机械工程测试技术思考题(含答案)
机械工程测试技术习题解答(第一章)
1-6解答：
令
x1 ( t ) = e
− at
，
x2 ( t ) = sin ω 0 t = sin 2π f 0 t 1 有X 1 ( f ) = a + j 2π f 1 X 2 ( f ) = j δ ( f + f 0 ) − δ ( f − f 0 ) 2
X( f ) = X1 ( f ) ∗ X 2 ( f ) 1 1 1 = j ∗ δ ( f + f0 ) − ∗ δ ( f − f 0 ) 2 a + j 2π f a + j 2π f 1 1 1 = j − 2 a + j 2π ( f + f 0 ) a + j 2π ( f − f 0 ) = a 2 − 4π 2 ( f 2 − f 02 ) + j 4π fa 2π f 0
∫
T0
0
x0 sin(ωt + φ)dt = 0
式中
2π T0 = ω
—正弦信号周期
(2)
1 T 2 1 ψ = lim ∫ x (t )dt = T →∞ T 0 T0
2 x
∫
T0
0
x0 2 sin 2 (ωt + φ)dt
x0 2 = T0
∫
T0
0
x0 2 1 − cos 2(ωt + φ) dt = 2 2
单边指数衰减信号频谱图
1-4解答：
a)符号函数的频谱
+1 t > 0 x(t ) = sgn(t ) = −1 t < 0
该信号不满足绝对可积条件，不能直接求解，但傅里叶 变换存在。 符号函数可看作双边指数函数的极限。
机械工程测试技术课后习题答案
第一章习题1.测试技术的静态特性是什么?其用哪些性能指标来描述?它们一般用哪些公式表示?①测试技术的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时，测试技术的输入与输出之间的关系。
②衡量测试技术静态特性的主要指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率、阈值、稳定性、漂移和静态误差。
③线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率、阈值、稳定性、漂移和静态误差。
2.测试技术的动态特性是什么?其分析方法有哪几种①测试技术的动态特性是指测试技术的输出对随时间变化的输入量的响应特性，它反映了输出值真实再现变化着的输入量的能力。
②阶跃响应、频率响应3.测试技术数学模型的一般描述方法有哪些?传感器数学模型可分为静态和动态数学模型。
其中传感器静态数学模型一般多用多项式来描述，而动态数学模型通常采用微分方程和传递函数等来描述。
4.测试技术系统有哪些典型环节?写出不同环节的微分方程。
输入，输出方程、传递函数、频率响应和单位阶跃5.为什么说零阶测试技术的动态特性是最理想的?因为零阶没有滞后6.简述系统误差和随机误差出现的原因及特点。
系统误差：系统误差是由固定不变的或按确定规律变化的因素所造成的。
系统误差的特征是：在同一条件下多次测量同一量值时，绝对值和符号保持不变；或当条件改变时，按一定规律变化。
系统误差在某些情况下对测量结果的影响还比较大，因此，研究系统误差产生的原因，发现、减小或消除系统误差，使测量结果更加趋于正确和可靠，是误差理论的重要课题之一，是数据处理中的一个重要的内容。
随机误差：随机误差是由于感官灵敏度和仪器精密程度的限制、周围环境的干扰及伴随着测量而来的不可预料的随机因素的影响而造成的。
它的特点是大小无定值，一切都是随机发生的，因而又把它称为偶然误差7.标准误差的意义是什么?标准误越小，抽样误差越小，样本对总体的代表性越好8.有效数字的运算原则和规则是什么?有效数字的确定方法是什么? 一般规定，数值中的可靠数字与所保留的1位(或2位)可疑数字统称为有效数字。
机械工程测试技术习题及解答答案
《机械工程测试技术》习题与题解第二章 习题解答2-1．什么是信号？信号处理的目的是什么？2-2．信号分类的方法有哪些？2-3．求正弦信号()t A t x ωsin =的均方值2x ψ。
解：()24sin 4222cos 12sin 2sin 11222022022022022A T T A T dtt A T tdt A T dtt A T dt t x T T T T T x=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-====⎰⎰⎰⎰ωωωωωψ 也可先求概率密度函数：221)(xA t p -=π则：⎰∞∞-==2)(222A dx x p x xψ。
2-4．求正弦信号())sin(ϕω+=t A t x的概率密度函数p(x)。
解： 2221)(111,arcsinxA Ax A dx dt A x t -=-=-=ωωϕω代入概率密度函数公式得：22222200122221lim 1lim)(xA x A x A T T dt dx T t x x p x x -=-=-=⋅=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∆∆=∑→∆→∆πωπωωtxT 1-T 1T-T2-5．求如下图所示周期性方波的复指数形式的幅值谱和相位谱解 在x(t)的一个周期中可表示为⎩⎨⎧<<≤=21)(11T t T T t t x该信号基本周期为T ，基频ω0=2π/T ，对信号进行傅里叶复指数展开。
由于x (t )关于t =0对称，我们可以方便地选取-T /2≤t ≤T /2作为计算区间。
