工程测试技术王艳颖版课后习题答案第4章
机械工程专业测试技术教材部分习题参考答案
第二章部分题目答案2-21．求正弦信号)2sin()(t TA t x π=的单边、双边频谱、实频图、虚频图，如该信号延时4/T 后，其各频谱如何变化？ 解： (1)由于22()sin()cos()2x t A t A t TT πππ==-，符合三角函数展开形式，则在2Tπ处：1n A =，所以，单边频谱图为图1的（a ）。
对)2sin()(t TA t x π=进行复指数展开：由于222()sin()()2jt jtTTjA x t A t e e Tπππ-==-所以，在2Tπ-处：2n jA C =，0nR C =，2nI A C =，||2n A C =，2n πθ=在2Tπ处：2n jA C =-，0nR C =，2nI A C =-，||2n A C =，2n πθ=-所以，实频图、虚频图、双边幅频图、双边相频图分别如图1的(b)、(c)、(d)、(e)。
TT-(a)单边幅频图 (b) 实频图 (c) 虚频图 (d) )双边幅频图 (e) 双边相频图图1 正弦信号x (t)的频谱 （2）当延迟4/T 后，()x t 变为2()sin ()4T x t A t Tπ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦，由于 222()sin ()cos ()cos 442T T x t A t A t A t T T T πππππ⎡⎤⎡⎤⎛⎫=-=--=- ⎪⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎝⎭，符合三角函数展开形式，则在2Tπ处：1n A =，所以，单边频谱图为图2的（a ）。
对222()sin ()sin()cos()42T T x t A t A t A t TT T πππ⎡⎤=-=-=-⎢⎥⎣⎦进行复指数展开，由于222()cos()()2jt jtTTA x t A t e e Tπππ--=-=+所以，在2Tπ-处：2n AC =-，2nR A C =-，0nI C =，||2n A C =，n θπ=在2Tπ处：2nAC=-，2nRAC=-，0nIC=，||2nAC=，nθπ=所以，实频图、虚频图、双边幅频图、双边相频图分别如图2的(b)、(c)、(d)、(e)。
机械工程测试技术习题课后题解答
1 求周期方波的傅立叶级数（复指数函数形式），画出|cn|-ω和ϕ-ω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cosω0t（ω0>ωm）。
在这个关系中函数f(t)称为调制信号，余弦函数cosω0t称为载波。
试求调幅信号的f(t)cosω0t傅氏变换，并绘制其频谱示意图。
又：若ω0<ωm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ω0<ωm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。
下面用第一种方法。
（3）由可得：(4) 可以由的傅立叶逆变换求得，也可以直接由、积分求得：第三章1.说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。
工程测试技术基础部分课后习题答案
信号及其描述习题1.1求周期方波（图1-4）的傅立叶级数（复指数函数形式）。
画出频谱图|C n |—ω ；φn —ω 图并与表1-1对比。
解：傅立叶级数的复指数形式表达式：⋅⋅⋅±±±==∑+∞-∞=,3,2,1,0;)(0n eC t x n tjn nω式中：所以：幅值频谱：相位频谱：傅立叶级数的复指数形式的幅值频谱图和相位频谱都是双边频谱图。
1.2求正弦信号 x (t )=x 0sin ωt 的绝对均值μ|x |和均方根值x rms解：1.3求指数函数 的频谱。
解：1.4求符号函数（题图1-1a ）和单位阶跃函数（题图1-1b ）的频谱.[]()⎪⎩⎪⎨⎧⋅⋅⋅±±±=⋅⋅⋅±±±=-=--=+⨯+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤+⎢⎣⎡-==---------⎰⎰⎰,6,4,2;0,5,3,1;2cos 12111)(1)(1200002002002022000000000000n n n A j n n A j e e n jA n jA e jn A T e jn A T dt Ae dt e A T dt e t x T C jn jn T t jn T t jn T t jn T t jn T T t jn n πππππωωππωωωωω⋅⋅⋅±±±±=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑+∞-∞=,7,5,3,1;2)(0n en A j t x t jn n ωπ⋅⋅⋅±±±==+=,5,3,1;222n n A C C C nI nR n π⎪⎩⎪⎨⎧⋅⋅⋅---=⋅⋅⋅=-=⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==,5,3,1;2,5,3,1;202n n n A arctg C C arctg nR nI n πππϕωππωμ2;2sin 1)(lim 0000000====⎰⎰∞→T x tdt x T dt t x T T T x 式中：()2sin 1)(10020002000x dt dt x T dt t x T x T T rms ===⎰⎰ω)0;0(;)(≥>=-t Ae t x t ααf j A dt e Ae dt e t x f X ft j t ft j παπαπ2)()(022+=⋅==⎰⎰∞+--∞+∞--解:1) 符号函数的频谱:令:2)单位阶跃函数的频谱:1.5求被截断的余弦函数cos ω0t （题图1-2）的傅立叶变换。
《测试技术》课后习题答案
第一章1答：测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法，是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。
2答：测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。
传感器将被测物理量检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。
3答：在工程领域，科学实验、产品开发、生产监督、质量控制等，都离不开测试技术。
测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域。
4答：例如：全自动洗衣机中用到如下传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器(洗净度) 液位传感器，电阻传感器(衣物烘干检测)。
第二章1答：信号波形是指被测信号幅度随时间的变化历程。
