工程测试复习题部分答案.docx
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工程测试复习题部分答案
测试技术考试复习题
选择题
1.如果周期函数x(t)是一个奇函数,则傅里叶系数a0,an和bn中A。
A、an0,a00B、bn0C、bn是偶函数
2.下列信号中,B是周期信号。
A、x(t)eatB、x(t)cos(50t)cos(0t)C、
x(t)(t)
3.信号x(t)cos(0t)cos(30t)的基频为B
能是周期信号也可能是非周期信号
5.已知周期信号的周期为T,则该信号的基频为
B。
12T
A、1B、2C、T
TT26.准周期信号属于B信号。
A、周期B、非周期C、随机
7.准周期信号的频谱是B频谱
A、连续B、离散C、均匀
8.下面函数中,属于准周期函数的是
x(t)sin(t)sin(t)
9.傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的—C—
A.相位B.周期C.振幅
D.频率
10.下列函数表达式中,——C——是周期信号。
5cos10t当t≥0
A.x(t)
0当t<0
B.x(t)5sin20t10cos10t( C.x(t)20etcos20t( 11.描述非周期信号的数学工具是—C———。 A.三角函数B.拉氏变换C.傅氏变换D.傅氏级数 12.下列信号中,——C——信号的频谱是连续的。 A.x(t)Asin(t1)Bsin(3t2) B.x(t)5sin30t3sin50t C.x(t)etsin0t 13.不能用确定函数关系描述的信号是——C——。 A.复杂周期信号B.瞬变信号C.随机信号 14.两个函数x1(t)和x2(t),把运算式x1(t)x2(t)d称为这两个 函数的——C——。 A.自相关函数B.互相关函数C.卷积 t 15.信号x(t)1e,则该信号是——C——。 A.周期信号B.随机信号C.瞬变信号 16.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.装置的结构 17.下列微分方程中——B——是线性系统的数学模型。 2dydy C.2y10x5dt2dt 持——C——。 C.频率不变,幅值、相位改变 19. 不失真测试条件中,要求幅频特性为—B———,而相频特性为——A——。 函数 20.B定义为单位输入量变化量引起的输出量变化量 A、信噪比B、灵敏度C、零漂 21.热电偶产生的温差电动势是由A所组成 A、单一导体的接触电势和不同导体的温差电势 B、两种导体的温差电势和接触电势 B、单一导体的温差电势和两种导体的接触电势 22.下列传感器中——B——是基于压阻效应的。 23.光敏晶体管的工作原理是基于——B——效应。 A.外光电B.内光电C.光生电动势 24.金属丝应变片在测量构件的应变时,电阻的相对变化主要由——B——来决定的。 A.贴片位置的温度变化B.电阻丝几何尺寸的变化C.电阻 丝材料的电阻率变化 25.极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为——B——。 A.电容量微小影响灵敏度B.灵敏度与极距的平方成反比,间距变化大则产生非线性误差C.非接触测量 26.压电材料按一定方向放置在交变电场中,其几何尺寸将随之发生变化,这称为——D——效应。 A.压电B.压阻C.压磁D.逆压 电 27.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 28.振动分析 1).输入力信号与输出位移之比称为B。 A.A.位移导纳;B。 位移阻抗;C。 加速度导纳;D。 速度阻抗 2).输出加速度信号与输入力之比称为B。 A.位移导纳;B。 加速度导纳;C。 加速度阻抗;D。 速度阻抗 3).测量振动所用的磁电式速度计,输出电量的大小与其线圈的C成正比。 A.绝对速度;B。 相对速度;C。 线圈与壳体的相对速度 4).压电式加速度计测量系统的工作频率下限取决于A。 A.加速度计力学系统的频率特性;B。 压电晶体的电路特性;C。 测量电路 1.B; 2.B; 3.C; 4.A;29.带通滤波器所起的作用是只允许(C)通过。 a.低频信号;b.高频信号;c.某一频带的信号;d.所有频率分量信号 30.不失真测量的条件除要求测量系统幅频特性是常值外,其相频特性要求满足(A) a.相移与频率成正比;b.常值相移;c.任意相移;d.无特殊要求 31.对某二阶系统输入周期信号X(t)=A0sinωmt,则系统输出信号有 以下特性(C)。 [注: ωm>ωn] a.幅值、频率、相位皆不变;b.频率改变,幅值、相位不变; c.幅值、相位改变,频率不变;d.相位不变,幅值、频率改变。 32.将时域信号进行时移,则该信号对应的频域信号将会产生(D)a.扩展;b.压缩;c.不变;d.仅有相移 .填空题 1.信号可分为确定性信号和非确定性信号两大类。 2.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性,后者频谱特点是连续性。 3.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)。 4.周期信号的傅氏三角级数展开式中: an表示余弦分量的幅值,bn表示正弦分量的幅值,a0表示 5.