测试技术试卷及答案

《机械工程测试技术基础》课程试题

一、

填空题（20分，每空1分）

1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 静态测量 和 动态测量 。 2.测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。

3.将电桥接成差动方式习以提高 灵敏度 ，改善非线性，进行 温度 补偿。 4.为了 补偿 温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 相邻 桥臂上。

5．调幅信号由载波的 幅值 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 频率 携带信号的信息。

6．绘制周期信号x(t)的单边频谱图，依据的数学表达式是 傅氏三角级数中的各项系数 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 傅氏复指数级数中的各项系数 。

7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。

8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。

9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和 。 10.连续信号x(t)与?(t?t0)进行卷积其结果是：x(t)??(t?t0)? 。其几何意义是 。 二、

选择题（20分，每题2分）

1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将(C)。 A．增大 B．减少 C.不变 D.变化不定 2．调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。 A相乘 B．相加 C．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是(D)。

A．相关函数 B．拉氏变换 C．傅氏变换 D.傅氏级数 4．下列函数表达式中，(B)是周期信号。

1

??5cos10?tA．x(t)????0B．x(t)?20e?at当t?0当t?0

cos20?t(???t???)

(???t???)

C．x(t)?5sin20?t?10cos10?t5．时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为(B)。 A．频带变窄、幅值增高 B．频带变宽、幅值压低 C．频带变窄、幅值压低 D．频带变宽、幅值增高 6．非线性度是表示定度曲线(A)的程度。

A．偏离其拟合直线 B．接近真值 C．正反行程的不重合 7．一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围(B)。 A．越宽 B．越窄 C．不变

8.下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件（D） A.波登管 B．膜片 C．波纹管 D．电阻应变片

9.对于单向应力状态的测量，贴应变片时，应变片的方向与主应力方向应该相交成（A） A.0° B．45° C．90° D．30°

10．二阶装置引入合适阻尼的目的是（C）。 A．使系统不发生共振 B．使得读数稳定 C．获得较好的幅频、相频特性 三、简答题（共30分）

1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？（4分） 2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分）

3.现有电阻R1和R2，电感L和电容C，连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设激励为ui，输出为uo）。（5分）

4.在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，若在工作电桥上增加电阻应变片的数量以提高灵敏度。试问在半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？（5分） 5.什么是调制和解调？为什么要调制？（5分） 6.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分）

2

四、计算题（共20分，每小题10分） 1.求如图所示三角脉冲信号的频谱。

x(t) A -T/2 0 T/2 t

解：

2.用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变?。其贴片及组桥方法如图所示。已知图中

'R1?R1'?R2?R2?120?，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数k?2。应变值

??10?10?3，电桥供桥电压ui?3V。试分别求出如图组成桥路时的输出电压uo??

解：

五、综合设计题（共10分）

请选择以下两种测量要求其中的一种，设计实验过程（包括传感器的选用，传感器的安装，信号的传输，信号的分析和处理等内容），并简述其过程。

（1）针对载重卡车载物量进行过磅测量，试设计一测试装置并说明其工作原理；

（2）大功率传动轴在长时间的带载运转下可能发生疲劳损坏，为了保证整机安全，防止事故的发生，对轴的扭振进行测量和监控，试设计一测试装置并说明其工作原理。

3

《机械工程测试技术基础》课程试题

一、填空题（20分，每空1分）

1、由信息与信号的关系可知，信号是信息的（ ）。 2、数字信号是指时间和幅值都具有（ ）特性的信号。

3、为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是（ ） 和（ ）。

4、模似信号是指时间和幅值都具有（ ）特性的信号。 5、正弦信号的自相关函数是一个同频的（ ）函数。 6、直流电桥的平衡条件是（ ）。

7、滤波器的分辨率越高，则测量信号时其响应速度（ ）。

8、带通滤波器的中心频率F=500HZ，负3分贝点的带宽B=10HZ，则该滤波器的品质因数Q=（ 50 ）。 9、单位频宽上的幅值表示的是（ ）函数。

1．将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。

2．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 携带信号的信息。 3．调幅过程在频域相当于 过程，调幅装置实质上是一个 。 4.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 和 。 测量结果与被测真值之差称为测量误差。

5．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。 6．绘制周期信号x(t)的单边频谱图，依据的数学表达式是 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。

7．周期信号的傅氏三角级数中的n是从0到??展开的。傅氏复指数级数中的n是从 到 展开的。

8．周期信号x(t)的傅氏三角级数展开式中：an表示 ，bn表示 ，a0表示直流分量。 9．余弦函数只有 谱图，正弦函数只有 谱图。 10．单位脉冲函数?(t?t0)与在t0点连续的模拟信号质称为 。

4

f(t)的下列积分：????f(t)?(t?t0)dt? 。这一性

得分

二、选择题（20分，每题2分）

1．为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，传感器的两个电容应当连接成( )。

A．并联电路 B．串联电路 C．电桥电路 2．要使RC低通滤波器的通带加宽，则RC值应( )。

A.增加 B．减少 C．不变 3．描述非周期信号的数学工具是 。

A三角函数 B．拉氏变换 C. 傅氏变换 D. 傅氏级数 4．下列信号中． 信号的频谱是连续的。

A．x(t)?Asin(wt??1)?Bsin(3wt??2) B．x(t)?5sin30t?3sin50t C.x(t)?e?atsin?0t

5．数字信号的特征是 。

A．时间上离散、幅值上连续 B．时间、幅值上均离散 C．时间、幅值上都连续 D．时间上连续、幅值上量化 6．测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为( )。

