工程测试考试题有答案.docx
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工程测试考试题有答案
试题
5
1、求传递函数为H(S)=5的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应y(t),并求
10.01S
出幅值误差和相位误差。
答:
由频率保持性知
y(t)=10|H(3)|sin(62.8t+$(3))
$(w)=-arctg(T3)=-tg-1(0.01x62.8)=-32°
•••y(t)=42.3sin(62.8t-32°)
•••幅值误差为5X10-42.3=7.7,相位误差为32°
2、实现不失真测试的条件是什么?
分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试。
答:
.测试装置实现不失真测试的条件是
A(3)=A0=常数
$(3)=-t03
为能满足上述条件,对于一阶装置,时间常数T原则上越小越好,对于二阶装置一
般选取E=0.6〜0.8,3=0〜0.583n。
3、用一阶量仪作100Hz正弦信号的测量,如要限制振幅误差在5%以内,则该量仪
的时间常数应设计成多大?
答:
一阶量仪的频率响应函数①H(j)1一,②幅频特性H()1/1()2,
1j
3欲误差小于5%,H()应大于0.95,已知2f200
4故:
1/;,1(200)2应大于0.95,⑤解得:
0.000523
4、某光线示波器的振动子输入i(t)为单位阶跃,输出(t)如下图所示的衰减振动,试
根据图中数据确定该振动子的固有频率n及阻尼比
:
人垮G圧
1
i
V\_:
_\十
答:
①由图可见衰减振动的周期为
6.28ms=6.2810‘s
1000
即衰减振动的频率fd
6.28
,相应d2fd1000r/s
lnM12
M2
②阻尼比
与振幅衰减的关系为
lnM:
2W2,图中注明
5、一磁电式速度传感器的幅频和相频特性如下图所示,其中0为该传感器的固有角频
率,为被测角频率,其阻尼比为0.7,为了尽量减小测量时的幅值和相位误差,
(1)该
传感器应工作在什么条件下?
(2)f0=10Hz时,其工作最低频率(f)范围应为多少?
答:
(1)应工作在0的条件下。
(2)f(78)f。
,即f7080Hz。
此时幅值误差很小,相位差接近180,成
为一个反相器。
6、用时间常数为0.001秒的一阶装置对正弦信号进行测量,要求振幅误差在5/100以内,
求该装置能够测量的正弦信号的最高频率。
6、2、用传递函数为.■'11'_的一阶测量装置进行周期信号测量。
若将幅度误差限制在5%以下,
试求所能测量的最高频率成分。
此时的相位差是多少?
解:
(1)已知一阶系统误差公式。
1一<5%
+1
.1=93%
JT+1
r=0.0025
(2)解得w=131.47
号,问幅值误差分别为多少?
8、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。
已知传感器的固有频率为800Hz,阻尼比为E=0.7用该传感器作频率为400Hz正弦力测试时,其幅值比A@和相角差$(c各为多少?
若用其测量频率为400Hz的方波信号,输出信号是否失真?
为什么?
作出输出信号的波形图。
9、液体温度传感器是一阶传感器,现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程为
4dy/dx+2y=2103x。
|y:
水银柱高(m),x:
被测温度(°
求:
(1)水银温度计的传递函数;
(2)温度计的时间常数及静态灵敏度;
(3)若被测水温是频率为0.5Hz的正弦信号,求此时的振幅误差和相角误差。
10、一滤波器电路如图所示,R=0.5KQ,C=2uF,1)该滤波器是低通、高通还是带通
滤波器?
2)确定频率响应函数H(c)以及滤波器的截止频率;3)当输入信号
ux
ux=100cos(1000t-45?
)时,求输出信号uy,并比较其幅值及相位关系。
uy
11、一压电式力传感器,将它与一只灵敏度Sv可调的电荷放大器联接,然后接到灵敏
度为Sx=20mm/v的光线示波器上记录,现知压电式压力传感器灵敏度为Sp=5pc/Pa,该测试
系统的总灵敏度为S=0.5mm/Pa,试问:
(1)电荷放大器的灵敏度Sv应调为何值(v/Pc)?
(2)用该测试系统测40Pa的压力变化时,光线示波器上光点的移动距离是多少?
