工程测试技术答案

章节测试题 第一章 信号及其描述

（一）填空题

1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这

些物理量就是 ，其中目前应用最广泛的是电信号。

2、 信号的时域描述，以 为独立变量；而信号的频域描述，以 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点： ， ， 。 4、 非周期信号包括 信号和 信号。

5、 描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。

6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 对称，虚频谱（相频谱）总是 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示）

1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ ）

4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（

第1章 绪论

1 计量、测试、测量的概念。

2 测试系统的组成及各环节的作用，并举例说明。

第2章 传感器

1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。 解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。

2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。

解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。

3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？ 解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。

电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。

半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。

4 有一电阻应变片，其灵敏度Sg＝2，R＝120 。设工作时其应变为1000 ，问 R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流

表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？

解：根据应变效应表达式 R/R=Sg 得

R=Sg R=2 1000 1

机械工程测试技术（刘培基） 第二章 信号描述及其分析

2—1 描述周期信号的频率结构可采用什么数学工具?如何进行描述?周期信号是否可 以进行傅里叶变换?为什么?

2—2 求指数函数x(t)?Ae?at(a?0,t?0)的频谱。

2—3 求周期三角波(图2—5a)的傅里叶级数(复指数函数形式)。 2—4 求图2-15所示有限长余弦信号x(t)的频谱。

设x(t)???cosw0t?0t?T t?T

2—5 当模拟信号转换为数字信号时遇到哪些问题? 应怎样解决?

第三章 测试系统的基本特性

3—1 测试装置的静态特性指标主要有哪些?它们对装置的性能有何影响?

3—2 什么叫一阶系统和二阶系统?它们的传递函数、频率响应函数及幅频和相频特性 表达式是什么?

3—3求周期信号工x(t)?0.5cos10t?0.2cos(100t?45)通过传递函数为

?1的装置后所得到的稳态响应。

0.005s?13—4 一气象气球携带一种时间常数为15s的一阶温度计，并以15m/s的上升速度通过大气

H(s)?层。设温度随所处的高度按每升高30m下降0.15c的规律变化，气球将温度和高度的数据用无线

1.测量方法：直接测量：凡是被测量的数值可以从测量仪器上读出，常用方法１．直读法２．差值法3.替代法4.零值法

间接测量：被测量的数值不能直接通过测量仪器上读出，而直接测量与被测量有一定函数

关系的量，通过运算被测量的测值。

组合测量：测量中各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量与间接测量所得的数

据，通过方程求解未知量的数值

2.测量仪器：可分为范型仪器和实用仪器

一、感受件：它直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。应满足条件：1.必须随测量值的变化发生相应的内部变化 2.只能随被测参数的变化发出信号 3.感受件发出的信号与被测参数之间必须是单值的函数关系

二、中间件：起传递作用，将传感器的输出信号传给效用件 常用的中间件：导线，导管 三、效用件：把被测信号显示出来。 分为模拟显示和数字显示

3.测量仪器的主要性能指标：

一、精确度：测量结果与真值一致的程度，系统误差与随机误差的综合反映 二、恒定度：仪量多次重复测量时，其指示值的稳定程度

三、灵敏度：认仪器指针的线位移或角位移与引起变化值之间的比例 四、灵敏度阻滞：在数字测量中常用分辨率表示

五、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示

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均方根值，有效值的平方称为 均方值?，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，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。

9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和 阶跃响应法。

10.连续信号x(t)与?(t?t0)进行卷积其结果是：x(t)??(t?t0)? x(t?t0)。其几何意义是

填空

1. 测试装置的静态特性指标主要有________、________和__________等。

2. 一阶系统的动态参数是，二阶系统的动态参数是和。

3. 测试装置的幅频特性描述的是 相频特性描述的

是 。

4. 表征测试装置动态特性的频率响应特性应包括_____________和________。

5. 将信号x(t)=6sin2t输入时间常数τ=0.5 的一阶装置，则稳态输出的幅值Y0 ，相位滞后

φ0=_____，输出信号

6. 当测量较小应变值时，应选用根据选用根据 效应工作的 应变片。

7. 常用的应变片有两大类。对于金属电阻应变片来说：，而对

于半导体应变片来说 S＝ 。前一种应变片的灵敏度比后一种 。

8. 金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的

9. 差动变压器式传感器工作时，如果铁芯做一定频率的往复运动，其输出电压是

10. 差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈______系数的变化,两个次级线圈要求

_____串接。

11. 交流电桥的平衡条件为和电阻时，则另外两个桥臂应接入

思考题与习题

3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。

传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。

如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p，当p发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。

3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。

答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。

物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。

3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S0=2，R=120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR=？设将此

机械工程测试技术基础习题解答

教材：机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业出版社，2006年9月第3版第二次印刷。

绪 论

0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。 解答：教材P4~5，二、法定计量单位。 0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。 3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。 0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差）

0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。 ①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm2 解答：

①?7.8?10/1.0182544??7.6601682/10 ②?0.00003/25.04894??1.197655/10

6-66 ③?0.026/5.4

思考题与习题

3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。

传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。

如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p，当p发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。

3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。

答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。

物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。

3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S0=2，R=120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR=？设将此

一、填空题(每空1分，共10分) 1.信号可分为____ _____两大类。 2.在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特性等于该过程的集合平均统计特性，则该过程叫_________。

3.对于线性系统，若输入为x(t)=x0ejt，则其稳态输出y(t)=y0ej(?t??0)，这个性质称为

ω

_________。

4.已知滤波器的带宽为B，它对阶跃响应的建立时间为Te，则B和Te的关系为_______。 5.若测试系统由两个环节并联而成，且各个环节的传递函数分别为H1(S)和H2(S)，则该系统的传递函数为_________。

6.若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样的离散信号的频谱会发生_______现象。

7.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数Rxy(τ)=_________。

8.若信号满足y(t)=kx(t)关系，式中k为常数，则互相关系数ρxy(τ)=________。

9.两个时域函数乘积的傅里叶变换等于这两个函数_________。

10.图1-10所示电桥的输出为_________。 图1-10

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将