机械工程测试,信息,信号分析试题及答案概述
机械工程测试技术与信号分析计算题及答案(推荐文档)
二、计算题（每题10分，共60分）1.已知某一线性电位器的测量位移原理如图所示。
若电位器的总电阻R=2k Ω，电刷位移为X 时的相应电阻Rx=1k Ω，电位器的工作电压V i =12V,负载电阻为R L 。
(1)已测得输出电压Vo=5.8V,求R L 。
(2)试计算此时的测量误差。
【解】(1) 当V 01=5.8时，5.8=5.8=（2）空载时ＲＬ＝设测量出5.8Ｖ输出电压时的测量误差 则测量误差为3.3%2、某装置的正常工作温度保持在35—40℃之间。
在35 ℃以下时停止使用，等待升温；在40 ℃以上时，也停止使用，进行强制冷却。
已知25%的时间在35 ℃以下，5%的时间在40 ℃以上。
求以下三种生产报告所具有的信息量：（1）“不能使用”；（2）“能使用”；（3）“因为装置在冷却中不能使用”。
【解】（1）“不能使用”的情况所占时间为25% + 5%，故信息量为：74.13.0log )(2=-=a x I bit（2）“能使用”的情况所占时间为70%，其信息量为：51.07.0log )(2=-=b x I bit（3）“因装置冷却不能使用”所占时间为5%，其信息量：32.405.0log )(2=-=c x I bit3、有两个温度计，一个响应快，能在5秒钟内测完，但精度较差，只有3℃；另一个响应慢，需要1分钟才能测完，但精度高，达到1℃。
温度测定范围都在20~52℃之间。
问哪一个温度计能提供更多的信息？【解】被测温度是一个均匀分布的是x ，处于（20~52）℃（或a ~b ）之间。
测量结果的示值为x d ，其误差也是均布的，分布区间为d ，它决定于仪表测量精度。
每测量一次所获得的信息量为：I =H (x )-H (d )式中H (x )是测量前被测量x 的熵；H (d )是测量后测量误差d 的熵，故有：32log )(log )(22=-=a b x H ；d d H 2log )(=用第一种温度计测量时，每测一次，单位时间内获得的信息量为：684.0)3log 32(log 51)]()([51221=-=-=d H x H C （bit/S ） 用第二种温度计测量时，每测一次，单位时间内获得的信息量为：12/1)1log 32(log 601)]()([601222=-=-=d H x H C （bit/S ）4.模数转换器的输入电压为-10V ～+10V 。
机械工程测试(题和答案)..
习题一一、填空题:1.同频的正弦信号和余弦信号,其相互相关函数是( )的.2.压电式传感器使用( )放大器,此方法使传输电压几乎不受电缆长度的影响.3.中心频率能自动跟随某参考信号频率而变化的滤波器成为( )滤波器.4.一阶系统的时间常数为T,被测信号的频率为1/T,则信号经过测试系统后,输出信号与输入信号的相位差为( ).5.变间距式电容传感器的灵敏度与()成反比,所以适合于微小位移的测量.变面积式电容传感器的灵敏度与( )成反比,所以不适合微小位移的测量.6.测试系统的静态特性有( )、（）、（）。
在测试装置中，从调制信号的方法来看，当用12KHZ的交流信号作为电桥的激励电压时，其作用在于生成（）波。
7某信号能够用明确的数学关系式来描述，可以准确预计其来任意时刻的值，则该信号称为（）。
8可变磁阻式传感器的灵敏度与气隙大小的关系是：气隙越小，灵敏度（）。
9从信号的周期性来看，有阻尼衰减的自由震动信号是有（）特性的信号。
10数字信号是指明时间和幅值都具有（）特性的信号。
11虽然信号可在时域或频域中描述，但是其（）是不变的。
12带滤波器的中心频率F=500HZ，负3分贝点的带宽B=10HZ，则该滤波器的品质因数Q=（）。
13周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有（）和（）特性。
14传感器按输入量分，大致有（）、（）、（）、（）等类型。
15压电式传感器是利用某些材料的（）特性来制作的传感器。
16正弦信号的自相关函数是一个同频的（）函数。
17A/D转换是将（）信号转换成（）信号的装置。
18直流电桥的平衡条件是（）。
19磁带记录仪快录慢放将使重放信号的频带（）。
20压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其（）发生变化。
21滤波器带宽B和响应建立时间Te的乘积通常选取在BTe=( ).22当被测量是一个单向向量，要求传感器单向灵敏度（），其横向灵敏度（）。
23传感器的灵敏度越高，则线性范围就（）。
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机械工程测试技术基础试题及答案解析1 机械工程测试技术基础(第三版)试卷集.一、填空题１、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的。
２、均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差σx2的关系是¢x2=H x2+óx2。
３、测试信号调理电路主要有电桥、放大、调制解调电路。
４、测试系统的静态特性指标有、、。
５、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的。
６、传感器按信号变换特性可分为、。
７、当时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于。
