机械工程测试技术复习题4

测试技术复习题一、填空题:1.一阶系统的时间常数为T，被测信号的频率为1/T，则信号经过测试系统后，输出信号与输入信号的相位差为（-45度）.2.一阶系统的动特性参数是（𝛕𝛕），为使动态响应快，该参数（越小越好）。3.周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有（谐波性）和（收敛性）特性。4.周期信号的频谱具有（离散）特点，瞬变非周期信号的频谱具有（对称）特点。5.模似信号是指时间和幅值都具有（连续）特性的信号。6.信号在时域被压缩，则该信号在频域中的（低频）成分将增加。7.X(F)为x(t)的频谱，W(F)为矩形窗函数w(t)的频谱，二者时域相乘，则频域可表示为（X(F)*W(F)），该乘积后的信号的频谱为（连续）频谱。8.根据采样定理，被测信号的频率f1与测试系统的固有频率f2关系是（f22f1）。9.正弦信号的自相关函数是一个同频的（余弦）函数。10.对二阶系统输入周期信号x(t)=acos(wt+q)，则对应的输出信号的频率（不变），输出信号的幅值（震荡或衰减），输出信号的相位（延迟）。11.时域是实偶函数的信号，其对应的频域函数是（实偶）函数。12.频域是虚奇函数的信号，其对应的时域函数是（实奇）函数。13.引用相对误差为0.5%的仪表，其精度等级为（0.5）级。14.某位移传感器测量的最小位移为0.01mm，最大位移为1mm，其动态线性范围（或测量范围）是（40）dB。15.测试装置输出波形无失真但有时间延迟t的有失真测试条件是：装置的幅频特性为（常数），相频特性为（𝛗𝛗(𝐰𝐰)与𝐰𝐰为线性关系）；输出波形既不失真又无延迟的条件是：幅频特性为（常数），相频特性为（𝛗𝛗(𝐰𝐰)=𝟎𝟎）。16.系统实现动态测试不失真的频率响应特性满足权函数，幅值或时延。17.若采样频率过低，不满足采样定理，则采样离散信号的频谱会发生（混叠）现象。对连续时域信号作加窗截断处理，必然会引起频谱的（泄露）现象。18.若信号满足y(t)=kx(t)关系，其中k常数，则其互相关系数pxy()=（1）.19.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数Rxy()=（0）.20.同频的正弦函数和余弦函数，其互相关函数Rxy()=（1）.21.周期信号的频谱是离散频谱，各频率成分是基频的整数倍。22.双边谱的幅值为单边谱幅值的1/2。23.自相关函数是偶（奇或偶）函数，其最大值发生在τ=0时刻，当时延趋于无穷大时，周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号。24.概率密度函数是在幅值域上对信号的描述，相关函数是在时延域上对信号的描述。25.自相关函数的傅立叶变换是自功率谱密度函数。26.频率响应函数是系统输出的傅里叶变换与输入的傅里叶的比，也是当系统输入为正弦信号时，输入与输出的复数比。27.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。28.周期信号的频谱具有三个特点：离散性，谐波性，收敛性。29.非周期信号包括准周期信号和瞬态非周期信号。30.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。31.均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差σx2的关系是σx2=Ψx2-μx2。32.系统动态特性在时域可用脉冲响应函数来描述，在复数域可用传递函数来描述，在频域可用频响函数来描述。33.某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωjjH，输入信号2sin)(ttx=，则输出信号)(ty的频率为=ω1/2，幅值=y1/√𝟐𝟐，相位=φ-45度。34.传递函数分别为5.05.35.1+s和2224.141nnnssωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度是（3*41=123）。35.当测试系统的输出)(ty与输入)(tx之间的关系为)()(00ttxAty−=时，该系统能实现不失真测试。此时，系统的频率特性为=)(ωjHjwtAty−=e)(0。36.变间距式电容传感器的灵敏度与（极距平方）成反比，所以适合于微小位移的测量.变面积式电容传感器的灵敏度与（极距）成反比，所以不适合微小位移的测量.37.可变磁阻式传感器的灵敏度与气隙大小的关系是：气隙越小，灵敏度（越高）。38.变间隙式电容式传感器常作成差动的，其主要目的之一是（提高灵敏度），目的之二是（提高线性度），目的之三是（克服外界条件对精度的影响）。39.半导体应变片传感器的工作原理是基于（压阻）效应；涡电流式传感器的工作原理是利用金属导体在交变磁场中的（涡流）效应40.压电式传感器是利用某些材料的（压电效应）特性来制作的传感器。。41.半导体应变片工作原理是基于（压阻）效应。半导体材料在沿着某一轴向受到（外力）作用时，其（电阻率）发生变化的现象它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数（高）。42.差动变压器式传感器的工作原理是（互感现象），故也称其为（互感型）传感器。43.压电式传感器使用（电荷）放大器时，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。44.压电传感器的前置放大器的主要作用是使传感器的高阻抗输出变为低阻抗输出和放大传感器输出的微弱信号。45.压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：电压放大器和电荷放大器，后接电荷放大器时，可不受连接电缆长度的限制。46.涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的涡流效应。47.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。48.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幅值而变化。调幅波可以看作是载波与调制波的卷积。49.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，而载波频率与信号电压成正比。50.当单位长度电阻值为常数时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于单位长度电阻值。51.动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在分布电容。52.