机械测试技术习题

一、填空题（每空1分，共20分）

１、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是 的。

3、两个时域函数1()x t 、2()x t 的卷积定义为 。

5、测试系统的静态特性指标有 、 、 。

6、滤波器的频率分辨力主要由其 决定。

7、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝ 。

8、半导体应变片是根据 原理工作的。

9、传感器按工作原理可分为 、 、 、 等。

10、石英等晶体沿一定方向施加外力使之变形时，晶体内产生极化，使得表面出现电荷，形成电场。当外力去掉时，表面又重新回复到原来不带电状态，这种现象称为 。 11、根据载波受调制的参数的不同，调制可分 、 、 。 12．电感式传感器常可分为 、 等。 一、填空（1×20） 1.连续 3.

1

2

()()x t x t d ττ-?

5. 非线性度、灵敏度、回程误差

6. 带宽

7.1

8. 压阻效应

9.应变式、电容式、电感式、压电式、（或热电式等） 10.正压电效应

11.调幅、调频、调相 12磁阻式、电涡流式、（或差动变压器式）

2、δ函数的频谱是 谱。

3、周期信号可按三角函数分解成下列形式：

)

cos cos ()(00

1

0t n b t n a a t x n n n ωω++=∑∞

=

，其中，0a = ，n a = ，n b = 。

4、使信号中特定的频率成分通过，而衰减其他频率成分的电路称 。

5、信号可分为确定性信号和 ，也可分为模拟信号和 。

6、滤波器的品质因素Q 与带宽B 的关系是 。

7、对于实际滤波器，滤波器因数λ范围一般是 。

8、金属应变片是根据 原理工作的。

9、传感器按结构可分为 、 等。

11、根据滤波器的选频作用分，滤波器可分为 、 、 、 。 12．信号分析的手段主要有 、 等。

2.均匀谱

;

sin )(;cos )(;)(2

/2

/022

/2/022

/2/10?

?

?---=

=

=T T n T T T n T T tdt n t x b tdt n t x a dt t x a ωω

4．滤波器5．随机、数字6. 0

f Q B

=

7. （1，5）8．应变效应

9.结构型、物性型 11.低通、高通、带通、带阻 12．相关分析、功率谱密度分析

一、填空题（每空0.5分，共15分）

２、均方值Ψx 2表示的是信号的强度，它与均值μx 、方差ζx 2

的关系是 。 ３、测试信号调理电路主要有 、 、 。

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。

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。

一、填空题：

2、￠x 2=H x 2+óx 2

3、电桥、放大、调制解调电路 5、斜率 6、组合型、一体化型 7、Δó〈〈ó0 定位 8、相邻相反 相对相同 9、信号分析、信号处理

10、传递函数、频率函数、脉冲响应函数11、差模12、分布电容 13、频率 14、鉴频、鉴频器 15、反比 16、带宽B 18、串联19、系统、随机

一、填空题（每空0.5分，共15分）

1、非周期信号可分为瞬变非周期信号和 信号。

５、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 。

６、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

７、信号分析的过程主要包括： 、 。

８、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 。 ９、在数据采集系统中，常采用 放大器。

10、根据载波受调制的参数的不同，调制可分为 、 、 。

11、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。

13、滤波器的频率分辨力主要由其 决定。

14、 决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力。

15、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）。

16、用滤波的方法从信号提取的频率成分越窄，即带宽越小，需要的时间就越 。

17、如信号的自相关函数为Acos ωη，则其均方值Ψx 2

= 。 18、低通滤波器对阶跃响应的建立时间T e 带宽B 成 、，或者说它们之间的乘机是 。 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。 一、填空题：

1、非周期 5、Δó〈〈ó0 6、相邻相反 相对相同7、信号加工、信号变换，提取又有信号的过程 8、分布电容 9、程序控制 10、调幅、调频、调相 11、鉴频 13、带宽B 14、信频程选择性 15、串联 16、长 17、A 18、反比；常数 19、串联