８、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合、的变化，才能使输出有最大值。
９、信号分析的过程主要包括：、。
10、系统动态特性在时域可用来描述，在复数域可用来描述，在频域可用来描述。
11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对信号有放大作用。
12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在。
13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其与输入的控制电压成线性关系。
14、调频波的解调又称，其解调电路称为。
15、滤波器的通频带宽和响应时间成关系。
16、滤波器的频率分辨力主要由其决定。
17、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝。
18、带通滤波器可由低通滤波器（f c2）和高通滤波器（f c1）而成（f c2> f c1）。
19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的；而重复性误差是由误差引起的。
二、问答题（共30分）１、什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。
（10分）２、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？（10分）３、选用传感器的原则是什么？（10分）三、计算题（共55分）１、已知信号x(t)=e-t(t≥0)，(1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。
(2) 求x(t)的自相关函数R x (τ) 。
（15分）２、二阶系统的阻尼比ξ=0.2，求ω=ωn时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10％，应取多大阻尼比？。
机械工程测试技术基础试题及答案 (2)(工程部)
一、选择题、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的倍.、、、、、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有和。
、时域法，相频法、时域法，幅频法、相频法，幅频法、时域法，频域法、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的。
、电阻应变效应、压电效应、电磁感应、霍尔效应、传感器的静态特性中，输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为。
、线性度、灵敏度、稳定性、回程误差、信息与信号二者间关系是。
、信息与信号相同、信息包含信号、信息在信号之中、信息与信号无关、当两信号的互相关函数在有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移时，相关程度。
、最低、最高、适中、一般、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的越小。
、被测量、输出量、频率特性、显示值、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取( )、干扰噪声信号、正弦信号、有用信号、频域信号、时域信号的时移，则频谱变化为（）、扩展、压缩、不变、相移、记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽( )、变窄，幅值压低、扩展，幅值压低、扩展，幅值增高、变窄，幅值增高、用二阶系统作测量装置时，为获得较宽的工作频率范围，则系统的阻尼比应( )、愈大愈好、愈小愈好、接近、接近、对二阶系统输入信号(),则系统稳态输出方程的通式为( ) 、(φ）(φ）、、＇＇、＇（φ＇１）＇（φ２＇）、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( )、电容式、压电式、电阻式、电涡流式、只使在～间频率的信号通过，应采用（）滤波器、带阻、带通、高通、低通、在选用振子时，除了使阻尼比接近０.７外，应使被测正弦信号的最高频率( )振动子的固有频率、等于、>倍、≤（０.５０.６）、<０倍、为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（）放大器。
、电压、电荷、微分、积分、当τ→∞时,信号（）的自相关函数（τ）呈周期性变化,说明该信号( )。
、为周期信号、含有周期成份、为离散信号、为非周期信号、正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息( )、不变、丢失、移相、一定变为°、不能用确定的数学公式表达的信号是（）信号。
机械工程测试技术试题和答案
一、填空（每空1份.共20分）1.测试技术的基本任务是获取有用的信息2.从时域看.系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积。
3.信号的时域描述.以时间(t) 为独立变量；而信号的频域描述.以频率f或)(ω为独立变量。
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 100Hz。
