机械工程测试技术基础试题A及答案
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)=x 0e j ω
t ，则其稳态输出y(t)=y e j t 00()ω?+，这个性质称为_________。
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H 1(S)和H 2(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
R xy (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ρ
xy (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，并将正确答案的序号
填在题干的括号内。每小题1分，共15分)
1.描述非周期信号的数学工具是( )
A.三角函数
B.拉氏变换
C.傅氏级数
D.傅氏变换
2.时域信号x(t)二阶导数的傅里叶变换是( )
A. 122()()j f X f π
B. 122
()()πf X f C. (j2πf)2X(f) D. (2πf)2X(f)
3.概率密度函数是在什么域上描述随机信号的分布规律( )
A.时间域
B.频率域
C.幅值域
D.复数域
4.测试装置的传递函数H(S)的分母与( )有关。
A.输入量x(t)
B.输出量y(t)
C.输入点的位置
D.装置的结构
5.无论二阶系统的阻尼比ξ如何变化，当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时，该系统的位移响应与激振力之间的相位差必为( )
A. 0°
B. 90°
C. 180°
D.不定值
6.差动式电感传感器和差动式电容传感器具有( )的特点。
A.灵敏度提高了一倍，非线性度降低了一倍
B.灵敏度和非线性度都降低了
C.灵敏度提高了一倍，非线性度降低了若干
D.灵敏度提高了若干，非线性度降低了一倍
7.欲进行旋转齿轮的转速测量，宜选用( )传感器。
A.压电式
B.磁电式
C.电阻式
D.热电式
8.为使压电式传感器的灵敏度不受电缆长短的影响，应选用( )放大器。
A.电压
B.比例
C.电荷
D.差动
9.常用于对调幅波解调的装置是( )
A.乘法器
B.滤波器
C.鉴频器
D.相敏检波器
10.正弦信号x(t)=x0sin(ωt+φ)的自相关函数为( )
A. x02sinωτ
B. x02
2
cosωτ C.
x02
2
sinωτ D.x02cosωτ
11.数字信号的特征是( )
A.时间上连续幅值上离散
B.时间上离散幅值上连续
C.时间上和幅值上都连续
D.时间上和幅值上都离散
12.已知模拟量的最大幅值为±5V，现要求A/D转换器的输出最大误差≤0.5mV，应选用
下列哪一种A/D转换器( )
A. 8位
B. 10位
C. 12位
D. 16位
13.恒带宽比滤波器(信频程滤波器)的带宽B与中心频率f n( )
A.比值为常数
B.无关
C.成正比
D.成反比
14.一选频装置，其幅频特性在f1～f2区间急剧衰减(f2>f1)，在0～f1和f2～∞之间近乎平
直，这叫( )滤波器。
A.低通
B.高通
C.带通
D.带阻
15.电荷放大器是一个( )放大器。
A.高增益，带电阻反馈的运算
B.低增益，带电容反馈的运算
C.高增益，带电容反馈的运算
D.高增益的电桥
三、问答题(每小题6分，共30分)
1.什么是测试装置的静态特性?常用哪几个特性参数来描述?
2.实现不失真测试的条件是什么?分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保
证不失真测试。
3.调制波有哪几种?分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。
4.选用传感器时应考虑到哪些原则?
5.机械量的计算机辅助测试系统有哪几个基本环节组成?用框图示意说明。
四、计算题(每小题15分，共30分)
1.设有一时间函数f(t)及其频谱如图4-1所示，现乘以振荡函数sin2πf0t (f0>f m)。其中，函数f(t)叫做调制信号，sin2πf0t叫做载波，试求调幅信号f(t)sin2πf0t的傅里叶变换，示意画出调幅信号及其频谱。
2.求传递函数为H(S)=
5
1001
.S
的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应y(t),并
求出幅值误差和相位误差。
五、综合题(15分)
有一加速度传感器由壳体1、弹性梁2、质量块3和应变片4组成如图5-1所示，若将此传感器输出信号接入电桥电路进行测量。设R1=R2=R3=R4=R
(1)试用电桥示意图说明应变片应如何接在电桥电路中；
(2)若电桥由交流电源供电，U i(t)=8cos2000πt，应变片应变ε(t)=Acos100πt，求电
桥输出电压U0(t)，并绘出U0(t)的频谱(双边谱)
一、填空题(每空1分，共10分)
1.确定性信号和非确定性信号(或随机信号)
2.各态历经随机过程(或遍历随机过程)
3.频率保持性
4.BTe=常数(或B∝
1 Te
)
5.H(S)=H 1(S)+H 2(S)
6.频混(或混叠)
7.0
8.±1
9.傅里叶变换的卷积
10.0
二、单项选择题(每小题1分，共15分)
1.D
2.C
3.C
4.D
5.B
6.C
7.B
8.C
9.D 10.B
11.D 12.D 13.A 14.D 15.C
三、问答题(每小题6分，共30分)
1.测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性
系统的接近程度。
常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。
2.测试装置实现不失真测试的条件是
A(ω)=A 0=常数
φ(ω)=-t 0ω
为能满足上述条件，对于一阶装置，时间常数τ原则上越小越好，对于二阶装
置一般选取ξ=0.6～0.8，ω=0～0.58ωn 。
3.调制波有调幅波、调频波和调相波三种。
载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波；
载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波；
载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波；
常用的调制波有调幅波和调频波两种。
4.选用传感器时应考虑到以下原则：
(1)灵敏度 (2)响应特性 (3)线性范围 (4)可靠性 (5)精确度
5.传感器—→抗混叠滤波器—→A/D 转换器—→计算机处理器
四、计算题(每小题15分，共30分)
1. 解：设x 1(t)=sin2πf 0t 则X 1(f)=[]j f f f f 12
00δδ()()+-- 令x(t)=f(t)x 1(t) 则X(f)=F(f)*X 1(f)
即 X(f)=F(f)* []j f f f f 12
00δδ()()+--
=j F f f F f f 121200()()+--?????
? 2.解：由频率保持性知
y(t)=10|H(ω)|sin(62.8t+φ(ω))
且 ｜H(ω)｜=S
15100162842322+=+?=()(..).τω
φ(w)=-arctg(τω)=-tg -1(0.01×62.8)=-32°
∴y(t)=42.3sin(62.8t-32°)
∴幅值误差为5×10-42.3=7.7，相位误差为32°
五、综合题(15分)
解：(1)电桥应接成全桥如图示
(2)U 0(t)=?R R
U t i () ?R R
=K ε(t) ∴U 0(t)=KU i (t)ε(t)
=K ·8cos2000πt ·Acos100πt
=8KA ［cos2100πt+cos1900πt ］
∵f 1=ωπ12=1050Hz f 2=ωπ
22=950Hz ∴U 0(f)=4KA ［δ(f+1050)+δ(f-1050)］+4KA ［δ(f+950)+δ(f-950)］
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0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= 。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。
A ．5cos100()0
0t t x t t π?≥?=??
t t π-=-∞<<+∞
C ．()5sin 2010cos10()x t t t t ππ=+-∞<<+∞
5．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1R 和2R ，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i u ，输出为o u ）。（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）
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。