计算各傅里叶序列系数c n 当n =0时，常值分量c 0：TT dt T a c T T 1002111===⎰- 当n ≠0时，110110011T T tjn T T t jn n e Tjn dt e T c -----==⎰ωωω最后可得⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-j e e T n c t jn t jn n 22000ωωω注意上式中的括号中的项即sin (n ω0 T 1)的欧拉公式展开，因此，傅里叶序列系数c n 可表示为0)(sin 2)sin(210010≠==n T n c TT n T n c n ，ωπωω其幅值谱为：)(sin 211T n c TT c o n ω=，相位谱为：ππϕ-=,,0n 。
机械工程测试技术习题课后题解答
机械工程测试技术习题课后题解答(总17页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1 求周期方波的傅立叶级数（复指数函数形式），画出|cn|-和-图。
(1)方波的时域描述为：(2) 从而：2 . 求正弦信号的绝对均值和均方根值。
(1)(2)3.求符号函数和单位阶跃函数的频谱解：(1)因为不满足绝对可积条件，因此，可以把符合函数看作为双边指数衰减函数：其傅里叶变换为：(2)阶跃函数：4. 求被截断的余弦函数的傅里叶变换。
解： (1)被截断的余弦函数可以看成为：余弦函数与矩形窗的点积，即：(2)根据卷积定理，其傅里叶变换为：5.设有一时间函数f(t)及其频谱如图所示。
现乘以余弦函数cos0t（0>m）。
在这个关系中函数f(t)称为调制信号，余弦函数cos0t称为载波。
试求调幅信号的f(t)cos0t傅氏变换，并绘制其频谱示意图。
又：若0<m将会出现什么情况解：(1)令(2) 根据傅氏变换的频移性质，有：频谱示意图如下：(3) 当0<m时，由图可见，出现混叠，不能通过滤波的方法提取出原信号f(t)的频谱。
6.求被截断的余弦函数的傅立叶变换。
解：方法一：方法二： (1)其中为矩形窗函数，其频谱为：(2)根据傅氏变换的频移性质，有：第二章4. 求指数衰减函数的频谱函数，（）。
并定性画出信号及其频谱图形。
解：（1）求单边指数函数的傅里叶变换及频谱（2）求余弦振荡信号的频谱。
利用函数的卷积特性,可求出信号的频谱为其幅值频谱为a a`b b`c c`题图信号及其频谱图注：本题可以用定义求，也可以用傅立叶变换的频移特性求解。
5 一线性系统，其传递函数为，当输入信号为时，求：（1）；（2）；（3）；（4）。
解：(1) 线性系统的输入、输出关系为：已知，则由此可得：(2) 求有两种方法。
其一是利用的傅立叶逆变换；其二是先求出，再求，其三是直接利用公式求。
机械工程测试技术_课后习题及答案
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/cm 2解答：①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈± ②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？解答：(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压，请问哪一个测量准确度高？解答：(1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
许同乐-机械工程测试技术课后习题及答案
许同乐-机械工程测试技术课后习题及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN思考题与习题0-1 举例说明什么是测试答：⑴测试的例子：为了确定一端固定的悬臂梁的的固有频率，可以采用锤击法对梁尽享激振，在利用压力传感器、电荷放大器、波形记录器记录信号波形，由衰减的振荡波形便可以计算出悬臂梁的固有频率。
⑵结论：由本例可知，测试是指确定被测对象悬臂梁固有频率的全部操作，是通过一定的技术手段-激振。
拾振、记录、数据处理等，获取悬臂梁固有频率的信息过程。
0-2以方框图的形式说明测试系统的组成，简述主要组成部分的作用。
答：⑴：测试系统的方框图如图0-1所示。
⑵：各部分的作用如下。
传感器是将被测信息转换成某种电信号的器件；信号调理是把来自传感器的信号转换成适合传输和处理的形式；信号处理环节可对来自信号调理环节的信号，进行各种运算。
滤波和分析；信号显示、记录环节将来至信号处理环节的信号显示或存储；模数转换和数模转换是进行模拟信号与数字信号的相互转换，以便于用计算机处理。
0-3 针对工程测试技术课程的特点，思考如何学习该门课程答：本课程具有很强的实践性，只有在学习过程中密切联系实际，加强实验，注意物理概念，才能真正掌握有关知识。
在教学环节中安排与本课程相关的必要的实验及习题，学习中学生必须主动积极的参加实验及完成相应的习题才能受到应有的实验能力的训练，才能在潜移默化中获得关于动态测试工作的比较完整的概念，也只有这样，才能初步具有处理实际测试工作的能力。
思考题与习题1-1信号的分哪几类以及特点是什么⑴、按信号随时间的变化规律分为确定性信号和分确定性信号，确定信号分为周期信号（包括谐波信号和一般周期信号）和非周期信号（准周期信号和以便非周期信号）；非确定性信号包括平稳随机信号（包括各态历经信号和非各态历经信号）和非平稳随机信号。
