机械工程测试技术基础第二章习题及答案

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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_课后习题与答案

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，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)g③(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。

机械工程测试技术基础习题及答案_V1[1].2.3修正补充版

机械⼯程测试技术基础习题及答案_V1[1].2.3修正补充版第⼀章习题⼀、选择题1.描述周期信号的数学⼯具是（ B ）。

A.相关函数B.傅⽒级数C. 傅⽒变换D.拉⽒变换 2. 傅⽒级数中的各项系数是表⽰各谐波分量的（ C ）。

A.相位 B.周期 C.振幅 D.频率 3.复杂的信号的周期频谱是（ A ）。

A ．离散的 B.连续的 C.δ函数 D.sinc 函数 4.下列函数表达式中，（B ）是周期信号。

A. 5cos10()0x t ππ ≥?= ?≤?当t 0当t 0B.()5sin 2010cos10)x t t t t ππ=+ (-∞<<+∞C.()20cos 20()atx t et t π-= -∞<<+∞D.0()sin a tx t etω-=?5.多种信号之和的频谱是（ C ）。

A. 离散的B.连续的C.随机性的D.周期性的 6.描述⾮周期信号的数学⼯具是（ C ）。

A.三⾓函数B.拉⽒变换C.傅⽒变换D.傅⽒级数 7.下列信号中，（ C ）信号的频谱是连续的。

A.12()sin()sin(3)x t A t B t ω?ω?=+++B.()5sin 303sin x t t =+C.0()sin a tx t et ω-=?D.()5sin 2010cos10)x t t t t ππ=+ (-∞<<+∞8.时域信号，当持续时间延长时，则频域中的⾼频成分（ C ）。

A.不变B.增加C.减少D.变化不定9.已知()12sin ,()x t t t ωδ=为单位脉冲函数，则积分()()2x t t d tπδω∞-∞-的函数值为（ C ）。

A ．6 B.0 C.12 D.任意值10.如果1)(??t δ，根据傅⽒变换的（ A ）性质，则有0)(0t j et t ωδ-?-。

A.时移B.频移C.相似D.对称 11.不能⽤确定函数关系描述的信号是（ C ）。

《机械工程测试技术基础》课后习题及答案详解

第一章信号的分类与描述1-1 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n |–ω和φn –ω图，并与表1-1对比。

解答：在一个周期的表达式为00 (0)2() (0)2T A t x t T A t ⎧--≤<⎪⎪=⎨⎪≤<⎪⎩ 积分区间取（-T/2，T/2）000000002202002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, ) T T jn tjn tjn t T T n c x t et Aet Ae tT T T Ajn n n ωωωππ-----=-±±±⎰⎰⎰所以复指数函数形式的傅里叶级数为 001()(1cos )jn tjn t n n n Ax t c ejn e n∞∞=-∞=-∞==--∑∑ωωππ，=0, 1, 2, 3, n ±±± 。

(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nI nR A c n n n c ⎧=--⎪±±±⎨⎪=⎩ ππ21,3,,(1cos )00,2,4,6, n An A c n n n n ⎧=±±±⎪==-=⎨⎪=±±±⎩πππ1,3,5,2arctan1,3,5,200,2,4,6,nI n nRπn c πφn c n ⎧-=+++⎪⎪⎪===---⎨⎪=±±±⎪⎪⎩没有偶次谐波。

其频谱图如下图所示。

图1-4 周期方波信号波形图1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt =的绝对均值x μ和均方根值rms x 。

解答：00002200000224211()d sin d sin d cos TTT Tx x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T TT ωT ωπ====-==⎰⎰⎰rmsx ==== 1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。

机械工程测试技术基础课后答案

机械工程测试技术基础习题解答第一章信号的分类与描述1-1 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n |–ω和φn –ω图，并与表1-1对比。

解答：在一个周期的表达式为00 (0)2() (0)2T A t x t T A t . 积分区间取（-T/2，T/2）000000022020002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, )T T jn t jn t jn t T T n c x t e t Ae t Ae t T T T A j n n n所以复指数函数形式的傅里叶级数为001()(1cos )jn t jn t n n n A x t c e j n e n ，=0, 1, 2, 3, n 。

