机械工程测试技术基础试题及答案.docx
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机械工程测试技术基础试题及答案
I、差动式变极距式电容传感器的灵敬度是变极距式传感器的_A_倍・
B、
D、S
2、信号有多种类型,从分析域上看,经典的分析方法有_1>_和_1>・n、时域法,相频法B、时域法,幅频法
C、相频法,幅频法D、时域法,频域法
压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的_B_fl.电阻应变效应
C、电磁感应
D、霍尔效应
铁传感器的静态特性中,输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为_B_n>线性度B、灵敏度C、稳定性D、回程误差
6、信息与信号二者间关系是_G
7s当两信号的互相关函数在h有峰值,表明其中一个信号和另一个信号时移匕时,相关程度
8、传感器的灵敬度越高,意味着传感器所能感知的_11_越小。
n.被测量B、输出量C、频率特性D、显示值
今、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取()
10、时域信号的时移,则频谱变化为()
C
B、压缩
IK记录磁带快录慢放,放演信号的频谱带宽()
对二阶系统输入信号HB)=RI/inuilHfl2/iniu2h则系统稳态输出方程的通式为()
A、AI/in(iulH(p|)+fl2/in(ui2H(p2)
B、Alfl2/inuill/inui2k
C、fli'/iAuiK+fl2^/iniu2k
D、fli"/in(uiH+(p'1)+02^/in(ui2t+(p2')
IS.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()
「B、压电式
「C、电阻式
QD、电涡流式
16.只使在給〜hh间频率的信号通过,应采用()滤波器
D、低通
的固有频率(fl
18、为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敬度,应选用()放大器。
"B、电荷
6微分
19、当TT8时.信号K
「D、积分
(V的自相关函数Rh(T)呈周期性变化•说明该信号()。
A、为周期信号
B.含有周期成份
O、为离散信号
D、为非周期信号
20、正弦信号的自相关函数,使原有的相位信息()
駅复杂周期
B、瞬态
O、非周期
D、随机22、非线性度是表示定度曲线()的程度。
C
H、接近真值
•B.偏离其拟合直线
「O、正反行程不®合
C
D、滞后现象«、自相关函数一定是()函数。
A、奇
B、偶
C、周期
D、非周期
2仏为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号,通常用()做为解调器。
眼鉴频器
B、整流器
C、鉴相器
D、相敏检波器25、采样时为了不产生频谱混叠,采样频率必须大于信号最高频率的()倍
A、A
610
D、5
16.压电式传感器前置放大器的主要作用是()o
A、
把传感器的低阻抗输出变换为高阻抗输出
B、
把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出
O、
调制传感器的输出信号
「D、对传感器的输出信号尽行检波
获得最大的输出。
D、全桥
C、补偿电桥
M、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用,以下说法错误的是n.将传感器的高阻抗输入变成低阻抗输出。
B、将传感器的底阻抗输入变成高阻抗输出。
C、将压电传感器的微弱信号放大。
D、电圧放大器和电荷放大器的区别在于电荷放大器带有一个深度负反馈。
幅值调制装置实质是一个O
变极距型电容传感器的输出与输入,成(fl)关系。
B•线性
D•平方
n如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大,则该窗函数的泄漏误差(n)o
55-不能用涡流式传感器进行测量的是(D)。
n•位移B•材质鉴别C.探伤6非金属材料
设时域信号>1(0的频谱为X($),则时域信号(C)的频谱为X($+W)。
».压电式传感器后面的放大器的主要功能为(O)o
A•阻抗变换B•信号放大O•阻抗变换和信号放大6不确定56一个相邻双臂工作的测力电桥,如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片审联,则电桥的输出电压(D)
