《机械工程测试技术基础》考试练习题及答案

（一）填空题

1、测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就是            ，其中目前应用最广泛的是电信号。

2、信号的时域描述，以        为变量；而信号的频域描述，以        为变量。

3、周期信号的频谱具有三个特点：               ，                ，                。

4、非周期信号包括              信号和                信号。

5、描述随机信号的时域特征参数有              、             、            。

6、对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是     对称，虚频谱（相频谱）总是     对称。

（二）判断对错题（用√或×表示）

1、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（   ）

2、非周期信号的频谱一定是连续的。（   ）

3、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（   ）

4、随机信号的频域描述为功率谱。（   ）

第二章  测试装置的基本特性

（一）填空题

1、某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，则输出信号的频率为       ，幅值           ，相位         。P51

2、当测试系统的输出与输入之间的关系为时，该系统能实现          测试。此时，系统的频率特性为            。

3、试求传递函数分别为和的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。

解答：串联后系统的传递函数可以写成

∴总灵敏度

4、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的        越小。

5、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有        关系为最佳。

（二）选择题

1、          不属于测试系统的静特性。

（1）灵敏度  （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数

2、从时域上看，系统的输出是输入与该系统       响应的卷积。

（1）正弦    （2）阶跃   （3）脉冲     （4）斜坡

3、两环节的相频特性各为和，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为        。

（1）  （2）  （3）（4）

4、忽略质量的单自由度振动系统是        系统。P52

（1）零阶   （2）一阶   （3）二阶   （4）高阶

5、一阶系统的动态特性参数是       。

（1）固有频率  （2）线性度  (3)时间常数  （4）阻尼比

（三）判断对错题（用√或×表示）

1、一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz的正弦信号，则必然导致输出波形失真。（   ）

2、在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（     ）P49

3、当输入信号一定时，系统的输出将完全取决于传递函数，而与该系统的物理模型无关。（   ）

4、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（   ）

5、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（    ）

6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（  ）

（四）简答和计算题

1、什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？

2、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？

3、测试装置实现不失真测试的条件是什么？

4、某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为。求其对周期信号的稳态响应。

解答：  因题设装置的频率响应函数为

此装置对所给输入信号，按线性叠加性和频率保持性   

其中，即 ； 

，即；

应分别有下列之增益和相移，并保持其原频率。

即   增益0.999  相移 

 增益0.5  相移

第三章  常用传感器

（一）填空题

1、属于能量控制型的传感器有                             等，属于能量转换型的传感器有                          等（每个至少举例两个）。

2、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用        引起的电阻变化，后者利用                      变化引起的电阻变化。

3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用         工作方式。

4、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         效应。

5、磁电式速度计的灵敏度单位是              。

6、压电式传感器是利用某些物质的           而工作的。

（二）选择题

1、电阻应变片的输入为       。

（1）力  （2） 应变   （3）速度   （4）加速度

2、结构型传感器是依靠       的变化实现信号变换的。P69

（1）本身物理性质   （2）体积大小  （3）结构参数   （4）电阻值

3、不能用涡流式传感器进行测量的是      。

（1）位移   （2）材质鉴别   （3）探伤   （4）非金属材料

4、面积变化型电容传感器的输出与输入，成           关系。

（1）非线性  （2）线性   （3）反比  （4）平方

5、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       。

（1）长度    （2）截面积    （3）电阻率  （4）高通

6、压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的        产生变化。P93

（1）固有频率  （2）阻尼比  （3）灵敏度   （4）压电常数

7、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。

（1）电容式    （2）压电式    （3）电阻式   （4）电涡流式

8、自感型可变磁阻式传感器，当气隙变化时，其灵敏度与之间的关系是：＝      。

（1）   （2）   （3）   （4）

9、光电倍增管是利用        效应制成的器件。P99

（1）内光电   （2）外光电  （3）光生伏特  （4）阻挡层

（三）判断对错题（用√或×表示）

1、滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（     ）

2、涡流式传感器属于能量控制型传感器（   ）

3、压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（    ）

（四）简答和计算题

1、哪些传感器可选作小位移传感器？

2、涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么？涡流式传感器能否测量大位移量？为什么？

3、电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？

4、电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是什么？应采取什么措施改进，就可以用电涡流传感器测量了。