5.在桥式测量电路中.根据其激励电压（或工作电压或桥压或电源）的性质.可将其分为直流电桥与交流电桥。
6.金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用导体机械形变引起的电阻变化.后者利用半导体电阻率的（或半导体压阻效应）变化引起的电阻变化。
7.压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的。
8.带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1.其带宽B =12ccff-；若其带宽为1/3倍频程则fc2= 32 fc1。
9.属于能量控制型的传感器有电阻式传感器、涡电流传感器电容式传感器、电感式传感器等。
10. 根据载波受调制的参数不同.调制可分为调幅、调频、调相。
11. 相关滤波的工作原理是同频相关不同频不相关/同频检测原理12 测试装置的动态特性可以用传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数进行数学描述。
二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上.每题1分.共10分）1．不能用确定的数学公式表达的信号是 D 信号。
A 复杂周期B 非周期C 瞬态D 随机2．平稳随机过程必须 B 。
A 连续 B统计特征与时间无关 C 各态历经 D 统计特征等于时间平均3．一阶系统的动态特性参数是 C 。
A 固有频率B 阻尼比C 时间常数D 灵敏度4．系统在全量程内.输入量由小到大及由大到小时.对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差值称为 A 。
A 回程误差B 绝对误差C 相对误差D 非线性误差5．电阻应变片的输入为 B 。
A 力B 应变C 速度D 加速度6． D 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。
机械工程测试技术试卷(答案)
机械工程测试技术试卷(答案)机械工程测试技术》2022至2023学年度第二学期期末（A）卷班级：________ 姓名：________ 学号：________题号得分评卷人一二三四五合计考生注意：答案须写在答题纸上，并注明题号，考试结束后将试卷连同答题纸一齐交）一、选择题1.信号是信息的（A）。
A。
载体 B。
描述 C。
形式 D。
数量表示2.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3.瞬变信号x(t)，其频谱X(f)，则|X(f)|^2表示（B）。
A。
信号的一个频率分量的能量 B。
信号沿频率轴的能量分布密度 C。
信号的瞬变功率 D。
信号的功率4.不能用确定函数关系描述的信号是（C）。
A。
复杂的周期信号 B。
瞬变信号 C。
随机信号 D。
周期信号5.两个函数和，把运算式称为这两个函数的（C）。
A。
自相关函数 B。
互相关函数 C。
卷积 D。
互谱6.数字信号的特性是（B）。
A。
时间上离散、幅值上连续B。
时间、幅值上均离散C。
时间、幅值上都连续 D。
时间上连续、幅值上量化7.测试装置的频响函数H(jw)是装置动态特性在（B）中的描述。
A。
幅值域 B。
频域 C。
复频域 D。
时域8.下列微分方程中，哪一个是线性系统的数学模型？（B）d^2y/dt^2 + t(dy/dt) + 5y = x + yd^2y/dt^2 + 10(dy/dt) + 5y = x9.不失真测试条件中，要求幅频特性为（B）。
A。
线性 B。
常数 C。
是频率的函数 D。
没有要求10.测试装置传递函数H(s)的分母与（C）有关。
A。
输入量x(t) B。
输入点的位置 C。
装置结构 D。
输出点的位置11.用一阶系统作测试装置，为了获得最佳的工作性能，其时间常数τ（A）。
A。
越小越好 B。
越大越好 C。
0.6～0.7之间最好 D。
负值最好12.下列传感器中哪个是基于压阻效应的？（B）A。
金属应变 B。
机械工程测试技术试卷含答案
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，而调频信号那么由载波的 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2ψ，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0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= 0()x t t -。
其几何意义是 把原函数图像平移至0t 位置处 。
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．以下函数表达式中，(B)是周期信号。
A ．5cos100()0tt x t t π⎧≥⎪=⎨⎪<⎩当当B ．()20cos20()atx t et t π-=-∞<<+∞C ．()5sin 2010cos10()x t t tt ππ=+-∞<<+∞5．时域信号的时间尺度压缩时，那么其频带的变化为(B)。
机械工程测试技术试卷及答案
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）答：① 各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系，并尽量不失真；（2’）② 尽可能减小或消除各种干扰。
