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1、机械工程测试技术（刘培基）第二章 信号描述及其分析21 描述周期信号的频率结构可采用什么数学工具?如何进行描述?周期信号是否可以进行傅里叶变换?为什么?22 求指数函数的频谱。23 求周期三角波(图25a)的傅里叶级数(复指数函数形式)。24 求图2-15所示有限长余弦信号的频谱。设 25 当模拟信号转换为数字信号时遇到哪些问题? 应怎样解决? 第三章 测试系统的基本特性 31 测试装置的静态特性指标主要有哪些?它们对装置的性能有何影响?32 什么叫一阶系统和二阶系统?它们的传递函数、频率响应函数及幅频和相频特性表达式是什么?33求周期信号工通过传递函数为的装置后所得到的稳态响应。34 一气象
2、气球携带一种时间常数为的一阶温度计，并以的上升速度通过大气层。设温度随所处的高度按每升高下降的规律变化，气球将温度和高度的数据用无线电送回地面。在处所记录的温度为。试问实际出现的真实高度是多少?35 某传感器为一阶系统，当阶跃信号作用在该传感器时，在时，输出；时，输出；在时，输出，试求该传感器的时间常数。36 求信号通过阶系统后的输出。设该系统时间常数，系统的静态灵敏度为。37 某测试系统频率响应函数为；试求该系统对正弦输入的稳态响应。38 单位阶跃信号作用于一个二阶装置之后，测得其响应中产生了数值为2.25的第一个超调量峰值。同时测得其衰减振荡周期为。已知该装置的静态增益为5，试求该装置的传
3、递函数和该装置在无阻尼固有频率处的频率响应。39 设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为1000Hz，阻尼比，问使用该传感器作频率为500Hz的正弦力测试时，其幅值比和相角差各为多少?若该装置的阻尼比可改为，问和又将作何种变化?310 如何理解信号不失真测试的条件?若要求输入信号通过系统后反相位，则对系统有何要求?第四章 常用传感器原理及应用41 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别?各有何优缺点?应如何根据具体情况选用?42 有一电阻应变片，其R=120，灵敏度K=2，设工作时的应变为1000，问R=?若将此应变片接成图426所示的电路，试求：1)无应变时电流
4、表示值；2)有应变时电流表示值；3)电流表指示值的相对变化量；4)试分析这个变化量能否从电流表中读出?43 许多传感器采用差动形式，差动传感器有何优点?44 一电容式传感器，其圆形极板半径r=4mm，初始工作间隙=0.3mm，若工作时极板间隙的变化量时，电容变化量是多少?45 何为压电效应和逆压电效应?常用的压电材料有哪几类?46 压电式传感器的测量电路为什么常用电荷放大器?47 何为霍尔效应?其物理本质是什么?48 分别用光电元件和霍尔元件设计测量转速的装置，并说明其原理。第五章 信号的变换与处理51在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片金属电阻应变片R1和R2，接入点桥。若
5、应变片的阻值R=120，灵敏度K=2，钢的泊松比=0.285，桥压U0=3V，当应变片受到的应变为1000时，求点桥的输出电压。52 什么是滤波器的分辨力？与哪些因素有关？53 分别设计一个截至频率为1kHz的二阶有源低通滤波器和一个截至频率为100kHz的二阶有源高通滤波器。54 调幅波是否可以看成是调制信号与载波信号的叠加？为什么？55 说明相敏检波器的作用和基本原理。第六章 随机信号分析61 概率密度函数的物理意义是什么?它和均值、均方值有何联系?62 自相关函数和互相关函数在工程上有何应用?举例说明。63 已知一个随机信号的自功率谱密度函数为，将其输入到频率响应函数为的系统中，试求该系