12、想用一个时间常数t=0.0005秒为一阶装置作正弦信号的测量,如要求限制振幅误
差在5%以内,试问:
(1)该装置所能测量的正弦信号的最高频率f为何值?
(2)利用该装置测量周期为0.02秒的正弦信号,其幅值误差将为多少?
13、一测试装置如图所示,R为电阻,C为电容,均为定值,输入X,输出为y。
(1)试求该装置的频响函数H(3)。
(2)该装置是什么类型的滤波器?
如R=350©,C=1000^F,求它的截止频率f?
14、一潜水器携带一种时间常数为20秒和压力计,并以每秒5米的速度下潜,假设水深每
增加1米,潜水器所受压力增加10公斤,当压力计指示为1000公斤时,则实际该潜水器受压多少公斤?
(要求有详细计算过程)
15、用一阶测量仪器测量100Hz的正弦信号,如果要求振幅的测量误差小于5%,问仪器的
时间常数T的取值范围。
若用该仪器测50Hz的正弦信号,相应的振幅误差和相位滞后是多少?
(10分)
答:
同一f,T越大,H(f)越小.今f=100Hz,测量误差小于5%,即H(f)0.95,求出
T5.23104秒用该仪器测50Hz的正弦信号,有H(f)0.9868(f)argtg(Tf)9.32即振幅误差是1.32%,相位滞后是9.32
2s
16、用时间常数为0.5s的一阶装置进行测量,若被测参数按正弦规律变化,若要求装置指示值的幅值误差小于5%,问被测参数变化的最高频率是多少?
如果被测参数的周期是和5s,问幅值误差是多少?
(10分)
答:
对一阶装置,有H(s)
H(f)
1
212
[1(2f)]
0.5,有H(f)
1
0.1Hz。
(4分)
幅值误差小于5%,应H(f)0.95,求出
对被测信号
周期是2s,f10.5Hz,H(fJ0.537,幅值误差为46.3%(3分)
周期是5s,f20.2Hz,H(f2)0.847,幅值误差为15.3%(3分)
17、已知一阶低通滤波器的频率特性为H(f)1(1j2f),式中=0.05s,当输入信号
x(t)0.5cos10t0.2cos(100t45)时求其输出
区别。
(10分)
对fl:
41n2
2142
23、试求传递函数分别为3.5s°.5和s1.4nsn的两个环节串联后组成的系统的
1.5对f2:
得到的稳态响应X°(t)。
度,量程为3000r/min的两个转速,请问使用哪一个转速表较好,并说明原因。
信号时A(3)和$(g是多少?
若阻尼比Z变为0.5和0.707,A(3)和$(c又各是多少?
21、已知某一测力传感器为二阶测量装置,其动态参数为固有频率fn=1200Hz,Z=0.707。
最后请用幅频、相频图作出定性解释。
22、对某量进行了8次测量,测得值为:
值和测量不确定度。
总灵敏度。
1
24、已知RC低通滤波器的传递函数为H(s)二——,其中0.001s,求A(3)s1
和()。
输入一信号求幅值误差和相角误差
s
25、已知RC高通滤波器的传递函数为H(s)二一工,其中0.001s,求A(3)
s1
和()。
输入一信号求幅值误差和相角误差频率远高于固有频率,幅值相角如何变
化?
26、某一压电式压力传感器的灵敏度已调到S1=90pC/Mpa把它
和一台灵敏度S2调到0.005V/pC的电荷放大器连接,放大器的输出又接到一灵敏度S3已调到20mm/V勺光线示波器上记录,试绘出这个测试系统的框图,并计算其总的灵敏度
答:
绘图正确5分
S=S1*S2*S3=90*0.005*20=9(mm)(5分)
27、某压电式传感器的灵敏度为99.9nC/MPa,将它与增益为
0.005V/nC的电荷放大器相连,而电荷放大器的输出接到一台笔式记
录仪上,记录仪的灵敏度为20mm/V试计算这个测量系统的总灵敏
度。
又当压力变化为3.5MPa时,记录笔在纸上的偏移量是多少?