一、填空题（每空1分，共20分）

3、使信号中特定的频率成分通过，而衰减其他频率成分的电路称 。

4、信号可分为确定性信号和 ，也可分为模拟信号和 。

5、滤波器的品质因素Q 与带宽B 的关系是 。

6、金属应变片是根据 原理工作的。

7、当把石英等晶体置于电场中，其几何尺寸将发生变化，这种由于外电场作用

导致物质机械变形的现象称为 。 8、矩形窗函数的频谱是 函数。

10、均方值Ψx 2表示的是信号的强度，它与均值μx 、方差σx 2的关系是 。

12、半导体应变片是根据 原理工作的。

3．滤波器 4．随机、数字 5 0

f Q B

=

6．（正）应变效应 7.逆压电效应 8. sin c 或sinx/x

10. 222x x x μσψ=+ 12. 压阻效应

2、使信号中特定的频率成分通过，而衰减其他频率成分的电路称 。

3、对于实际滤波器，滤波器因数λ范围一般是 。

4、传感器按结构可分为 、 等。

5、两个时域函数1()x t 、2()x t 的卷积定义为 。

7、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。

8、滤波器的频率分辨力主要由其 决定。 9、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝ 。

10．电感式传感器常可分为 、 等。

11、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的 。

12、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 。

13、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 。

15、滤波器的通频带宽和响应时间成 关系。

2．滤波器 3. （1，5） 4.结构型、物性型 5. 12()()x t x t d ττ-?

7、差模 8. 带宽 9. 1 10.自感式、互感式 11. 斜率 12.Δó〈〈ó0 、定值 13.分布电容 15.反比

二、判断题（每题1分，共10分）

1． 将时域信号进行压缩，同样则该信号对应的频域信号将会产生压缩变化。（ ）

2． 金属电阻应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由导体电阻率的变化所

引起。（）

3．由于H(s)=Y(s)/X(s)，即将X(s)减小时，H(s)将增大，因此H(s)和输入有关。（ ） 4．信号在时域上波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。（ ） 5．一阶系统的时间常数τ越小越好。（ ） 6．不属于周期信号。（ ） 7．信号的频域描述是以时间为独立变量的描述方法。（ ） 8．变极距型电容传感器中，输入输出之间是线性的关系。（ ）

9．传递函数表征了系统的固有特性，并反映了物理结构，因此，凡传递函数相同的系统，其物理结构相同。（ ）

10．若两信号是同频率的周期信号，当两信号的频率相同时，两信号相关。（ ） 二、判断（10）

二、判断题（每题2分，共10分）

判断下列论点是否正确,正确的写对”,错误的写“错”

1、所有周期信号都是功率信号；

2、离散信号即就是数字信号；

3、信号的频域描述能直观地反映信号瞬时值随时间变化的情况；

4、磁电式传感器的工作原理是利用某些物质的压电效应；

5、两信号不同频率相关，同频不相关；

二、判断题（每题2分，共10分）

1、对

2、错

3、错、

4、错

5、错

一、选择题（每题2分，共16分）

1、周期信号的频谱是（）；

a、连续的

b、离散的

c、周期的 d 、非周期的

2、系统动态特性在复数域可用（）来描述；

A、传递函数 b、频率函数 c、脉冲响应函数 d、傅立叶变换

3、交流电桥除了调电阻平衡以外，还要调（）平衡；

a、电感

b、电压

c、电容

d、压力

4、（）传感器的工作原理是利用某些物质的压电效应；

a、磁电式

b、压电式

c、电阻式 d 、电感式

5、在调制过程中，控制高频振荡的低频信号为（）；

a、载波

b、调制信号

c、已载波

d、已调制信号

6、带通滤波器可由（）滤波器和高通滤波器串联而成；

a、低通

b、高通

c、带通

d、带阻

7、滤波器的频率分辨力主要由其（）决定;

a、品质因子

b、截止频率

c、滤波器因数

d、带宽

8、信号的自相关函数为（）函数.

