机械工程测试技术基础
机械工程测试技术基础试题及答案
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？答：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及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、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。
答：测试装置实现不失真测试的条件是A（ω）=A0=常数φ（ω）=-t0ω为满足上述条件，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、调制波有哪几种？分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。
答：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哪些原则？答： 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 （6）测量方法 （7）稳定性及其他5、电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？ 答：包括电阻式、电感式、电容式三种。
电阻式传感器工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种装置；电感式传感器工作原理：把被测量如位移转换为电感量变化的一种装置；电容式传感器工作原理：把被测物理量转换为电容量变化的一种装置。
一、计算题1、求图中周期性三角波的傅里叶级数。
解：在x(t)的一个周期中可表示为x(t)={A +2A T 0t − T 02≤t ≤0 A −2A T 0t 0≤ t ≤T 02常值分量a 0=1T 0∫x (t )dt T 02−T 02 = 2T 0∫(A −2A T 0t )dt T020 = A 2 余弦分量的幅值a n =2T 0∫x (t )cosnω0tdt T 02−T 02 = 4T 0∫(A −2A T 0t )cosnω0tdt T020=4An2π2sin2nπ2= {4An2π2n=1,3,5,0n=2,4,6,正弦分量的幅值b n = 2T0∫x(t)sinnω0tdtT02−T02= 02、求传递函数为H（s）=51+0.001S的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应y(t)。
机械工程测试技术基础知识点
第一章绪论1、测试的概念目的：获取被测对象的有用信息。
测试是测量和试验的综合。
测试技术是测量和试验技术的统称。
2、静态测量及动态测量静态测量：是指不随时间变化的物理量的测量。
动态测量：是指随时间变化的物理量的测量。
3、课程的主要研究对象研究机械工程中动态参数的测量4、测试系统的组成5、量纲及量值的传递6、测量误差系统误差、随机误差、粗大误差7、测量精度和不确定度8、测量结果的表达第二章信号分析及处理一、信号的分类及其描述1、分类2、描述时域描述：幅值随时间的变化频域描述：频率组成及幅值、相位大小二、求信号频谱的方法及频谱的特点1、周期信号数学工具：傅里叶级数方法：求信号傅里叶级数的系数频谱特点：离散性谐波性收敛性（见表1-2）周期的确定：各谐波周期的最小公倍数基频的确定：各谐波频率的最大公约数2、瞬变信号（不含准周期信号）数学工具：傅里叶变换方法：求信号傅里叶变换频谱特点：连续性、收敛性3、随机信号数学工具：傅里叶变换方法：求信号自相关函数的傅里叶变换频谱特点：连续性三、典型信号的频谱1、δ(t)函数的频谱及性质△(f)=1 频率无限，强度相等，称为“均匀谱”采样性质：积分特性：卷积特性：2、正、余弦信号的频谱（双边谱）欧拉公式把正、余弦实变量转变成复指数形式，即一对反向旋转失量的合成。
解决了周期信号的傅里叶变换问题，得到了周期信号的双边谱，使信号的频谱分析得到了统一。
3、截断后信号的频谱频谱连续、频带变宽（无限）四、信号的特征参数1、均值：静态分量（常值分量）正弦、余弦信号的均值？2、均方值：强度（平均功率）均方根值：有效值3、方差：波动分量4、概率密度函数：在幅值域描述信号幅值分布规律五、自相关函数的定义及其特点1、定义：2、特点3、自相关图六、互相关函数的定义及其特点1、定义2、特点3、互相关图七、相关分析的应用八、相关系数及相干函数相关系数、相关函数在时域描述两变量之间的相关关系；相干函数在频域描述两变量之间的相关关系。
机械工程测试技术基础教学PPT
#2022
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测量的基础知识
基本量和导出量 基本量： 长度、质量、时间、温度、电流、发 光强度、物质的量 导出量：由基本量按一定函数关系来定义的
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测量的基础知识
3、基准与标准
