一个()放大器。A.高增益，带电阻反馈的运算B.低增益，带电容反馈的运算C.高增益，带电容反馈的运算D.高增益的电桥三、问答题(每小题6分，共30分)1.什么是测试装置的静态特性?常用哪几个特性参数来描述?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。3.调制波有哪几种?分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。4.选用传感器时应考虑到哪些原则?5.机械量的计算机辅助测试系统有哪几个基本环节组成?用框图示意说明。四、计算题(每小题15分，共30分)1.设有一时间函数f(t)及其频谱如图4-1所示，现乘以振荡函数sin2πf0t(f0fm)。其中，函数f(t)叫做调制信号，sin2πf0t叫做载波，试求调幅信号f(t)sin2πf0t的傅里叶变换，示意画出调幅信号及其频谱。2.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。五、综合题(15分)有一加速度传感器由壳体1、弹性梁2、质量块3和应变片4组成如图5-1所示，若将此传感器输出信号接入电桥电路进行测量。设R1=R2=R3=R4=R(1)试用电桥示意图说明应变片应如何接在电桥电路中；(2)若电桥由交流电源供电，Ui(t)=8cos2000πt，应变片应变ε(t)=Acos100πt，求电桥输出电压U0(t)，并绘出U0(t)的频谱(双边谱)一、填空题(每空1分，共10分)1.确定性信号和非确定性信号(或随机信号)2.各态历经随机过程(或遍历随机过程)3.频率保持性4.BTe=常数(或B∝1Te)5.H(S)=H1(S)+H2(S)6.频混(或混叠)7.08.±19.傅里叶变换的卷积10.0二、单项选择题(每小题1分，共15分)1.D2.C3.C4.D5.B6.C7.B8.C9.D10.B11.D12.D13.A14.D15.C三、问答题(每小题6分，共30分)1.测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。2.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.调制波有调幅波、调频波和调相波三种。载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波；载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波；载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波；常用的调制波有调幅波和调频波两种。4.选用传感器时应考虑到以下原则：(1)灵敏度(2)响应特性(3)线性范围(4)可靠性(5)精确度(6)测量方式及其它5.传感器—→抗混叠滤波器—→A/D转换器—→计算机处理器四、计算题(每小题15分，共30分)1.解：设x1(t)=sin2πf0t则X1(f)=jffff1200()()令x(t)=f(t)x1(t)则X(f)=F(f)*X1(f)即X(f)=F(f)*jffff1200()()=jFffFff121200()()2.解：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°五、综合题(15分)解：(1)电桥应接成全桥如图示(2)U0(t)=RRUti()RR=Kε(t)∴U0(t)=KUi(t)ε(t)=K·8cos2000πt·Acos100πt=8KA［cos2100πt+cos1900πt］∵f1=12=1050Hzf2=22=950Hz∴U0(f)=4KA［δ(f+1050)+δ(f-1050)］+4KA［δ(f+950)+δ(f-950)］一、填空题（20分，每空1分）1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为静态测量和动态测量。2.测量结果与被测真值之差称为测量误差。3.将电桥接成差动方式习以提高灵敏度，改善非线性，进行温度补偿。4.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。5．调幅信号由载波的幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。6．绘制周期信号()xt的单边频谱图，依据的数学表达式是傅氏三角级数中的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅氏复指数级数中的各项系数。7．信号的有效值又称为，有效值的平方称为，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是，后者频谱特点是。9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是和。10.连续信号()xt与0()tt进行卷积其结果是：0()()xttt。其几何意义是。二、选择题（20分，每题2分）1．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2．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3．描述周期信号的数学工具是(D)。A．相关函数B．拉氏变换C．傅氏变换D.傅氏级数4．下列函数表达式中，(B)是周期信号。A．5cos100()00ttxtt当当B．()20cos20()atxtettC．()5sin2010cos10()xtttt5．时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为(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6．非线性度是表示定度曲线(A)的程度。A．偏离其拟合直线B．接近真值C．正反行程的不重合7．一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围(B)。A．越宽B．越窄C．不变8.下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件（D）A.波登管B．膜片C．波纹管D．电阻应变片9.对于单向应力状态的测量，贴应变片时，应变片的方向与主应力方向应该相交成（A）A.0°B．45°C．90°D．30°10．二阶装置引入合适阻尼的目的是（C）。A．使系统不发生共振B．使得读数稳定C．获得较好的幅频、相频特性三、简答题（共30分）1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？（4分）2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分）3.现有电阻1R和2R，电感L和电容C，连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设激励为iu，输出为ou）。（5分）4.在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，若在工作电桥上增加电阻应变片的数量以提高灵敏度。试问在半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？（5分）5.什么是调制和解调？为什么要调制？（5分）6.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分）四、计算题（共20分，每小题10分）1.求如图所示三角脉冲信号的频谱。2.用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变。其贴片及组桥方法如图所示。已知图中''1122120RRRR，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数2k。应变值31010，电桥供桥电压3iuV。试分别求出如图组成桥路时的输出电压?ou0T/2-T/2Atx(t)答案一、填空题（20分，每空1分）1.静态测量；动态测量2.被测真值；测量误差3.灵敏度；温度4.补偿；相邻5．幅值；频率6．傅氏三角级数中的各项系数；傅氏复指数级数中的各项系数。7．均方根值；均方值28．离散的；连续的9.频率响应法；阶跃响应法10.0()xtt；把原函数图像平移至0t位置处二、选择题（20分，每小题2分）题号12345678910答案CADCBABDAC三、简答题（共30分）1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？（4分）答：①各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系，并尽量不失真；（2’）②尽可能减小或消除各种干扰。（2’）2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分）答：①周期信号的频谱是离散的。（2’）②每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。（2’）③各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。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。因此，在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量。（2’）3.现有电阻1R和2R，电感L和电容C，连