(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nInR A c n n n c 图1-4 周期方波信号波形图tx(t )T 02T 020T …… A-A T 02221,3,,(1cos )00,2,4,6,n nR nI A n A c c c n nn n 1,3,5,2arctan 1,3,5,200,2,4,6,nIn nRπn c πφn c n 没有偶次谐波。

其频谱图如下图所示。

1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt 的绝对均值x μ和均方根值rms x 。

解答：002200002211()d sin d sin d cos T TTT x x x x xμx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ222200rms 0000111cos2()d sin d d 22T T T x x ωt x x t t x ωt t t T T T 1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t 的频谱。

解答：(2)220220(2)()()(2)2(2)a j f tj f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f 22()(2)kX f a f Im ()2()arctan arctan Re ()X f ff X f a |c n | φnπ/2-π/2ωωω0ω03ω05ω03ω05ω02A/π2A/3π2A/5π幅频图相频图周期方波复指数函数形式频谱图2A/5π2A/3π2A/π-ω0-3ω0-5ω0-ω0-3ω0-5ω01-4 求符号函数(见图1-25a)和单位阶跃函数(见图1-25b)的频谱。

机械工程测试技术基础第三版课后习题答案

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。

机械测试工程技术基础第四版课后答案

机械测试工程技术基础第四版课后答案第一章：机械测试工程的基本概念和原理1.1 机械测试工程的定义和分类机械测试工程是利用测试技术和仪器设备对机械产品的性能进行评估和验证的一门工程技术。

根据测试目的和测试对象的不同，机械测试工程可以分为功能测试、可靠性测试、质量检验和故障诊断等不同的分类。

1.2 机械测试的基本原理和流程机械测试的基本原理是根据被测试机械产品的性能要求，选择合适的测试方法和仪器设备，对机械产品进行全面、准确的性能测试。

机械测试的流程包括测试准备、测试方案设计、测试执行、数据分析和结果评估等几个环节。

1.3 机械测试的常用参数和指标机械测试中常用的参数和指标包括力学性能参数、功能参数、可靠性参数和表面质量参数等。

其中，力学性能参数包括强度、刚度、韧性等；功能参数包括工作速度、功率、效率等；可靠性参数包括故障率、寿命等；表面质量参数包括光洁度、平整度等。

1.4 机械测试常用的测试方法和技术机械测试常用的测试方法和技术有静态测试方法、动态测试方法、精度测试方法和环境测试方法等。

其中，静态测试方法主要用于测量机械产品的力学性能和功能参数；动态测试方法用于测量机械产品在实际工作条件下的性能；精度测试方法用于测量机械产品的准确性和精密度；环境测试方法用于测量机械产品在不同环境条件下的适应性和稳定性。

第二章：机械测试的仪器设备和系统2.1 机械测试仪器设备的分类和选择机械测试仪器设备按测试方式的不同可以分为静态测试仪器和动态测试仪器两大类。

静态测试仪器包括力学测试仪器、尺寸测试仪器、热学测试仪器和电学测试仪器等；动态测试仪器包括振动测试仪器和冲击测试仪器等。

根据不同的测试要求和实际情况，选择合适的仪器设备进行机械测试是非常重要的。

2.2 机械测试系统的组成和配置机械测试系统主要由测试仪器设备、测试夹具和测试软件三部分组成。

测试仪器设备用于采集测试数据，测试夹具用于固定被测试产品并提供相应的测试环境，测试软件用于数据处理和分析。

《机械工程测试技术基础》期末试题及答案

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。

( ）（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 et 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2224.141n n ns 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。