⑵、按信号幅值随时间变化的连续性分类，信号包括连续信号和离散信号，其中连续信号包括模拟信号和一般模拟信号，离散信号包括一般离散信号和数字信号。
机械工程测试技术_课后习题及答案
机械工程测试技术课后习题及答案第一章传感器及检测系统的基本概念1、检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用2、怎样选择仪表的量程大小？3、测量误差可以分为哪几类？引起各类误差的原因是什么？4、传感器按照被测物理量来分，可以分为哪几种？5、某电路中的电流为10A，用甲乙两块电流表同时测量，甲表读数为10.8A，乙表读数为9.5A，请计算两次测量的绝对误差和相对误差。
6、用1.0级量限100V的电压表甲，0.5级量限250V的电压表乙分别测量某电压，读数皆为80V，试比较两次测量结果的准确度。
7、有三台测温仪表，量程均为0～800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？解答：1、一个完整的工程检测系统包括：传感器、信号调理电路、信号处理电路和显示记录部分。
各部分作用：传感器——感受被测量，并将其转换为电信号；信号调理电路——将传感器输出信号进行放大和转换；信号处理电路——对电信号进行计算和分析；显示记录部分——显示记录测试结果。
2、应根据被测量的大小，兼顾仪表的准确度等级和量程，使其工作在不小于满度值2/3以上的区域。
3、测量误差可以分为：系统误差、随机误差和疏失误差三类。
引起的原因如下:系统误差——仪器误差、零位误差、理论误差、环境误差和观察者误差等随机误差——温度、磁场，零件摩擦、间隙，气压和湿度的变化，测量人员分辨本领的限制等疏失误差——操作、读数、记录和计算等方面的人为误差等4、传感器按被测物理量可以分为：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。
5、绝对误差：△I= I﹣I=10.8-10=+0.8A；△I= I﹣I=9.5-10=﹣0.5A相对误差：γ甲=△I甲/ I0=+0.8/10=8%；γ乙=△I乙/ I0=﹣0.5/10=﹣5%6、最大绝对误差：△V m甲=±K%·V m甲=±1.0%×100=±1.0V；△V m乙=±K%·V m乙=±0.5%×250=±1.25V最大相对误差：γm甲=△V m甲/ V=±1.0/80=±1.25%；γm乙=△V m乙/ V=±1.25/80=±1.56%故：甲表测量结果的准确度高于乙表。
《机械工程测试技术》课后习题答案机工版
2 44, 724,500, 600 2 22,362, 250,300 11,181,125,150
所以该信号的周期为 0.25s。
1-7 求正弦信号 x(t) Asin( 2 t) 的单边、双边频谱，如果该信号延时 T 后，其频谱如何变
T
4
化？
0 ea jwt dt ea jwdt
0
11 a jω a jω
2a a2 ω2
双边指数信号的傅里叶变换是一个正实数，相频谱等于零。由于双边指数信号为实偶对
称函数，因此 X ω 为 ω 的实偶对称函数。
5
1-5 设有一组合信号，有频率分别为 724Hz， 44 Hz，500 Hz，600 Hz 的同相正弦波叠加而 成，求该信号的周期。
答：在时域范围内，实现不失真的条件是：输出信号 y t 与输入信号 x t 相比，只要是幅
值上扩大 A0 ,时间上滞后 t0 ，即 y t A0x t t0 。
2-6 从频域说明测量系统不失真测量条件是什么? 答：在频域内实现不失真测试的条件即为幅频特性是一条平行于 轴的直线，相频特性
1
在教学环节中安排与本课程相关的必要的实验及习题，学习中学生必须主动积极地参加 实验及完成相应的习题才能受到应有的实验能力的训练，才能在潜移默化中获得关于动态测 试工作的比较完整的概念，也只有这样，才能初步具有处理实际测试工作的能力。
2
思考题与习题
1-1 信号的分哪几类以及特点是什么？ 答：按信号随时间的变化规律分为确定性信号和分确定性信号，确定信号分为周期信号
则 有 输 出 y1 t ， 且 y1 t
2
2
11
1
cos 10t
机械工程测试技术课后习题答案
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S 0=2，R =120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR =？设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出？解：由0dR Rs ε=得，0R R s ε∆=∙∙即，6012010001020.24R R s ε-∆=∙∙=⨯⨯⨯=()1.512.5120I mA ==3-5 电容式传感器常用的测量电路有哪几种?答：变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路。
3-6 一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径r=4mm ，工作初始间隙δ=0.3mm，求：图3-105 题3-4图1）工作时，如果传感器与工件的间隙变化量Δδ=±1μm时，电容变化量是多少？2）如果测量电路的灵敏度S1=100mV/pF，读数仪表的灵敏度S2=5格/mV，在Δδ=±1μm时，读数仪表的指示值变化多少格？3-7 差动变压器的输出电压信号如果采用交流电压表指示，能否反映铁芯的移动方向？试描述差动变压器经常采用的差动相敏检波电路的原理。
