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1、机械工程程测试技技术基础础(第三三版)试试卷集.一、填空空题、周期期信号的的频谱是是离散的的，而非非周期信信号的频频谱是的的。、均方方值x2表示的的是信号号的强度度，它与与均值x、方差x2的关系系是。 、测试试信号调调理电路路主要有有、 。、测试试系统的的静态特特性指标标有、 。、灵敏敏度表示示系统输输出与输输入之间间的比值值，是定定度曲线线的。、传感感器按信信号变换换特性可可分为、。、当时时，可变变磁阻式式电感传传感器的的输出和和输入成成近似线线性关系系，其灵灵敏度SS趋于。、和差差特性的的主要内内容是相相临、相相反两臂臂间阻值值的变化化量符合合、的变化化，才能能使输出出有最大大值。、信号号
2、分析的的过程主主要包括括：、。10、系系统动态态特性在在时域可可用来描描述，在在复数域域可用来来描述，在在频域可可用来描描述。11、高高输入阻阻抗测量量放大电电路具有有高的共共模抑制制比，即即对共模模信号有有抑制作作用，对对信号有有放大作作用。12、动动态应变变仪上同同时设有有电阻和和电容平平衡旋钮钮，原因因是导线线间存在在。13、压压控振荡荡器的输输出电压压是方波波信号，其其与输入入的控制制电压成成线性关关系。14、调调频波的的解调又又称，其其解调电电路称为为。15、滤滤波器的的通频带带宽和响响应时间间成关系系。16、滤滤波器的的频率分分辨力主主要由其其决定。17、对对于理想想滤波器器，滤波
3、波器因数数。18、带带通滤波波器可由由低通滤滤波器（fc2）和高通滤波器（fc1）而成（fc2 fc1）。19、测测试系统统的线性性度和滞滞后度是是由误差差引起的的；而重重复性误误差是由误差引引起的。二、问答答题（共共30分分）、 什么是测测试？说说明测试试系统的的构成及及各组成成部分的的作用。（10分）、 说明电阻阻丝应变变片和半半导体应应变片的的异同点点，各有有何优点点？（110分）、 选用传感感器的原原则是什什么？（10分）三、计算算题（共共55分）、 已知信号号x(tt)=ee-t (t0)，(1) 求x(tt)的频频谱函数数X(ff)，并并绘制幅幅频谱、相相频谱。(2) 求x(tt)
4、的自自相关函函数Rx () 。 （15分）、 二阶系统统的阻尼尼比=0.2，求求=n时的幅幅值误差差和相位位误差，如如果使幅幅值误差差不大于于10，应应取多大大阻尼比比？。（10分）、 一电容传传感器，其其圆形极极板r = 44mm，工工作初始始间隙0 =0.33mm，（1）工工作时如如果传感感器的工工作间隙隙变化=2m，求电电容的变变化量。（2）如如果测量量电路灵灵敏度SS1=1000mvv/pFF，读数数仪表灵灵敏度SS2=5格/mvv，在=2m时，读读数仪表表的指示示值变化化多少格格？（0 = 88.855100-122 F/m） (8分)、 已知RCC低通滤滤波器的的R=11K，C=1
5、1MF，当当输入信信号x= 1000sinn10000t时时，求输出信信号y。 （7分）、（11）在下下图中写写出动态态应变仪仪所包含含的各个个电路环环节。 （2）如被测量x(t) = sint，载波y(t)=sin6t，画出各环节信号的波形图。(15分一、填空空题：1、 连续2、x2=Hx2+x2 3、电桥、放大、调制解调电路4、非线线性度、灵灵敏度、回回程误差差 5、斜斜率 66、组合合型、一一体化型型7、0 定位位 8、相相邻相反反 相对对相同 9、信信号分析析、信号号处理10、传传递函数数、频率率函数、脉脉冲响应应函数111、差差模122、分布布电容 133、频率率 144、鉴频频、鉴