加大一倍B.减小一倍O.不变D.加大两倍
$7-—个相邻双臂工作的测力电桥,如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片审联,则电桥的输出电压()
加大一倍B•减小一倍C.不变D.加大两倍
2.判断题
I、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取有用信息。
T2、周期信号各次谐波的频率只能是基波频率的整数倍。
T
一般把控制高频震荡波的缓变信号称为调制波,载送缓变信号的高频震荡称为载波,调制后的震荡波称为已调波。
T
测量环节作为被测量环节的负载•两环节将保持原来的传递函数。
f
一个理想的测试装置,其输入和输出之间应具有线性关系为最佳。
T
6、
7、
压电传感器的前置放大器的主要作用是对传感器输出信号进行解调。
f
周期信号的频谱是山无限多条离散谱线组成,每一条谱线代表一个谐波分量。
T
今、
滤波器中,一般规定幅频特性值等于I时所对应的频率称为截止频率。
r10、用二阶系统作测量装置时,为获得较宽的工作频率范ffl,则系统的阻尼比应接近0.707。
11.信噪比越大则有用信号的成分越大•噪声影响也大。
T
12.用二阶系统作测量装置时,影响幅值测量误差大小的参数有灵敬度。
T15.在电桥测量电路中,山于电桥接法不同,输出的电压灵敏度也不同,差动半桥接法可以获得最大的输出。
f
M、周期信号频谱具有发散性、谐波性、离散性。
T15.对于电压放大器来说,当改变电缆的型号尺寸,输出电压将不改变。
f2、前置放大器在电路中起到了放大传感器微弱信号和将传感器的低阻抗输出变换为奇阻抗输出的作用。
f
17.霍尔式传感器是U前国内外应用最广的一种磁敬传感器之一,其工作原理为霍尔效应。
T18、差动半桥接法的灵敏度是单臂电桥灵敏度的5倍。
f19、任意函数和5函数的卷积,就是将该函数在自己的横轴上平移到5函数所对应的位置。
20、调制是指利用被测缓变信号来控制或改变高频震荡波的某个参数。
使其按被测信号的规
律变化,以利于信号的放大与传输。
T
随机信号是确定性信号。
(F)
传递函数不仅反映了系统的稳态过程,还反映了系统响应的过渡过程。
(T)
变间隙式差动变压器是一种电容式传感器。
(F)
选择好的窗函数对信号进行截断,可以减少能量泄漏。
(T)
非周期信号的频谱一定是离散的。
(D
瞬态信号是能量有限信号。
(T)
变面积型电容传感器的灵敬度不为常数。
(f)
在直流电桥中,只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积,则电桥一定处于平衡。
(f)
$0•测试系统的灵敏度越高测量性能越好。
(F)三、填空题
I、若《
(1)的傅立叶变换是x")•则h(m)的傅立叶变换是(i/iex”("it))2、测试装置输出波形无失真但有时间延迟的不失真测试条件是:
装置的幅频特性为(常熟),相频特性为(
K(t)的频谱是X(I)•叭1)的频谱是丫⑴•若在频域内X(o*JY(l)作相乘运算,则对应在时域内应作_卷积,4.一个理想的测试装置,其输入和输出之间应该具有(线性)关系最佳。
$、压电式传感器是利用某些物质的_爪电效应而工作的
7、为了提高便极距型电容传感器的灵敬度•线形度及减小外部条件对测量精度的影响,实际应用时常常釆用_差动式—工作方式8、频率不同的两个正弦信号•其互相关函数RKy(T)=(0)9、滤波器分离信号中相邻频率成份的能力称为(分辨能力人它取决于滤波器的(带宽)。
10.压电式传感器在使用电压前置放大器时,连接电缆长度改变,测量系统的_灵敬度也发生变化
II.测试系统通常山(传感器人(信号的调理与转换)及(信号处理)所组成。
12、对连续时域信号作加窗截断处理,必然会引起频谱的(泄漏)现象。
15.能用确切数学式表达的信号称为■确定性—信号,不能用确切数学式表达的信号称为_随机■信号。
M、选择窗函数对信号进行截断时,应力求其频谱的主瓣宽度旁瓣幅度
高通滤波
IS.根据滤波器的选频作用分,滤波器可分为低通录波器
带通滤波器
带阻滤波器
16.由5函数卷积特性,任一函数HU)打具有时移b的单位脉冲函数6(l±t)的卷积为x"
5⑴函数的频谱密度函数为
4.简答题
I、差动型变磁阻式电感传感器在使用时常把两个线圈接在电桥的两个相邻桥臂中,试问:
(1)此电桥需接入何种激励电压?
(2)该电桥的输出电压是何波形(“输出电压的幅值与传感器的什么量有关?
(斗)输出电压大小能否反映被测量的方向?
欲知被测量的方向,测量电路中应带有什么环节?