机械工程测试技术课本习题及参考答案
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?参考答案：一般采用傅里叶级数展开式。
根据具体情况可选择采用傅里叶级数三角函数展开式和傅里叶级数复指数函数展开式两种形式。
不考虑周期信号的奇偶性,周期信号通过傅里叶级数三角函数展开可表示为:001()sin()(1,2,3,)n n n x t a A n n ωϕ∞==++=∑2021()T T a x t dt T-=⎰n A =(2022()cos T n T a x t n tdt T ω-=⎰ 202()sin T n T b x t n tdt T ω-=⎰ )tan n n n b a ϕ=式中，T 为信号周期, 0ω为信号角频率, 02T ωπ=。
n A ω-图为信号的幅频图, n ϕω-图为信号的相频图。
周期信号通过傅里叶级数复指数函数展开式可表示为:0()(0,1,2,)jn t nn x t C e n ω∞=-∞==±±∑0221()T jn t n T C x t e dt Tω--=⎰n C 是一个复数,可表示为:n j n nR nI n C C jC C e ϕ=+=n C = arctan n nI nR C ϕ=n C ω-图为信号的幅频图, n ϕω-图称为信号的相频图。
▲ 不可直接进行傅里叶变换,因为周期信号不具备绝对可积条件。
但可间接进行傅里叶变换。
参见书中第25页“正弦和余弦信号的频谱”。
【2-2】 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。
参考答案：由非周期信号的傅里叶变换，()()j t X x t e dt ωω∞--∞=⎰，得22()()j tA a j X x t edt A a j a ωωωωω∞--===++⎰由此得到，幅频谱为：()X ω=相频谱为： ()arctan()a ϕωω=-【2-3】 求周期三角波（图2-5a ）的傅里叶级数（复指数函数形式）参考答案：周期三角波为： (2)20()(2)02A A tT t x t A A T tt T +-≤<⎧=⎨-≤≤⎩则0221()T jn t n T C x t e dt T ω--=⎰积分得 02222204(1cos )(1cos )2n A T AC n n n T n ωπωπ=-=- 即 22()1,3,5,00,2,4,n A n n C n π⎧=±±±=⎨=±±⎩又因为周期三角波为偶函数，则0nb =，所以arctan 0n nI nR C C ϕ==所以，周期三角波傅里叶级数复指数形式展开式为：00(21)222()(0,1,2)(21)jn t j k tn n n A x t C e e k k ωωπ∞∞+=-∞=-∞===±±+∑∑【2-4】 求图2-15所示有限长余弦信号()x t 的频谱。
机械工程测试技术课后答案
思考题与习题0-1 举例说明什么是测试？答：⑴测试的例子：为了确定一端固定的悬臂梁的的固有频率，可以采用锤击法对梁尽享激振，在利用压力传感器、电荷放大器、波形记录器记录信号波形，由衰减的振荡波形便可以计算出悬臂梁的固有频率。
⑵结论：由本例可知，测试是指确定被测对象悬臂梁固有频率的全部操作，是通过一定的技术手段-激振。
拾振、记录、数据处理等，获取悬臂梁固有频率的信息过程。
0-2 以方框图的形式说明测试系统的组成，简述主要组成部分的作用。
答：⑴：测试系统的方框图如图0-1所示。
⑵：各部分的作用如下。
传感器是将被测信息转换成某种电信号的器件；信号调理是把来自传感器的信号转换成适合传输和处理的形式；信号处理环节可对来自信号调理环节的信号，进行各种运算。
滤波和分析；信号显示、记录环节将来至信号处理环节的信号显示或存储；模数转换和数模转换是进行模拟信号与数字信号的相互转换，以便于用计算机处理。
0-3 针对工程测试技术课程的特点，思考如何学习该门课程？答：本课程具有很强的实践性，只有在学习过程中密切联系实际，加强实验，注意物理概念，才能真正掌握有关知识。
在教学环节中安排与本课程相关的必要的实验及习题，学习中学生必须主动积极的参加实验及完成相应的习题才能受到应有的实验能力的训练，才能在潜移默化中获得关于动态测试工作的比较完整的概念，也只有这样，才能初步具有处理实际测试工作的能力。
思考题与习题1-1 信号的分哪几类以及特点是什么？⑴、 按信号随时间的变化规律分为确定性信号和分确定性信号，确定信号分为周期信号（包括谐波信号和一般周期信号）和非周期信号（准周期信号和以便非周期信号）；非确定性信号包括平稳随机信号（包括各态历经信号和非各态历经信号）和非平稳随机信号。
⑵、 按信号幅值随时间变化的连续性分类，信号包括连续信号和离散信号，其中连续信号包括模拟信号和一般模拟信号，离散信号包括一般离散信号和数字信号。
⑶、 按信号的能量特征分类，信号包括能量有限信号和功率有限信号。
机械工程测试技术习题答案
机械工程测试技术习题答案机械工程测试技术习题答案在机械工程领域，测试技术是非常重要的一环。
通过测试，我们可以了解机械设备的性能、可靠性以及各种参数的准确性。
在工程实践中，我们经常会遇到一些测试技术的习题。
下面，我将为大家提供一些机械工程测试技术习题的答案，希望对大家的学习和实践有所帮助。
1. 什么是测量误差？如何判断测量误差的大小？答：测量误差是指测量结果与被测量真值之间的差异。