（2’） 2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分） 答：① 周期信号的频谱是离散的。
（2’）② 每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。
（2’） ③ 各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。
工程中常见的周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。
因此，在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量。
（2’）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） 答：正确的接桥方法如图所示：（3’）电桥的平衡条件是：121LR R jwL jwC C=⋅=（2’） 4.有人在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。
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） 答：不能提高灵敏度。
因为半桥双臂时，其输出电压为：12o iRu u R∆=（2’）当量桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为22R RR R∆∆=（2’） 即仍然没有发生变化，故灵敏度不变。
要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥连接。
这时o iRu u R∆=。
（1’） 5.什么是调制和解调？为什么要调制？（5分）答：所谓调制，就是在调制信号（测试信号）的控制下，使载波信号（工作信号）的某些参数（如幅值、频率、相位）发生变化的过程。
（2’）解调，就是从已调制波中恢复出调制信号的过程一般的被测量，如力、位移、应变等，经传感器检测变换后，常常是一些缓变的电信号。
（1’）经过调制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，调制波抗干扰能力强，也便于传输。
机械工程测试技术基础试题A及答案2
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)0ωt，则其稳态输出y(t)=y e j t00()ωϕ+，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，则B和的关系为。
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(τ)。
8.若信号满足y(t)(t)关系，式中k为常数，则互相关系数ρ(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 fC. (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。
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。
大学生《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 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。
2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。
3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。
4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬变周期 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方差 。
6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 关于Y 轴 （偶） 对称，虚频谱（相频谱）总是 关于原点（奇） 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2224.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
机械工程测试技术试题及答案(成人教育)
一、填空题（本题共20分，每个空格0.5分）１、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的。
２、均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差σx2的关系是¢x2=H x2+óx2。
３、测试信号调理电路主要有电桥、放大、调制解调电路。
４、测试系统的静态特性指标有非线性度、灵敏度、回程误差。
５、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的斜率。
６、传感器按信号变换特性可分为组合型、一体型。
７、当Δó〈〈ó0时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于定值。