(1)高频正弦电压
(2)高频正弦电压的幅值随传感器输出波的变化而变化(J)灵敏度
(4)不能,在测试电路接入差动相敬检波电路2、在用应变仪测量机构的应力,应变时,如何消除山于温度变化所产生的影响?
利用电桥的和差特性,将两片应变片分别接到测量机构的相对面,并接入电桥中相邻的桥臂上,使得山于温度变化而导致的输出电压的无用值相互抵销。
$、把一个变阻器式传感器按如图接线,它的输入量是什么?
输出量是什么?
在什么条件下,它的输出量与输入量之间有较好的线性关系?
输入毎杲被测戢的位移.偷出戢是电压值靛只有当变阻《的最大电阻值片后接电路的偷入电阻比值趋于0时,它的输出*输入*之间有较好的线性关系
Rp
J.
积金属电阻丝应变片与半导体应变片在丄作原理上有何区别?
各有何特点?
前苕是利鵬体形舸嗣值变化,后者是衲半导体电肛率•变化引起阻值变低鋪电畛应•变片稳定性和温鷹特性如11灵鞭藏札半导体应变丿成变灵敏(S夫瞇小;脚成具有-帧变电削的元化但温觀览断可重复性不如金厲应釧°
$、简述压电效应现象;石英晶体所产生的纵向和横向压电效应产生的电荷聚集在哪里?
其大小分别如何计算?
某些物质在外力的作卅下,不仅几何尺寸发生了变化,而且内部极化,某些表而上出现电荷,形成电场。
肖外力去掉时,,又重新回到原來的状蕊这一现象称为压电效应现象。
右英餡体所产生的众向乐电效应产生的电荷喺集妙电轴(X)垂宜的平而上,其大小泌珂.匚石英姑体所产生的横向氏电效应产生的电荷幺聚集血与电轴(X)垂a的平而上,其大小为二珀"F"/九a.b分別为餡体片的长酬賊。
若沿电轴X轴方向施加外力时,会产生纵向压电效应。
若沿机械轴(Y)方向施加外力时,会产生横向压电效应6、什么是调制,调制的B的是什么9如何实现对信号进行调幅和解调?
调制是指利用某种低频依号來控制或改变一高倾振荡信号的某个参数的a®.信号调理的的0的是
(1)实现缓变倍号的传输,特别是远航离传输
(2)提高信号传输巾的抗干扰能力和信噪比对宿号进行调幅是将一个高频载波信号対被测信号甜乘,使得高额信号的幅值随被测宿号的变化而变化。
可使用同步解湫相敏检波的方式来实现对宿号进行解涮。
7、试用方框图描述测试系统的组成,并简述测试丄作的全过程。
翹翩劇槌啟如噪声,等)細并獭为电化帼殲般对贓列的电的M件电貉撕分析处理姻M)殲后脱件进行騎分析,显示记录輝M韓果显示出来,提供統察淆或舵御控制裝筈
8、什么是负载效应?
对于电压输出的环节,减轻负载效应的措施有哪些?
肖-个裝離接嬲-裝置上时,由干发生蚀娥而使前裝酗联接处誉至整个強的陋《時將发生变化的现狐为縫效就肝电用删的环利减轻娥效应働法有:
(1)歸丿浚环节(镰)蹣入阻抗;
(2)在原来两饰联接娜节;t%葫入翳入阻朮低输tHW帥大器,帅-方醃小从前环节卿能戢另-方竝承受后-环节(O后难减小电尺刪粮化,从而减荻载淞;(3)使川反馈或零劇弱跖使后而环节儿乎不从胡节收離壷
阻尼比在这个范fflrt可提高系统响应的快速性,以及工作的范W更大些。
10.简述涡流式传感器的工作原理,它有哪些特点?
骏w慵腋讯fiiftmit
交翅曲曲近曲鉞札«俶产生讯令牆应輸山删电汎詭电说也歸敕娩场机,棚駁犯衛融询产生的交翅斛1与糊魏榊变化方删反机总就槪的变佻由于融勰场的蚀,使厭醐等如时Z发按他烈驗耶有丸
II、何谓压电效应?
压电式传感器对测量电路有何特殊要求?
为什么?