2答：从信号描述上分为：确定性信号与非确定性信号；从信号的幅值和能量上分为：能量信号与功率信号；从分析域上分为：时域与频域；从连续性分为：连续时间信号与离散时间信号；从可实现性分为：物理可实现信号与物理不可实现信号。
3答：可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。
不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。
4答：在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称为能量信号，能量不是有限值的信号称为功率信号。
5答：周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不保留原信号的相位信息。
6答：信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)。
时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。
信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。
7答：周期函数展开为傅立叶级数的物理意义: 把一个比较复杂的周期信号看成是许多不同频率的简谐信号的叠加。
工程测试技术答案
1、 用一个可调信号源、标准表做被测表做鉴定测试，结果如下： （1） 标准表示值fa ，被测表fo,问示值误差dx 。
（2） 标准表示值fo ，被测表fa ，问示值误差dx 。
（3） 这两个误差是否相同? 解:(1)0a dx f f =- (2）0a dx f f =-（3）两个误差不相同。
1' 什么是系统误差、它与随机误差有什么不同；答:系统误差即测量次数为无限多次时的算术均值与真值之差。
不具有抵偿性随机误差又叫偶然误差,当在同一的条件下对同一对象反复进行测量时，在消除了系统误差的影响后，每次测量的结果还会出现差异.有抵偿性.2’ 随机误差的特征是什么?怎样估算随机误差；答:随机误差的特点是，有时大，有时小，有时正，有时负,其数值和方向（正负)均无定势。
随机误差产生的原因是多方面的,往往又是不知道的和无法控制的.但是，如果用同一台仪器,在同样的条件下,对同一个物理量作了多次的测量,当测量次数足够多时,则可以发现随机误差完全服从统计性的规律,出现误差的正负和大小完全由概率来决定,当测量次数无限增大时，随机误差的算术平均值将趋于零。
3’ 误差的基本形式有哪些？他们是怎样演变的; 答：4’ 误差的分类有哪些？答：可以按误差的绝对值和相对值，分为绝对误差和相对误差。
根据误差的性质及其产生的原因把误差分为三大类：系统误差,随机误差（又称偶然误差）和过失误差（又称粗大误差）。
误差按其产生的原因可以分为:仪表误差、操作误差、人身误差、环境误差、方法误差。
5' 基本误差是什么。
怎样用基本误差估计测量仪表精度?答：基本误差表示指示值与被测量的真值之间可能最大差别，一般用相对百分误差表示,即： maxmax min100%A X A A δ∆=⨯-将基本误差中的百分号去掉,剩下的数字称为准确度等级。
6' 误差传播公式是什么形式,怎样用来合成系统误差和随机误差？ 答：系统误差的合成：在间接测量中，y 是直接测量量 的函数，是测量 的误差。
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 。
测试技术部分课后习题参考答案
第1章 测试技术基础知识1.4 常用的测量结果的表达方式有哪3种？对某量进行了8次测量，测得值分别为：82.40、82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46。
试用3种表达方式表示其测量结果。
解：常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于t 分布的表达方式和基于不确定度的表达方式等3种1）基于极限误差的表达方式可以表示为0max x x δ=±均值为8118i x x ==∑82.44因为最大测量值为82.50，最小测量值为82.38，所以本次测量的最大误差为0.06。
极限误差max δ取为最大误差的两倍，所以082.4420.0682.440.12x =±⨯=±2）基于t 分布的表达方式可以表示为x t x x ∧±=σβ0标准偏差为s ==0.04样本平均值x 的标准偏差的无偏估计值为ˆx σ==0.014 自由度817ν=-=，置信概率0.95β=，查表得t 分布值 2.365t β=，所以082.44 2.3650.01482.440.033x =±⨯=±3）基于不确定度的表达方式可以表示为0x x x x σ∧=±= 所以082.440.014x =±解题思路：1）给出公式；2）分别计算公式里面的各分项的值；3）将值代入公式，算出结果。
第2章 信号的描述与分析2.2 一个周期信号的傅立叶级数展开为12ππ120ππ()4(cos sin )104304n n n n n y t t t ∞==++∑（t 的单位是秒） 求：1）基频0ω；2）信号的周期；3）信号的均值；4）将傅立叶级数表示成只含有正弦项的形式。
解：基波分量为12ππ120ππ()|cos sin 104304n y t t t ==+ 所以：1）基频0π(/)4rad s ω=2）信号的周期02π8()T s ω==3）信号的均值42a = 4）已知 2π120π,1030n n n n a b ==，所以4.0050n A n π=== 120π30arctan arctan arctan 202π10n n nn bn a ϕ=-=-=-所以有0011()cos()4 4.0050cos(arctan 20)24n n n n a n y t A n t n t πωϕπ∞∞===++=+-∑∑2.3某振荡器的位移以100Hz 的频率在2至5mm 之间变化。
工程测试技术
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)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 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)(t x 的频谱。
设⎩⎨⎧≥<=Tt T t tw t x 0cos )(02—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)45100cos(2.010cos 5.0)(-+=t t t x 通过传递函数为1005.01)(+=s s H 的装置后所得到的稳态响应。
3—4 一气象气球携带一种时间常数为s 15的一阶温度计，并以s m /15的上升速度通过大气层。
设温度随所处的高度按每升高m 30下降 c 15.0的规律变化，气球将温度和高度的数据用无线电送回地面。
在m 3000处所记录的温度为c 2-。