周期信号可按三角函数分解成下列形式：，其中，0a=1𝑇𝑇0∫𝑥𝑥(𝑡𝑡)𝑑𝑑𝑡𝑡𝑇𝑇02−𝑇𝑇02，na=2𝑇𝑇0∫𝑥𝑥(𝑡𝑡)∗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑤𝑤0𝑡𝑡𝑑𝑑𝑡𝑡𝑇𝑇02−𝑇𝑇02，nb=2𝑇𝑇0∫𝑥𝑥(𝑡𝑡)∗𝑐𝑐𝑠𝑠𝑐𝑐𝑐𝑐𝑤𝑤0𝑡𝑡𝑑𝑑𝑡𝑡𝑇𝑇02−𝑇𝑇02。53.根据载波受调制的参数的不同，调制可分调幅、调频、调相。54.从时域看，系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积。55.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。56.如果一个信号的最高频率为50Hz，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于100Hz。57.带通滤波器的中心频率F=500HZ，负3分贝点的带宽B=10HZ，则该滤波器的品质因数Q=（50）。58.常用滤波器的上、下截止频率1cf、2cf的定义为幅频特性曲线降为最大值的1/√𝟐𝟐倍时对应的频率为截止频率，其带宽B=2cf-1cf，若为倍频程滤波器1cf与2cf的关系为2cf=21cf。59.滤波器的分辨率越高，则测量信号时其响应速度（越慢）。60.滤波器的带宽和响应时间成反比关系。滤波器的频率分辨力主要由其带宽决定。61.带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1，其带宽B=2cf-1cf；若其带宽为1/3倍频程则fc2=𝟐𝟐𝟏𝟏𝟑𝟑fc1。62.滤波器的倍频程数n值越小，其品质因数Ｑ是越大。63.恒带宽比滤波器的带宽Ｂ与其中心频率ƒ0是比值为常数。64.脉冲函数的频谱是均匀谱，非周期信号的频谱是连续谱。65.将信号在时域进行扩展，则信号在频域将压缩。66.交流调幅电桥的载波频率通常是调制信号频率的10倍以上。67.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的加速度成正比。68.两个同频方波的互相关函数曲线是三角波。两个不同频的简谐信号，其互相关函为0。69.数字信号处理中，采样频率fa与被测信号中最高频率成分fc的关系应为fa2fc70.信号χ(t)的自功率谱密度函数Sx(f)是χ(t)的自相关函数Rx(t)的傅里叶变换71.信号χ(t)和y(t)的互谱Sxy(f)是互相关函数Rxy(t)的傅里叶变换72.调幅信号经解调后必须经过检波73.方波信号的谐波频率是基波频率的整数倍。74.工程中常见的周期信号其谐波的幅值随谐波的频率增加而衰减。)coscos()(0010tnbtnaatxnnnωω++=∑∞=75.提高二阶系统的固有频率，可以扩大系统的工作频率范围。76.设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号𝐱𝐱(𝐭𝐭)𝒆𝒆−𝒋𝒋𝟐𝟐𝒋𝒋𝒇𝒇𝟎𝟎𝒕𝒕的频谱为X(f＋fo）。77.当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻变大78.自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度提高一倍。79.极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距平方成反比80.压电式传感器是高阻抗传感器，要求前置放大器的输入阻抗很大。81.变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随间隙的减小而增大。82.为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用电荷放大器。83.随电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度相应减小。84.压电式加速度计，其压电片并联可提高电荷灵敏度。85.磁电式绝对振动速度传感器测振频率应远高于其固有频率。86.压电式加速度传感器的工作频率应远高于其固有频率。87.一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压加大两倍88.一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片并联，则电桥的输出电压不变89.若电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的直流测量用桥的输出是正弦波90.在时域中计算的信号总能量，等于在频域中计算的信号总能量91.周期信号截断后的频谱必是连续的92.设信号x(t)的自功率谱密度函数为常数，则其自相关函数为非常数93.同频、同相位的正弦信号与方波信号作互相关其结果为同频余弦信号94.直流信号被截断后的频谱必是连续非周期的95.二阶欠阻尼振动系统的幅频特性曲线中，幅值最高处的频率等于系统固有频率96.用电涡流传感器探测金属零件表面裂纹，则电涡流传感器是自感高频反射型式的97.半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是电阻率.98.频响函数反映了系统响应的稳态过程99.变极距型电容传感器的输出与输入，成非线性关系100.从时域上看，系统的输出是输入与该系统脉冲响应的卷积101.两环节的相频特性各为1()Qω和2()Qω，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为1()Qω+2()Qω102.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（∆𝑅𝑅12𝑅𝑅10e）。0e为电桥的电源电压103.调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号相乘104.一带通滤波器，其中心频率是0f，带宽是B，则滤波器的品质因数Q等于0f/B105.为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用D电荷放大器106.相敏检波通过比较输出信号和参考信号的相位差来判别信号的极性。二、简答题CeAAAtytu°=−−+=−7.72)1)(()(/00τ%47.14%100857.7285=×−=γ1）为什么选择测试装置时，需考虑待测信号的频率结构？在进行旋转机械故障诊断时，若测试装置的幅频特性不为常数，会产生什么结果？考虑频率结构能更好的选择合适的测试装置，提高测试效果；会失真，测试结果失真，导致误判2）设计一阶测试系统，若要求输入信号为2000Hz时其输出信号的幅值误不超过10%，其转折频率是多少？r=1-𝟏𝟏�𝟏𝟏+(𝒘𝒘𝒘𝒘)𝛕𝛕=𝟏𝟏𝒘𝒘(𝟏𝟏−𝒓𝒓)*�𝒓𝒓(𝟐𝟐−𝒓𝒓)𝛕𝛕=𝟏𝟏𝟐𝟐𝒋𝒋∗