判断测量误差的大小可以通过以下方法：- 通过重复测量来获取多个测量值，计算它们的平均值。
平均值越接近被测量真值，测量误差就越小。
- 计算测量值的标准差。
标准差越小，测量误差就越小。
2. 什么是测量精度？如何提高测量精度？答：测量精度是指测量结果与被测量真值之间的接近程度。
提高测量精度的方法有：- 使用更精确的测量仪器和设备。
- 采用更准确的测量方法和技术。
- 提高测量人员的技术水平和操作技巧。
- 对测量结果进行多次重复测量，并取平均值。
3. 什么是可靠性测试？如何进行可靠性测试？答：可靠性测试是评估机械设备在特定条件下的可靠性和性能的过程。
进行可靠性测试的方法包括：- 加速寿命测试：通过模拟实际使用条件下的高负荷运行，来评估设备的寿命和可靠性。
- 应力测试：通过施加各种应力（如温度、湿度、振动等）来评估设备在不同环境下的可靠性。
- 故障模式与影响分析（FMEA）：通过分析设备的故障模式和故障对系统的影响，来评估设备的可靠性。
4. 什么是校准？为什么需要进行校准？答：校准是指通过与已知标准进行比较，来检验和调整测量仪器的准确性和精度的过程。
进行校准的原因有：- 确保测量仪器的准确性和可靠性。
- 保证测量结果的可比性和可靠性。
- 遵守质量管理体系和标准要求。
5. 什么是信号处理？在机械工程中有哪些常见的信号处理方法？答：信号处理是指对采集到的信号进行处理和分析的过程。
在机械工程中，常见的信号处理方法包括：- 滤波：通过滤波器去除信号中的噪声和干扰。
测试技术-思考题（答案）
测试技术-思考题（答案）机械电⼦⼯程测试技术⼀、采集及传输部分思考题第2节1.信号调理的内容和⽬的？答：信号调理的的⽬的是便于信号的传输与处理。
内容：(1)把传感器输出的微弱电压或电流信号放⼤，以便于传送、信噪分离或驱动其他测量显⽰电路；(2)多数传感器的输出是电阻、电感或电容等不便于直接记录的电参量，需要⽤电桥电路等把这些电参量转换为电压或电流的变化；(3)抑制传感器输出信号中噪声成分的滤波处理；其他内容：如阻抗变换、屏蔽接地、调制与解调、信号线性化等。
2.信号调制与解调的种类？答：根据载波受调制的参数不同，使载波的幅值、频率或相位随调制信号⽽变化的过程分别称为调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。
调幅是将⼀个⾼频简谐信号（载波）与测试信号（调制信号）相乘，使⾼频信号的幅值随测试信号的变化⽽变化。
在实际的调幅信号的解调中⼀般不⽤乘法器⽽采⽤⼆极管整流检波器和相敏检波器；调频是利⽤信号电压的幅值控制载波的频率，调频波是等幅波，但频率偏移量与信号电压成正⽐。
调频波的解调⼜称为鉴频，调制波的解调电路⼜叫鉴频器。
调相：载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值成⽐例变化的调制⽅式，称为相位调制，或称调相。
3.隔离放⼤器有何特征和特点，主要⽤在哪些场合？它分哪⼏类？答：隔离放⼤器是带隔离的放⼤器，其输⼊电路、输出电路和电源之间没有直接的电路耦合，信号的传递和电源的传递均通过变压器耦合或光电耦合（多⽤变压器耦合，因光电耦合线性度较差）实现。
隔离放⼤器不仅具有通⽤运放的性能，⽽且输⼊公共地与输出公共地之间具有良好的绝缘性能。
变压器耦合隔离放⼤器有两种结构：⼀种为双隔离式结构，另⼀种为三隔离式结构。
光隔离放⼤器，最简单的光隔离放⼤器可⽤光电耦合器件组成。
但是，光电耦合器的电流传输系数是⾮线性的，直接⽤来传输模拟量时，会造成⾮线性失真较⼤和精度差等问题。
4.信号滤波器的种类？答：滤波器按其阶次可分为⼀阶滤波器、⼆阶滤波器、三阶滤波器……等；根据滤波器的电路是数字的还是模拟的，可将滤波器分为数字滤波器和模拟滤波器两类；根据构成滤波器的元件类型，可分为RC、LC或晶体谐振滤波器；根据构成滤波器的电路性质，可分为⽆源滤波器和有元滤波器；最常⽤的是根据滤波器的通频带可将滤波器分为低通、⾼通、带通和带阻类型。
机械工程测试技术思考题(含答案)
思考题0. 测试的概念与测试的目的。
概念：测试包括测量和试验两反面的含义，是指具有试验性质的测验或测量与试验的综合目的：提供被测对象的质量依据；提供机械工程设计、制造、研究所需要的信息1．动态测试系统一般有哪几部分组成（画出框图）？各部分的作用？试验装置：是被测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在联系充分显露出来，以便进行有效测量的一种专门装置。
测量装置：把被测量通过传感器变成电信号，经过后接仪器的变换、放大、运算，变成易于处理和记录的信号的装置。
数据处理装置：将被测装置输出的信号进一步处理，以排除干扰和噪声污染，并清楚的估计测量数据的可靠程度。
显示记录装置：将被测对象所测得的有用信号及其变化过程显示或者记录下来的装置。
2．动态测试主要应用在机械工程的哪些领域，简单说明其原理。
产品质量检测，性能评价；生产过程监控；设备状态监控与故障诊断；科学研究，探索未知世界。
3．信号分为那几类？各类信号有何特点？按实际用途分：广播信号，电视信号，雷达信号，控制信号，通信信号，遥感信号按信号所具有的时间函数特性分：确定性信号与非确定性信号、能量信号与功率信号、时限信号与频限信号、连续时间信号与离散时间信号等4．本课程学习的主要的信号分析的方法有那些？函数分析，时域统计分析，幅值域分析5．信号的时域描述、频域描述有何意义？说明频谱分析的物理意义。