８、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合相邻相反、相对相同的变化，才能使输出有最大值。
９、信号分析的过程主要包括：信号加工、信号变换。
10、系统动态特性在时域可用传递函数来描述，在复数域可用频率函数来描述，在频域可用脉冲响应来描述。
11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对差模信号有放大作用。
12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在分布电容。
13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其频率与输入的控制电压成线性关系。
14、调频波的解调又称鉴频，其解调电路称为鉴频器。
15、滤波器的通频带宽和响应时间成反比关系。
16、滤波器的频率分辨力主要由其带宽决定。
17、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝1。
18、带通滤波器可由低通滤波器（f c2）和高通滤波器（f c1）串联而成（f c2> f c1）。
19、测试系统的线性度和滞后度是由系统误差引起的；而重复性误差是由随机误差引起的。
二、简答题（本题共30分，每小题10分）１、什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。
（10分）测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。
测量对象（2）传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。
机械工程测试技术试题及答案
一、填空（每空1份，共20分）1.测试技术的基本任务是获取有用的信息2.从时域看，系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积。
3.信号的时域描述，以时间(t) 为独立变量；而信号的频域描述，以频率f 或)(ω为独立变量。
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 100Hz。
5.在桥式测量电路中，根据其激励电压（或工作电压或桥压或电源）的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。
6.金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用导体机械形变引起的电阻变化，后者利用半导体电阻率的（或半导体压阻效应）变化引起的电阻变化。
7.压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的。
8.带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1，其带宽B =12ccff-；若其带宽为1/3倍频程则fc2= 32 fc1。
9.属于能量控制型的传感器有电阻式传感器、涡电流传感器电容式传感器、电感式传感器等。
10. 根据载波受调制的参数不同，调制可分为调幅、调频、调相。
11. 相关滤波的工作原理是同频相关不同频不相关/同频检测原理12 测试装置的动态特性可以用传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数进行数学描述。
二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题1分，共10分）1．不能用确定的数学公式表达的信号是 D 信号。
A 复杂周期B 非周期C 瞬态D 随机2．平稳随机过程必须 B 。
A 连续 B统计特征与时间无关 C 各态历经 D 统计特征等于时间平均3．一阶系统的动态特性参数是 C 。
A 固有频率B 阻尼比C 时间常数D 灵敏度4．系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差值称为 A 。
A 回程误差B 绝对误差C 相对误差D 非线性误差5．电阻应变片的输入为 B 。
A 力B 应变C 速度D 加速度6． D 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。
机械工程测试技术试卷及答案(20200723175808)
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。
27. 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 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 10.连续信号X（t ）与（t t o ）进行卷积其结果是：x （t ）（t t o ）把原函数图像平移至to 位置处 。
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。
A5cos10 t 当t 0 A. x （t ）当t 0B. x （t ） 20e aq cos20 t （ t ）C. x （t ） 5sin20 t 10cos10 t （ t ）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。