答:
设S仁99.9nC/MPaS2=0.005V/nC,S3=20mm/V
S1S2S3
99.9o.o。
520=9.99(mm/MF)(5分)
x
当压力P3.5MPa时:
P,x=3.59.9934.965(mr)l(5分)
28、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n,阻尼比为E,问使用该传感器作频率为的正弦力测试时,
其幅值比A(3)和相位角差M3)各为多少?
2(—)
A()
(4分)
arctg-
1
n
(—)2
(4分)
n
29、用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期为1s的正
弦信号,问幅值误差将是多少?
(10分)
1
答:
由系统为一阶系统可知:
H(s)二苛
由信号周期为1S可知2rad/s(1分)
A()
则
1
1()2(1分)
1A()1
1
1()2(4分)
可知H(3)=j1
=0.586=58.6%(1分)
30、已知二阶的力传感器,固有频率为800HZ阻尼比为0.14,用此传感器来测量400HZ的正弦变化力时,求:
(1):
A(3)和①(3);
(2):
若该装置的阻尼比为0.7,求此时的A(3)和①(3)。
31、一压电式力传感器,将它与一只灵敏度Sv可调的电荷放大器联接,然后接到灵敏度为
Sx=20mm/v的光线示波器上记录,现知压电式压力传感器灵敏度为Sp=5pc/Pa,该测试系统
的总灵敏度为S=0.5mm/Pa,试问:
(1)电荷放大器的灵敏度Sv应调为何值(v/Pc)?
(2)用该测试系统测40Pa的压力变化时,光线示波器上光点的移动距离是多少?
SpSySX
2.x400.520(mm)
32、在使用灵敏度为80nC/MPa的压电式力传感器进行压力测量时,首先将他与增益为5mV/nC的电荷放
大器相连,电荷放大器接到灵敏度为25mm/V的笔试记录仪上,试求该压力测试系统的灵敏度。
当记录仪的
输出变化30mm时,压力变化为多少?
答:
(1)求解串联系统的灵敏度。
Wx亏=80x5x25=
(2)求压力值。
Y30
S10
33、用一时间常数为2s的温度计测量炉温时,当炉温在200C—400C之间,以150s为周期,按正弦规律
变化时,温度计输岀的变化范围是多少?
答:
(1)已知条件。
xp)=Xsiiiw?
=asin—t
w=——=
T150
r=
(2)温度计为一阶系统,其幅频特性为
(3)输入为200C、400C时,其输出为:
y=A(w)X200=200.7(C)y=A(w)X400=401.4(C)
34、对一个二阶系统输入单位阶跃信号后,测得响应中产生的第一个过冲量厶I的数值为1.5,同时测得
其周期为6.28s。
设已知装置的静态增益为3,试求该装值的传递函数和装置在无阻尼固有频率处的频率响
应。
解|
(1)求解阻尼比、固有频率。
—(=1.00S
右』一0」2/
(2)求解传递函数。
传递函数为:
将麵卫,
品+2舁屛+茁;
、1,008a
——3x
F+2x0128x1j00&十1008*
3.054
W十0.258^+1.018
将八-I,?
•」」;「;和匚-3代,可得该装置在无阻尼固有频率处的频率
响应
矶®)二>
1-回化沪2歹㈣殴)二?
一丄
2x0128;0256
35、图所示的磁电指示机构和内阻的信号源相连,其转角&和信号源电压「:
的关系可用二阶微分方程来描述,
设其中动圈部件的转动惯量[为:
■■■':
:
,弹簧刚度为
.'.■-,线圈匝数V为1H,线圈横截面积討为-〔“匚,线圈内阻「为▽门,磁通密度£为-二m叫」和信号内阻":
为二f二。
1)试求该系统的静态灵敏度。
2)为了得到0.7的阻尼比,必须把多大的电阻附加在电路中?
改进后系统的灵敏度为多少?
答:
1)因为信号静态时
屁de卄
dtdt
所以
因此信号的静态灵敏度
cL6kAB100x10^X150“…
5=====;.IV
AU尸(&+&)W3x(125-k75)
.1込f7.100芒1旷0[卿工[gT
2)"+「:
:
I:
'I.■■-,'■1
所以=6781.2-
改进后的灵敏度
100xl0Mxl^O
10_sx(125+75+^7812)
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