试问实际出现c2-的真实高度是多少?3—5 某传感器为一阶系统，当阶跃信号作用在该传感器时，在0=t 时，输出mV 10； ∞→t 时，输出mV 100；在s t 5=时，输出mV 50，试求该传感器的时间常数。
3—6 求信号)604cos(10)452sin(4)30sin(12)( +++++=t t t t x 通过—阶系统后的输出)(t y 。
设该系统时间常数s 1=τ，系统的静态灵敏度为25=S 。
3—7 某测试系统频率响应函数为)176********)(01.01(3155072)(2w jw jw w H -++=；试求该系统对正弦输入)8.62sin(10)(t t x =的稳态响应。
《测试技术》(第二版)课后习题参考答案
《测试技术》(第二版)课后习题参考答案解：（1） 瞬变信号－指数衰减振荡信号，其频谱具有连续性和衰减性。
（2） 准周期信号，因为各简谐成分的频率比为无理数，其频谱仍具有离散性。
（3） 周期信号，因为各简谐成分的频率比为无理数，其频谱具有离散性、谐波性和收敛性。
解：x(t)=sin2t f 0π的有效值（均方根值）：2/1)4sin 41(21)4sin 41(21)4cos 1(212sin 1)(100000000000002020000=-=-=-===⎰⎰⎰T f f T T tf f T T dt t f T dt t f T dt t x T x T T T T rms ππππππ 解：周期三角波的时域数学描述如下：（1）傅里叶级数的三角函数展开：，式中由于x(t)是偶函数，t n 0sin ω是奇函数，则t n t x 0sin )(ω也是奇函数，而奇函数在上下限对称区间上的积分等于0。
故=n b 0。
因此，其三角函数展开式如下：其频谱如下图所示：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+≤≤-≤≤-+=)(202022)(0000nT t x T t t T AA t T t T A A t x 21)21(2)(12/0002/2/00000=-==⎰⎰-T T T dt t T T dt t x T a ⎰⎰-==-2/00002/2/00000cos )21(4cos )(2T T T n dt t n t T T dt t n t x T a ωω⎪⎩⎪⎨⎧==== ,6,4,20,5,3,142sin 422222n n n n n πππ⎰-=2/2/0000sin )(2T T n dtt n t x T b ω∑∞=+=1022cos 1421)(n t n nt x ωπ∑∞=++=1022)2sin(1421n t n nπωπ(n =1, 3, 5, …）（2）复指数展开式复指数与三角函数展开式之间的关系如下：)( 21=212121n 22000=-===+====nn n e n m n n n n n a barctg C R C I arctg a A b a C a A C φ A ϕ单边幅频谱 单边相频谱0 ωn φω0 3ω0 5ω0 -ω0 -3ω0 -5ω00 ωI m C nω0 3ω0 5ω0 -ω0 -3ω0 -5ω0虚频谱双边相频谱解：该三角形窗函数是一非周期函数，其时域数学描述如下：用傅里叶变换求频谱。
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。
测试技术课后答案全集—第三版
《绪论》0-1叙述我国法定计量单位的基本内容。
答：我国的法定计量单位是以国际单位制(SI)为基础并选用少数其他单位制的计量单位来组成的。
1．基本单位根据国际单位制(SI)，七个基本量的单位分别是：长度——米(Metre)、质量——千克(Kilogram)、时间——秒(Second)、温度——开尔文(Kelvn)、电流——安培(Ampere)、发光强度——坎德拉(Candela)、物质的量——摩尔(Mol>。
它们的单位代号分别为：米(m))、千克(kg)、秒(s)、开(K)、安(A)、坎(cd)、摩(mol)。
国际单位制(SI)的基本单位的定义为：米(m)是光在真空中，在1／299792458s的时间间隔内所经路程的长度。
千克(kg)是质量单位，等于国际千克原器的质量。
秒(s)是铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应的辐射9192631770个周期的持续时间。
安培(A)是电流单位。
在真空中，两根相距1m的无限长、截面积可以忽略的平行圆直导线内通过等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2×10-7N，则每根导线中的电流为1A。
开尔文(K)是热力学温度单位，等于水的三相点热力学温度的1／273．16。
摩尔(mol)是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0．012kg碳-12的原子数目相等。
使用摩尔时，基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。
坎德拉(cd)是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012Hz的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1／683W／sr。
2．辅助单位在国际单位制中，平面角的单位——弧度和立体角的单位——球面度未归入基本单位或导出单位，而称之为辅助单位。
辅助单位既可以作为基本单位使用，又可以作为导出单位使用。
它们的定义如下：弧度(rad)是一个圆内两条半径在圆周上所截取的弧长与半径相等时，它们所夹的平面角的大小。
测试技术课后习题答案
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.V±7.8μV②(25.04894±0.00003)g③(5.482±0.026)g/cm2解答：①-66±⨯≈±7.810/1.01825447.6601682/10②6±≈±0.00003/25.04894 1.197655/10③0.026/5.482 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。
工程测试技术答案
1、 用一个可调信号源、标准表做被测表做鉴定测试，结果如下： （1） 标准表示值fa ，被测表fo ，问示值误差dx 。
（2） 标准表示值fo ，被测表fa ，问示值误差dx 。
（3） 这两个误差是否相同？ 解：（1）0a dx f f =- （2）0a dx f f =- （3）两个误差不相同。
1’ 什么是系统误差、它与随机误差有什么不同；答：系统误差即测量次数为无限多次时的算术均值与真值之差。
不具有抵偿性随机误差又叫偶然误差，当在同一的条件下对同一对象反复进行测量时，在消除了系统误差的影响后，每次测量的结果还会出现差异。
有抵偿性。
2’ 随机误差的特征是什么？怎样估算随机误差；答：随机误差的特点是，有时大，有时小，有时正，有时负，其数值和方向(正负)均无定势。
