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1、机械工程测试技术基础试题复习题及答案 XX大学200X200X学年第一学期 传感器与测试技术期末考试试卷 一、填空（每空1份，共20分） 1 测试技术的基本任务是 2 从时域看，系统的输出是其输入与该系统 3 信号的时域描述，以为独立变量；而信号的频域描述，以 4 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 Hz。 5 在桥式测量电路中，根据其 6 金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用 引起的电阻变化，后者利用 变化引起的电阻变化。 7 压电式传感器是利用某些物质的 8 带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1，其带宽B = ；
2、若其带宽 为1/3倍频程则fc2 = fc1。 9 属于能量控制型的传感器有 、 10 根据载波受调制的参数不同，调制可分为、。 11 相关滤波的工作原理是。 12 测试装置的动态特性可以用 函数进行数学描述。 二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题1分，共10分） 1 不能用确定的数学公式表达的信号是 信号。 A 复杂周期 B 非周期 C 瞬态 D 随机 2 平稳随机过程必须 A 连续 B统计特征与时间无关 C 各态历经 D 统计特征等于时间平均 3 一阶系统的动态特性参数是 。 A 固有频率 B 阻尼比 C 时间常数 D 灵敏度 4 系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于
3、同一个输入量所得到的两个数值 不同的输出量之间的最大差值称为 。 A 回程误差 B 绝对误差 C 相对误差 D 非线性误差 5 电阻应变片的输入为 A 力 B 应变 C 速度 D 加速度 6用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。 A 传递函数 B 互相关函数 C 互谱密度函数 D 相干函数 7 为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用放大器。 A 电压 B 电荷 C 微分 D 积分 8 在测量位移的传感器中，符合非接触测量而且不受油污等介质影响的 是 传感器。 A 电容式 B 压电式 C 电阻式 D 电涡流式 9 信号分析设备可分析的频率低于磁带记录仪记录信号的频率，可将磁带，
4、 也可达到分析的目的。 A 重放速度放快 B 重放速度放慢 C 重放速度不变 D 多放几次 10. 一阶系统的阶跃响应中，超调量。 A 存在，但<5 B 存在，但<1 C 在时间常数很小时存在 D 不存在 三、判断题（用或表示，在正确的题目对应的括号里填，反之填 ，每题1分，共 10分） 1 （ ）非周期信号的频谱是连续的。 2 （ ）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。 3 （ ）调幅波是载波与调制信号的叠加。 4 （ ）涡流传感器属于有源传感器。 5 （ ）滑线变阻器式传感器不适于微小位移量的测量。 6 （ ）窗函数频谱的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差
5、越小。 7 （ ）恒带宽滤波器的中心频率越高，其带宽越宽。 8 （ ）随机激振属于宽带激振法。 9 （ ）压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。 10.（ ）若系统是完全线性的，则输入输出的相干函数一定为1。 四、简答题（每题5分，共30分） 1 已知周期方波的傅立叶级数展开式为 x(t)=8A?11?sint+sin3t+sin50t+ ? 00?35? 试绘出该周期方波的单边幅值谱，并说明其频谱特点。 2 二阶测试装置的两个动态特性参数是什么？为了实现不失真测试，如何确定其取值范 围？ 3 何谓不失真测试？实现测试不失真的测试装置的幅频和相频特性应如何？ 4 信号的预处理包括那些环节
6、？ 5 为什么在动态电阻应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？ 6 测得两个同频正弦信号的相关函数波形如图1，问： 图1 （1） 这一波形是自相关函数还是互相关函数？为什么？ （2） 从波形中可以获得信号的哪些信息？ 五、计算题（共14分） 1 （6分）已知低通滤波器的频率响应函数为 2 （4分）有一信号x(t)=Acos(t+?)，初始相角?为一随机变量； 试求 1）求其自相关函数；2）确定其均值和方差。 3 （4分）以阻值R=120，灵敏度S=2.5的电阻丝应变片与阻值为120的固定电阻 组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大，当应变片的应变为1000时， 分别求出单
