填空、判断、计算、综合、简答..

2014-2015 （1）机电120109、120110、120111班《测试技术基础》课复习题【3】 一、填空 1-01、测试技术的基本任务是（频率f 或)(ω）。

*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、仔桥式测量电路中，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。

5、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 引起的电阻变化，后者利用（导体机械形变、半导体电阻率的（或半导体压阻效应））变化引起的电阻变化。

6、压电式传感器是利用某些物质的（压电效应）而工作的。

7、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 = （ 32 ）fc 1。

8、根据载波受调制的参数不同，调制可分为（调幅、调频、调相）。

9、 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）。

10、 测试装置的动态特性可以用（传递、频率响应、脉冲响应）函数进行数学描述。

1-11、 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、 周期信号的频谱具有三个特点：（离散性），（谐波性），（收敛性）。

3、 非周期信号包括（准周期）信号和（瞬态非周期）信号。

*4、 描述随机信号的时域特征参数有（均值x μ，均方值2x ψ，方差2x σ）。

5、 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。

1-21、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2sin)(tt x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω（ 1/2 ），幅值=y （ 2/1 ），相位=φ（45- ）。

2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141nn ns s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度（123）。

3、 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 （无失真条件）测试。

此时，系统的频率特性为=)(ωj H （ 00t j eA ω- ）。

*4、 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。

5、 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。

1-31、 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（金属丝的几何变形）引起的电阻变化，后者利用（半导体材料的电阻率变化）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。

* 1-41、 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为（电压或电流）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（幅值）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（ 幅频特性曲线降为最大值的21倍时对应的频率为截止频率； ），其带宽B ＝（ 12c c f f B -= ），若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为（ 122c c f f = ）。

8、 RC 低通滤波器中RC 值愈（ 大 ），则上截止频率愈低。

1-51、 为了识别信号类型，常用的信号分析方法有（概率密度函数）、和（自相关函数）。

2、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有（带通滤波法）、和（傅立叶变换法）。

3、 在数字信号处理中，为避免频率混叠，应使被采样的模拟信号成为（有限带宽），还应使采样频率满足采样定理即（ h s f f 2> ）。

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（100）Hz 。

5、 若x(t)是均值为u x 为零的宽带随机信号其自相关函数τ=0时R x (τ) （ 2x σ ），τ→∞时R x (τ) （0）。

6、 （相干函数）用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。

7、 若某一信号的自相关函数为)cos(ωτA ，则该信号的均方值为2x ψ=（A ），均方根值为x rms =（ A ）。

8、 最常用的功率谱估计方法为（周期图法）。

9、 )(f S x 为信号的（功率密度）沿频率轴的分布，2)(f X 称为（能谱）。

10、巴塞伐尔定理表示在（时域）中计算的信号总能量，等于在（频域）中计算的信号总能量。

1-61、 单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动，位移共振频率（小于）系统固有频率，速度共振频率（等于）系统固有频率，加速度共振频率（大于）系统固有频率。

2、 单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动， 在相位共振处位移始终落后于激振力（90）度。