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。

机械工程测试技术基础试题及答案

《机械工程测试技术基础》课后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。

（）(三）简答和计算题1、求正弦信号的绝对均值μ|x｜和均方根值x rms。

2、求正弦信号的均值，均方值,和概率密度函数p（x)。

3、求指数函数的频谱。

4、求被截断的余弦函数的傅立叶变换。

5、求指数衰减振荡信号的频谱。

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，输入信号，则输出信号的频率为，幅值,相位。

2、试求传递函数分别为和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、当测试系统的输出与输入之间的关系为时,该系统能实现测试。

此时，系统的频率特性为.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和,则两环节串联组成的测试系统,其相频特性为。

（1）（2) （3）（4）4、一阶系统的阶跃响应中，超调量。

机械工程测试技术课后答案第二章

2-1 一个测试系统与其输入和输出间的关系各有哪几种情形？试分别用工程实例加以说明。

答：测试系统与输入、输出的关系大致可以归纳为以下三类问题：(1)当输入和输出是可观察的或已知量时，就可以通过他们推断系统的传输特性，也就是求出系统的结构与参数、建立系统的数学模型。

此即系统辨识问题。

(2)当系统特性已知，输出可测时，可以通过他们推断导致该输出的输入量，此即滤波与预测问题，有时也称为载荷识别问题。

(3)当输入和系统特性已知时，则可以推断和估计系统的输出量，并通过输出来研究系统本身的有关结构参数，此即系统分析问题。

2-2什么是测试系统的静特性和动特性？两者有哪些区别？如何来描述一个系统的动特性？答：当被测量是恒定的或是缓慢变化的物理量时，便不需要对系统做动态描述，此时涉及的就是系统的静态特性。

测试系统的静态特性，就是用来描述在静态测试的情况下，实际的测试系统与理想的线性定常系统之间的接近程度。

静态特性一般包括灵敏度、线性度、回程误差等。

测试系统的动态特性是当被测量（输入量）随时间快速变化时，输入与输出（响应）之间动态关系的数学描述。

静特性与动态性都是用来反映系统特性的，是测量恒定的量和变化的量时系统所分别表现出的性质。

系统的动态特性经常使用系统的传递函数和频率响应函数来描述。

2-3传递函数和频率响应函数均可用于描述一个系统的传递特性，两者有何区别？试用工程实例加以说明。

答：传递函数是在复数域中描述系统特性的数学模型。

频率响应函数是在频域中描述系统特性的数学模型。

2-4 不失真测试的条件时什么？怎样在工程中实现不失真测试？答：理想情况下在频域描述不失真测量的输入、输出关系：输出与输入的比值为常数，即测试系统的放大倍数为常数；相位滞后为零。

在实际的测试系统中，如果一个测试系统在一定工作频带内，系统幅频特性为常数，相频特性与频率呈线性关系，就认为该测试系统实现的测试时不失真测试。

在工程中，要实现不失真测试，通常采用滤波方法对输入信号做必要的预处理，再者要根据测试任务的不同选择不同特性的测试系统，如测试时仅要求幅频或相频的一方满足线性关系，我们就没有必要同时要求系统二者都满足线性关系。

机械工程测试技术基础第二章习题及答案

第二章一、选择题1．测试装置传递函数H(s)的分母与有关。

A.输入量)(t x B ．输入点的位置 C.装置的结构2.非线性度是表示定度曲线的程度。

A.接近真值B.偏离其拟台直线C.正反行程的不重台3.测试装置的频响函数)(ωj H 是装置动态特性在中的描述。

A.幅值域B.时域C.频率域D.复数域4．用常系数微分方程描述的系统称为系统。

A.相似B.物理C.力学D.定常5.若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为)(),(21s H s H ，则该系统总的传递函数为。

若两个环节并联时，则总的传递函数为。

A.)()(21s H s H +B. )()(21s H s H ⋅ C ．)()(21s H s H - D ．)(/)(21s H s H6线性系统的叠加原理表明。

A.加于线性系统的各个输人量所产生的响应过程互不影响B.系统的输出响应频率等于输入激励的频率C.一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍数7.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8一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围。