机械工程测试技术试题与答案
一、填空（每空1份，共20分）1.测试技术的基本任务是 获取有用的信息2.从时域看，系统的输出是其输入与该系统 脉冲响应函数的卷积。
3.信号的时域描述，以 时间(t ) 为独立变量；而信号的频域描述，以频率f 或)(ω 为独立变量。
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 100Hz 。
5.在桥式测量电路中，根据其 激励电压（或工作电压或桥压或电源） 的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。
6.金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用导体机械形变 引起的电阻变化，后者利用 半导体电阻率的（或半导体压阻效应） 变化引起的电阻变化。
7.压电式传感器是利用某些物质的 压电效应 而工作的。
8.带通滤波器的上下限截止频率为fc 2、fc 1，其带宽B = 12c c f f - ；若其带宽为1/3倍频程则fc 2 1。
9.属于能量控制型的传感器有 电阻式传感器 、 涡电流传感器 电容式传感器、电感式传感器等。
10. 根据载波受调制的参数不同，调制可分为 调幅、调频、调相 。
11. 相关滤波的工作原理是 同频相关不同频不相关/同频检测原理12 测试装置的动态特性可以用 传递 函数、 频率响应 函数和 脉冲响应函数进行数学描述。
二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题1分，共10分）1．不能用确定的数学公式表达的信号是 D 信号。
A 复杂周期B 非周期C 瞬态D 随机2．平稳随机过程必须 B 。
A 连续B统计特征与时间无关 C 各态历经 D 统计特征等于时间平均3．一阶系统的动态特性参数是C 。
A 固有频率B 阻尼比C 时间常数D 灵敏度4．系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差值称为 A 。
A 回程误差B 绝对误差C 相对误差D 非线性误差5．电阻应变片的输入为 B 。
A 力B 应变C 速度D 加速度6． D 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。
机械工程测试技术试题及答案1
机械工程测试技术期末考试试题及答案1． 测试系统的基本构成有哪些？（6分） [答案要点]测试系统基本构成包括：传感器、信号调理和信号显示与记录。
如上图所示。
2. 周期信号与非周期信号谱的各自特点是什么？(8分) [答案要点]周期信号的频谱特点是： 1） 离散谱；2） 谱线仅出现在基波和各次谐波频率处；3） 幅值谱各频率分量的幅值随频率的升高而减小。
非周期信号的频谱特点是：1) 连续谱；2) 各频率分量的幅值随频率的升高而趋于无穷小，但保持一定的比例关系。
3. 为什么进行体温测量时，需要将体温计与身体保持接触三分钟？(8分) [答案要点]温度计是一阶惯性系统；其阶跃响应为1ty eτ-=-，系统达到稳态的时间与系统的时间常数τ有关，当t =4τ时，系统的输出值与稳态响应值仅相差2%，当t 越大，系统的输出值与稳态响应值的误差就越小。
4．（1）从功率谱中读出信号的主要频率成分（5分） [答案要点]主要频率有f1=60Hz, f2=120Hz, f3=138Hz, f4=175Hz (可估读)（2）从时域信号波形图中读出其主要参数（5分） [答案要点]周期 T=0.03s 最大值A=4.8 V ( 可估读)5．测量的本质和基本前提是什么？（8分） [答案要点]测量是采集和表达被测量并与标准作比较的过程。
测量的基本前提有：1）被测的量必须有明确的定义； 2）测量标准必须通过协议事先确定。
6. 电感式传感器有哪些类型，任选一种，画出其结构图，简述其工作原理，画出转换测量电路，并举例说明其典型应用。
(16分) [答案要点]1）电感式传感器有下列类型：2）结构图：例可变磁阻型电感传感器有气隙型、截面型和螺管型，其结构如下：3）工作原理：2022W S W L R μδδ==，间隙δ，铁芯截面积S ，线圈匝数W 的变化，带来了电感L 的变化。
4）转换电路：交流电桥，变压器式电桥，LC 振荡电路，（图略） 5）典型应用。
(完整word版)重庆大学机械工程测试及答案
第二章 信号分析基础（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。
7、信号x(t)的均值μx 表示信号的 分量,方差2x σ描述信号的 。
7、 当延时τ＝0时,信号的自相关函数R x (0)= ，且为R x (τ)的 值。
9、 周期信号的自相关函数是 周期信号，但不具备原信号的 信息。
10、为了识别信号类型，常用的信号分析方法有 、和 。
11、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和12、设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 = 。
（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。
( ）6、 互相关函数是偶实函数。
（ ）(三）单项选择题1、下列信号中功率信号是（ ）。
A.指数衰减信号B.正弦信号、C.三角脉冲信号 D 。
矩形脉冲信号 2、周期信号x(t) = sin(t/3)的周期为（ )。