6．周期信号、非周期信号的频谱以及离散信号的频谱有何特点？周期信号的频谱：离散的；每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是各高次谐波分量频率的公约数；各频率分量的谱线高度表示该次谐波的的幅值和相位角。
非周期信号用幅值谱密度、相位/能量谱密度描述是连续的。
7．用图形表达FT中时间比例性、时移特性、频移特性。
8．几种典型信号的频谱及数学表达式，用图形及公式表达δ（t）与其他函数的卷积。
P77，图2.3.49．互相关函数的物理意义。
自相关函数互相关函数有何特点？信号分析中，相关表述两个信号（或一个信号的不同时刻）之间的线性关系或相似程度。
机械工程测试技术习题及解答答案
机械工程测试技术习题及解答答案本文将提供机械工程测试技术习题及解答答案，共计。
1. 请列举机械测试中常见的非破坏性检测方法及其作用。
常见的机械测试中非破坏性检测方法包括：X射线检测：用于检测金属材料的内部缺陷，如裂纹、气孔等。
超声波检测：用于检测各种材料的缺陷，包括裂纹、夹杂、空洞等。
磁粉检测：主要用于金属材料的表面缺陷检测，如裂纹、缺陷等。
涡流检测：用于检测金属材料表面或近表面的缺陷。
作用：非破坏性检测可以在不损伤材料的前提下，检测物体内部的缺陷或表面的问题，为评估材料质量和安全性提供关键依据。
2. 简述材料拉伸试验中，应力-应变曲线的特点及含义。
应力-应变曲线是材料拉伸试验中的一种基础试验曲线，记录了材料在施加不同应变下的变形应力。
其特点如下：阶段1：弹性变形阶段。
该阶段材料的应力随着应变逐渐增加，材料很快的恢复到原始状态。
阶段2：屈服点之前的塑性变形阶段。
材料的应变继续增加，应力也随之增加，但是应力-应变比例不再是线性的。
当材料到达一定的应力值（屈服点）时，其应力不再随着应变增加而增加。
此时，材料在局部发生了塑性变形，也就是说，材料的形状已经发生了无法恢复的变化。
阶段3：应变硬化阶段。
当材料过了屈服点，其应力在应变增加的同时不断增加。
此时，材料已经发生了不可逆的变形。
阶段4：断裂阶段。
材料发生拉伸断裂，应力瞬间归零。
3. 请说明动平衡和静平衡的区别。
动平衡和静平衡均是机械测试中的平衡测试方法，其区别如下：静平衡：指在不动的状态下平衡物体，使物体重心和支撑点重合。
例如，在制作家具时需要对家具进行静平衡测试。
动平衡：指在运动状态下平衡物体，使物体在运动时不出现振动和失衡。
例如，在生产车辆零部件时需要对轮胎进行动平衡测试。
总的来说，静平衡是解决静态问题的方法，动平衡是解决动态问题的方法，两者的测试方法和目的不同。
4. 请简述机械测试中常见的可靠性检测机械测试中常见的可靠性检测包括：振动试验：测试设备或机器在振动作用下的耐用性和可靠性。
机械工程检验技术深刻复习课(含答案解析)
《机械工程测试技术》习题课一、填空题1．时间常数τ是一阶传感器动态特性参数，时间常数τ越小，响应越快，响应曲线越接近于输入阶跃曲线。
2．满足测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为一常数和相频特性与频率成线性关系。
3．电荷放大器常用做压电传感器的后续放大电路，该放大器的输出电压与传感器产生的电荷量成正比，与电缆引线所形成的分布电容无关。
4．信号当时间尺度在压缩时，则其频带变宽其幅值变小。
5．当测量较小应变值时，应选用电阻应变效应工作的应变片，而测量大应变值时，应选用压阻效应工作的应变片，后者应变片阻值的相对变化主要由材料电阻率的相对变化来决定。
6．电感式和电容式传感器常采用差动方式，不仅可提高灵敏度，且能改善或消除非线性。
7. 电涡流传感器是利用金属材料的电涡流效应工作，可分为低频透射式和高频反射式两种，其中前者常用于材料厚度的测量。
8．在调制解调技术中，将控制高频振荡的低频信号称为调制波，载送低频信号的高频振荡信号称为载波，将经过调制过程所得的高频振荡波称为已调制波。
9. RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限截止频率越小。
10.频率混叠是由于采样频率过低引起的，泄漏则是由于信号截断所引起的。
11.作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为敏感元件。
12.在外力作用下，金属应变式传感器主要产生几何尺寸变化，而压阻式传感器主要是电阻率发生变化，两者都引起电阻值发生变化。
13. 描述一阶系统动态特性的参数是时间常数，其值越小，则该系统频带越宽，响应越快。
二、选择题1．离散、周期的时域信号频谱的特点是（C ）的。
A非周期、离散B非周期、连续C、周期、离散D周期、连续2．按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量控制型的是（C ）。
A 电阻传感器B 电感传感器C 光电传感器D 电容传感器3．变磁通感应式传感器在测量轴的转速时，其齿盘应采用（B ）材料制成。
A 金属B 导磁C 塑料D 导电4．测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（D ）。
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思考题0. 测试的概念与测试的目的。
概念：测试包括测量和试验两反面的含义，是指具有试验性质的测验或测量与试验的综合目的：提供被测对象的质量依据；提供机械工程设计、制造、研究所需要的信息1．动态测试系统一般有哪几部分组成（画出框图）？各部分的作用？试验装置：是被测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在联系充分显露出来，以便进行有效测量的一种专门装置。