6、统的输出信号的自功率谱密度函数，以及输入、输出函数的互功率谱密度函数。第七章 机械位移测量71 哪些类型的传感器适合于100mm以上的大量程位移测量?72 变极距电容传感器的线性范围如何、它适合高精度微小位移测量否?还有哪些类型的传感器适合高精度微小位移测量?73 数字式位移传感器有哪些种类?阐述其各自的工作原理?74 采用四细分技术的增量式轴角编码器，参数为2048p/r，与螺距为2mm的丝杠相联接。实测轴角编码器在1s的时间内输出了411648个脉冲，请计算丝杠转过的圈数、与之配合的螺母移动的直线位移及螺母移动的平均速度。75 有一差动电容传感器，动极板处于中间位置时两个电容器的电容均为2
7、0pF，正弦激励源的电压峰峰值为12V、频率为15kHz，请完成： (1)设计一个电桥电路，具有电压输出的最大灵敏度；(2)计算传感器以外两个桥臂的匹配阻抗值；(3)传感器电容变化量为lpF时，桥路的输出电压为多少?第八章 振动的测量81 何谓相对式测振传感器?何谓惯性式测振传感器?它们之间有什么不同?82 要使惯性式位移传感器、惯性式速度传感器和惯性式加速度传感器的输出量能够准确地反映被测物体的振动参数，它们各应该满足什么条件?83 已知某应变式加速度传感器的阻尼比，当时，传感器的相频特性可近似的表示为： ；设输入信号是一个由多个谐波组成的周期信号： ，当该信号经过应变式加速度传感器时，其响
8、应为 。式中为整数，试证明输出波形有没有相位失真?84 用某惯性式位移传感器测量振动时，若要求其测量误差不超过2，问其可测频率范围有多大(取)?85 根据磁电式惯性速度传感器的结构，说明为了扩展可测下限频率，在结构设计上采取了哪些措施?86 压电式加速度传感器是否能够测量常值加速度?为什么?第九章 应变力和扭矩的测量91 简单拉伸试件上贴有两片电阻应变片，一片沿轴向，一片与之垂直，分别接入电桥相邻两臂。已知试件弹性模量E=2.0 1011Pa，泊松比，应变片灵敏系数K=2，供桥电压U0=5V，若测得电桥输出电压UBD=8.26mV，求试件上的轴向应力为多少Pa?92 以单臂工作为例，说明电桥实
9、现温度补偿必须符合哪些条件?93 为了测量某轴所承受的扭矩，在其某截面的圆周上沿轴向45o方向贴了两个电阻应变片，组成半桥。已知轴径d=40mm，弹性模量E=2.0 1011Pa，泊松比。若由静态应变仪测得读数为1000，求该轴所受的扭矩大小?94 一构件受拉弯综合作用，试设计如何贴片阻桥才能进行下述测试：(1)只测弯矩，并进行温度补偿，消除拉力的影响；(2)只测拉力，并进行温度补偿，消除弯矩的影响。95 试述转轴扭矩测量的原理和方法。96 有一扭矩标定小轴，其轴径d=30mm，弹性模量E=2.0 1011Pa，泊松比，加载力臂L=1000mm。若用静态应变仪全桥测其应力，若加载50N时，静态
10、应变仪读数为多少?用同种材料直径D=300mm的轴进行实测，测试条件与标定完全相同，问当应变仪读数与上面标定相同时，实测轴所受的扭矩是多少?第十章 温度测量101 当热电偶的参考温度不为0oC时，应怎样测量温度？举例说明。102 分别说明热电偶，金属热电阻和半导体热敏电阻的特点和用途。第十一章 压力和流量的测量111 说明力平衡压力变送器的工作原理。112 利用弹簧管作为压力敏感元件，试设计一个霍尔压力变送器。113 流量主要有哪些测量方法？114 电磁流量计有哪些特点？ 第十二章 计算机控制测试系统121 计算机数据采集的设计原则，设计内容及设计步骤有哪些？122 计算机数据采集系统主要有哪
