机械工程测试技术参考

第二章信号分析基础（一）填空题1、测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就是信号，其中目前应用最广泛的是电信号。2、信号的时域描述，以时间为独立变量；而信号的频域描述，以频率为独立变量。3、周期信号的频谱具有三点：离散性，谐波性，收敛性。4、非周期信号包括准周期信号和瞬态非周期信号。5、描述随机信号的时域特征参数,有均值x，均方值2x，方差2x6、对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是偶对称，虚频谱（相频谱）总是奇对称。7、信号x(t)的均值μx表示信号的直流分量，方差2x描述信号的波动量。7、当延时τ＝0时，信号的自相关函数Rx(0)=2x，且为Rx(τ)的均方值。9、周期信号的自相关函数是同频率周期信号，但不具备原信号的相位信息。10、为了识别信号类型，常用的信号分析方法有概率密度函数、和自相关函数。11、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有傅里叶变换法、和滤波法12、设某一信号的自相关函数为)cos(A，则该信号的均方值为2x=A，均方根值为xrms=A。（二）判断对错题（用√或×表示）1、各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（对）2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（对）3、非周期信号的频谱一定是连续的。（错）4、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（错）5、随机信号的频域描述为功率谱。（对）6、互相关函数是偶实函数。（错）（三）单项选择题1、下列信号中功率信号是（）。A.指数衰减信号B.正弦信号、C.三角脉冲信号D.矩形脉冲信号2、周期信号x(t)=sin(t/3)的周期为（）。A.2π/3B.6πC.π/3D.2π3、下列信号中周期函数信号是（）。A.指数衰减信号B.随机信号C.余弦信号、D.三角脉冲信号4、设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为（）。A.脉冲函数B.有延时的脉冲函数C.零D.常数5、两个非同频率的周期信号的相关函数为（）。A.0B.1C.πD.周期信号6、概率密度函数提供的信号的信息是（）。A.沿频率轴分布B.沿时域分布C.沿幅值域分布D.沿强度分布7、不能用确定的数学公式表达的信号是（）。A．复杂周期信号B．瞬态信号C．随机信号D.非周期信号8、已知函数x(t)的傅里叶变换为X(f)，则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（）。A．)3(2fXB．)3(32fXC．)(32fXD．2X(f)（四）简答和计算题1、求正弦信号txtxsin)(0的绝对均值μ|x|和均方根值xrms。2、求正弦信号)sin()(0txtx的均值x，均方值2x，和概率密度函数p(x)。3、求指数函数)0,0()(taAetxat的频谱。4、求被截断的余弦函数TtTtttx||0||cos)(0的傅立叶变换。5、求指数衰减振荡信号)0,0(sin)(0tatetxat的频谱。6、已知信号)42cos(4)(0tftx，试计算并绘图表示（1）傅里叶级数实数形式的幅值谱、相位谱；（2）傅里叶级数复数形式的幅值谱、相位谱；（3）幅值谱密度。7、已知信号)sin()cos()(2221110tAtAAtx，求信号的自相关函数)(xR，并画出自功率谱)(xS（双边幅值谱）。8、求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数。9、相关滤波器的基本原理是什么？举例说明其工程应用。同频相关、不同频不相关。应用：通过两个间隔一定距离的传感器来不接触地测试物体的速度。10、试根据一个信号的自相关函数图形，讨论如何确定该信号中的常值分量和周期成分。信号的常值分量为其自相关函数均值的开方，周期成分与其自相关函数周期成分的频率相同、幅值成比例关系；11、某一系统的输入信号为x(t)，若输出y(t)与输入x(t)相同，输入的自相关函数)(xR和输入—输出的互相关函数)(xyR之间的关系为)()(TRRxx，试说明该系统起什么作用？该系统的作用是使信号幅值不变、相位提前T；第三章测试系统的基本特性（一）填空题1、某一阶系统的频率响应函数为121)(jjH，输入信号2sin)(ttx，则输出信号)(ty的频率为0.5，幅值y2/1，相位45。2、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1233、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有傅里叶变换、和滤波法。4、当测试系统的输出)(ty与输入)(tx之间的关系为)()(00ttxAty时，该系统能实现测试。此时，系统的频率特性为)(jH00tjeA。5、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的被测量越小。6、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有线性关系为最佳。（二）选择题1、不属于测试系统的静特性。（1）灵敏度（2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统响应的卷积。（1）正弦（2）阶跃（3）脉冲（4）斜坡3、两环节的相频特性各为)(1Q和)(2Q，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。（1）)()(21QQ（2）)()(21QQ（3）)()()()(2121QQQQ（4）)()(21QQ4、一阶系统的阶跃响应中，超调量。（1）存在，但5％（2）存在，但1（3）在时间常数很小时存在（4）不存在5、忽略质量的单自由度振动系统是系统。（1）零阶（2）一阶（3）二阶（4）高阶6、一阶系统的动态特性参数是。（1）固有频率（2）线性度(3)时间常数（4）阻尼比7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值倍所经过的时间作为时间常数。（1）0.632（2）0.865（3）0.950（4）0.9828、属于传感器动态特性指标的是（）。（1）重复性（2）线性度（3）灵敏度（4）固有频率9、测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（）。（1）精度（2）灵敏度（3）分辨率（4）精密度10、不属于测试系统的静特性是（）。（1）灵敏度（2）.