5、压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？

6、试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。

（1）用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；

（2）两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。P85

7、某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径，工作初始极板间距离，介质为空气。问：

（1）如果极板间距离变化量，电容的变化量是多少？

（2）如果测量电路的灵敏度，读数仪表的灵敏度（格／mV）在时，读数仪表的变化量为多少？

解：因为电容式传感器   

  所以，电容的变化量 

又电容板板面积 

在空气中，初始间隙 

所以，电容的变化量

传感器的灵敏度

仪表指示的变化范围

答案：

（一）1、电阻、电感、电容、涡流；压电、磁电；2、金属丝的几何变形，半导体材料的电阻率变化；3、差动； 5、涡电流；6、mv / (m/s)；7、压电效应。

（二）（2）（3）（4）（2）（3），（3）（4）（4）（2）

（三）√ √ ╳ 

（四）略

第四章  信号调理、记录和显示

（一）填空题

1、电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为       输出的装置。

2、在桥式测量电路中，按照          的性质，电桥可分为直流和交流电桥。

3、在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化的           可将其分为半桥与全桥测量电路。

4、调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号       ，使高频信号的幅值随被测信号的       而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的            。

5、调频是利用信号电压的        控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而       与信号电压成正比。

6、常用滤波器的上、下截止频率、的定义为                    ，其带宽＝         ，

7、RC低通滤波器中RC值愈        ，则上截止频率愈低。P141

（二）选择题

1、设有一电路，是工作桥臂，，，是固定电阻，且。工作时，则电桥输出电压（    ）。为电桥的电源电压。

（1）   （2）    （3）    （4）

2、调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号          。

（1）相乘     （2）相除      （3）相加     （4）相减

3、一选频装置，其幅—频特性在区间近于平直，在区间急剧衰减，这叫       滤波器。

（1）低通    （2）高通     （3）带通     （4）带阻

4、一带通滤波器，其中心频率是，-3dB带宽是，则滤波器的品质因数等于           。

（1）   （2）   （3）   （4）

（三）判断对错题（用√或×表示）

1、平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。 （     ）

2、调幅波是载波与调制信号的叠加。                   （     ）

3、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。   （     ）

（四）简答和计算题

1、何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡，桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？

2、调幅波的解调方法有哪几种？

3、相关滤波器的的基本原理是什么？举例说明其工程应用。

4、以阻值，灵敏度的电阻丝应变片与阻值为的固定电阻组成电桥，供桥电压，若其负载电阻为无穷大，应变片的应变。

（1）求单臂电桥的输出电压及其灵敏度。

（2）求双臂电桥的输出电压及其灵敏度

5、若为调制信号，为载波，为调幅波（如图所示）

（1）利用傅里叶变换性质说明调幅过程的原理。

（2）画出载波与调幅波的双边频谱图。

第四章  信号调理、处理和记录

（一）1、电压或电流；2、激励电压；3、桥臂数；4、相乘，相乘； 6、幅值，频率；7、幅频特性曲线降为最大值的倍时对应的频率为截止频率；； 8、大；

（二）（1）（1）（2）（4）

（三）√ ╳  √

（四）略

第五章  信号处理初步

（一）填空题

1、为了识别信号类型，常用的信号分析方法有                、和                   。

2、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有                  、                              和                        。

3、在数字信号处理中，为避免频率混叠，应使被采样的模拟信号成为                 ，还应使采样频率满足采样定理即                    。

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、若x(t)是均值为ux为零的宽带随机信号其自相关函数τ=0时Rx(τ)                      ，τ ∞时Rx(τ)                         。

