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1、机械工程测试技术基础(第三版)试卷集.一、填空题1、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是一的。2、均方值Wx2表示的是信号的强度，它与均值七、方差。：的关系是x2=Hx2+6x2。3、测试信号调理电路主要有电桥、放大调制解调电路。4、测试系统的静态特性指标有非线性度灵敏度回程误差一。5、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的 。6、传感器按信号变换特性可分为一物性型传感器、结构型传感器7、当_660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_。8、和差特性的主要容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合相邻相反、相对相同 的变化，才能使输出有最大值。9、信号
2、分析的过程主要包括：信号处理。10、系统动态特性在时域可用一来描述，在复数域可用一来描述，在频域可用脉冲响应函数来描述。11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对一差模信号有放大作用。12、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。13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其与输入的控制电压成线性关系。14、调频波的解调又称 电路称为 。15、滤波器的通频带宽和响应时间成 关系。16、滤波器的频率分辨力主要由其 决定。17、对于理想滤波器，滤波器因数入=1 。18、带通滤波器可由低通滤波器(fc2)和高通滤波器(fc1)串联而成(fc2七)。
3、19、测试系统的线性度和滞后度是由 _误差引起的；而重复性误差是由随机误差引起的。二、问答题(共30分)1、什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。(10分)2、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？ (10分)3、选用传感器的原则是什么？ (10分)三、计算题(共55 分)1、已知信号 x(t)=e-t (tN0)，(1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。(2) 求x(t)的自相关函数Rx (t)。(15分)2、二阶系统的阻尼比&=0.2，求3 = 3n时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10%，应取多大阻尼比？。(10分)3、一电容传感器
4、，其圆形极板r = 4mm，工作初始间隙S 0 =0.3mm，(1) 工作时如果传感器的工作间隙变化6=2rm，求电容的变化量。(2) 如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF，读数仪表灵敏度S2=5格/mv，在AS =2 um时，读数仪表的指示值变化多少格？(e 0= 8.85X10-12 F/m)(8 分)4、已知RC低通滤波器的R=1KQ，C=1MF，当输入信号七=100sin1000t时，求输出信号uy。(7分)5、(1)在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。(2)如被测量x(t) = sinwt，载波y(t)=sin6st，画出各环节信号的波形图。(15分一、问答题答：测试是测
5、量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。(1) 测量对象(2) 传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。是测试系统中的关键部件。(3) 中间转换电路(信号调理电路)：作用是将传感器的输出信号进行传输、放大和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。(4) 信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理(如：计算、频谱分析、数据储存等)（5）显示、记录部分：作用是输出测试结果。2、答：相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=（1+2H） s+XEs,其中H为材料的泊桑
6、比，E为材料的弹性模量，（1+2H）e是 由几何尺寸变化引起的阻值变化，入Es是由电阻率的变化引起的阻值变化。不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R（1+2H）s, SR1+2H;而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电 阻率发生变化引起电阻变化。所以dR/R=XEs, SXEo各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。3、基本原则是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。（1）静态特性方面：a、应使被测量的变化围在传感器的线性围以，并保证线性误差在允许围；b、传感器的分辨率（力）从数据上应小
7、于测量要 求的分辨率（力）c、满足实际要求的条件下，精度不宜过高。Ac 8 A3. 解：（1）；S=-A 5 2 0=-4.94X10-9F/m.当 A5 = + 2Hm 时，Ac =S A5 =-4.94X10-9F/mX( 土 2X 10-em)=-+9.88 X 10-15F(2)读取仪表的变化格数为：9.88X10-15X1012S S2=9.88X 10-3X 100X5=4.94（格）4.解：=-=10 -9 Hz 2kt t RC.低通滤波器的截止频率Wc2=2兀fc2=2兀 而输入信号 Hx=100sin100t 的频率 Wx=1000Hz W ,所以低通滤波器相当于积分器，H
