机械工程测试技术基础期末试题及答案Word文档格式.docx
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〔一〕填空题
-,输入信号x〔t〕sin丄,那么输出信号
2j12
测试。
此时,系统的频率特性为H〔j〕
5、传感器的灵敏度越高,就意味着传感器所感知的被测量—越小。
6、一个理想的测试装置,其输入和输出之间应该具有线性关系为最正确。
〔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Q1〔〕和Q2〔〕,那么两环节串联组成的测试系统,其相频特性为。
4、一阶系统的阶跃响应中,超调量
(2)存在,但<1
(4)不存在
系统。
(1)存在,但<5%
(3)在时间常数很小时存在
5、忽略质量的单自由度振动系统是
(1)零阶
(2)一阶(3)二阶(4)高阶
6、一阶系统的动态特性参数是。
(1)固有频率
(2)线性—(3)时间常数(4)阻尼比
倍所经过的
7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数,可取输出值到达稳态值时间作为时间常数。
(1)
(2)(3)(4)
(3)判断对错题(用"
或x表示)
1、一线性系统不满足“不失真测试〞条件,假设用它传输一个1000Hz的正弦信号,那么必然导致输出波形失真。
(x)
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。
(V)
3、当输入信号x(t)一定时,系统的输出y(t)将完全取决于传递函数H(s),而与该系统的物理模型无关。
(V)
4、传递函数相同的各种装置,其动态特性均相同。
(V)
5、测量装置的灵敏度越高,其测量范围就越大。
(x)
6、幅频特性是指响应与鼓励信号的振幅比与频率的关系。
(4)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
内的输出y(t)的表达式。
第三章常用传感器
(1)填空题
1、属于能量控制型的传感器有—电阻、电感、电容、涡流_等,属于能量转换型的传感器有压电、磁电等(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根底的区别在于:
前者利用_金属丝的几何变形_引起的电阻变化,后者利用—半导体材料的电阻率变化_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_差动—工作方式。
4、压电式传感器的测量电路(即前置放大器)有两种形式:
_电荷_放大器和_电压放大器,后接—电荷—放大器时,可不受连接电缆长度的限制。
5、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_涡电流_效应。
6、磁电式速度计的灵敏度单位是mv/(m/s)_。
压电式传感器是利用某些物质的—压电效应—而工作的。
(2)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。
(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〕〔4〕非金属材料
4、变极距面积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〕
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。
〔1〕固有频率〔2〕阻尼比〔3〕灵敏度〔4〕压电常
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S与之间的关系是:
S
(1)
k1
(2)k(3)k2(4)
k
9、
光电倍增管是利用
效应制成的器件。
内光电〔2〕外光电
3〕光生伏特
(4)
阻挡层
〔三
〕判断对错题〔用"
或X表示〕
滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。
(
V)
涡流式传感器属于能量控制型传感器〔V
)
压电加速度计的灵敏度越高,其工作频率越宽。
(X
4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。
〔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拟,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假设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良,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。
7、某电容传感器〔平行极板电容器〕的圆形极板半径r4〔mm〕,工作初始极板间距离
00.3〔mm〕,介质为空气。
问:
〔1〕如果极板间距离变化量1〔m〕,电容的变化量C是多少
〔2〕如果测量电路的灵敏度k1100〔mVpF〕,读数仪表的灵敏度k25〔格/mV在1〔m〕时,读数仪表的变化量为多少
第四章信号调理、记录和显示
1、电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为_电压或电流输出的装置。
2、在桥式测量电路中,按照—鼓励电压的性质,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—桥臂数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—相乘,使高频信号的幅值随被
测信号的变换而变化。
信号调幅波可以看作是载波与调制波的相
乘。
5、调频波的解调又称为鉴频。
6、调频是利用信号电压的幅值—控制一个振荡器,使其输出为等幅波,而—频率一与
信号电压成正比。
7、常用滤波器的上、下截止频率J、fc2的定义为_幅频特性曲线降为最大值的1£
倍
时对应的频率为截止频率,其带宽B=_Bfc2fc1_,假设为倍频程滤波器仁1
与fc2的关系为—fc22fci。
8、RC低通滤波器中RC值愈大,那么上截止频率愈低。
1、设有一电路,R1是工作桥臂,R2,R3,R4是固定电阻,且R1R2R3R4。
工
〔三〕判断对错题〔用"
或x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。
〔x〕
3、带通滤波器的波形因数值越大,其频率选择性越好。
4、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、抗混滤波器的作用是什么它选用何种滤波器其截止频率如何确定
4、相关滤波器的的根本原理是什么举例说明其工程应用。
5、以阻值R12O,灵敏度S2的电阻丝应变片与阻值为12O的固定电阻组成电桥,供桥电压V。
3V,假设其负载电阻为无穷大,应变片的应变2OOO。
〔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
6、假设x〔t〕为调制信号,y〔t〕cos2fot为载波,Xm〔t〕为调幅波〔如下图〕
〔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。
第五章信号处理初步
(-
」)填空题
为了识别信号类型,
常用的信号分析方法有
、
和。
为了获得测试信号的频谱,常用的信号分析方法有
、和。
在数字信号处理中,为防止频率混叠,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
。
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100Hz。
假设x(t)是均值为u
为零的宽带随机
信号
其自相关函数T=0时
Fx(t)
T8时R<
(T)
6、
用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。
7、
假设某一信号的自相关函数为
Acos(),那么该信号的均方值为x2=,均方
根值为Xrms=。
8
最常用的功率谱估计方法为