A. 2π/3 B. 6π C 。
π/3D. 2π 3、下列信号中周期函数信号是( ）。
A.指数衰减信号 B 。
随机信号 C 。
余弦信号、D.三角脉冲信号4、设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为（ ）。
A 。
脉冲函数 B. 有延时的脉冲函数 C. 零 D 。
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1.求同周期的方波和正弦波的互相关函数解：因方波和正弦波同周期，故可用一个周期内的计算值表示整个时间历程的计算值，又根据互相关函数定义，将方波前移τ秒后计算：ωτπωτπωτπωτπωτπωτππωωωωωωωτττττττττsin 2sin 42123cos 12cos 23cos 12cos 21cos cos cos 1sin 1sin 1sin 11)(43434404343440=⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅-+⋅+⋅-=--------⎰⎰⎰T T T T T T T T T T xy t t t T tdt tdt tdt T R2．已知信号x (t )试求信号x (0.5t ) ，x (2t )的傅里叶变换⎩⎨⎧><=11,0,1)(T t T t t x解：由例可知x (t )的傅里叶变换为112sin 2)(fT c T f X π=根据傅里叶变换的比例特性可得 如图2-32所示,由图可看出，时间尺度展宽(a<1.0)将导致其频谱频带变窄,且向低频端移动,这种情况为我们提高设备的频率分析范围创造了条件,但是以延长分析时间为代价的;反之,时间尺度压缩(a>1.0)会导致其频谱频带变宽,且向高频端扩展,这种情况为我们提高信号分析速度提供了可能。
x(t/2)t-TTa=0.5x(t/2)t-T/2T/2a=1.0x(t/2)t-T/4T/4a=2.0111题图2-17 时间尺度展缩特性示意图3．所示信号的频谱)5.2()5.2(21)(21-+-=t x t x t x 式中x 1(t ), x 2(t )是如图2-31b ），图2-31c ）所示矩形脉冲。
解：根据前面例2-15求得x 1(t ), x 2(t )的频谱分别为ff f X ππsin )(1=和f f f X ππ3sin )(2=根据傅里叶变换的线性性质和时移性质可得：⎭⎬⎫⎩⎨⎧+=-f f ef X fj ππππ3sin sin )(215图2-31[]()11114sin 45.02sin 25.01)5.0(fT c T T f c T t x F ππ=⎪⎭⎫ ⎝⎛=[]()1111sin 22sin 221)2(fT c T T f c T t x F ππ=⎪⎭⎫ ⎝⎛=1)(t x )(1t x t)(2t x4．求指数衰减振荡信号()t e t x at 0sin ω-=的频谱。
解： )(2sin sin 21sin 21)(0000)(000t j t j t j a t j ate e jt td e dt e t e X ωωωωωωπωπω-==⋅=-+-∞--∞⎰⎰[]22000)()(0)(21)(1)(1)2(21)2(21)(00ωωωπωωωωππωωωωω++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-++=-=-+-++-∞⎰j a j j a j j a j dte e j X t j j a tj j a5．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 t jn 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 。
频谱图如下：6、为什麽能用自相关分析消去周期信号中的白噪声信号干扰。
周期信号顾名思义,是周期性出现的, 而白噪声是包含了所有的频率,没有周期性. 而求自相关实际上是看信号的不同部分的相似程度,当然得到的结果就只剩下周期性部分. 白噪声得到抑制7、用波形分析测量信号周期与用自相关分析测量信号周期何种方法更准确。
自相关分析信号周期更准确，因为去掉了相位抖动带来的误差。
t tnC T T /211/T πω00ωnC T T /211/T πω00ωnϕππ-ω8、下图为一存在质量不平衡的齿轮传动系统，大齿轮为输入轴，转速为600r/min ，大、中、小齿轮的齿数分别为40,20,10。
下面是在齿轮箱机壳上测得的振动信号功率谱：请根据所学的频谱分析知识，判断是哪一个齿轮轴存在质量不平衡？答：由频谱图可知，在频率为40Hz 左右的振荡最为剧烈，由传动链关系可得各齿轮的转动频率分别为：大齿轮为10Hz ，中齿轮为20Hz ，小齿轮为40Hz ，故可得小齿轮轴为主要的振动源。
1、用超声波探伤器对100个对100个发动机叶片进行裂纹检测，根据先验记载，80%没有裂纹，20%有裂纹。
试列出该系统的信源空间。
在检验后，仪器显示出没有裂纹和有裂纹，两种状态下各获信息量多少？ （0。
32bit, 2.32bit ）2、某汽车工厂，按相同流程生产四种类型产品A 、B 、C 、D 。
其中，A 占10%，B 占30%，C 占35%；D 占25%。
有两份生产报告：“现在完成1台A 型产品。
”“现在完成1台C 型产品”，试确定哪份报告的信息量大些。