随机误差产生的原因是多方面的，往往又是不知道的和无法控制的。
但是，如果用同一台仪器，在同样的条件下，对同一个物理量作了多次的测量，当测量次数足够多时，则可以发现随机误差完全服从统计性的规律，出现误差的正负和大小完全由概率来决定，当测量次数无限增大时，随机误差的算术平均值将趋于零。
3’ 误差的基本形式有哪些？他们是怎样演变的； 答：4’ 误差的分类有哪些？答：可以按误差的绝对值和相对值，分为绝对误差和相对误差。
根据误差的性质及其产生的原因把误差分为三大类:系统误差，随机误差(又称偶然误差)和过失误差(又称粗大误差)。
误差按其产生的原因可以分为：仪表误差、操作误差、人身误差、环境误差、方法误差。
5’ 基本误差是什么。
怎样用基本误差估计测量仪表精度？ 答：基本误差表示指示值与被测量的真值之间可能最大差别，一般用相对百分误差表示，即： maxmax min100%A X A A δ∆=⨯-将基本误差中的百分号去掉，剩下的数字称为准确度等级。
6’ 误差传播公式是什么形式，怎样用来合成系统误差和随机误差？ 答：系统误差的合成：在间接测量中，y 是直接测量量 的函数， 是测量 的误差。
测试技术章节习题(附答案)
各章节习题<后附答案>第一章信号与其描述〔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b,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.〔 〕〔三〕简答和计算题1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms .2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ,均方值2x ψ,和概率密度函数p<x>.3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱.4、 求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=T t T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换. 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱.第二章测试装置的基本特性〔一〕填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ,输入信号2sin )(t t x =,则输出信号)(t y 的频率为=ω,幅值=y ,相位=φ. 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141nn n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度.3、 为了获得测试信号的频谱,常用的信号分析方法有、和.4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时,该系统能实现测试.此时,系统的频率特性为=)(ωj H .5、 传感器的灵敏度越高,就意味着传感器所感知的越小.6、 一个理想的测试装置,其输入和输出之间应该具有关系为最佳.〔二〕选择题1、 不属于测试系统的静特性.〔1〕灵敏度〔2〕线性度〔3〕回程误差〔4〕阻尼系数2、 从时域上看,系统的输出是输入与该系统响应的卷积.〔1〕正弦〔2〕阶跃〔3〕脉冲〔4〕斜坡3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ,则两环节串联组成的测试系统,其相频特性为.〔1〕)()(21ωωQ Q 〔2〕)()(21ωωQ Q +〔3〕)()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +〔4〕)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中,超调量.〔1〕存在,但<5％〔2〕存在,但<1〔3〕在时间常数很小时存在〔4〕不存在5、 忽略质量的单自由度振动系统是系统.〔1〕零阶〔2〕一阶〔3〕二阶〔4〕高阶6、 一阶系统的动态特性参数是.〔1〕固有频率〔2〕线性度 <3>时间常数〔4〕阻尼比7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数,可取输出值达到稳态值倍所经过的时间作为时间常数.〔1〕0.632 〔2〕0.865 〔3〕0.950 〔4〕0.982〔三〕判断对错题〔用√或×表示〕1、 一线性系统不满足"不失真测试〞条件,若用它传输一个1000Hz 的正弦信号,则必然导致输出波形失真.〔〕2、 在线性时不变系统中,当初始条件为零时,系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数.〔〕3、 当输入信号)(t x 一定时,系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ,而与该系统的物理模型无关.〔〕4、 传递函数相同的各种装置,其动态特性均相同.〔〕5、 测量装置的灵敏度越高,其测量X 围就越大.〔〕6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系.〔〕〔四〕简答和计算题1、 什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？2、 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？3、 测试装置实现不失真测试的条件是什么？4、 某测试装置为一线性时不变系统,其传递函数为1005.01)(+=s s H .求其对周期信号)45100cos(2.010cos 5.0)(︒-+=t t t x 的稳态响应)(t y .5、 将信号t ωcos 输入一个传递函数为ss H τ+=11)(的一阶装置,试求其包括瞬态过程在内的输出)(t y 的表达式.第三章常用传感器〔一〕填空题1、 属于能量控制型的传感器有等,属于能量转换型的传感器有等〔每个至少举例两个〕.2、 金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用引起的电阻变化,后者利用变化引起的电阻变化.3、 为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度与减小外部条件变化对测量精度的影响,实际应用时常常采用工作方式.4、 压电式传感器的测量电路〔即前置放大器〕有两种形式：放大器和放大器,后接放大器时,可不受连接电缆长度的限制.5、 涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的效应.6、 磁电式速度计的灵敏度单位是.7、 压电式传感器是利用某些物质的而工作的.〔二〕选择题1、 电阻应变片的输入为.〔1〕力〔2〕应变〔3〕速度〔4〕加速度2、 结构型传感器是依靠的变化实现信号变换的.