Sx(f)为信号的
沿频率轴的分布,
X(f)
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。
(2)判断对错题(用"
或X表示)
1、频率分辨力越高,那么泄漏误差越小。
()
2、A/D转换器的位数越多,那么量化误差越小。
3、对于周期信号,经整周期采样后,可完全防止栅栏效应。
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、假设系统是完全线性的,那么输入-输出的相干函数一定为1。
(3)简答和计算题
1、信号x(t)AoAcos(吐JA2sin
(2),求信号的自相关函数Rx(),并画出自功率谱Sx()(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、相关滤波器的根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),假设输出y(t)与输入x(t)相同,输入的自相关函数Rx()和输入一输出的互相关函数Rxy()之间的关系为Rx()Rx(T),试说明该系统起
什么作用
6、应用巴塞伐尔定理求sine(t)dt的积分值。
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、单自由度系统根底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根底振动近于相等。
4、鼓励方式分为,,。
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—二。
7、压电式传感器的测量电路〔即前置放大器〕有两种形式:
8、机械系统的主要振动参数是,和。
“振动标准传递〞的
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作用,称为传感器。
〔二〕判断对错题〔用"
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,那么鼓励的频率范围越大。
9、在振动测试中,测得的鼓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。
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、对单自由度系统根底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。
参考答案
信号及其描述
第一早
4、准周期,瞬态
〔一〕1、信号;
2、时间〔t〕,频率〔f〕;
3、离散性,谐波性,收敛性;
j4fa
被测量;
6、线性;
(2)(4)(3)
(2)(4)
(2)(3)
(1)
(3)XVVVXX
(4)略
(1)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;
4、电荷,电压,电荷;
5、涡电流;
6、mv/(m/s);
7、压电效应。
(2)
(2)(3)(4)
(2)(3),(3)(4)(4)
(2)
(3)VVXX
第四章信号调理、处理和记录
(一)1、电压或电流;
2、鼓励电压;
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1£
倍时对应的频率为截止频率;
Bfc2fc1;
fc22fc1,8、大;
(2)
(1)
(1)(3)
(2)(4)
(3)VXXV
(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,fs2fh;
3、同频相关、不同频不相关;
周期成分与其自相关函数周期成分
T;
4、信号的常值分量为其自相关函数均值的开方,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
第六章振动的测试
8、
〔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;
固有频率,阻尼比,振型;
9、参考。
〔二〕1、X;
2、X;
3」;
4.V;
5、X;
6」;
7.V;
8、X;
9>
V;
三〕略
河北科技大学200X——200X学年第一学期
?
传感器与测试技术?
期末考试试卷
学院班级姓名学号
题号
'
一一-二二
三
四
五
六
总分
得分
一、填空〔每空1份,共20分〕
1.
测试技术的根本任务是
2.
从时域看,系统的输出是其输入与该系统
的卷积。
3.
信号的时域描述,以
为独立变量;
1
而信号的频域描述,以
为独立变量。
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
的性质,可将其分为直流电桥与交流电桥。
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
而工作的。
&
带通滤波器的上下限截止频率为
fC2、fC1,
其带宽B=
;
假设其带
宽为1/3倍频程那么fC2=
fc1。
9.
属于能量控制型的传感器有
、等。
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、
函数和
函数进行数学描述。
、
选择题〔把正确答案前的字母填在空格上,每题
1分,共10分〕
不能用确定的数学公式表达的信-
P.曰号是
信号。
A
复杂周期B非周期
C瞬态
D随机
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.—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
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,
也可到达分析的目的。
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<1C在时间常数很小时存在D不存在
三、判断题〔用"
或X表示,在正确的题目对应的括号里填"
,反之填X,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.()假设系统是完全线性的,那么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
8A
x(t)sin
ot
sin3ot
sin5ot
3
5
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
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
五、计算题〔共14分〕
1.〔6分〕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R120,灵敏度S2.5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〕某车床加工外圆外表时,外表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I、H和主轴川上的齿轮齿数分别为乙=30,Z2=40,Z3=20,Z4=50,
传动轴I的转速为n1=2000转/分〔根据传动比计算可知:
传动轴n的转速为n2=1500
转/分,主轴川的转速为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
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、电何
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〕
河北科技大学200X—200X学年第一学期
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.鼓励电压〔或工作电压或桥压或电源
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- 机械工程 测试 技术 基础 期末 试题 答案