基准：用来保存、复现计量单位的计量器具，是最高准确度的计量器具。 国家基准、副基准和工作基准 计量标准：用于检定工作计量器具的计量器具 工作计量器具是指用于现场测量而不用检定工作的计量器具。
物质所固有，客观存在或运动状态的特征 非物质，不具有能量，传输依靠物质和能量
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四、测试技术的内容
测试技术的内容 测量原理：实现测量所依据的物理、化 学、生物等现象及有关定律。 测量方法：分为直接或间接测量、接触 或非接触测量、破坏或非破坏测量 测量系统 数据处理
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测试过程：首先利用酒精（敏感元件）检测出被测对象温度变化并将其转换成自身体积的变化（热胀冷缩），然后经过等截面的中空玻璃管（中间变换器）再转换成高度的变化（分析处理），最后由外面的刻度线显示出测试结果（显示、记录）并提供给观察者或输入后续的控制系统。
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教材、参考书与课时安排 教材 机械工程测试技术基础(第3版) 熊诗波 黄长艺编著 机械工业出版社 测试技术与信号处理 郭迎福，焦锋，李曼主编 中国矿业大学出版社 课时安排 授课 ：36学时 实验 ：4学时
教材、参考书与课时安排
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教学目的和要求 测试技术是工科院校机械类各专业本科生一门重要的技术基础课，内容包括传感器、测量电路、测试系统的特性，信号分析与数据处理 。 通过本课程的学习： 掌握传感器的原理、特点及应用，常用测试系统和测量电路以及信号分析的基本原理和分析方法。为后续课程打好基础。
领域：工业、农业、航天、军事等
机械工程测试技术基础
全性测试等。
测试技术的应用： 广泛应用于汽车、 航空、航天、机 械制造等领域。
古代：手工测量经验判断 近代：仪器测量数据记录 现代：计算机辅助测试自动化测试 未来：智能化测试远程测试大数据分析
传感器：用于采集 被测对象的物理量
数据采集系统：用 于将传感器采集到 的信号转换为数字 信号
温度传感器：通过热敏电阻或热电 偶等元件测量温度变化广泛应用于 工业、医疗等领域。
流量传感器：通过电磁感应或超声 波等原理测量流体流量广泛应用于 供水、供气等领域。
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压力传感器：通过压敏电阻或压电 晶体等元件测量压力变化广泛应用 于液压、气动等领域。
加速度传感器：通过压电晶体或电容 式等元件测量加速度变化广泛应用于 汽车安全、航空航天等领域。
数据处理系统：用 于对采集到的数据 进行处理和分析
显示系统：用于显 示测试结果和图表
信号及其描述
信号的定义：信号是信息的载体是物理量随时 间变化的过程
信号的分类：根据信号的性质和特点可以分为 连续信号和离散信号
连续信号：信号的取值是连续的如正弦波、三 角波等
离散信号：信号的取值是离散的如数字信号、 脉冲信号等
实时化：测试技 术将更加实时化 能够实时监测和 预警设备状态
绿色化：测试技 术将更加绿色化 减少对环境的影 响提高能源利用 效率
智能化：测试技术将更加智能化能够自动识别和诊断机械故障 集成化：测试技术与其他技术如物联网、大数据等更加紧密地集成提高测试效率和准确性 实时化：测试技术将更加实时化能够实时监测和预警机械设备的运行状态 绿色化：测试技术将更加注重环保和节能降低机械设备的能耗和污染排放
机械工程测试技术基础ppt(共70张PPT)
瞬时功率对时间的积分即为能量。
定义：当x〔t〕满足x2(关t)d系t式
那么称信号x〔t〕为有限能量信号 ，简称能量信号 。
矩形脉冲、衰减指数信号等均属这类信号。
• 功率信号：
• 假设信号在区间〔－∞，＋ ∞〕的能量是无限的
x2(t)dt
•
但它在有限区间〔t1,t2)的平均功率有限，即
1 t2 x2(t)dt
令
Cn
C n
C0
1 2
(an
1 2
(an
a0
jbn ) jbn )
n 1,2,3
那么
x (t) C 0 C n e j n 0 t C n ej n 0 t n 1 ,2 ,3
n 1
n 1
或
x(t)
Cejn 0t n
n0,1,2,(1-
n
15)
这就是傅里叶级数的复指数展开形式。
若 x(t) X (f )
则有
d n x (t) dt n
( j2 f )n X （ f )
( j2 t)n x (t)
d nX (f ) df n
t
1
x ( t ) dt X ( f )
j2 f
三、几种典型信号的频谱
1. 矩形窗函数的频谱
结论：
➢矩形窗函数在时域中有限区间取值，但频域中频谱在频率 轴上连续且无限延伸。 ➢实际工程测试总是时域中截取有限长度(窗宽范围)的信号，其本 质是被测信号与矩形窗函数在时域中相乘，因而所得到的频谱必 然是被测信号频谱与矩形窗函数频谱在频域中的卷积，所以实际 工程测试得到的频谱也将是在频率轴上连续且无限延伸。
★周期信号的频谱是离散的!