〔1〕本身物理性质〔2〕体积大小〔3〕结构参数〔4〕电阻值3、 不能用涡流式传感器进行测量的是.〔1〕位移〔2〕材质鉴别〔3〕探伤〔4〕非金属材料4、 变极距面积型电容传感器的输出与输入,成关系.〔1〕非线性〔2〕线性〔3〕反比〔4〕平方5、 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是.〔1〕长度〔2〕截面积〔3〕电阻率〔4〕高通6、 压电式传感器输出电缆长度的变化,将会引起传感器的产生变化.〔1〕固有频率〔2〕阻尼比〔3〕灵敏度〔4〕压电常数7、 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传感器. 〔1〕电容式〔2〕压电式〔3〕电阻式〔4〕电涡流式8、 自感型可变磁阻式传感器,当气隙δ变化时,其灵敏度S 与δ之间的关系是：S ＝. 〔1〕δ1k 〔2〕δk 〔3〕2-δk 〔4〕2--δk9、 光电倍增管是利用效应制成的器件.〔1〕内光电〔2〕外光电〔3〕光生伏特〔4〕阻挡层〔三〕判断对错题〔用√或×表示〕1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量.〔〕2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器〔〕3、 压电加速度计的灵敏度越高,其工作频率越宽.〔〕4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率.〔〕〔四〕简答和计算题1、 哪些传感器可选作小位移传感器？2、 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较,其主要优点是什么？涡流式传感器能否测量大位移量？为什么？3、 电涡流传感器除了能测量位移外,还能测量哪些非电量？4、 电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是什么？应采取什么措施改进,就可以用电涡流传感器测量了.5、 压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同,为什么？6、 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器.（1） 用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；（2） 两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法.7、 某电容传感器〔平行极板电容器〕的圆形极板半径)(4mm r =,工作初始极板间距离)(3.00mm =δ,介质为空气.问：（1） 如果极板间距离变化量)(1m μδ±=∆,电容的变化量C ∆是多少？（2） 如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k = ,读数仪表的灵敏度52=k 〔格／mV 〕在)(1m μδ±=∆时,读数仪表的变化量为多少？第四章信号调理、记录和显示〔一〕填空题1、 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为输出的装置.2、 在桥式测量电路中,按照的性质,电桥可分为直流和交流电桥.3、 在桥式测量电路中,根据工作时阻抗参与变化的可将其分为半桥与全桥测量电路.4、 调幅是指一个高频的正〔余〕弦信号与被测信号,使高频信号的幅值随被测信号的而变化.信号调幅波可以看作是载波与调制波的.5、 调频波的解调又称为.6、 调频是利用信号电压的控制一个振荡器,使其输出为等幅波,而与信号电压成正比.7、 常用滤波器的上、下截止频率1c f 、2c f 的定义为,其带宽B ＝,若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为.8、 RC 低通滤波器中RC 值愈,则上截止频率愈低.〔二〕选择题1、 设有一电路,1R 是工作桥臂,2R ,3R ,4R 是固定电阻,且4321R R R R === .工作时1112R R R ∆+→,则电桥输出电压≈y e 〔〕.0e 为电桥的电源电压.〔1〕0114e R R ∆〔2〕0112e R R ∆〔3〕011e R R ∆〔4〕0112e R R ∆ 2、 调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号.〔1〕相乘〔2〕相除〔3〕相加〔4〕相减3、 电路中鉴频器的作用是.〔1〕使高频电压转变成直流电压〔2〕使电感量转变为电压量〔3〕使频率变化转变为电压变化〔4〕使频率转变为电流4、 一选频装置,其幅—频特性在∞→2f 区间近于平直,在02→f 区间急剧衰减,这叫滤波器.〔1〕低通〔2〕高通〔3〕带通〔4〕带阻5、 一带通滤波器,其中心频率是0f ,-3dB 带宽是B ,则滤波器的品质因数Q 等于. 〔1〕B f +0〔2〕B f -0〔3〕B f 0〔4〕Bf 0〔三〕判断对错题〔用√或×表示〕1、 平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡.〔〕2、 调幅波是载波与调制信号的叠加.〔〕3、 带通滤波器的波形因数λ值越大,其频率选择性越好.〔〕4、 将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器.〔〕〔四〕简答和计算题1、 何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡,桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？2、 调幅波的解调方法有哪几种？3、 抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率如何确定？4、 相关滤波器的的基本原理是什么？举例说明其工程应用.5、 以阻值Ω=120R ,灵敏度2=S 的电阻丝应变片与阻值为Ω120的固定电阻组成电桥,供桥电压V V 30=,若其负载电阻为无穷大,应变片的应变μεε2000=.〔1〕求单臂电桥的输出电压与其灵敏度.〔2〕求双臂电桥的输出电压与其灵敏度6、 若)(t x 为调制信号,t f t y 02cos )(π=为载波,)(t x m 为调幅波〔如图所示〕〔1〕利用傅里叶变换性质说明调幅过程的原理.〔2〕画出载波与调幅波的双边频谱图.第五章信号处理初步〔一〕填空题1、 为了识别信号类型,常用的信号分析方法有、和.2、 为了获得测试信号的频谱,常用的信号分析方法有、 和.3、 在数字信号处理中,为避免频率混叠,应使被采样的模拟信号成为,还应使采样频率满足采样定理即.4、 如果一个信号的最高频率为50Hz,为了防止在时域采样过程中出现混叠现象,采样频率应该大于Hz.5、 若x<t>是均值为u x 为零的宽带随机信号其自相关函数τ=0时R x <τ>,τ→∞时R x <τ>.6、 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性.7、 若某一信号的自相关函数为)cos(ωτA ,则该信号的均方值为2x ψ ,均方根值为x rms =.8、 最常用的功率谱估计方法为.9、 )(f S x 为信号的沿频率轴的分布,2)(f X 称为.10、 巴塞伐尔定理表示在中计算的信号总能量,等于在中计算的信号总能量. 