11、些功能部分组成？123 什么是虚拟仪器？虚拟仪器是怎样组成的？124 计算机数据采集系统一般有哪几种地线？有几种主要的接地方式？125 对计算机数据采集系统产生干扰因素有哪些？如何进行干扰抑制?126 计算机数据采集系统中通常采用哪些可靠技术？工程测试技术（康宜华）习题 第1章 绪论1.列出你身边的测试技术应用的例子。2.系统地提出(或介绍)你了解的(或设想的)与工程测试相关的某一考虑通过本门课程的学习，你如何来解决这一问题。 第2章 信号分析基础1.求信号的周期，并绘出时域图形。2.确定序列是不是周期性的，如果是，求出其周期，并给出波形图。3.已知余弦信号，试给出其幅值谱与相位谱，并作比较。
12、4.如习题图1所示， 已知周期矩形脉冲信号在一个周期内的表达式为： 试求其幅值谱与相位谱，并研究在时移情况下的相位谱。5.如习题图2所示，矩形脉冲信号求其频谱，并研究当时移时的频谱特征。6.已知矩形单脉冲信号的频谱为，试求习题图3所示的矩形信号的频谱。习题图37.已知信号x(c)：，试用Fourier级数展开式求其复数形式的幅值谱与相位谱，再用Fourier变换式求其幅值谱密度与相位谱，并绘出图形作比较。8.已知信号，试绘图表示：(1)Fourier级数实数形式的幅值谱、相位谱；(2)Fourier级数复数形式的幅值谱、相位谱；(3)幅值谱密度、能量谱密度；(4)功率谱密度。9.对三个余弦信号
13、进行理想采样，采样频率，求三个采样输出序列，比较这三个结果，画出的波形及采样点位置，并解释频率混叠现象。10.计算以下序列的离散傅立叶变换：。11.已知一信号的最高频率含量为1kHz，记录长度T=40s，今对该模拟信号进行数字化处理，已决定采样频率为2kHz，采样点数为2048点，问：(1)所得数字信号有无功率泄漏现象，为什么?(2)所得数字信号有无频率混叠现象，为什么?第3章 传感器原理及应用基础1.什么叫传感器?它由哪几部分组成?它们的作用及相互关系怎样?2.简述应变式电阻传感器的工作原理。3.把一个变阻器式传感器按习题图4接线，它的输入量是什么?输出量是什么?在什么条件下它的输出量与输入
14、量之间有较好的线性关系?4以测量温度为例，分析不同方法的特点，请从下面几点考虑：(1)测量的温度范围；(2)测量方法的适应情况。5将上述温度换为磁场，回答同样的问题。6差动变压器的零点残余电压产生的原因是什么?怎样减小和消除它的影响?7何为涡流效应?怎样利用涡流效应进行位移测量?8电容式传感器的工作原理和主要性能是什么?9简述电容式传感器的主要优缺点。10如何改善单极式、变极距型电容传感器的非线性?11磁电式传感器可分为几类?各有什么性能特点?12请利用压电式传感器设计一个测量轴承支座受力情况的装置。13如何测量太阳的温度?14请列出测量物体位置的几种方法(不少于3种)，请描述其基本原理，各种方法的特点，局限性。15红外探测器有哪些类型?并说明它们的工作原理。16磁栅式传感器的误差是哪些因素引起的?可应用于哪些场合?17透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样产生的?条纹间距、栅距和夹角的关系是什么?18试述光敏电阻、光电二极管、光电晶体管和光电池的工作原理，如何正确选用这些器件?请举例说明。19光电传感器包含哪几种类型?各有何特点?用光电式传感器可以测量哪些物理量?20试叙述脉冲盘式数字传感器的一般结构。用一只每圈有1024个输出脉冲的脉冲盘式传感器设计一个测量高速钻床的转速装置，最高转速为5000rmin。21简述热电偶与热电阻测温原理。22试比较热电偶测温与热电阻测温有什么不同(从