测量装置：把被测量通过传感器变成电信号，经过后接仪器的变换、放大、运算，变成易于处理和记录的信号的装置。
数据处理装置：将被测装置输出的信号进一步处理，以排除干扰和噪声污染，并清楚的估计测量数据的可靠程度。
显示记录装置：将被测对象所测得的有用信号及其变化过程显示或者记录下来的装置。
2．动态测试主要应用在机械工程的哪些领域，简单说明其原理。
产品质量检测，性能评价；生产过程监控；设备状态监控与故障诊断；科学研究，探索未知世界。
3．信号分为那几类？各类信号有何特点？按实际用途分：广播信号，电视信号，雷达信号，控制信号，通信信号，遥感信号按信号所具有的时间函数特性分：确定性信号与非确定性信号、能量信号与功率信号、时限信号与频限信号、连续时间信号与离散时间信号等4．本课程学习的主要的信号分析的方法有那些？函数分析，时域统计分析，幅值域分析5．信号的时域描述、频域描述有何意义？说明频谱分析的物理意义。
6．周期信号、非周期信号的频谱以及离散信号的频谱有何特点？周期信号的频谱：离散的；每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是各高次谐波分量频率的公约数；各频率分量的谱线高度表示该次谐波的的幅值和相位角。
非周期信号用幅值谱密度、相位/能量谱密度描述是连续的。
7．用图形表达FT中时间比例性、时移特性、频移特性。
8．几种典型信号的频谱及数学表达式，用图形及公式表达δ（t）与其他函数的卷积。
P77，图2.3.49．互相关函数的物理意义。
自相关函数互相关函数有何特点？信号分析中，相关表述两个信号（或一个信号的不同时刻）之间的线性关系或相似程度。
自相关函数是匸的偶函数，互相关函数为非奇非偶函数；自相关函数在匸=0时为最大值，并等于该信号的均方值；周期函数的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不具有原函数的相位信息；两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号，但保留了原信号的相位差信息；两个非同频率的周期信号互不相关。
10．举三个例子说明相关函数在不同项目中的工程应用，说明其工作原理。
利用具有一定关系的信号源在不同时间所引起的相似性，因此比较相似性，只有在信号重叠时才具有最大值，根据时间位移就可以算出速度。
11．频谱图与频率响应特性图有何区别？频谱图表示了频率随时间的变化规律频率响应函数是有互谱与自谱的比值求得的，它是一个复矢量，保留了幅值大小与相位信息，描述了系统的频域特性12．P94，2.813．P96，2.2114．什么是测试系统的静态传递特性？常用哪些量来表征？描述测试系统静态测量时的输入输出关系的方程、图形、参数等称为测试系统的静态传递特性。
常用的主要表征参数有：静态传递方程与定度曲线、灵敏度、线性度、回程误差、灵敏度阀、漂移等。
15．什么是校准曲线？如何获得校准曲线？在一定条件下，表示被测量值与仪器仪表实际测得值之间关系的曲线。
16．解释灵敏度、线性度、回程误差、飘移灵敏度：测试系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比的极限值；线性度：定度曲线接近拟合直线的程度；回程误差：系统的迟滞（输入量又小增大和由大减小过程中，对应于同一输入量所得到的输出量存在差值的现象）的程度；漂移：正常使用条件下，输入量不发生任何变化，而测试系统得输出量在经过一段时间后却发生了改变的现象。
17．什么是测试系统的动态特性？通常用什么表示测试系统的动态特性？被测物理量随时间变化的测量称为动态测量，于此相应，描述测试系统动态测量时输入与输出之间函数关系的方程、图形、参数称为测试系统的动态传递特性；常用时间响应和频率响应来表示测试系统的动态特性。
18．说明频率响应函数的物理意义。
频率响应函数是有互谱与自谱的比值求得的，它是一个复矢量，保留了幅值大小与相位信息，描述了系统的频域特性。
19．分析对比信号的幅值谱与系统的幅频特性之间的区别。
信号的幅值谱是描述信号的各频率分量的幅度，系统的幅频特性是描述系统各分量幅度随各输入频率的变化而变化的关系。
20．不失真测试的系统条件？不失真测试的时域表示？条件：系统的幅频特性在输入信号x(t)的频谱范围内为常数；系统的相频特性φ(ω)是过原点且具有负斜率的直线。
21．用不失真测试条件衡量，一、二阶测试系统的参数有何特点？对于一阶函数来说，时间常数τ=a1/a0越小越好，a0取决于灵敏度，所以只能调节a1来满足要求对于二阶系统，动态特性参数有两个即ωn和ζ，实验表明，只有ζ=0.6~0.7时才可以活的最佳综合特性。
22．为什么二阶测试系统的阻尼系数常用0.707ζ越大，输出接近稳态输出的时间越长，ζ越小，超调量会越大，也会因振荡而使输出达到稳态输出的时间加长，因此ζ存在一个较合理的取值，ζ一般取值为0.6~0.723．为什么一阶测试系统的时间常数 越小越好？当单位阶跃信号输入一阶系统时，其稳态输出的理论误差为零，系统的初始响应速率为1/τ，若初始响应速率不变，则经过时间τ后，其输出应等于输入。
但在实际测试中，响应上升速率随时间t的增加而减慢，因此τ越小，响应越快，动态性能越好。