〔二〕判断对错题〔用√或×表示〕1、 频率分辨力越高,则泄漏误差越小.〔 〕2、 A/D 转换器的位数越多,则量化误差越小.〔 〕3、 对于周期信号,经整周期采样后,可完全避免栅栏效应.〔 〕4、 窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄,旁瓣幅度越小,用其截取信号所引起的误差越小.〔 〕5、 互相关函数是偶实函数.〔 〕6、 利用系统输入x<t>与输出y<t>的自功率谱密度函数,可求该系统的频率响应函数.〔 〕7、 若系统是完全线性的,则输入-输出的相干函数一定为1.〔 〕〔三〕简答和计算题1、 已知信号)sin()cos()(2221110ϕωϕω++++=t A t A A t x ,求信号的自相关函数)(τx R ,并画出自功率谱)(ωx S 〔双边幅值谱〕.2、 求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数.3、 相关滤波器的基本原理是什么？举例说明其工程应用.4、 试根据一个信号的自相关函数图形,讨论如何确定该信号中的常值分量和周期成分.5、 某一系统的输入信号为x<t>,若输出y<t>与输入x<t>相同,输入的自相关函数)(τx R 和输入—输出的互相关函数)(τxy R 之间的关系为)()(T R R x x +=ττ ,试说明该系统起什么作用？6、 应用巴塞伐尔定理求⎰∞∞-dt t c )(sin 2的积分值.第六章振动测试〔一〕填空题1、 单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动,位移共振频率系统固有频率,速度共振频率系统固有频率,加速度共振频率系统固有频率.2、 单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动,在相位共振处位移始终落后于激振力度.3、 单自由度系统基础运动所引起的受迫振动,当激振频率固有频率时,质量块和壳体之间的相对运动和基础振动近于相等.4、 激励方式分为,,.5、 按所测的振动性质可将拾振器分为和.6、 阻抗头的前端是,后面是测量激振点响应的.7、 压电式传感器的测量电路〔即前置放大器〕有两种形式：、和.8、 机械系统的主要振动参数是,和.9、 相对法校准传感器时,经国家计量等部门严格校准过的传感器起着"振动标准传递〞的作用,称为传感器.〔二〕判断对错题〔用√或×表示〕1、 压电式加速度计的灵敏度越高,其工作频率越宽.〔 〕2、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率.〔 〕3、 压电式加速度计手持探针法测振时,加速度计的使用上限频率最低.〔 〕4、 压电式加速度计的重量越轻,使用上限频率越高,灵敏度越低.〔 〕5、 涡流位移传感器属于绝对式拾振器.〔 〕6、 低频激振时,激振器的安装固有频率应比激振频率高3倍以上.〔 〕7、 快速正弦扫描激振属于宽带激振法.〔 〕8、 脉冲锤的锤头越软,则激励的频率X 围越大.〔 〕9、 振动测试中,测得的激励和响应之间的相位差包括了测试系统中所有仪器的相移.〔 〕 〔三〕简答和计算题1、 对单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动,分别写出其位移频响函数、速度频响函数、加速度频响函数.2、 对单自由度系统基础位移所引起的受迫振动,分别写出其相对位移频响函数、绝对位移频响函数.3、 对于压电式加速度计,画出其工作原理图,并说明为什么其上限频率取决于固有频率？4、 对于磁电式绝对速度计,画出其工作原理图,并说明为什么其下限频率取决于固有频率？5、 如何用实频曲线估计系统的固有频率和阻尼比？画图说明.参考答案第一章信号与其描述〔一〕1、信号；2、时间〔t 〕,频率〔f 〕；3、离散性,谐波性,收敛性；4、准周期,瞬态非周期；5、均值x μ,均方值2x ψ,方差2x σ；6、偶,奇；〔二〕1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√；〔三〕1、π02x ,20x ；2、0,220x ,)cos(10ϕωπ+t x ；3、f j a A π2+；4、()()T f c T T f c T )2(sin )2(sin 00ωπωπ-++； 5、fa j f a πωπω44202220+--；第二章测试装置的基本特性〔一〕1、1/2,2/1, 45-；2、123；3、傅立叶变换法,滤波器法；4、00t j e A ω-；5、被测量；6、线性；〔二〕〔4〕〔3〕〔2〕〔4〕〔2〕〔3〕〔1〕〔三〕╳ √ √ √ ╳ ╳〔四〕略第三章常用传感器〔一〕1、电阻、电感、电容、涡流；压电、磁电；2、金属丝的几何变形,半导体材料的电阻率变化；3、差动；4、电荷,电压,电荷；5、涡电流；6、mv / <m/s>；7、压电效应. 〔二〕〔2〕〔3〕〔4〕〔2〕〔3〕,〔3〕〔4〕〔4〕〔2〕〔三〕√ √ ╳ ╳〔四〕略第四章信号调理、处理和记录〔一〕1、电压或电流；2、激励电压；3、桥臂数；4、相乘,相乘；5、鉴频；6、幅值,频率；7、幅频特性曲线降为最大值的21倍时对应的频率为截止频率；12c c f f B -=；122c c f f =,8、大；〔二〕〔1〕〔1〕〔3〕〔2〕〔4〕〔三〕√ ╳ ╳ √〔四〕略第五章信号处理初步〔一〕1、概率密度函数,自相关函数；2、带通滤波法,傅立叶变换法；3、有限带宽,h s f f 2>；4、100；5、2x σ,0；6、相干函数；7、A A ,；8、周期图法；9、功率密度,能谱；10、时域,频域；〔二〕1、╳；2、√；3、√；4、√；5、╳；6、╳；7、╳； 〔三〕1、τωτωτ22212120cos 2cos 2)(A A A R x ++=, [][])()(4)()(4)(2222112120ωωδωωδωωδωωδω++-+++-+=A A A S x ； 2、ωτπτsin 2)(=xy R ；3、同频相关、不同频不相关；4、信号的常值分量为其自相关函数均值的开方,周期成分与其自相关函数周期成分的频率相同、幅值成比例关系；5、该系统的作用是使信号幅值不变、相位提前T ；6、⎰⎰-∞∞-==ππππ2/12/1221)(sin df dt t c ；第六章振动的测试〔一〕1、小于,等于,大于；2、90；3、远大于；4、稳态正弦激振,随机激振,瞬态激振；5、相对式,绝对式；6、力传感器,加速度计；7、电荷放大器,电压放大器；8、固有频率,阻尼比,振型；9、参考.〔二〕1、╳；2、╳；3、√；4、√；5、╳；6、√；7、√；8、╳；9、√； 〔三〕略。
工程测试技术 习题答案.