n
例题1－1，求图1－6中周期三角波的傅里叶级数。
机械工程测试技术基础知识点总结
机械工程测试技术基础知识点总结一、测试的定义和作用1.1 测试的定义：测试是通过模拟实际工作条件和环境，对机械设备进行性能、功能、可靠性等方面的评估和验证的过程。
1.2 测试的作用：测试可以帮助发现机械设备的问题和缺陷，提高产品质量，降低故障率，保证设备的可靠性和安全性。
二、测试的基本原则2.1 客观性原则：测试结果应客观、真实、可靠，不能受个人主观因素的影响。
2.2 全面性原则：测试应涵盖机械设备的各个方面，包括性能、功能、可靠性等。
2.3 可重复性原则：测试应具备可重复性，即在相同条件下进行多次测试，结果应保持一致。
2.4 系统性原则：测试应按照一定的方法和步骤进行，以保证测试的系统性和有效性。
三、测试的分类3.1 功能测试：测试机械设备是否能够按照设计要求完成各项功能。
3.2 性能测试：测试机械设备在不同工作条件下的性能表现，包括速度、力量、转速等。
3.3 可靠性测试：测试机械设备在长时间工作或恶劣环境下的可靠性和稳定性。
3.4 安全性测试：测试机械设备在正常使用过程中是否存在安全隐患，以及对操作人员的安全保护措施是否有效。
四、测试的方法和技术4.1 实验法：通过搭建实验平台，对机械设备进行各项测试，并记录实验数据进行分析和评估。
4.2 检测法：利用各种检测仪器和设备对机械设备进行各项测试，如测力计、测速仪等。
4.3 数学统计法：通过对大量数据进行统计分析，评估机械设备的性能和可靠性。
4.4 模拟仿真法：利用计算机软件对机械设备进行虚拟仿真，评估其性能和功能。
4.5 试验法：在实际工作场景中对机械设备进行测试，观察和记录其表现和工作状态。
五、测试的关键要素5.1 测试计划：明确测试的目标、范围、方法和步骤，制定详细的测试计划。
5.2 测试环境：提供符合实际工作条件的测试环境，确保测试的真实性和可靠性。
5.3 测试数据：收集和记录测试过程中的数据，包括测试结果、故障信息等。
5.4 测试工具：选择适当的测试工具和设备，如测力计、测速仪等。
机械工程测试技术基础ppt
机械工程测试技术基础引言机械工程领域的发展需要依赖于有效的测试技术来保证产品的质量和性能。
机械工程测试技术基础是机械工程师必备的知识之一。
本文将介绍机械工程测试技术的基础知识，包括测试方法、测试设备、测试流程等方面的内容。
测试方法测试方法是机械工程测试的核心。
它包括了对产品的性能、质量和可靠性进行定量和定性的评估。
常用的机械工程测试方法有静态测试和动态测试两种。
静态测试静态测试是通过对物体的外部形态、尺寸、质量等特征进行测试。
这种测试方法一般可以通过目测、测量仪器等手段进行。
静态测试的目的是评估产品的静态性能，如刚度、强度、硬度等。
例如，在机械设计过程中，可以通过有限元分析等静态测试方法来评估产品的刚性和强度。
动态测试动态测试是通过给予物体外部力或运动状态下对其进行测试。
这种测试方法可以评估产品在不同运动状态下的性能和可靠性。
动态测试常用的方法有冲击测试、振动测试等。
例如，在机械工程领域中，可以通过振动台等设备对产品进行振动测试，以评估产品在振动环境下的可靠性和耐久性。
测试设备机械工程中常用的测试设备有很多种，根据不同的测试方法和需求，选择适合的测试设备非常重要。
传感器传感器是机械工程测试中常用的设备之一。
它们可以用来测量物体的尺寸、形态、力量、速度等各种参数。
常见的传感器包括压力传感器、温度传感器、加速度传感器等。
传感器可以通过物理或电子方式将测试对象的特征转换为可读取的信号，进而进行数据分析和判读。
试验台试验台是机械工程测试中的另一个重要设备。
它可以提供稳定的工作台面和固定测试物体的能力。
试验台的设计要考虑到测试对象的大小、稳定性和安全性等因素。
试验台的种类很多，例如万能材料试验机、振动台、冲击试验台等。
根据具体的测试需求和要求，选择适用的试验台非常关键。
数据采集装置数据采集装置是机械工程测试中必不可少的设备。
它可以将传感器采集到的数据转化为数字信号，并保存或传输到计算机进行分析。
数据采集装置的功能包括数据采集、数据存储和数据传输等。
（机械制造行业）机械工程测试技术基础课后试题及答案
（机械制造⾏业）机械⼯程测试技术基础课后试题及答案《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()(0?ω+=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 tt 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、和。