A.越宽B.越窄C.不变9．测试过程中，量值随时间而变化的量称为。

A.准静态量B.随机变量C.动态量10.线性装置的灵敏度是。

A ．随机变量 B.常数 C.时间的线性函数二、填空题1.一个理想的测试装置应具有单值的、确定的。

2.测试装置的特性可分为特性和特性。

3.测试装置的静态特性指标有、和。

4.描述测试装置动态特性的数学模型有、、等。

5.测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统，则称为系统。

若其输入、输出呈线性关系时，则称为系统。

6.测试装置在稳态下，其输出信号的变化量y ∆与其输人信号的变化量x ∆之比值，称为，如果它们之间的量纲一致，则又可称为。

7.测试装置的输出信号拉氏变换与输人信号拉氏变换之比称为装置的。

机械工程测试技术基础课后复习题与答案详解

第一章信号的分类与描述1-1 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n |–ω和φn –ω图，并与表1-1对比。

解答：在一个周期的表达式为00 (0)2() (0)2T A t x t T A t ⎧--≤<⎪⎪=⎨⎪≤<⎪⎩ 积分区间取（-T/2，T/2）000000002202002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, )L T T jn tjn tjn t T T n c x t et Aet Ae tT T T Ajn n n ωωωππ-----=-±±±⎰⎰⎰所以复指数函数形式的傅里叶级数为 001()(1cos )jn tjn t n n n Ax t c ejn e n∞∞=-∞=-∞==--∑∑ωωππ，=0, 1, 2, 3, n ±±±L 。

(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nI nR A c n n n c ⎧=--⎪±±±⎨⎪=⎩L ππ21,3,,(1cos )00,2,4,6, n An A c n n n n ⎧=±±±⎪=-=⎨⎪=±±±⎩L Lπππ1,3,5,2arctan 1,3,5,200,2,4,6,nI n nR πn c πφn c n ⎧-=+++⎪⎪⎪===---⎨⎪=±±±⎪⎪⎩L LL没有偶次谐波。

其频谱图如下图所示。

图1-4 周期方波信号波形图1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt =的绝对均值x μ和均方根值rms x 。

解答：00002200000224211()d sin d sin d cos TTT 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()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。

机械工程测试技术基础课后习题答案(标准无误)

第一章思考题与习题1 求周期方波的傅立叶级数（复指数函数形式），画出|c n|-ω和ϕ-ω图。

解：(1)方波的时域描述为：按照定义：(2) 从而：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。

2 . 求正弦信号的绝对均值和均方根值。

解：(1)(2)3.求指数函数的频谱。

解：5. 求被截断的余弦函数的傅立叶变换。

)0;0(;)(≥>=-t Ae t x tααfj Adt eAedt et x f X ftj tftj παπαπ2)()(022+=⋅==⎰⎰+∞--+∞∞--(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：6. 求指数衰减振荡信号（见图1-11b）：的频谱。

解：t fjtt fjtt ejeejetetx02202121sin)(παπααω-----==，令tetfα-=)(根据傅立叶变换的频移性质：)0,0(;sin)(≥>=-ttetx tαωα))(21)(21(2)]()([21)(0000f f j f f j j f f F f f F j f X -+-++=--+=παπα7.设有一时间函数f (t )及其频谱如图所示。

现乘以余弦函数cos ω0t （ω0>ωm ）。

在这个关系中函数f (t )称为调制信号，余弦函数cos ω0t 称为载波。

试求调幅信号的f (t )cos ω0t 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。

第二章习题答案2.1 在使用灵敏度为90.9nC/MPa 的压电式力传感器进行压力测量时，首先将他与增益为 0.005V/nC 的电荷放大器相连，电荷放大器接到灵敏度为20mm/V 的笔试记录仪上，试求该压力测试系统的灵敏度。

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第二章测试装置的基本特性2-5 想用一个一阶系统做100Hz 正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5%以内，那么时间常数应取多少？若用该系统测量50Hz 正弦信号，问此时的振幅误差和相角差是多少？解：设该一阶系统的频响函数为1()1H j ωτω=+，τ是时间常数则 21()1()A ωτω=+稳态响应相对幅值误差21()1100%1100%1(2)A f δωπτ⎛⎫⎪=-⨯=-⨯ ⎪+⎝⎭令δ≤5%，f =100Hz ，解得τ≤523μs 。

