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1、北京工业大学 20072008 学年第二学期测量技术基础试卷（开卷）班级学号 姓名 成绩题目 分数四合计一、填空题（25 分，每空 1 分）1. 时间常数T是阶传感器动态特性参数，时间常数T越 小，响应越快，响应曲线越接 近于输入阶跃曲线。2. 满足测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为一常数和相频特性与频率成线性关系。3. 电荷放大器常用做压电传感器的后续放大电路，该放大器的输出电压与传感器产生的电荷 量成正比，与电缆引线所形成的分布电容无关。4. 信号当时间尺度在压缩时，则其频带变 宽 其幅值变 小。5. 当测量较小应变值时，应选用电阻应变效应工作的应变片，而测量大应变值时，应选用压阻效
2、应工作的应变片，后者应变片阻值的相对变化主要由材料电阻率的相对变化来决定。6. 电感式和电容式传感器常采用差动方式，不仅可提高灵敏度，且能改善或消除非线性。7. 电涡流传感器是利用 金属 材料的电涡流效应工作，可分为低频 透射 式和高频 反射 式 两种，其中前者常用于材料厚度的测量。8. 在调制解调技术中，将控制高频振荡的低频信号称为卫制波，载送低频信号的高频振荡 信号称为载波，将经过调制过程所得的高频振荡波称为已调制波。9. 已知 x（t）- 12sin t, 5 （t） 为单位脉冲函数，则积分x（t） 5（t nLt = 12。8 2 丿10. 已知霍尔式转速传感器的测速齿轮的齿数为20,
3、若测得感应电动势的频率为300Hz，则 被测轴的转速为900r/min 。11. RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限截止频率越 小。12. 频率混叠是由于 采样频率过低 引起的，泄漏则是由于 信号截断 所引起的。二、选择题（15 分，每题 1.5 分）1. 离散、周期的时域信号频谱的特点是（ C ）的。A非周期、离散B非周期、连续C、周期、离散 D周期、连续2. 按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量控制型的是（ C ）。A 电阻传感器 B 电感传感器 C 光电传感器 D 电容传感器3. 变磁通感应式传感器在测量轴的转速时，其齿盘应采用（ B ）材料制成。A 金属 B 导磁 C 塑料 D
4、 导电4. 测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（ D ）。A 精度B 灵敏度C 精密度D 分辨力5. 数字信号的特征是（ B ）。A 时间上离散，幅值上连续B 时间、幅值上都离散C 时间上连续，幅值上量化D 时间、幅值上都连续6. 传感器灵敏度越高，表示该传感器（ B ）。A 工作频带越宽B 单位输入引起的输出量越大C 线性范围越宽D 允许的输入量越大7周期信号傅立叶级数中的各项系数表示各谐波分量的（ C ）。A 相位 B 周期 C 振幅 D 频率8A/D 转换器的位数越多，则其（ B ）。A 分辨力越低 B 转换精度越高 C 转换速度越快 D 转换时间越短9.滤波器的-3dB频率指输
5、出信号幅值为输入信号幅值的（C ）时所对应的截止频率。A 迈B 1C 2 / 2D 1/210 .不能用于材料厚度的非接触测量的传感器为（ C ）。A 涡流式 B 电容式 C 压电式 D 光电式 三、简答题（24 分）1. 根据滤波器的选频作用，一般将滤波器分为低通、高通、带通和带阻滤波器。下图为这些滤波器的幅频特性，请分别标注出来。并列出 4个实际滤波器的主要特征参数。（6分）*A( f)fc1 fc 2(a)带通主要特征参数（任选 4 个）：（1）截止频率（2）带宽（3）纹波幅度（4）品质因子（5）倍频程选择性（6）滤波器因数2. 下图为同一正弦信号分别用相同时宽的矩形窗和汉宁窗截断后得到
6、的频谱图。请指出下面二个频谱图分别采用以上哪个窗函数得到的，并说出这两种窗函数的主要特点。（6 分）（a）汉宁窗答：（b） 矩形窗矩形窗的特点：主瓣比较集中。但旁瓣较高，并有负旁瓣，导致变换中带进了高频干扰和泄 漏，甚至出现负谱现象。汉宁窗的特点：主瓣较宽，旁瓣较低，衰减速度也较快。但带宽加宽，使得频率分辨力下降。3. 一阶系统受到一个阶跃输入的作用，在2 秒时达到输入最大值的20%，试求：测试系统的时间常数和当输出达到最大值的 95%时，需多长时间？（6 分）解：y （/）t2= 1 eT = 1 eT = 20%2 二-In（0.8）TT = 9s当输出达到最大值的95%时,Vfi） =
7、1 e-T = 1 e-9 = 95%1e 9 = 0.05t =9 x In（0.05）= 27s14下图为动态应变仪工作框图,请指出图中 A、B 和 C 分别代表什么？并说明 B 和 C 在系 统中的作用是什么？（6 分）xm(t)t 0A*放大器x(t)0Bx(t)0*显示记录x0(t振荡器y(t)答：A 电桥将电阻、电容、电感等参数变化转换为电压或电流输出B 相敏检波 解调C 低通滤波器 选取低频信号，抑制或衰减掉其他不需要的成分三、计算题（共 36 分）1-（9分）求下图周期性锯齿波31tTT 2 t 2 J的傅立叶级数并绘出其频谱图。解： a = 0 nbn = T I/2-1 -