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5、涡流传感器不能适用于下列哪些工况测试———C—？ A、金属材料裂纹检测 C、橡胶材料的表面粗糙度检测 B、物品计件 D、金属铸件气孔、夹砂检测
6、半导体应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由—C———来决定的。 A、贴片位置的温度变化 C、 应变片材料的电阻率变化 7、压电式加速度计串联时可提高—— A——。 A、 电压灵敏度 B、电荷灵敏度 C、电压和电荷灵敏度 D、两者均不能提高 B、电阻丝几何尺寸的变化 D、电桥的供电电压的变化
课程名称： 机械工程测试技术基础 适用专业年级：机工、机设专业 12 级
题号 一 16 二 10 三 18 四 56 五 六 七 题分 得分
( A 卷/闭卷) 考试时间: 100 分钟
总分 统分人 100 签名
二、填空题（每空 1 分，共 10 分）
1、信号的频域描述是 2、系统不失真测试条件为 3、信号的调制与解调目的分别为 。 4、用二阶系统测量信号时，若信号的频率等于该二阶装置的固有频率时， ()为 。 ， 。 ， 。 。 ，
1、对下列采用数学关系式描述的三种信号进行分类并分析其频谱特征（9 分） 。 （1） x(t )
一、选择题(每题 2 分，共 16 分)。
1、离散信号的定义域是 A、离散 B、连续的 A 。 C、可以连续也可以离散 D、既不连续也不离散
湖南工业大学考试试卷纸
cos 2 ft , t T （2） x(t ) sin 3ft 4 sin ft ， （3） x(t ) cos2ft 2 cos3ft ， 0, t T
学号
考生注意事项：1、本试卷共 2 页，试卷如有缺页或破损，请立即举手报告以便更换。 2、答案做在本试卷上，图线规范，注意保留适当的作图辅助线。考试结束后， 考生不得将试卷带出考场。(答案请写在密封线内和纸卷正面，否则不记分)
5、按照信号通过滤波器的情况来分，滤波器可分为
，
，
姓名
பைடு நூலகம்
三、简答题（18 分） 。
四、计算及分析题（共 56 分）
1、下图为利用乘法器组成的调制与解调系统的方框图。设输入信号 x(t)=e-at(a>0,t≥0),载波信号 g(t)=cos2πf0t，试求： （1） 、信号分别通过调制、解调以及低通滤波后各环节响应的频率函数； （9 分） （2） 、各环节响应的幅值谱。 （9 分）
8、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是———C—。
系(院)
A、半桥双臂各串联一片电阻应变片 C、适当提高电桥的电源电压
B、半桥双臂各并联一片电阻应变片 D、增大应变片的初始电阻值
湖南工业大学考试试卷纸
系(院) 密封线 课程名称 机械工程测试技术基础(A 卷) 班级 姓名 学号
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3、试设计测量作用力 F 的测量电桥（F 作用在悬臂梁右端几何中心） （20 分） 。
2、 求周期信号 x(t ) 0.5 cos10t 通过传递函数为 H ( s)
1 的装置后所 (0.005s 1)(2 0.02s)
得到的稳态响应，并分析该装置测量此信号时是否满足振幅误差在± 5%以内。 （18 分）
密封线
C、 A j 2 (w) 1 ( w) + A 2 ( w) , j 1 ( w) × A、 y(t ) A cos(t ) C、 y(t ) A sin(t )
3、已知激励信号 x(t ) cos t ，依据线性系统的频率保持性，则对应响应信号为 A
4、二阶装置阻尼比选择 0.6~0.8 的目的是——D——。 A、使系统不发生共振 C、使得输出系统读数稳定 B、提高系统响应 D、使系统尽量满足不失真测试条件
课程名称 机械工程测试技术基础 (A 卷) 班级
2、若测试系统由两个环节串联而成，且环节的频率响应函数分别为 H1 (w), H 2 (w), 则该系统 总的幅频及相频特性函数分别为 A、 A 1 ( w) + A 2 ( w) , j 1 ( w) + j 2 ( w) D 。 B、 A j 2 (w) A2 (w) , j 1 (w) × 1 ( w) × D、 A A2 (w) , j 1 (w) + j 2 (w) 1 ( w) × 。 B、 y(t ) A cos( / 2 t ) D、 y(t ) A sin(n0 t ) 2、某一测试系统如右图所示，其中激励信号为 ux, 响应信号为 uy，试问是否可以将其作为滤波器？若可以， 请判断其种类，并简述其理由（9 分） 。