8、 = Hxdt =10-9 100 sin 1000tdty RC=10-10sin （1000t-90。）5.解：见课本101页，图3-19动态应变仪方框图，以及各波形图。一、填空题（每空0.5分，共15分）1、非周期信号可分为瞬变非周期信号和信号。2、均方值中：表示的是信号的强度，它与均值七、方差。：的关系是。3、测试系统的静态特性指标有灵敏度非线性度x回程误差。4、测试系统的组成类型大体分为 和。5、当&6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 。6、和差特性的主要容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合相邻相反一、相对相同的变化，才能使输出有最大值7、信号分析的
9、过程主要包括：信号处理信号分析。8、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。9、在数据采集系统中，常采用一程序控制放大器。10、根据载波受调制的参数的不同，调制可分为调频调相。11、压控振荡器的输出电压是方波信号，其 与输入的控制电压成线性关系。12、调频波的解调电路称为 。13、滤波器的频率分辨力主要由其 决定。14、决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力。15、带通滤波器可由低通滤波器（fc2）和高通滤波器（fc1）串联而成（fc2七）。16、用滤波的方法从信号提取的频率成分越窄，即带宽越小，需要的时间就越_。17、如信号的自相关函数为Acosst，则其均方值中卢A。18
10、、低通滤波器对阶跃响应的建立时间Te带宽B成，或者说它们之间的乘积是一。19、测试系统的线性度和滞后度是由_误差引起的；而重复性误差是由一误差引起的。二、问答题(共30 分)1、什么是测试？简述测试技术的含义。(10分)2、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？ (10分)3、简述调幅波的特点。(10分)三、计算题(共55分)5、已知信号 x(t)=e-t (tN0)，(1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。(2) 求x(t)的自相关函数Rx (t)。(10分)2、求周期信号x(t)=cos10t + sin (100t 45。)通过时间常数为0.005s的一
11、阶系统的输出信号。(10分)3、磁电式速度传感器线圈平均直径D=25mm，气隙磁感应强度B=6000Gs，如传感器的灵敏度S=600mv/cm/s，则工作线圈匝数应为多少？ (7分)4、已知调幅波 x (t) = (100 + 30 cos Q t +20 cos3Qt )coss t，其中 f c=10KHz，fQ=500Hz。试求：(1) xm(t)所包含的各分量的频率和幅值。(2) 绘出调制信号与调幅波的频谱。(13分)5、(1)在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。(2)如被测量x(t) = sinst，载波y(t)=sin6st，画出各环节信号的波形图。(15分)二、问答题1、
12、答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。(6) 测量对象(7) 传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。是测试系统中的关键部件。(8) 中间转换电路(信号调理电路)：作用是将传感器的输出信号进行传输、放大和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。(9) 信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理(如：计算、频谱分析、数据储存等)(10) 显示、记录部分：作用是输出测试结果。2、答：相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H) e+XEe，其
13、中H为材料的 泊桑比，E为材料的弹性模量，(1+2H)e是由几何尺寸变化引起的阻值变化，入Ee 是由电阻率的变化引起的阻值变化。不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R (1+2H) e，S1+2H;而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻 变化。所以 dR/R= X Ee，SXE。各自的优点分别为： 电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。3、特点有：(1) 当调制信号x(t)0时，调幅波乂” (t)与载波y(t)同频同相，其幅值的大小与x(t)的大小有关；x(t) y(t)(2) 当x(t)0时
14、，xm (t)与载波y(t)同频反相，其幅值大小仍与x(t)的大小有关；(3) 调幅波是一高频，但其包洛线和调制信号x(t)相似，其副值受x(t)变化的影响，y(t)的频率越高，即波形越宽，相似程度越好。I* 3三、计算题：1、x(f)= J-3兀1兀1x(t) e-j2ftdt=-1 + j2nfe(-j2 f-1) 3 = TT2f1则 I x(f) | = 4/，(f)=-arctg(2 兀 f)频谱图如下: Rx( )J x(t)x(t+ )dt=J e tY+)dt =e Ye -如出=亏 e-T2、解：对于二阶系统：当w=wn时，A(w) =1/2 Z,中卜w)=-90。幅值误差=A(w)-1X100%=150%A m相位误差=山(w)= -90。如使幅值误差不大于10%，则| A(w)-1 IW0.1即 0.9WA(w)W1/2 ZW0.1.1/2.2WZW1/1.8,阻尼比应在0.460.55之间选取。3. 解：L.磁感应传感器的灵敏度S=WRl,所以线圈匝数 W =S/ Rl,有 B=6000GS=0.6T=0.6VS/m2v=兀 D=25兀 mm,S=600mv/cm/s=0.6v/10-2m/s=25 兀 X 10-3m .W=0.6/(0.6X25兀)=4X103/兀 F274(匝)4.解:(1)/ x (t)= (100+30cosQ t+20cos3