a、偶

b、奇

c、递减

d、递增

一、选择题（每题2分，共16分）

1、b

2、b

3、c

4、b

5、b

6、a

7、d

8、a

一、选择题（每题2分，共16分）

1、周期信号的频谱是（）

a、离散的

b、连续的

c、周期的 d 、非周期的

2、信号的自相关函数为（）函数

a、偶

b、奇

c、递减d递增

3、带通滤波器可由（）滤波器和高通滤波器串联而成；

a、带阻

b、带通

c、高通

d、低通

4、（）传感器的工作原理是利用某些物质的压电效应

a、磁电式

b、压电式

c、电阻式 d 、电感式

5、在调制过程中，控制高频振荡的低频信号为（）；

a、载波

b、已调制信号

c、已载波

d、调制信号

6、滤波器的频率分辨力主要由其（）决定;

a、品质因子

b、截止频率

c、带宽

d、滤波器因数

7、系统动态特性在复数域可用（）来描述；

a传递函数 b、傅立叶变换 c、脉冲响应函数 d、频率函数

8、信号的自相关函数为（）函数。

a、递减

b、递增

c、偶

d、奇

一、选择题（每题2分，共16分）

1、a

2、a

3、d

4、b

5、d

6、c

7、d

8、c

二、判断题（每题1分，共10分）

3．将时域信号进行扩展，同样则该信号对应的频域信号将会产生压缩变化。（）

4．金属半导体应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由半导体几何尺寸的变化所引起。（）

3．由于H(s)=Y(s)/X(s)，即将X(s)减小时，H(s)将增大，可见H(s)和输入有关。（）

4．信号在时域上波形有所变化，不一定会引起频谱的相应变化。（）

5．一阶系统的时间常数τ越大越好。（）

6．属于准周期信号，是周期信号的特例。（）

7．信号的时域描述是以频率为独立变量的描述方法。（）

8．变极距型电容传感器中，输入输出之间是非线性的关系。（）

9．传递函数表征了系统的固有特性，并反映了物理结构，因此，凡传递函数相同的系统，其物理结构相同。（）

10．若两信号是同频率的周期信号，当两信号的频率不相同时，两信号也可能相关。（）二、判断（1×10）

二、判断题（每题2分，共10分）

判断下列论点是否正确,正确的写对”,错误的写“错”

1、测试装置的灵敏度定义为单位输出变化所引起的输入变化。

2、两信号同频率相关，不同频不相关；

3、直流电桥的和差特性是电阻值变化：相邻相反，相对相同

4、信号的时域描述能直观地反映信号瞬时值随时间变化的情况；

5、实际滤波器的品质因子越小，则滤波器的选择性越好。

二、判断题（每题2分，共10分）

1、错

2、对

3、错

4、对

5、错

三、问答题（共30分，每题10分）

１、选用传感器的基本原则是什么？

２、什么是调制和解调？其作用是什么？

３、简述信号不失真条件。

1. (1) 灵敏度(2) 响应特性(3) 线性范围(4) 稳定性(5) 精确度(6) 测量方式等2．调制：就是使一个信号的某些参数在另一个信号的控制下而发生变化的过程。

解调：从已调制波中恢复出调制信号的过程。

作用：调制的目的：使缓变信号便于放大和输出。

解调的目的：恢复原信号。

3．答：对一个测试装置，其输出y(t)和输入x(t)满足y(t)=A0x(t-η0)。式中A0、η0 均为常量。

则

w

j

e

A

jw

H0

)