8、 sin(n t)dt = |T/21 - sin(n t)dt =T 2 00cosC t)t0n0T/2-JT/20cosC t)、 0 dt n02cosn兀n = 2k k e整数 n = 2k +1sintsin 叫)+3sin(3t)1sin(3t)+1sin(5t)0204050=|0 n为奇数 n n n为偶数2. （9分）求周期余弦信号x（t）= Acoset的均值、均方值、自相关函数和自谱。解：均值lim T 卜血=T J：Aco =0 均方值卩 x=豐 T 卜2 (t n=T T(Acoset 九=手2c+cos2et n=号x Ts自相关函数R = lim丄JTx(t
9、)x(t +t h = T A 2coset - coseC +t )dtT oT o2自谱 S 6)n)+ 6 + )x 2oo3. （9分）有一薄壁圆管式拉力传感器如下图所示。已知其弹性元件材料的泊松比为0.3，电 阻应变片R、R、R和R阻值相同，且灵敏系数均为2,应变片贴片位置如图所示。若受拉234力 P 作用，问：（1）欲测量拉力P的大小，应如何正确组成电桥？请画出相应的电桥。当供桥电压e = 2V , = = 300憾时，输出电压e是多少（1皿=1 x 10 _6） ?i2oR2PLRaP R1 R 4=4(1+ 23 )K - e4i解：（1）为了测量力P大小，测试电桥应如下图所示
10、连接: 设RR2、R3、R4应变分别为竹，电，勺，竹。因为泊松比 “=0.3，故 R3、R4 的应变 3=4=-1=-0-3 X 300=-901 (AR AR AR AR )+2 3 4 - e41 RRRR 丿1234=4(300+300 _( 90)( 90)x 2 2 2=0j8mV4. （9分）一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径为4mm，工作初始间隙0.3mm,介电 常数为8.85xl0-i2F/m，试求：（1）工作中，若传感器参与工作的间隙变化量为2pm，电容变化量是多少？（2）若测量电路的灵敏度为100mV/pF，读数仪表的灵敏度为5 格/mV,当间隙变化量还为2 pm，读数
11、仪表示值变化多少格？解：（1）相对面积 A=nr2=5.027x 10-5m2由于两极板间距变化引起的电容变化量为：.3 x10-3AC = -|AH-&85x1y-12 x5*7x10-5 x2x10-6 =-9.85x10-3PF(2) 仪表示值变化格数为：N=5x100x(-AC)=5x100x9.85x10-3=4.9 格机械工程测试技术基础试卷一、选择填空题（每小题2分，共20分）1. 测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取（）A、干扰噪声信号B、正弦信号C、有用信号D、频域信号2. 测试装置静态特性的一个基本参数是（ ）A、阻尼系数B、灵敏度C、单位脉冲响应时间D、时间常数3.
12、概率密度函数提供了随即信号（ ）的信息。A、沿概率轴分布B、沿幅值域分布C、沿时域分布D、沿强度分布4. 反映噪声强弱程度的是响度，其单位是（）A、宋B、方C、分贝D、瓦5. 由几个频率不同的正弦信号合成的周期信号，合成信号的周期是（ ）。A、各信号周期的最小公倍数B、各信号周期的最大公约数C、各信号周期的平均值D、各信 号周期中的最大值6. 信号的时域与频域描述方法是依靠（）来确立彼此的关系。A拉氏变换B傅氏变换C卷 积 D 相乘7.极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）A成正比B方成正比C成反比D平方成 反比8. 脉冲函数的频谱是（ ）A 均匀谱 B 非均匀谱 C 逐渐增高 D 逐渐降
13、低9. 为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，常用（）作为解调器。 A鉴相器B整流 器 C 鉴频器 D 变压器10. 光线示波器的振子的幅频特性相当于（）滤波器的幅频特性。A低通B高通C带通D带 阻二、判断题（每小题2分，共20分）1. 凡频谱是离散的信号必然是周期信号。（ ）2. 当信号的时间尺寸压缩时，其频谱的频带加宽，幅值增高。（ ）3. 二阶系统的动态特性参数是阻尼比和固有频率。（ ）4. 测量小应变时，应选用金属丝应变片，测量大应变时，应选用半导体应变片。（ ）5. A/D转换就是把模拟信号转换成连续的数字信号。（）6. 一阶系统的时间常数t越小越好。（）7. 频率不变性原理是指任何测试装置的输出信号的频率总等于输入信号的频率。（ ）8. 在常系数的线性系统中，当初始条件为零时，系统输出的拉氏变换与输入量的拉氏变换之 比称为传递函数。（ ）9. 压电式传感器采用电荷放大器或电压放大器，所构成测量系统的特性总是相同的。（ ）10. 对连续时间信号进行离散采样时，只要采样频率足够高，就可以避免频谱“泄漏”。（ ）