6、频频器 15、反反比 116、带带宽B 17、11 188、串联联19、系系统、随随机一、 问答题1、 答：测试试是测量量和试验验的综合合，是一一种研究究型的探探索型的的、论证证型的测测量过程程，也是是获取信信息的过过程。（1） 测量对象象（2） 传感器：在测试试系统和和被测试试对象之之间建立立了一定定的连接接关系，它它直接感感受被测测量并将将其转换换成电信信号。是是测试系系统中的的关键部部件。（3） 中间转换换电路（信信号调理理电路）：作用是是将传感感器的输输出信号号 进行行传输、放放大和转转换，使使其适合合显示、纪纪录、数数据处理理。（4） 信号处理理单衣：它是以以计算机机为核心心对中间间
7、转换电电路的输输出信号号作进一一步地处处理（如如：计算算、频谱谱分析、数数据储存存等）（5） 显示、记记录部分分：作用用是输出出测试结结果。2、答：相同之处处在于：都是将将被测量量的变化化转换为为电阻的的变化，且且dR/R=(1+22H)+E,其中HH为材料料的泊桑桑比，EE为材料料的弹性性模量，(1+2H)是由几何尺寸变化引起的阻值变化，E是由电阻率的变化引起的阻值变化。不同的是是，电阻阻应变片片是利用用导体形形变引起起的阻值值变化，所所以dRR/R(1+2H)，S1+22H；而而半导体体应变片片是利用用半导体体材料的的压阻效效应使电电阻率发发生变化化引起电电阻变化化。所以以dR/R=E，S
8、E。各自的优优点分别别为：电阻丝应应变片具具有相当当高的适适应性；半导体体应变片片的灵敏敏度高，一一般为电电阻丝应应变片的的50-70倍倍。3、基本本原则是是：选用用的传感感器其性性能应当当与被测测信号的的性质相相匹配。（1）静静态特性性方面：a、应使使被测量量的变化化范围在在传感器器的线性性范围以以内，并并保证线线性误差差在允许许范围内内；b、传感感器的分分辨率（力力）从数数据上应应小于测测量要求求的分辨辨率（力力）c、满足足实际要要求的条条件下，精精度不宜宜过高。3.解：（1）S=- =-4.9410-99F/m当=22Hm时，=S=-4.9410-99F/m（210-66m） =-+9.
9、88810-115F（2）读读取仪表表的变化化格数为为： 9.8810-11510122S1S2=9.8810-3310005 =4.994（格格）4.解：低通滤滤波器的的截止频频率Wcc2=22fc2=22而输入信信号Hxx=1000siin1000t的的频率WWx=110000HzWWc2 ，所以低通通滤波器器相当于于积分器器，Hyy=100-9 =10-10ssin（110000t-9900）5解：见课本本1011页，图图3-119 动动态应变变仪方框框图，以以及各波波形图。一、填空空题（每每空0.5分，共共15分分）1、非周周期信号号可分为为瞬变非非周期信信号和信信号。、均方方值x2表
10、示的的是信号号的，它它与均值值x、方差x2的关系系是。 、测试试系统的的静态特特性指标标有、 。、测试试系统的的组成类类型大体体分为和和。、当时时，可变变磁阻式式电感传传感器的的输出和和输入成成近似线线性关系系，其灵灵敏度SS趋于。、和差差特性的的主要内内容是相相临、相相反两臂臂间阻值值的变化化量符合合、的变化化，才能能使输出出有最大大值、信号号分析的的过程主主要包括括：、 。、动态态应变仪仪上同时时设有电电阻和电电容平衡衡旋钮，原原因是导导线间存存在。、在数数据采集集系统中中，常采采用放大大器。10、根根据载波波受调制制的参数数的不同同，调制制可分为为、。11、压压控振荡荡器的输输出电压压是
11、方波波信号，其其与输入入的控制制电压成成线性关关系。12、调调频波的的解调电电路称为为。13、滤滤波器的的频率分分辨力主主要由其其决定。14、决决定着滤滤波器对对带宽外外频率成成分衰阻阻的能力力。15、带带通滤波波器可由由低通滤滤波器（fc2）和高通滤波器（fc1）而成（fc2 fc1）。16、用用滤波的的方法从从信号提提取的频频率成分分越窄，即即带宽越越小，需需要的时时间就越越。17、如如信号的的自相关关函数为为Acoos，则其其均方值值x2=。18、低低通滤波波器对阶阶跃响应应的建立立时间TTe带宽BB成、，或者者说它们们之间的的乘机是是。19、测测试系统统的线性性度和滞滞后度是是由误差差