工程中常见的周期信号,其谐波分量的幅值总是随谐波次数n的增 加而衰减的,因此,没有必要取那些高次的谐波分量。 6.周期方波的傅氏级数: x1(t)A2A(cos0t13cos30tL)周期三角波 3 的傅氏级数: x2(t)A4A2(cos0t1cos30t1cos50tL),它们的直 222090250 流分量分别是A和A/2。 信号的收敛速度上,方波信号比三角波信号更慢 7.计算积分值: (t5)etdte 8.两个时间函数x1(t)和x2(t)的卷积定义式是。 连续信号x(t)与单位脉冲函数(tt0)进行卷积其结果是: x(t)*(tt0)=x(t-t0)。 9.单位脉冲函数(tt0)与在t0点连续的模拟信号f(t)的下列积分: f(t)(tt0)dtf(t0)。 这一性质称为脉冲采样。 10.已知傅氏变换对: x1(t)? X1(f)和x2(t)? X2(f),当x(t)x1(t)x2(t)时,则X(f)=x1(f)x2(f) 11.测试装置的特性可分为静态特性和动态特性。 12.测试装置的静态特性指标有灵敏度、非线形度和回程误差。 13.测试装置的输出信号拉氏变换与输入信号拉氏变换之比称为装置的传递函数。 14.测试装置对单位脉冲函数(t)的响应,称为脉冲响应函数记为h(t),h(t)的傅氏变换就是装置的频率响应函数。 15.测试装置的动态特性在时域中用微分方程描述,在频域中用频率响应函数描述。 16.二阶系统的主要特征参数有静态灵敏度、固有频率和阻尼率。 17.已知输入信号x(t)30cos(30t300),这时一阶装置的A()0.87,()21.70,则该装置的稳态输出表达式是: y(t)=26.1cos(30t+8.3)。 18.输入x(t)、输出y(t),装置的脉冲响应函数h(t),它们三者间的关系是y(_t)=x(t)*h(t),卷积关系。 19.测试装置的频率响应函数为H(j),则H(j)表示的是幅频特性, H(j)表示的是相频特性,它们都是频率的函数。 20.可用于实现非接触式测量的传感器有涡流式和电容式等。 21.电阻应变片的灵敏度表达式为SdRR12E,对于金属应变 dll 片来说: S=1+2V,而对于半导体应变片来说S=入E。 22.电容器的电容量C0A,极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为: 23.光电元件中常用的有光敏电阻、光敏晶体管和光电池。 24.压电传感器在使用电荷放大器时,其输出电压几乎不受电缆长度变化的影响。 25.超声波探头是利用压电片的逆电压效应工作的。 26.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。 三.简答题 1.金属电阻应变片与半导体应变片,工作效应有何不同? 使用时应如何进行选用? 答: 金属电阻应变片工作效应是基于在发生机械变形时,其电阻值发生变化,而半导体应变片是基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应,是指单晶体半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时,其电阻率发生变化的现象。 使用时根据各自特点选用: 金属电阻应变片: 温度稳定性好、线性度高、应变范围大。 半导体应变片;灵敏度高、机械滞后小、体积小。 2.为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量? 答: 对于一个压电式传感器,若要测得力值F,主要问题是如何测得电荷量值。 原则上讲,必须采用不消耗极板上电荷的方法,即采用的测量手段不从信号源吸取能量。 显然,这在实现原理上是困难的。 从此点出发,利用压电式传感器测量静态或准静态量值时,必须采取一定措施,使电荷从压电晶片经测量电路的漏失减少到足够小的程度。 而在动态交变力作用下,电荷可以不断补充,可以供给测量电路一定的电流,故压电式传感器宜作动态测量。 3.为什么说极距变化型电容传感器是非线性的? 采取什么措施可改善其非线性特性? 答: 因为极距变化型传感器其灵敏度S与极距平方成反比,所以极距变化型传感器是非线性的。 因此,为了减小这一误差,通常规定在较小的间隙变化范围内工作,以便获得近似线性关系。 一般取极距变化范围约为0.1。 4.光电效应有哪几种? 与之对应的光电元件各有哪些? 答: 光电效应分为: 外光电效应: 光电管,光电倍增管。 内光电效应: 光敏电阻。 光生伏打效应: 光电池。 5.利用涡流式传感器测量物体位移时,如果被测物体是塑料材料,此时可否进行位移测量? 为了能对该物体进行位移测量应采取什么措施,并应考虑哪些方面问题? 答: 不可以,因为形成电涡流的条件之一必须有导电体处于交变磁场中,而导电体(被测物体)是塑料材料制成,不导电。 应在物体表面加一层薄金属片,与物体构成一体,随物体同步移动。 应考虑金属片材料要均匀,激励电流及频率要稳定。 6.什么是信号? 信号处理的目的是什么? 答: 信号是指能够反映或表示信息的传输载体。 信号处理的目的有: 削弱信号中的多余内容、滤出混杂的噪声和干扰、或将信号变换成易处理、运输、分析与识别的的形式,以便后续其它处理。 7.信号分类的方法有哪些? 答: 信号处理的方法有: 按数学关系、取值特征、能量功率、处理分析、所具有的时间函数特性,取值是否为实数等分类方法。 