(τ-

=，即实现不失真测量的基本条件为A(ω)= A

=常数，θ(ω)=-η0ω

４、说明测试系统的构成及各组成部分的作用。（10分）

５、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、简述自相关函数和互相关函数的主要性质。（10分）

4、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。是测试系统中的关键部件。

（1）中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号进行传输、放大

和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。

（2）信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理（如：计算、频谱分析、数据储存等）

（3）显示、记录部分：作用是输出测试结果。

5.答：相同之处在于：

都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)ε+λEε,其中H为材料的

泊桑比，E为材料的弹性模量，(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化，λEε

是由电阻率的变化引起的阻值变化。

不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R≈(1+2H)ε，

S≈1+2H；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻

变化。所以dR/R=λEε，S≈λE。

各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。

6.自相关1）偶函数2），3）,

4）当τ=0时，R x(τ)的值最大，并等于信号的均方值ψx2 5）同频率，丢失相位信息。互相关1），2）同频相关，不同频不相关。

7、简述调幅波的特点。（10分）

7、特点有：

（1）当调制信号x(t)>0时，调幅波x m(t)与载波y(t)同频同相，其幅值的大小与x(t)的大小有关；x(t) y(t)

（2）当x(t)<0时，x m (t)与载波y(t) 同频反相，其幅值大小仍与x(t)的大小有关；

（3）调幅波是一高频，但其包洛线和调制信号x(t)相似，其副值受x(t)变化的影响，y(t)的频率越高，即波形越宽，相似程度越好。

3、交流电桥达到平衡时必须满足的条件是什么？如何来实现交流电桥的平衡？

4、简要说明如何求解测试装置动态特性的数学描述的3个函数，它们之间有何内在

关系？

5、以二阶系统为例，简述求解具体系统频谱特性的一般步骤，并简要说出二阶系统

的特性。

3、答：两个条件：相对两臂阻抗之模的乘机应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相等。实现：电阻平衡，电容平衡。

4、答：对系统的微分方程做拉氏变换，传递函数为输出和输入的拉氏变换之商，另拉氏变换中的a=0即可求得频率响应函数，对传递函数进行拉氏反变换就可求得脉

冲响应函数。它们之间的关系分别是拉氏变换对和傅立叶变换对关系。

5、答：一般步骤：1）对系统建模，2）求拉氏变换3）求传递函数4）求频率响应函数、幅频特性和相频特性；6）画相应的图形并分析改进之。二阶系统图形有几个关键点，对它进行讨论，并考虑最左最右的趋势。 3、简述信号不失真条件。

4、测试装置2个环节的串联后的频率响应函数与它的2个组成之间的关系是什

么？为什么所有的系统都可以由一阶和二阶系统来组成？

5、按一阶系统为例，简述求解具体系统频谱特性的一般步骤，并简要说出一阶系

统的特性。

3．答：对一个测试装置，其输出y(t)和输入x(t)满足 y(t)=A 0x(t-η0)。式中A 0、η

均为常量。

则w

j e A jw H 00)(τ-=，即实现不失真测量的基本条件为A(ω)= A 0 =常数，θ(ω)=-η0ω

4、测试装置2个环节的串联后的频率响应函数是它的2个组成频率响应函数之积。根据数学

知识可知，任何多项式相除都可以化简为一次式和二次式组合而组成。故所有的系统都可以由一阶和二阶系统来组成。

5、答：一般步骤：1）对系统建模，2）求拉氏变换3）求传递函数4）求频率响应函数、幅频特性和相频特性；6）画相应的图形并分析改进之。一阶系统图形有几个关键点，对它进行讨论，并分析最左最右的趋势。

2、周期信号的频谱具有哪三个特点,并简要加以说明。

3、理想的不失真测试系统的要求是什么？请简要说明。

4、直流电桥的和差特性是什么，请简要加以说明。

2、答：1) 离散性。周期信号的频谱是离散的;

2)谐波性。每条谱线只出现在基波频率的整倍数上, 基波频率是诸分量频率的公约数; 3)收敛性。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。

3、答：理想的不失真测试系统的要求:()()02,ft f const f A πφ-==。记不失真测试系

统的输入为x(t),输出为y(t)不失真, 即输出)(t y 只可放大S 倍和延时0t 时刻, 即应对)()(0t t Sx t y -=该式左、右分别作傅氏变换，