12、引起的的；而重重复性误误差是由误差引引起的。二、问答答题（共共30分分）、 什么是测测试？简简述测试试技术的的含义。（10分）、说明明电阻丝丝应变片片和半导导体应变变片的异异同点，各各有何优优点？（10分）、简述述调幅波波的特点点。（110分）三、计算算题（共共55分）、 已知信号号x(tt)=ee-t (t0)，(1) 求x(tt)的频频谱函数数X(ff)，并并绘制幅幅频谱、相相频谱。(2) 求x(tt)的自自相关函函数Rx () 。 （10分）2、求周周期信号号x(tt)coss10tt + sinn (1100tt45 ) 通过过时间常常数为00.0005s的的一阶系统的的输出信信号。
13、（100分）3、磁电电式速度度传感器器线圈平平均直径径D=255mm，气气隙磁感感应强度度B=660000Gs，如如传感器器的灵敏敏度S=6000mv/cm/s，则则工作线线圈匝数数应为多多少？（7分）4、已知知调幅波波xm(t)(1000 + 300 coost +20 coss3t )cossct ，其中f c =110KHHz，f=5000Hzz 。试试求：（1）xxm(t)所包含含的各分分量的频频率和幅幅值。（2）绘绘出调制制信号与与调幅波波的频谱谱。（13分）、（11）在下下图中写写出动态态应变仪仪所包含含的各个个电路环环节。 （2）如被测量x(t) = sint，载波y(t)=si
14、n6t，画出各环节信号的波形图。(15分)一、填空空题：2、 非周期 2、x2=Hx2+x23、灵敏敏度、非非线形度度、回程程误差 4、组组合型 一体化化型5、0 6、相邻相反 相对相同7、信号加工、信号变换，提取又有信号的过程 8、分布电容 9、程序控制 10、调幅、调频、调相 11、鉴频 12、鉴频器13、带宽B 14、信频程选择性 15、串联 16、长 17、A 18、反比；常数 19、串联二、问答答题1、答：测试是是测量和和试验的的综合，是是一种研研究型的的探索型型的、论论证型的的测量过过程，也是获取取信息的的过程。（6） 测量对象象（7） 传感器：在测试试系统和和被测试试对象之之间建
15、立立了一定定的连接接关系，它它直接感感受被测量并并将其转转换成电电信号。是是测试系系统中的的关键部部件。（8） 中间转换换电路（信信号调理理电路）：作用是是将传感感器的输输出信号号 进行行传输、放放大和转换，使使其适合合显示、纪纪录、数数据处理理。（9） 信号处理理单衣：它是以以计算机机为核心心对中间间转换电电路的输输出信号号作进一一步地处处理（如：计计算、频频谱分析析、数据据储存等等）（10） 显示、记记录部分分：作用用是输出出测试结结果。2、答：相同之之处在于于：都是将被被测量的的变化转转换为电电阻的变变化，且且dR/R=(1+22H)+E,其中HH为材料料的泊桑比，EE为材料料的弹性性模
16、量，(1+2H)是由几何尺寸变化引起的阻值变化，E是由电阻阻率的变变化引起起的阻值值变化。不同的是是，电阻阻应变片片是利用用导体形形变引起起的阻值值变化，所所以dRR/R(1+2H)，S1+2H；而半导导体应变变片是利利用半导导体材料料的压阻阻效应使使电阻率率发生变变化引起起电阻变化。所所以dRR/R=E，SE。各自的优优点分别别为：电阻丝应应变片具具有相当当高的适适应性；半导体体应变片片的灵敏敏度高，一一般为电电阻丝应应变片的的50-70倍倍。3、特点点有： （1） 当调制信信号x(t)0时，调调幅波xxm (tt)与载载波y(t)同同频同相相，其幅幅值的大大小与xx(t)的大小小有关；x(
17、tt) yy(t)（2） 当x(tt)00时，xxm (tt)与载载波y(t) 同频反反相，其其幅值大大小仍与与x(tt)的大大小有关关；（3） 调幅波是是一高频频，但其其包洛线线和调制制信号xx(t)相似，其其副值受受x(tt)变化化的影响响，y(t)的的频率越越高，即即波形越越宽，相相似程度度越好。三、计算算题：11、x(f)= xx(t) e-j2fftdtt=- e(-j22f-11)=则x(f)=(f)=-aarcttg(22f)频谱图如如下：(2) Rx()=x(t)xx(t+)dtt=ee=e-2、解：对于二二阶系统统：当ww=wn时，AA(w) =1/2，=-990。 幅幅值误