8.请指明下面信号(t)是功率信号,还是能量信号,给出证明. 2 cos10t (1)e (2)x(t)10t5 10t (3)e(4)x(t)cos3t 9.试述函数的定义和性质.答: 定义: 在ε时间内激发一个矩形脉冲Sε(t),其面积为1.当ε趋于0时,Sε(t)的极限就称为δ函数,记做δ(t)。 δ函数称为单位脉冲函数 其性质有: 乘积特性、积分特性、卷积特性。 10.电感传感器(自感型)的灵敏度与哪些因素有关? 要提高灵敏度可采取哪些措施? 电感传感器(自感型)的灵敏度与气隙长度的平方成反比, 小,灵敏度愈高 为了提高其灵敏度,电感传感器(自感型)一般采用差动型。 11.简述滤波器在测试工作中的应用.答: 电压测量、时间测量、相位测量、频率测量。 滤波器作为一种选频装置,在测试工作中主要应用有: 带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置;低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波;高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频干扰噪声;带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器⋯⋯ 12.简述电阻应变传感器的工作原理及温度补偿方法。 (以梁为例,说明应变片的粘贴方向,各应变片的作用,画出全桥路图,并阐明理由。 )工作原理: 基于在发生机械变形时,其电阻值发生变化。 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。 13、试述sinc(t)函数的定义和性质 定义: 时域: sinc(t)= 频域: sinc(t)= 性质: 14试述简支梁振动的测试方法,画测试简图,并阐明用到的传感器、 测试装置、测试步骤等。 四.计算题 2 1.求正弦信号xtAsint的均方值x2解: 21T2 1T 22 x xt dt Asin tdt xT0 T0 22 T 2 2 22 T21 cos2t A2 sin tdt A2 dt T 0 T 0 2 22 T sin T A2 A2 T 4 4 2 2.求正弦信号xtAsin(t)的概率密度函数p(x) 1 tarcsinx,dt1A1 Adx1(Ax)2A2x2 解: A代入概率密度函数公式得: 1t p(x)limlim x0xx0T 1 2dt 2 dx T 22 TA2x2 2 1 222Ax A2 2x 3.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 1 x(t)10 tT1T1tT2 该信号基本周期为T,基频0=2/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cn 当n=0时,常值分量c0: 1T1 2T1 dt TT1 T c0a0 2ejn0tejn0t n0T2j cn2sin(n0T1)2sinc(n0T1),n0 n0TT Cn 2T1/T /T1 0Cn 01 2T1/T /T1 0 0 n 0 4.设cn为周期信号x(t)的傅里叶级数序列系数,证明傅里叶级数的时移特性。 FS 即: 若有xtFScn则xtt0FSej0t0cn 证明: 若x(t)发生时移t0(周期T保持不变),即信号x(t-t0),则其对 应的傅立叶系数为 已知该传感器的固有频率为fn1000Hz,阻尼比为0.7,试问用测量频率分别为600Hz和400Hz的正弦交变力时,其幅值相对误差和相位差是多少? 频率为f1 600Hz时, 幅值相对误差为: 5%,相位差为: -52.70 频率为f2 400Hz时, 幅值相对误差为: 1%,相位差为: -33.70 6.已知调幅波 x(t)(100 30cost20cos3t)cos0t 其中: f0 10kHz;f 500Hz 试求: (1)x(t)所包含各分量的频率和幅值; (2)绘制调制信号与调幅波的频谱图。 (18分)。 1)10000HZ,90500Hz,10500Hz,11500Hz,98500Hz 2)图(略) 7.已知限带白噪声的功率谱密度函数为: Sx(f)S0,fB其它为零求其自相关函数Rx()。 (20分) Rx()2BS0sinc(2B) 8.已知某测试系统传递函数Hs1,当输入信号分别为 10.5s x1sint,x2sin4t时,试分别求系统稳态输出,并比较它们幅值变化和相位变化。 9、用时间常数为0.5的一阶装置进行测量,若被测参数按正弦规律变化,若要求装置指示值的幅值误差小于2%,问被测参数变化的最高频率是多少? 如果被测参数的周期是2s和5s,问幅值误差是多少? 解: 一阶装置,有H(s) 1Ts1 H(f) 1 212[1(T2f)2]12 10.求正弦函数x(t)Rsin(t)的自相关函数. 11.根据一阶系统的微分方程,计算其传递函数及频率响应函数。 dyd(tt)y(t)x(t) dt 12.正弦输入信号定义为: x(t)sin(10t)。 求以下二阶系统稳态响应。 d2y(t)2 dy(t) dt2 dt 2 ny(t) 2 nx(t)
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