第一章三、计算题1-2 求正弦信号的绝对均值和均方根值。
解答：0002200000224211()d sin d sin d cos T TT Tx x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T TT ωT ωπ====-==⎰⎰⎰222200rms000111cos 2()d sin d d 22T T Tx x ωtx x t t x ωt t t T T T-====⎰⎰⎰1-3求指数函数的频谱。
解答：(2)22022(2)()()(2)2(2)a j f t j f tat j f te A A a jf X f x t edt Ae edt A a j f a j f a f -+∞∞---∞-∞-=====-+++⎰⎰πππππππ22()(2)k X f a f π=+Im ()2()arctanarctanRe ()X f ff X f a==-πϕ1-5求被截断的余弦函数(见图1-26)的傅里叶变换。
单边指数衰减信号频谱图f|X (f )|A /φ(f) f0 π/2-π/20cos ()0ωt t T x t t T⎧<⎪=⎨≥⎪⎩解：0()()cos(2)x t w t f t =πw(t)为矩形脉冲信号()2sinc(2)W f T Tf =π()002201cos(2)2j f t j f tf t e eπππ-=+ 所以002211()()()22j f tj f t x t w t e w t e -=+ππ根据频移特性和叠加性得：000011()()()22sinc[2()]sinc[2()]X f W f f W f f T T f f T T f f =-++=-++ππ可见被截断余弦函数的频谱等于将矩形脉冲的频谱一分为二，各向左右移动f 0，同时谱线高度减小一半。
也说明，单一频率的简谐信号由于截断导致频谱变得无限宽。
1-6 求指数衰减信号0()sin atx t eωt -=的频谱fX (f )Tf-f 0 被截断的余弦函数频谱解答：()0001sin()2j t j tt e e j-=-ωωω所以()001()2j t j tatx t e e e j--=-ωω单边指数衰减信号1()(0,0)atx t ea t -=>≥的频谱密度函数为11221()()j t at j t a j X f x t e dt e e dt a j a ∞∞----∞-====++⎰⎰ωωωωω根据频移特性和叠加性得：[]001010222200222000222222220000()()11()()()22()()[()]2[()][()][()][()]a j a j X X X j j a a a a ja a a a ⎡⎤---+=--+=-⎢⎥+-++⎣⎦--=-+-+++-++ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωω1-7 设有一时间函数f (t )及其频谱如图1-27所示。
(完整版)-机械工程测试技术_课后习题及答案(全)
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。
工程测试技术习题及答案
第2章 信号分析基础习题1． 求信号)()(2cos2∞<<-∞=t e t x tπ的周期，并绘出时域图形。
解：根据三角函数的和差公式：αα2cos 1cos 22+=，有：24cos 2124cos 12cos2)(ttteeeet x πππ⋅===+21e 212)t (X 2124cos -=∴幅值的周期函数，周期为，也是一频率为的周期函数周期为，是一频率为t π解：离散时间正弦序列的表达式为：)cos()(ϕω+=n A n f式中n 为无量纲的整数，ω和φ以弧度为单位，ω称为离散正弦序列的数字角频率，φ为初相位。
需要注意的是，并非所有的离散时间正弦序列都是周期的。
这是因为离散时间信号的自变量和周期序列的周期都必须是整数，在正弦序列中并非对任意ω都能找到正整数的周期N 。
现在我们就来讨论正弦序列为周期序列的条件。
设n n f ωcos )(=是周期序列，且周期为N ，则有：)cos()(cos cos N n N n n ωωωω+=+=要使上式对所有的ω成立，则ωN 必须为2π的整数倍，即： ωN ＝2πm ，或mN =ωπ2，m 为整数。
可见只有当2π/ω为一有理数时，cos ωn 才具有周期性，且周期为2πm/ω。
对于本题有：ω=3π/7，2π/3π/7=14/3为一有理数，其周期为14。
对于x(n)=cos2n 有：ω=2，2π/2=π为一无理数，故不是周期性的。
3． 已知余弦信号)cos()(01ϕω+=t t x ，)cos()(02ϕω-=t t x ，试给出其幅值谱与相位谱，并作比较。
解：1．ϕωϕωϕωsin sin cos cos )cos()(0001t t t x -=+=幅值与相位谱：ϕϕϕφϕϕ=--==+=cos sin arctan;1sincos 22n n Aϕωϕωϕωsin sin cos cos )cos()(0002t t t x +=-=幅值与相位谱：ϕϕϕφϕϕ-=-==+=cos sin arctan;1sincos22n n Ax 1(t)与x 2(t)幅值相等，相位相反。
工程测试课后习题答案
1．何为标定？标定可分为几种类型？静态标定的作用和意义有哪些？答：用已知的标准校正仪器或测量系统的过程称为标定。
根据标定时输入到测量系统中的已知量是静态量还是动态量，标定分静态标定和动态标定。
作用：（1）确定仪器或测量系统的输入-输出关系，赋予仪器或测量系统分度值。
（2）确定仪器或测量系统的静态特性标定。
（3）消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度。
通过标定，可得到测量系统的响应值yi 和激励值xi 之间的一一对应关系。
2．试证明：二阶测量系统当阻尼率ζ为0.7时，输入信号在0～0.58ωn 的频率范围内，其幅频特性A(ω)的变化不超过5%。
答：二阶系统的幅频特性为当阻尼率ζ为0.7时，输入信号在0～0.58ωn 的频率范围内，其幅频特性A(ω)的变化范围为1～0.9535。