18、差差= A(ww)-111000%=1150%Am相位误差差=(w)= -990。 如使使幅值误误差不大大于100%，则则 A(w)-10.11 即即0.99A(ww)1/220.11/22.211/1.8, 阻阻尼比应应在0.460.555之间间选取。3.解：磁感应应传感器器的灵敏敏度S=WRll,所以以线圈匝数数W =SS/ RRl,有有B=660000GS=0.66T=00.6VVS/mm2v=D=25mmm,S=6000mv/cm/s=00.6vv/100-2m/s=2510-33mW=00.6/(0.625)=4103/12774(匝匝)4.解：（1）xm (t)=（100+30co
19、st+20cos3t）cosWCt =1000 ccosWWCt+115coos(WWC+)t+15ccos(WC-)t +110coos(WWC+3)t+10ccos(WC-3)t 其中中=KHZZ WCC=200 KHHZ 所所以xmm (tt)包括括五个分分量，幅幅值和频频率分别别我：220KHHZ，1100；21KKHZ，115；119KHHZ，115；223KHHZ，110；117KHHZ，110。 （22）由（11）可得得调幅波波和调制制信号分分别如下下：5解：见课本本1011页，图图3-119 动动态应变变仪方框框图，以以及各波波形图。一、填空空题（每每空1分分，共220分）、周
20、期期信号的的频谱是是的，而而非周期期信号的的频谱是是连续的。2、周期期信号可可按三角角函数分分解成下下列形式式：，其中，。3、使信信号中特特定的频频率成分分通过，而而衰减其其他频率率成分的的电路称称。 4、信号号可分为为确定性性信号和和，也可可分为模模拟信号号和。5、滤波波器的品品质因素素Q与带带宽B的的关系是是 。6、金属属应变片片是根据据 原理理工作的的。7、当把把石英等等晶体置置于电场场中，其其几何尺尺寸将发发生变化化，这种种由于外外电场作作用导致物质质机械变变形的现现象称为为。8、矩形形窗函数数的频谱谱是函数数。 9、两个个时域函函数、的卷积积定义为为。10、均均方值x2表示的的是信号
21、号的强度度，它与与均值x、方差差x2的关系系是。 11、测测试系统统的静态态特性指指标有、 。 12、半半导体应应变片是是根据 原理工工作的。13、根根据载波波受调制制的参数数的不同同，调制制可分、。三、问答答题（共共50分分，每小小题100分）、说明明测试系系统的构构成及各各组成部部分的作作用。2、说明明电阻丝丝应变片片和半导导体应变变片的异异同点，各各有何优优点？3、交流流电桥达达到平衡衡时必须须满足的的条件是是什么？如何来来实现交交流电桥桥的平衡衡？4、简要要说明如如何求解解测试装装置动态态特性的的数学描描述的33个函数数，它们们之间有有何内在在关系？5、以二二阶系统统为例，简简述求解解
22、具体系系统频谱谱特性的的一般步步骤，并并简要说说出二阶阶系统的的特性。三、计算算题（共共30分分）、 已知信号号x(tt)=ee-t (t0)，(1) 求x(tt)的频频谱函数数X(ff)，并并绘制幅幅频谱、相相频谱。 （8分分）(2) 求x(tt)的自自相关函函数Rx () 。 （44分）、 二阶系系统的阻阻尼比=0.2，求求=n时的幅幅值误差差和相位位误差，如果使幅幅值误差差不大于于20，应应取多大大阻尼比比？（10分）、 已知RCC低通滤滤波器的的R=110K，C=0.1MFF，当输输入信号号x= 100sinn1000t时，求输出信信号y。 （88分）一、 填空（1120）（每每空1分