6、             用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。

7、若某一信号的自相关函数为，则该信号的均方值为=          ，均方根值为xrms=          。

8、最常用的功率谱估计方法为                     。

9、为信号的             沿频率轴的分布，称为          。

10、巴塞伐尔定理表示在        中计算的信号总能量，等于在        中计算的信号总能量。

（二）判断对错题（用√或×表示）

1、频率分辨力越高，则泄漏误差越小。（   ）

2、A/D转换器的位数越多，则量化误差越小。（   ）

3、对于周期信号，经整周期采样后，可完全避免栅栏效应。（   ）

4、窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。（   ）

5、互相关函数是偶实函数。（    ）

6、利用系统输入x(t)与输出y(t)的自功率谱密度函数，可求该系统的频率响应函数。（   ）

7、若系统是完全线性的，则输入-输出的相干函数一定为1。（   ）

（三）简答和计算题

1、已知信号，求信号的自相关函数，并画出自功率谱（双边幅值谱）。

2、求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数。

3、相关滤波器的基本原理是什么？举例说明其工程应用。

4、试根据一个信号的自相关函数图形，讨论如何确定该信号中的常值分量和周期成分。

5、某一系统的输入信号为x(t)，若输出y(t)与输入x(t)相同，输入的自相关函数和输入—输出的互相关函数之间的关系为，试说明该系统起什么作用？

6、应用巴塞伐尔定理求的积分值。

第五章  信号处理初步

（一）1、概率密度函数，自相关函数；2、带通滤波法，傅立叶变换法；3、有限带宽，；4、100；5、，0；6、相干函数；7、；8、周期图法；9、功率密度，能谱；10、时域，频域；

（二）1、╳；2、√；3、√；4、√；5、╳；6、╳；7、╳；

（三）1、，

；

2、；

3、同频相关、不同频不相关；

4、信号的常值分量为其自相关函数均值的开方，周期成分与其自相关函数周期成分的频率相同、幅值成比例关系；

5、该系统的作用是使信号幅值不变、相位提前T；

6、；

第六章  振动测试

（一）填空题

1、单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，位移共振频率      系统固有频率，速度共振频率      系统固有频率，加速度共振频率      系统固有频率。

2、单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，在相位共振处位移始终落后于激振力     度。

3、单自由度系统基础运动所引起的受迫振动，当激振频率      固有频率时，质量块和壳体之间的相对运动和基础振动近于相等。

4、激励方式分为          ，          ，          。

5、按所测的振动性质可将拾振器分为          和          。

6、阻抗头的前端是          ，后面是测量激振点响应的            。

7、压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：           、和                  。

8、机械系统的主要振动参数是          ，          和          。

9、相对法校准传感器时，经国家计量等部门严格校准过的传感器起着“振动标准传递”的作用，称为        传感器。

（二）判断对错题（用√或×表示）

1、压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（   ）

2、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（   ）

3、压电式加速度计手持探针法测振时，加速度计的使用上限频率最低。（   ）

4、压电式加速度计的重量越轻，使用上限频率越高，灵敏度越低。（    ）

5、涡流位移传感器属于绝对式拾振器。（   ）

6、低频激振时，激振器的安装固有频率应比激振频率高3倍以上。（   ）

7、快速正弦扫描激振属于宽带激振法。（   ）

8、脉冲锤的锤头越软，则激励的频率范围越大。（   ）

9、在振动测试中，测得的激励和响应之间的相位差包括了测试系统中所有仪器的相移。（   ）

（三）简答和计算题

1、对单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，分别写出其位移频响函数、速度频响函数、加速度频响函数。

2、对单自由度系统基础位移所引起的受迫振动，分别写出其相对位移频响函数、绝对位移频响函数。

3、对于压电式加速度计，画出其工作原理图，并说明为什么其上限频率取决于固有频率？

4、对于磁电式绝对速度计，画出其工作原理图，并说明为什么其下限频率取决于固有频率？

5、如何用实频曲线估计系统的固有频率和阻尼比？画图说明。

参

第一章  信号及其描述

（一）1、信号；2、时间（t），频率（f）；3、离散性，谐波性，收敛性；4、准周期，瞬态非周期；5、均值，均方值，方差；6、偶，奇；

（二）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√；

（三）1、，；2、0，，；3、；4、； 、；

第二章  测试装置的基本特性

（一）1、1/2，，；2、123；3、傅立叶变换法，滤波器法；4、；5、被测量；6、线性；

（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1）

（三）╳  √ √ √ ╳ ╳

（四）略

第四章  信号调理、处理和记录

（一）1、电压或电流；2、激励电压；3、桥臂数；4、相乘，相乘；5、鉴频；6、幅值，频率；7、幅频特性曲线降为最大值的倍时对应的频率为截止频率；；，8、大；

（二）（1）（1）（3）（2）（4）

（三）√ ╳ ╳ √

（四）略

第六章  振动的测试

（一）1、小于，等于，大于；2、90；3、远大于；4、稳态正弦激振，随机激振，瞬态激振；5、相对式，绝对式；6、力传感器，加速度计；7、电荷放大器，电压放大器；8、固有频率，阻尼比，振型；9、参考。

（二）1、╳；2、╳；3、√；4、√；5、╳；6、√；7、√；8、╳；9、√；

（三）略