24．P118 3.1 3.2 3.4 3.6 3.925． 调制与解调的概念，调幅与解调原理调制就是对信号源的信息进行处理，借条则是调制的逆过程，起作用是从调制后的信号中恢复原信号； 幅值调制是将一个高频简谐信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号的幅值随测试信号的变化而变化。
26． 何谓滤波器，滤波器分类、基本参数及其定义？概念：滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分 分类：低通、高通、带通、带阻滤波器基本参数：文波幅度d ；截止频率f c ；带宽B 和品质因数Q ；倍频程选择性W ；滤波器因数λ。
27． 理想滤波器不可实现的原因h(t)的波形表明，在输入δ（t）到来之前，滤波器就应该早有与该输入对应的输出，显然，任何滤波器都不可能有这种“先知”，所以，理想滤波器是不可能存在的。
28．积分与积分平均的模拟实现的区别。
信号积分是求信号中波动分量（非零频分量）的原函数，结果任然是波动分量，直流分量不能进行积分；积分平均是求信号的直流分量的值，是定积分运算，可用窄带低通滤波来实现。
29．动态电阻应变仪测量系统的构成与应用（特别注意各部分的输出情况）构成：电阻应变片、电桥、放大器、振荡器、相敏检波器、低通滤波器、显示记录装置30．恒带宽滤波器与恒带宽比滤波器的区别恒带宽滤波器的带宽B不随中心频率f0而变化；恒带宽比滤波器的带宽B与中心频率的比值恒定。
31．模拟频谱分析系统框图32．信号数字分析法的主要优点精度高，工作稳定，速度快，动态范围宽，能够完成很多模拟分析方法无法实现的运算分析。
33．画出信号数字分析流程图，简述各部分功能。
（P140）34．绘出数据采集系统的框图，说明各部分的作用。
（P141）35．解释DFT的图解推演过程，36．用图形及文字解释采样定理37．什么是加窗、泄漏？截取有限长度信号的过程称为对信号的时域截断，加窗是时域截断的一种方式，它指把信号与有限宽度的的时窗函数相乘。
泄露是指加窗（截断）信号的能量扩散到了理论上无穷宽的频带中去。
38．窗函数的特点及加窗的影响如何？加窗会对频谱产生什么影响？如何减小这些影响理想的时窗函数谱窗应具有以下特点：主瓣宽度要小，即带宽要窄；旁瓣高度与主瓣高度相比要小，且衰减要快。
加窗会使频谱发生泄漏现象，从而降低谱分析的频率分辨力，并且会在频谱中引入虚假的频率分量。
使用较为理想的窗函数对信号进行加窗能减小以上的影响。
39．防止泄漏的方法？选择适当的时窗函数（主瓣宽度要小，即带宽要窄；旁瓣高度与主瓣高度相比要小，且衰减要快）40．已知信号的频带宽度，要实现对该信号的数字信号分析，在确定的频率分辨率的条件下，如何选择时域采样间隔，数据点数及信号的记录长度。
（注意信号的点数一般为N=2m）。
41．用图形和文字解释时域采样定理、频率混叠、泄漏、栅栏效应。
42．P170 5.2 5.3 5.4 5.5 5.643．选择传感器应该遵循的原则？一是适当的灵敏度，二是足够的精度，三是高度的可靠性，四是对被测对象的影响要小44．电涡流传感器原理当传感器线圈通以正弦交变电流时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场，使置于此磁场中的金属导体感应电涡流，电涡流又产生新的磁场。
根据愣次定律，新的磁场将反抗原磁场，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。
因此，测量传感器线圈的阻抗变化来测量所需参数。
45．压电式传感器与电荷放大器压电式传感器是一种基于某种电介质压电效应的无源传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器，他的敏感元件由压电材料制成；电荷放大器能将高电阻电荷转换为低内阻的电压源，而且输出电压正比于输入电荷，因此也具有阻抗变换的作用，它的一个突出的优点是在一定条件下传感器的灵敏度与电缆长度无关。
P19346．证明电荷放大器可以避免连接电缆杂散电容的影响。
47．应变片式传感器及其变换电路48．直流电桥的接法及其灵敏度的关系等臂电桥灵敏度Kv=1/4E，双臂电桥Kv=1/2E，全桥Kv=E49．光栅传感器的工作原理、莫尔条纹的形成，莫尔条纹的放大作用。
原理：当标尺光栅相对于指示光栅移动时，将形成明暗交替变化的莫尔条纹，利用光电接收元件将莫尔条纹明暗变化的光信号，转换成脉冲电信号，通过脉冲计数器可以测量出标尺光栅移动的距离，实现位移测量。
莫尔条纹：灯光通过聚光镜呈平行光线垂直照射在标尺光栅上，由于遮光积分效应或光的衍射效应作用，在指示光栅上与两块光栅线性相交的钝角平分线方向，出现较粗的明暗交替的条纹。
放大作用：50．振动测量和振动测试的区别，一般的测振系统的构成如何？振动测量主要是指测定振动体的位移，速度，加速度大小，以及振动频率周期，相位，衰减系数，振型，频谱等等，无激振装置。
而振动测试需要通过试验来测定振动系统的动态特性参数，有激励装置。
51．激振方法的分类及其频谱特点。
稳态正弦波激振：频率单一，激振功率大，信噪比高。
但费时；随机激振，以白噪声或伪随机信号为信号源，是一种宽带激振方法；瞬态激振：快速正弦扫描方式激振，脉冲方式激振和阶跃方式激振，也是一种宽带激振方式。
52．什么是虚拟仪器？虚拟仪器是由计算机硬件资源，模块化仪器硬件和用于数据分析，过程通讯及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种由计算机操作操纵的模块化仪器系统。