23、分）1. 离散 22、3滤波波器 44随机机、数字字 556（正正）应变变效应 7.逆压电电效应 8.9. 10.11. 非线线性度、灵灵敏度、回回程误差差 122. 压压阻效应应13.调调幅、调调频、调调相二、问答答题（5510）（每每小题110分）1.答（11） 传感器：在测试试系统和和被测试试对象之之间建立立了一定定的连接接关系，它它直接感感受被测量并并将其转转换成电电信号。是是测试系系统中的的关键部部件。（12） 中间转换换电路（信信号调理理电路）：作用是是将传感感器的输输出信号号 进行行传输、放放大和转换，使使其适合合显示、纪纪录、数数据处理理。（13） 信号处理理单衣：它是以以计算
24、机机为核心心对中间间转换电电路的输输出信号号作进一一步地处处理（如如：计算算、频谱谱分析、数数据储存存等）（14） 显示、记记录部分分：作用用是输出出测试结结果。2.答：相同之之处在于于：都是将被被测量的的变化转转换为电电阻的变变化，且且dR/R=(1+22H)+E,其中HH为材料料的泊桑比，EE为材料料的弹性性模量，(1+2H)是由几何尺寸变化引起的阻值变化，E是由电阻阻率的变变化引起起的阻值值变化。不同的是是，电阻阻应变片片是利用用导体形形变引起起的阻值值变化，所所以dRR/R(1+2H)，S1+2H；而半导导体应变变片是利利用半导导体材料料的压阻阻效应使使电阻率率发生变变化引起起电阻变化
25、。所所以dRR/R=E，SE。各自的优优点分别别为：电电阻丝应应变片具具有相当当高的适适应性；半导体体应变片片的灵敏敏度高，一一般为电电阻丝应应变片的的50-70倍倍。3、 答：两个个条件：相对两两臂阻抗抗之模的的乘机应应相等，并并且它们们的阻抗抗角之和和也必须须相等。实实现：电电阻平衡衡，电容容平衡。4、答：对系统统的微分分方程做做拉氏变变换，传传递函数数为输出出和输入入的拉氏氏变换之之商，另另拉氏变变换中的的a=00即可求求得频率率响应函函数，对对传递函函数进行行拉氏反反变换就就可求得得脉冲响响应函数数。它们们之间的的关系分分别是拉拉氏变换换对和傅傅立叶变变换对关关系。5、答：一般步步骤：
26、11）对系系统建模模，2）求求拉氏变变换3）求求传递函函数4）求求频率响响应函数数、幅频频特性和和相频特特性；66）画相相应的图图形并分分析改进进之。二二阶系统统图形有有几个关关键点，对对它进行行讨论，并并考虑最最左最右右的趋势势。三、 计算题：（300分）1、 x(f)=x(t)ee-j22ftdtt=- e(-j22f-11)=则x(f)=(f)=-aarcttg(22f)频谱图如如下： （88分）(2) Rx()=x(t)xx(t+)dtt=ee=e-（4分分）2、解：对于二二阶系统统：当ww=wn时，AA(w) =1/2，=-990。（100分） 幅幅值误差差= A(ww)-11100
27、0%=1150%Am相位误差差=(w)= -990。 如使使幅值误误差不大大于200%，则则 A(w)-10.22 即00.8A(ww)1/221.21/22.411/1.6, 阻尼比比应在00.0550.63之之间选取取。3.解：低通滤滤波器的的截止频频率Wcc2=22fc2=22而输入信信号Hxx=100sinn1000t的频频率Wxx=10000HHzWc2 ，所以低通通滤波器器相当于于积分器器，Hyy=100-9（88分） =10-9siin（1100tt-9000）一、填空空题（每每空1分分，共220分）1、函函数的频频谱是谱谱。 2、使信信号中特特定的频频率成分分通过，而而衰减其其
28、他频率率成分的的电路称称。 3、对于于实际滤滤波器，滤滤波器因因数范围一一般是。4、传感感器按结结构可分分为 、等。5、两个个时域函函数、的卷积积定义为为。6、测试试系统的的静态特特性指标标有、 。7、高输输入阻抗抗测量放放大电路路具有高高的共模模抑制比比，即对对共模信信号有抑抑制作用用，对信信号有放放大作用用。8、滤波波器的频频率分辨辨力主要要由其决决定。9、对于于理想滤滤波器，滤滤波器因因数。10电电感式传传感器常常可分为为、等。11、灵灵敏度表表示系统统输出与与输入之之间的比比值，是是定度曲曲线的。12、当当时，可可变磁阻阻式电感感传感器器的输出出和输入入成近似似线性关关系，其其灵敏度度
