机械工程测试技术基础知识点总结讲课教案

机械工程测试技术基础知识点总结第一章 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t 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率f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 瞬态非周期 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 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 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。

（ Y ）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。

（ Y ）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。

（ X ）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。

（ X ）5、 随机信号的频域描述为功率谱。

（ Y ）（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。

3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅立叶变换法 、和 滤波器法 。

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 被测量 越小。

6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 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。

（ X ）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。

（ Y ）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。

（ Y ）4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。

（Y ）5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。

（ X ）6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。

（ X ）（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 电阻 电感 电容 涡流 等，属于能量转换型的传感器有 压电 磁电 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 几何形变 引起的电阻变化，后者利用 电阻率 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、线性度及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 差动 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： 电荷 放大器和电压 放大器，后接 电荷 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 涡电流 效应。

6、 磁电式速度计的灵敏度单位是 mv/(m/s) 。

7、 压电式传感器是利用某些物质的 压电效应 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--δk 9、 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。

（ Y ）2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（ Y ）3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。

（ X ）4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。

（ X ）（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、电容的变化转化为电压电流输出的装置。

2、 在桥式测量电路中，按照 激励电压 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 桥臂 数 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 相乘 ，使高频信号的幅值随被测信号的 频率 而变化。

信号调幅波可以看作是载波与调制波的 相乘 。

5、 调频波的解调又称为 鉴频 。

6、 调频是利用信号电压的 幅值 控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而 频率 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 的定义为副频特性曲线降为最大值21倍时对应的频率为截止频率 ，其带宽B ＝fc2-fc1 ，若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为 fc2=1.26fc18、 RC 低通滤波器中RC 值愈 大 ，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 。

3、 （1）相乘 （2）相除 （3）相加 （4）相减4、 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5、 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6、 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）B f 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。