3、 单自由度系统基础运动所引起的受迫振动，当激振频率（远大于）固有频率时，质量块和壳体之间的相对运动和基础振动近于相等。

*4、 激励方式分为（稳态正弦激振，随机激振，瞬态激振）。

5、 按所测的振动性质可将拾振器分为（相对式，绝对式）。

6、 阻抗头的前端是（力传感器），后面是测量激振点响应的（加速度计）。

7、 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，电压放大器）。

8、 机械系统的主要振动参数是（固有频率，阻尼比，振型）。

9、 相对法校准传感器时，经国家计量等部门严格校准过的传感器起着“振动标准传递”的作用，称为（参考）传感器。

二、判断题1、(错)凡频谱是离散的信号,必然是周期信号。

*2、(错)te -sin 是周期信号。

3、(错)一个在时域内有限的信号，其频谱也是有限的。

4、(对)传递函数相同的不同物理系统其动态特性是相同的。

*5、(对)典型二阶测量系统固有频率越大越好。

6、(错)测量电桥是一个非线性系统。

7、(错)滤波器带宽越宽,频率分辨率越高。

8、(对)两个同频的谐波信号总是相关的。

9、(错)如果信号中含有周期成分,则当∞→τ时,0)(→τx R 。

10、(错)稳态正弦激振和脉冲激振都是宽带激振。

11、(错)要提高测试结果的信噪比,必须先提高测试系统的灵敏度。

12、(错)二阶测量装置的固有频率越大,可测量信号的频率范围越小。

13、(对)测量小应变时,应选灵敏度高的半导体应变片。

14、(错)传感器一般是由敏感元件和变换元件组成,其中变换元件是传感器的核心。

15、(错)在使用电阻应变仪时,发现灵敏度不够,可在各个工作桥臂上增加电阻应变片数以提高灵敏度。

16. (错)阻尼率为0.707的惯性拾振器,其幅频特性曲线会出现“共振峰”。

* 17. (错)试验测得的构件的位移共振频率就是其固有频率。

18、(对)要提高压电式加速度计的灵敏度则应增大质量块。

* 19、(错)用差动变压器式电感传感器作位移测量时,根据其输出就能辨别被测位移方 向的正负极性。

20、(错)一个线性系统不满足不失真测量条件,若用它传输一个100Hz 的正弦波信号, 则输出波形必然失真。

三、计算题 3-11、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x| =π2x 和均方根值x rms=20x 。

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 Aet x at的频谱。

4、 求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=Tt 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。

3-21、 已知信号)si n ()c o s()(2221110ϕωϕω++++=t A t A A t x ，求信号的自相关函数)(τx R ，并画出自功率谱)(ωx S （双边幅值谱）。

解：τωτωτ22212120cos 2cos 2)(AA A R x ++=[][])()(4)()(4)(2222112120ωωδωωδωωδωωδω++-+++-+=A A A S x 2、 求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数。

ωτπτsin 2)(=xy R3、 相关滤波器的基本原理是什么？举例说明其工程应用。

同频相关、不同频不相关4、 试根据一个信号的自相关函数图形，讨论如何确定该信号中的常值分量和周期成分。

信号的常值分量为其自相关函数均值的开方，周期成分与其自相关函数周期成分的频率 相同、幅值成比例关系5、 某一系统的输入信号为x(t)，若输出y(t)与输入x(t)相同，输入的自相关函数)(τx R 和输入—输出的互相关函数)(τxy R 之间的关系为)()(T R R x x +=ττ，试说明该系统起什么作用？该系统的作用是使信号幅值不变、相位提前T 6、 应用巴塞伐尔定理求⎰∞∞-dt t c )(sin 2的积分值。

⎰⎰-∞∞-==ππππ2/12/1221)(sin df dt t c3-31． 已知低通滤波器的频率响应函数为ωτωj H +=11)(， 式中 s 05.0=τ当输入信号为)45100cos(5.0)60cos(6.0)( -+=t t t x 时，求滤波器的稳态输出)(t y 。

解： )45100cos(5.0)60cos(6.0)(︒-+=t t t x 令)60cos(6.0)(1t t x =，)45100cos(5.0)(2︒-=t t x 根据线性系统频率保持性和幅频相频特性 2)(11)(τωω+=A ，)tan()(τωωϕ-= 由601=ω，可以得到：316.0)6005.0(11)(21=⨯+=ωA︒-=⨯-=-=565.71)6005.0()()(1arctg arctg τωωϕ)565.7160cos(1896.0)565.7160cos(316.06.0)(1︒-=︒-⨯=t t t y 由1002=ω，可以得到：196.0)10005.0(11)(22=⨯+=ωA︒-=⨯-=-=69.78)10005.0()()(2arctg arctg τωωϕ )69.123100cos(098.0)69.7845100cos(5.0196.0)(2︒-=︒-︒-⨯=t t t y由线性系统的叠加性可得)69.123100cos(098.0)565.7160cos(1896.0)()()(21︒-+︒-=+=t t t y t y t y2． 有一信号)cos()(ϕω+=t A t x ，初始相角ϕ为一随机变量； 试求： 1）求其自相关函数； 2）确定其均值和方差。