29、S趋于。13、动动态应变变仪上同同时设有有电阻和和电容平平衡旋钮钮，原因因是导线线间存在在。14、调调频波的的解调电电路称为为。15、滤滤波器的的通频带带宽和响响应时间间成关系系。二、问答答题（共共50分分，每小小题100分） 1、选用用传感器器的基本本原则是是什么？2、什么么是调制制和解调调？其作作用是什什么？3、简述述信号不不失真条条件。4、测试试装置22个环节节的串联联后的频频率响应应函数与与它的22个组成成之间的的关系是是什 么么？为什什么所有有的系统统都可以以由一阶阶和二阶阶系统来来组成？5、按一一阶系统统为例，简简述求解解具体系系统频谱谱特性的的一般步步骤，并并简要说说出一阶阶系统
30、的的特性。三、计算算题（共共30分分）1、试计计算一阶阶低通RRC滤波波器的频频率特性性函数，并并推导出出滤波器器的截止止频率。（8分）2、已知知信号xx(t)=3e-t (t0)，(1) 求x(tt)的频频谱函数数X(ff)，并并绘制幅幅频谱、相相频谱。 （88分）(2) 求x(tt)的自自相关函函数Rx () 。 （4分分）3、一电电容传感感器，其其圆形极极板r = 44mm，工工作初始始间隙0 =0.33mm，（1）工工作时如如果传感感器的工工作间隙隙变化=1m，求电电容的变变化量。 （6分分）（2）如如果测量量电路灵灵敏度SS1=1000mvv/pFF，读数数仪表灵灵敏度SS2=5格/
31、mvv，在=2m时，读读数仪表表的指示示值变化化多少格格？（0 = 8.885110-112 FF/m） （4分）一、填空空（120分分）（每每个空11分）1.均匀匀谱 22滤波波器 33. （11，5） 4.结构型型、物性性型 55.6. 非非线性度度、灵敏敏度、回回程误差差 7、差差模 8. 带带宽 99. 1 10.自感式式、互感感式11. 斜率 112.0 、定定值 113.分分布电容容 114.鉴鉴频器 15.反比 二、问答答题（5510分分）（每每小题110分）1. (1) 灵敏度度(2) 响应应特性(3) 线性范范围 (4) 稳定性性(5) 精确确度(66) 测测量方式式等2调制
32、制：就是是使一个个信号的的某些参参数在另另一个信信号的控控制下而而发生变变化的过过程。解调：从从已调制制波中恢恢复出调调制信号号的过程程。作用：调调制的目目的：使使缓变信信号便于于放大和和输出。解调的目目的：恢恢复原信信号。3答：对一个个测试装装置，其其输出yy(t)和输入入x(tt)满足足 y(t)=A0x(tt-0)。式中中A0、0 均为为常量。则则，即实实现不失失真测量量的基本本条件为为A()= AA0 =常数，()=-04、测试试装置22个环节节的串联联后的频频率响应应函数是是它的22个组成成频率响响应函数数之积。根根据数学学知识可可知，任任何多项项式相除除都可以以化简为为一次式式和二
33、次次式组合合而组成成。故所所有的系系统都可可以由一一阶和二二阶系统统来组成成。5、答：一般步步骤：11）对系系统建模模，2）求求拉氏变变换3）求求传递函函数4）求求频率响响应函数数、幅频频特性和和相频特特性；66）画相相应的图图形并分分析改进进之。一一阶系统统图形有有几个关关键点，对对它进行行讨论，并并分析最最左最右右的趋势势。三、答： 1.一一阶系统统微分方方程为，两边拉拉氏变换换得：，,（88分）2. xx(f)=x(t)ee-j22ftdtt=- e(-j22f-11)=则x(f)=(f)=-aarcttg(22f)（8分分）频谱图如如上：(2) Rx()=x(t)xx(t+)dtt=ee=e-（4分分）3.解：（1）S=- =-4.9410-99F/m当=22Hm时，=S=-4.9410-99F/m（110-66m） =-+4.99410-115F（6分分）（2）读读取仪表表的变化化格数为为： 4.94210-11510122S1S2=4.9410-3310005*22 （44分） =5（格格）