如果f =50Hz ，则相对幅值误差：262111100%1100% 1.3%1(2)1(25231050)f δπτπ-⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪=-⨯=-⨯≈ ⎪ ⎪++⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭相角差：6()arctan(2)arctan(25231050)9.33f ϕωπτπ-=-=-⨯⨯⨯≈-︒2-6 试说明二阶装置阻尼比ζ多采用0.6~0.8的原因。

解答：从不失真条件出发分析。

ζ在0.707左右时，幅频特性近似常数的频率范围最宽，而相频特性曲线最接近直线。

2-9 试求传递函数分别为1.5/(3.5s + 0.5)和41ωn 2/(s 2 + 1.4ωn s + ωn 2)的两环节串联后组成的系统的总灵敏度（不考虑负载效应）。

解：11 1.53() 3.50.57171K H s s s s ===+++，即静态灵敏度K 1=32222222241() 1.4 1.4n n n n n nK H s s s s s ωωωωωω==++++，即静态灵敏度K 2=41 因为两者串联无负载效应，所以总静态灵敏度K = K 1 ⨯ K 2 = 3 ⨯ 41 = 1232-10 设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。

已知传感器的固有频率为800Hz ，阻尼比ζ=0.14，问使用该传感器作频率为400Hz 的正弦力测试时，其幅值比A (ω)和相角差ϕ(ω)各为多少？若该装置的阻尼比改为ζ=0.7，问A (ω)和ϕ(ω)又将如何变化？解：设222()2n n nH s s ωωζωω=++，则2221()12n n A ωωωζωω=⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦，22()arctan1nn ωζωϕωωω=-⎛⎫- ⎪⎝⎭，即2221()12n n A f f f f f ζ=⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦，22()arctan1nn f f f f f ζϕ=-⎛⎫- ⎪⎝⎭将f n = 800Hz ，ζ = 0.14，f = 400Hz ，代入上面的式子得到A (400) ≈ 1.31，ϕ(400) ≈ −10.57︒如果ζ = 0.7，则A (400) ≈ 0.975，ϕ(400) ≈ −43.03︒第三章常用传感器与敏感元件3-3 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。

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机械工程测试技术基础习题解答第一章信号的分类与描述1-1 求周期方波（见图1-4）的xx 级数（复指数函数形式），划出|cn|–ω和φn–ω图，并与表1-1对比。

解答：在一个周期的表达式为 .积分区间取（-T/2，T/2）000000002202002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, )T T jn tjn tjn t T T n c x t et Aet Ae tT T T Ajn n n ωωωππ-----=-±±±⎰⎰⎰所以复指数函数形式的xx 级数为，。

(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nInR A c n n n c ⎧=--⎪±±±⎨⎪=⎩ππ图1-4 周期方波信号波形图21,3,,(1cos)00,2,4,6,nAnAc n nnn⎧=±±±⎪==-=⎨⎪=±±±⎩πππ1,3,5,2arctan1,3,5,200,2,4,6,nInnRπncπφncn⎧-=+++⎪⎪⎪===---⎨⎪=±±±⎪⎪⎩没有偶次谐波。

其频谱图如下图所示。

1-2 求正弦信号的绝对均值和均方根值。

解答：rmsx====1-3 求指数函数的频谱。

解答：(2)22022(2) ()()(2)2(2)a j f tj f t at j f te A A a jf X f x t e dt Ae e dt Aa j f a j f a f-+∞∞---∞-∞-=====-+++⎰⎰πππππππ幅频图相频图周期方波复指数函数形式频谱图22()(2)k X f a f π=+Im ()2()arctanarctan Re ()X f ff X f a==-πϕ1-4 求符号函数(见图1)和单位阶跃函数(见图1-25b)的频谱。

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