即A(ω)的最大变化率为4.65%，小于5%，命题得证。
3．欲测量某回路中一标称值为10Ω±1%电阻器的功率损耗P,可采用两种方法进行，一是只测电阻器两端的电压V,然后用公式P=V 2/R 计算功率损耗；二是分别测量电阻器两端的电压V 和流过电阻器的电流I,由公式P=VI 计算电阻器上的功率损耗。
估算这两种方案的电功率误差，设V 和I 的测量结果为V=100±1%(V), I=10±1%(A)。
4．叙述测量系统实现不失真测量的条件。
在工程测试技术中如何保证测试系统的测试不失真？答：其幅频和相频特性应分别满足：A (ω)=A 0=const ，φ(ω)=-t 0ω即为实现不失真测试的条件。
对一阶测试系统而言，测试系统的时间常数τ原则上越小越好。
对二阶测试系统而言，其特性曲线中有两段值得注意。
一般而言，在ω<0.3ωn 范围内，φ(ω)的数值较小，而且 φ(ω)- ω特性接近直线。
A(ω)在该范围内的变化不超过10%，因此这个范围是理想的工作范围。
在ω>（2.5～3）ωn 范围内φ(ω)接近180°且差值很小，如在实测或数据处理中采用减去固定相位差值或把测试信号反相180°的方法，则也可接近于不失真地恢复被测信号波形，若输入信号频率范围在上述两者之间，则系统的频率特性受阻尼比ζ的影响较大，因此需做具体分析。
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4.1 传感器在测试系统中的作用是什么？传感器分类有哪些？
作用：传感器能检测物理量、电量和化学量等信息，并把其转换成计算机能够理解额电信号。
分类：
1.传感器按所属学科可分为物理型、化学型和生物型传感器等。
2.传感器按转换原理可分为电阻式、电感式、电容式、电磁式、光电式、热电式、压电式、
霍尔式、微波式、激光式、超声式、光纤式及核辐射式传感器等。
3.传感器按用途可分为温度、压力、流量、重量、位移、速度、加速度、力、电压、电流、
功率传感器等。
4.传感器按转换过程中的物理现象可分为结构型和物性型传感器等。
5.传感器按转换过程中的能量关系可分为能量转换型和能量控制型转换器等。
6.传感器按输出量的形式可分为模拟式和数字式传感器等。
7.传感器按功能可分为传统型和智能型传感器等。
8.传感器按输出参数可分为电阻型、电容型、电感型、互感型、电压（电势）型、电流型、
电荷型及脉冲（数字）型传感器等。
9.传感器按输出阻抗大小可分为低输出阻抗型和高输出阻抗型传感器等。
4.2 总结本章，介绍各种传感器的工作原理、测量电路、结构及使用特点和应用实例。
1.机械式传感器
工作原理：机械式传感器的输入量可以是力、压力、温度等物理量，而输出则为弹性元件本身的弹性变形，这种变形经放大后可带动仪表指针偏转，借助刻度指示出被测量的大小。
特点：结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等。
应用实例：用于测力或侧重的环形测力计、弹簧秤等；用于测量流体压力的波纹膜片、波纹管等；用于温度测量的双金属片等
2.电阻式传感器
工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种传感器。
（1）电位器式电阻传感器
如果电阻丝直径和材质一定时，则电阻值R随导线长度L的变化而变化。
特点：结构简单、尺寸小、性能稳定、受环境影响小、不需要放大、滑线变阻器式传感器精度可达0.1%。
应用实例：重量的自动检测-配料设备、煤气包储量检测等。
3.电容式传感器
4.电感式传感器
5.磁电式传感器
磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。
它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器.
磁电式传感器直接输出感应电势, 且传感器通常具有较高的灵敏度, 所以一般不需要高增益放大器。
但磁电式传感器是速度传感器, 若要获取被测位移或加速度信号, 则需要配用积分或微分电路。
6.霍尔式传感器
7.压电式传感器
8.热电式传感器
热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。
所谓热电效应，就是两种不同材料的导体(或半导体)组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。
9.光电式传感器
光电式传感器，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。
10.新型半导体传感器
利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器。
所采用的半导体材料多数是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。
半导体传感器种类繁多，它利用近百种物理效应和
材料的特性，具有类似于人眼、耳、鼻、舌、皮肤等多种感觉功能。
11.数字式传感器
把被测参量转换成数字量输出的传感器。
数字式传感器一般是指那些适于直接地把输入量转换成数字量输出的传感器，包括光栅式传感器、磁栅式传感器、码盘、谐振式传感器、转速传感器、感应同步器等。
4.3 简述光敏二极管、光敏三极管的工作原理，并举出它们在生产和生活中的实际应用。
光敏二极管和普通二极管相比虽然都属于单向导电的非线性半导体器件，但在结构上有其特殊的地方。
光敏二极管使用时要反向接入电路中，即正极接电源负极，负极接电源正极。
光敏三极管和普通三极管的结构相类似。
不同之处是光敏三极管必须有一个对光敏感的PN结作为感光面，一般用集电结作为受光结，因此，光敏二极管实质上是一种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通二极管。
实例：光信号放大和开关电、路光控语音报警电路、红外接收机电路、红外检测器等。
4.4 本章讲述了传感器敏感元件的哪些效应（如压电效应）？分别说明其原理。
4.5 选用传感器的基本原则是什么？传感器的灵敏度和精确度越高越好吗？为什么？
4.6 测量压力容器所受的大小，拟采用电容式、电感式、电阻应变式、压电式传感器之一构成测试系统，进行可行性方案的设计，并绘出原理图。