线性度（3）回程误差（5阻尼系数（三）判断对错题（用√或×表示）1、一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz的正弦信号，则必然导致输出波形失真。（错）2、在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（对）3、当输入信号)(tx一定时，系统的输出)(ty将完全取决于传递函数)(sH，而与该系统的物理模型无关。（对）4、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（对）5、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（错）6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（错）（四）简答和计算题1、什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？2、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？静态特性:灵敏度、线性度、回程度、稳定性动态特性：一阶：时间常数二阶：阻尼比、固有频率3、测试装置实现不失真测试的条件是什么？（1）系统的幅频特性在输入信号频谱范围内为常数（2）系统地相频特性是过原点且具有负斜率的直线4、某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为1005.01)(ssH。求其对周期信号)45100cos(2.010cos5.0)(tttx的稳态响应)(ty。5、将信号tcos输入一个传递函数为ssH11)(的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出)(ty的表达式。6、有一传感器，其实测的输入/输出特性曲线（校准曲线）与拟合直线的最大偏差为△Lmax=4℃，而理论满量程测量范围为（－40～120）℃，试求该传感器的线性度。max40.025160LSA7、压电式加速度传感器与电荷放大器联接，电荷放大器又与一函数记录仪联接,如下图所示。已知，传感器的电荷灵敏度kq=100pC/g，电荷放大器ku=1mv/pC，被测加速度a=0.5g。若函数记录仪的灵敏度ky=2mm/mV，求记录仪在纸上的移动距离y=?1000.512100ymm题2图a压电式传感器kq电荷放大器ku对象圣对象函数记录仪ky对象圣对象y第四章信号调理（一）填空题1、电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为电压或电流输出的装置。2、在桥式测量电路中，按照激励电压的性质，电桥可分为直流和交流电桥。3、在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化的桥臂数可将其分为半桥与全桥测量电路。4、调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号相乘，使高频信号的幅值随被测信号的变化而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的相乘。5、调频波的解调又称为鉴波。6、调频是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而频率与信号电压成正比。7、常用滤波器的上、下截止频率1cf、2cf的定义为幅频特性曲线下降为最大值的12对应的频率，其带宽12ccffB，若为倍频程滤波器1cf与2cf的关系为122ccff。8、RC低通滤波器中RC值愈大，则上截止频率愈低。（二）选择题1、设有一电路，1R是工作桥臂，2R，3R，4R是固定电阻，且4321RRRR。工作时1112RRR，则电桥输出电压ye（）。0e为电桥的电源电压。（1）0114eRR（2）0112eRR（3）011eRR（4）0112eRR2、调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号。（1）相乘（2）相除（3）相加（4）相减3、电路中鉴频器的作用是。（1）使高频电压转变成直流电压（2）使电感量转变为电压量（3）使频率变化转变为电压变化（4）使频率转变为电流4、一选频装置，其幅—频特性在2f区间近于平直，在02f区间急剧衰减，这叫滤波器。（1）低通（2）高通（3）带通（4）带阻5、一带通滤波器，其中心频率是0f，-3dB带宽是B，则滤波器的品质因数Q等于。（1）Bf0（2）Bf0（3）Bf0（4）Bf06、为测量和记录Hz200的正弦信号，最好选用型号的振动子比较合适。（1）FC6－120(2)FC6—120A(3)FC6—400（4）FC6—12007、伺服式记录仪的特点是。（1）记录缓变信号幅值准确性高（2）记录缓变信号幅值准确性低（3）记录中频信号幅值准确性高（4）记录高频信号准确性高8、载波频率为0f，被调制信号的最高频率为mf，两者的关系为（）。A．0fmfB.0fmfC．0fmfD．0fmf9、在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，可以得到最大输出的接法是（）。A．单臂电桥B．1/2臂电桥C．差动电桥D．全臂电桥10、一选频装置，其幅—频特性在2f区间近于平直，在02f区间急剧衰减，这叫（）滤波器。A.低通B.高通C.带通D.带阻11、仅使频率在21~ccff之间的信号通过，应采用（）。A．带阻滤波器B．低通滤波器C．带通滤波器D．高通滤波器（三）判断对错题（用√或×表示）1、平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。（对）2、调幅波是载波与调制信号的叠加。（错）3、带通滤波器的波形因数值越大，其频率选择性越好。（错）4、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。（对）（四）简答和计算题1、何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡，桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？电桥平衡是指使得对角支路中电流为零的状态。直流平衡条件：1324RRRR交流平衡条件：电感式：13241342RRRRLRLR电容式：13243412RRRRRRjwCjwC2、调幅波的解调方法有哪几种？同步解调、整流、包络法检波等。3、测量放大器有什么特点?测量放大器无论是直流还是交流的共模抑制比都非常大，失真也很小。能够获得低噪声和低漂移的输出等等。4、抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率如何确定？作用：过滤掉信号的高频成分和干扰，人为地将信号带宽限定在一定的范围内。4