某動刪加作虾不皿耿寸姓茂仏M内做仏魁表社枫电盘琳电珈劭赧删,穗删別絲瞅競萨颔剜狀放应压軾腿糊醸駆彫贿躺入航融献喘探-觀电客Ci师刑礪僦Cd按勒了曲量动榊时邀萨讪
12、试述霍尔效应及其用来测量位移的原理。
轍谨于觸忡埔觥SfifteBOMlKO-训瘢
五、计算分析题,为两传感器的中点至漏损处的距离
I、试用相关分析的知识说明如何确定深埋在地下的输油管裂损的位置。
裂鈕可褫饷两赃播剛的声漏從WISH分别谜传輛1和传!
02,并将两传鵝宿号愉讎接彌关怖嫦匕励放辭感釉两飙辣处不甑,鵬渊青樣至两腿做有时幫徂谢那匕%处M)觸大饥巒\漩时氢由丿可确展飙陋传感訓点的醮为bt」2,必桶芒韻中的劇收,
2、简述霍尔效应现象,并说明如图所示利用霍尔传感器是如何测位移的?
将霍耳元件置于磁场B中,当有电流流过时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势,这种物理现象称为霍尔效应.
将霍尔元件置于磁场中,左半部磁场方向向上,右半部磁场方向向下,从O端通人电流h根据霍尔效应,左半部产生霍尔电势▼Hl,右半部产生露尔电势VH2,其方向相反。
因此,C,d两端电势为VHI-VH2.
如果霍尔元件在初始位置时VHI=VHa.则输出为零:
当改变磁极系统与霍尔元件的柑对位置时,即可得到输出电压,英大小正比于位移量。
5s求周期H(k)=0.frco/(l0H30^)+0e5co/(l00t-60^)通过传递函数为H(”)"/0M)05卄I)的装置后所得到的稳态响应。
(10分)
解:
根弭线性系统加伶性以及冃狈聿伶性,可设稳态巾应留数为y(I)q6A(10)w)s(10叶30加(10))出3A(100)cos(100i・60F(100))
由II(S)=1/(0.00534-1)^^II(jw)=1/(jO.OOSw+l),则
A(w)=l/^(0.005df)^+l,单(tjd)=-arcian(0.005仞)
故A(10)=^)(10)=.4(100)=讥IM)-
4.以阻值R=I2OQ.灵敬度的电阻丝应变片与阻值为IMQ的固定电阻组成电桥,供桥电压为并假定负载电阻为无穷大,当应变片的应变为JP£和5000Ue时,分别求出半桥双臂、全桥式电桥的输出电压,并比较两种情况下的灵敬度。
$、有人在使用电阻应变仪时,发现灵敬度不够,于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提面灵敬度。
试问,在下列情况下,是否可提高灵敏度?
说明为什么?
(H分)
I)半桥相邻双臂各宙联一片;
2)半桥相邻双臂各并联一片。
6、试用相关分析的知识说明如何测量热轧钢带的运动速度。
(10分)
郦麺扳就经鱷黙曲動d的觥側匕胸壯某-祓制处魏脚i将朗•誠魁腋械动,磯光删m黯号侧訓关鳩由瑚光电池有舰,机朗光期鹼荊催,由互狀壯礪r叫!
H』r)有駄僵,这%醍时总脱娜豌动連恥二dg
7、用一个时间常数为的一阶测试系统,测量周期分别为”、力的正弦信号,求测量的幅值误差各是多少?
-縣毬帧啟加((D)Mjra)+lh嘛鯛h(心1/倆兀麒孵慵僦埶xlO%("加伏代入他可得。
i\tnI*A
电桥输出信号经相敬检波、低通滤波后输出。
试分别画出电桥输出信号、相敬检波输出信号
和低通滤波器输出信号幅值谱Xe(j0>X((jf)o
2.
今、如图为一存在质量不平衡的齿轮传动系统,大齿轮为输入轴,转速为600r/miA,大、中、小齿轮的齿数分别为吗0,20,10。
右图为在齿轮箱机壳上测得的摭动信号频谱:
请根据所学的频谱分析知识,判断是哪一根齿轮轴为主要的振动源?
fl-600/60-10HZ
f2=fl*>20HZ
所以小恂轮轴址匸宴ru潭
10、用图解法近似画出如图所示周期指数衰减余弦信号的频谱图•并简述图解过程•(提示:
利用时域和频域的卷积关系解题)
用
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JSCO
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