A.精度 B．灵敏度 C．精密度 D.分辨率

7．测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是（ ）。

A．卷积 B．傅氏变换对 C．拉氏变换对 D．微分 8．多种信号之和的频谱是 。

A.离散的 B.连续的 C.随机的 D.周期的

9．二阶装置，用相频特性中?(w)??90时所对应的频率w作为系统的固有频率的估计值，该值与系统阻尼率的大小（ ）。

A．有关 B．无关 C．略有关系 D．有很大关系

10.滤波器的上、下截止频率为fc2,fc1，中心频率f0；则它们的关系是( )。

A．f0=0fc2?fc1

B．f0=

fc2?fc1fc2?fc1 C.f0= 22得分 三、简答题（共30分）

1.测量按测量值获得的方法进行分类有哪些？（6’）

5

答：

2.重复性误差和迟滞误差有何区别? （6’） 答：

3.什么是不失真测试，不是真测试的条件是什么？（4’） 答：

4.下面四个图分别是哪一种滤波器的幅频曲线特性图，并说明各自的工作特征。（4’）

答：

5.试叙述信号的采样和截断的过程是怎样实现的，结果如何？（5’） 答

6.电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？（5’） 答 得分

四、计算题（共20分，每小题10分）

1.对称方波的波形图如图所示。求傅里叶级数的三角形式展开，并画出频谱。

解：

2.如图所示为两直流电桥，其中图(a)称为卧式桥，图(b)称为立式桥，且R1?R2?R3?R4?R0，R1、R2为应变片，R3，R4为固定电阻。试求在电阻应变片阻值变化为?R时，两电桥的输出电压表达式并加以比较。

6

解：

五、分析题（10分）

在输油管道上，常装有监测装置用以监测管道的裂损或泄漏，并能确定损伤位置，如图5-21所示。s=vτm/2相x关2(t)x1(t)分析Ks油管0Rx1x2(τ)传感器2传感器1漏中损心0τm处线图5－21 确定输油管裂损位置

7

《机械工程测试技术基础》课程

试题答案及评分标准

试题编号： A

课程代号： 02020103 课程学时： 32

一、填空题（20分，每空1分） 1.静态测量；动态测量 3.灵敏度；温度 5．幅值；频率

2.被测真值；测量误差

4.补偿；相邻

6．傅氏三角级数中的各项系数；傅氏复指数级数中的各项系数。

27．均方根值；均方值?

8．离散的；连续的

9.频率响应法；阶跃响应法 10.x(t?t0)；把原函数图像平移至t0位置处 二、选择题（20分，每小题2分） 题号 答案

三、简答题（共30分）

1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？（4分）

答：① 各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系，并尽量不失真；（2’）

② 尽可能减小或消除各种干扰。（2’） 2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分） 答：① 周期信号的频谱是离散的。（2’）

② 每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。（2’） ③ 各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。工程中常见的周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。因此，在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量。（2’）

3.现有电阻R1和R2，电感L和电容C，连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设激励为ui，输出为uo）。（5分） 答：正确的接桥方法如图所示：（3’）

8

1 C 2 A 3 D 4 C 5 B 6 A 7 B 8 D 9 A 10 C

电桥的平衡条件是：

R1R2?jwL?1L?（2’） jwCC4.有人在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？（5分） 答：不能提高灵敏度。因为半桥双臂时，其输出电压为：

1?R（2’） uo?ui2R2?R?R当量桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为（2’） ?2RR即仍然没有发生变化，故灵敏度不变。要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥连接。这时

uo?ui?R。（1’） R5.什么是调制和解调？为什么要调制？（5分）

答：所谓调制，就是在调制信号（测试信号）的控制下，使载波信号（工作信号）的某些参数（如幅值、频率、相位）发生变化的过程。（2’）解调，就是从已调制波中恢复出调制信号的过程一般的被测量，如力、位移、应变等，经传感器检测变换后，常常是一些缓变的电信号。（1’）经过调制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，调制波抗干扰能力强，也便于传输。（2’）

6.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分）

答：在机械工程的测试过程中，常见的参数测量有：应力的测量；应变的测量；扭矩的测量、振动信号的测量；声强测量；声发射测量；位移的测量；流量的测量；压力的测量等。（每一种0.5分）

9

四、计算题（共20分，每小题10分） 1.求如图所示三角脉冲信号的频谱。 解：一个周期内的表达式为：

?2At??Tx(t)????2At??T0?t?T2T??t?02（2’）

因为x(t)为偶函数，所以bn?0，

n?1,2,3（1’）

T21T/22T/22A4A12Ax(t)dt?tdt?t?T??T/2T?0T2T2202T/24T/22A8A1an??x(t)cosn?0tdt??tcosn?0tdt?2(cosn??1)（2’） 2?T/20TTTT(n?0)a0???4A2A?(n?)2n?[(?1)?1]??(n?)2?0?n?1,3,5n?2,4,6出此得x(t)的三角函数形式傅里叶级数展开为

x(t)?a0??(ancosn?0t?bnsinn?0t)?n?1?A4A12n??2?2cost（1’） 2?n?1,3,5nTn次谐波分量的幅值

22An?an?bn?4A（1’） 22n?n次谐波分量的相位

?n??arctanbn???（1’） an画出x(t)的频谱如图所示。

10

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k8tt.html