（A-3.32bit, C —1.51bit ）(1) 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？应如何根据具体情况选用？前者是利用导体形变引起阻值变化，后者是利用半导体电阻率变化引起阻值变化。
金属电阻丝应变片稳定性和温度特性好，但灵敏度系数小。
半导体应变片应变灵敏度大；体积小；能制成具有一定应变电阻的元件，但温度稳定性和可重复性不如金属应变片。
(4) 试按接触式与非接触式区分各类传感器，列出它们的名称，变换原理？解答：接触式：变阻器式、电阻应变式、电感式（涡流式除外）、电容式、磁电式、压电式、热电式、广线式、热敏电阻、气敏、湿敏等传感器。
非接触式：涡电流式、光电式、热释电式、霍尔式、固态图像传感器等。
可以实现非接触测量的是：电容式、光纤式等传感器。
(6) 有一批涡轮机叶片，需要检测是否有裂纹，请列举出两种以上方法，并简述所用传感器工作原理。
涡电流传感器，红外辐射温度测量，声发射传感器（压电式）等。
(7) 何谓霍尔效应？其物理本质是什麽？用霍尔元件可测量那些物理量？请举出三个例子说明？答：霍尔（Hall ）效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于电流和磁场方向的两侧面上将产生电位差，这种现象称为霍尔效应，产生的电位差称为霍尔电势。
霍尔效应产生的机理（物理本质）：在磁场中运动的电荷受到磁场力F L （称为洛仑兹力）作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向移动，在两侧面产生正、负电荷积累。
应用举例：电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等），流量测量，位置检测与控制，电子点火器，制做霍尔电机—无刷电机等。
(8) 选用传感器的基本原则是什麽？在实际中如何运用这些原则？解答：灵敏度、响应特性、线性范围、可靠性、精确度、测量方法、体积、重量、价格等各方面综合考虑。
选用传感器的基本原则：1-可靠性：产品的性能参数均处在规定的误差范围内 2-灵敏度：传感器灵敏度越高越好。
3-响应特性：影响特性必须满足 4-精确度：应从实际出发尤其应从测试目的出发来选择 5-线性范围：在线性范围内输入与输出成比例关系（11）试说明二阶装置的阻尼比ζ多采用ζ＝（0.6~0.7）的原因答： 二阶系统的阻尼比ζ多采用ζ＝（0.6~0.7）的原因，可以从两个主要方面来分析，首先，根据系统不失真传递信号的条件，系统应具有平直的幅频特性和具有负斜率的线性的相频特性，右图所示为二阶系统的幅频特性和相频特性曲线，严格说来，二阶系统不满足上述条件，但在一定的范围内，近似有以上关系。
在特性曲线中可以看出，当ω﹤0.3ωn 时，ζ对幅频特性影响较小，φ(ω)－ω曲线接近直线。
A(ω)在该范围内的变化不超过10％，可作为不失真的波形输出。
在ω﹥(2.5～3.0)ωn 范围内φ(ω)接近180˚，且差值甚小，如在实际测量或数据处理中用减去固定相位差的方法，则可以接近不失真地恢复被测输入信号波形。
若输入信号的频率范围在上述两者之间，由于系统的频率特性受ζ的影响较大，因而需作具体分析。
分析表明，当ζ＝0.6～0.7时，在ω＝(0～0.58)ωn 的频率范围中，幅频特性A(ω)的变化不超过5％，此时的相频特性曲线也接近于直线，所产生的相位失真很小。
其次其他工作性能综合考虑，单位阶跃信号输入二阶系统时，其稳态输出的理论误差为零。
阻尼比将影响超调量和振荡周期。
ζ≥1，其阶跃输出将不会产生振荡，但需要经过较长时间才能达到稳态输出。
ζ越大，输出接近稳态输出的时间越长。
ζ﹤1时，系统的输出将产生振荡。
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。
显然，ζ存在一个比较合理的取值，ζ一般取值为0.6～0.7。
另外，在斜坡输入的情况下，ζ俞小，对斜坡输入响应的稳态误差2ζ/ωn 也俞小，但随着ζ的减小，超调量增大，回调时间加长，当ζ＝0.6～0.7时,有较好的响应特性。
综上所述，从系统不失真传递信号的条件和其他工作性能综合考虑，只有ζ＝0.6～0.7时，才可以获得最佳的综合特性。
（12）试述信号的幅值谱与系统的幅频特性之间的区别1）对象不同，前者对象是信号；后者的对象是系统；2）前者反映信号的组成，后者反映系统对输入信号不同频率成分的幅值的缩放能力3）定义不同：处理方法各异：前者是对信号付氏变换的模，后者是输出的付氏变换与输入的付氏变换之比的模 （13）某一阶温度传感器，其时间常数τ=3.5 (s)，试求：(1) 将其快速放入某液体中测得温度误差在2％范围内所需的近似时间。
2 ) 如果液体的温度每分钟升高5˚C ，测温时传感器的稳态误差是多少？ 解：(1) 将温度传感器快速放入某液体中测量温度，属于其实质是阶跃输入根据阶跃输入状态下，一阶系统的响应特征，当t 约为4τ时，其输出值为输入值的98.2%，(2) 如果液体的温度每分钟升高5˚C ，传感器的输入信号为斜坡输入x(t)=5t/60 其拉氏变换为 X(s)=5/60s 2 一阶系统的传递函数)1(1605)()()(2+⋅=⋅=s s s X s H s Y τ ∴)]1([605)]([)(1ττt e t s Y L t y ----⋅== 测温时传感器的稳态误差e =5τ/60=0.29（14）已知信号x(t)=5sin10t+5cos(100t-π/4)+4sin(200t+π/6)，通过传递函数为1005.01)(+=s s H 的测试系统，试确定输出信号的频率成分并绘出输出信号的幅值谱。