7、臂、双臂电桥的输出电压 六、 应用题（共16分） 1. （6分）某车床加工外圆表面时，表面振纹主要是由主轴箱转动轴上齿轮不平衡惯性 力使主轴箱振动所引起，实验测得振纹的频谱如图2（a）所示，主轴箱内的传动示意图 如图2(b)所示，传动轴、和主轴上的齿轮齿数分别为Z1 = 30, Z2 = 40, Z3=20, Z4=50, 传动轴的转速为 n1 = 2000转/分（根据传动比计算可知：传动轴的转速为 n2 = 1500 转/分，主轴的转速为 n2 = 600转/分），试分析哪一根轴上的齿轮不平衡量对加工表 面的振纹影响较大？为什么？ 1， 式中 =0.05s 1+j100t-45 )时，求滤波
8、器的稳态输出y(t) 当输入信号为x(t)=0.6cos(60t)+0.5cos(H()= （a） (b) 图2 2. （10分）欲测试图3(a)所示简直梁的动态特性参数（固有频率和阻尼比），（1）请从现有设备中选择，并用框图表示测试系统构成，简述测试过程； （2）测得该梁的幅频特性曲线如图3（b）所示，根据该曲线如何确定简直梁的动态特性参数（给出原理、公式并在图中表示） （现有设备： 压电式加速度计、 压电式力传感器、磁电式速度计、电阻应变片、电荷放大器、功率放大器、信号发生器、激振器、数据采集分析系统、显示设备） 图3 (a) 图3 (b) xx大学200X200X学年第一学期 传感器与测
9、试技术期末考试试卷参考答案 学院 _ 年级 _ 考试班级 _ 一、 填空( 每空1分，答对得分，答错不得分，共20分) 1 获取有用的信息 2 脉冲响应函数 3 时间(t)、频率f或( ) 4 100Hz 5 激励电压（或工作电压或桥压或电源） 6 导体机械形变、半导体电阻率的（或半导体压阻效应） 7 压电效应 8 fc2-fc1 、2（或1.26） 9 电阻式传感器、涡电流传感器、电容式传感器、电感式传感器等，答对任何两 个均得2分 10 调幅、调频、调相 11 同频相关不同频不相关/同频检测原理 12 传递、频率响应、脉冲响应 二、 选择题（每题1分，答对得分，答错不得分，共10分） 15
10、 D B C A B 610 D B D B D 三、 判断题（每题1分，答对得分，答错不得分，共10分） 15 610 四、 简答题（每题5分，共30分） 1（5分） 2分 频谱特点：离散性、谐波性、递减性 3分(每答对一个得1分) 2（5分） 固有频率(n)和阻尼比() 3分(每答对一个得1.5分) 2分(每答对一个得1分) 3. （5分） 输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0为常数, 则为不失真测试。 2分 或者用文字描述上述关系，描述正确2分，不完整1分，错误不得分。 实现不失真测试的测试装置的 幅频特性为 A()= A0 = 常数 1.5分
11、 相频特性为 ()=-t0 1.5分 或者用文字表述，表述正确同样得分。 4. （5分） （1）电压幅值调理（或者放大） 1分 （2）滤波（或者滤去高频） 2分 （3）隔离直流分量（或者隔直） 1分 （4）如原信号进行调制，则应先进行解调（或者解调） 1分 5. （5分） 动态电阻应变仪采用的是纯电阻交流电桥（1分），即使各桥臂均为电阻，由于导线间存在分布电容（1分），相当于在各桥臂上并联了一个电容，因此，除了电阻平为了实现不失真,阻尼比()取值0.6 0.8; 工作频率取值小于等于0.58n 衡外，还须有电容平衡（3分）。 5分 其它的表述酌情给分。 6. （5分） （1）互相关函数，因为是
12、非奇非偶函数。 2分 （2）频率信息：正弦波形的频率与此波形频率相同 1分 相位信息：两正弦波形之间的相位差就是此波形中的初相位 1分 幅值信息：此波形的振幅是两个正弦波振幅乘积的一半 1分 五、 计算题（共14分） 1. （6分） x(t)=0.6cos(60t)+0.5cos(100t-45?) 令x1(t)=0.6cos(60t)，x2(t)=0.5cos(100t-45?) 根据线性系统频率保持性和幅频相频特性 A()=+() 12，?()=-tan() 由1=60，可以得到： A(1)=+(0.05?60)2=0.316 1分 ?(1)=-arctg()=-arctg(0.05?60)=-71.565? 1分 y1(t)=0.6?0.316cos(60t-71.565?)=0.1896cos(60t-71.565?) 由2=100，可以得到： 1=0.196 1分 A(2)=2+(0.05?100) ?(2)=-arctg()=