有: π

20)()(jft e f SX f Y -=即: π20)()

()(jft Se f X f Y f H -==

4、答：相邻相同，相对相反。输出电压最大。

4、测量装置的动态特性的数学描述有哪三种，请简要说明它们怎样计算、各自优点及之间的关系。

4、答：传递函数由常微分方程的拉氏变换得到、频率响应函数由其傅立叶变换得到、脉冲响应函数由单位脉冲的拉氏变化得到。传递函数与脉冲响应函数是一对拉氏变化对，频率响应函数与脉冲响应函数是一对傅立叶变化对。各有优点。

四、计算题（共40分）

1、试计算一阶低通RC 滤波器的频率特性函数，并推导出滤波器的截止频率。（10分）

2、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 (η) 。 （12分） 3、一电容传感器，其圆形极板r = 4mm ，工作初始间隙δ0 =0.3mm ， （1）工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±2μm ，求电容的变化量。 （2）如果测量电路灵敏度S 1=100mv/pF ，读数仪表灵敏度S 2=5格/mv ，在

Δδ=±2μm 时，读数仪表的指示值变化多少格？ （ε0 = 8.85×10-12 F/m ）（12分） 四．计算题（40）

1. 一阶系统微分方程为())

(t x t y dt dy

=+τ

， 两边拉氏变换得

)()()(s Z s Y s sY =+τ， )()()1(s Z s Y s =+τ，s s Z s Y s H τ+=

=11

)()()(

,ωτωj j H +=∴11)(,

2)(11)(ωτω+=∴A )()(1

ωτω?--=tg 2. x(f)=

?

∞

∞

-x(t)e

-j2

πft dt=-f j π211+ [e (-j2πf-1)]∞

0=f

j π211+

则│x(f)│=

2

2

411f

π+ φ(f)=-arctg(2πf)

频谱图如上：

(2) Rx(τ)=

?

∞

∞

-x(t)x(t+τ)dt=

dt e e t t )(0

τ+-∞

-?

=e τ

-dt e t ?

∞

-0

2=2

1

e -τ

3.解：（1）∵S=

δ??c =-2

0δεεA

=-4.94×10-9F/m

∴当δ?=±2Hm 时，

c ?=S ?δ?=-4.94×10-9F/m ×（±2×10-6

m ）

=-+9.88×10-15

F （2）读取仪表的变化格数为：

9.88*2*10-15×1012S 1?S 2=9.88×10-3

×100×5*2 =10（格）

1、试证明一阶线性测量系统的频率响应函数为1

()1H j j t ωω=

+并推倒出它的幅频特性和相频

特性的表达式。（10分）

2、已知信号x(t)=at

e

- (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 (η) 。 （12分）

3、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？。 （12分）

1. 一阶系统微分方程为())

(t x t y dt dy

=+τ

， 两边拉氏变换得

)()()(s Z s Y s sY =+τ， )()()1(s Z s Y s =+τ，s s Z s Y s H τ+=

=11

)()()(

,ωτωj j H +=∴11)(,

2)(11)(ωτω+=∴A )()(1

ωτω?--=tg 2.

???+∞+-+∞

--+∞

-+-=+=?+-=??==02

2)(0

11)()(ωωωωωωωωa j a j a e j

a dt e

e

dt e

t x x t

j a t

j at

t

j )()(1)

()(12

22212

22

222

2a tg a a a tg a a a x ωωωωω?ωωωω-=---=+=++=--

3.解：对于二阶系统：当w=w n 时，A(w) =1/2ζ，)(1w Φ=-90。，

幅值误差

=[ A(w)-1]Χ100%=150%A m ， 相位误差=ф(w)= -90。，

如使幅值误差不大于10%，则∣ A(w)-1∣≤0.1， 即0.9≤A(w)≤1/2ζ≤0.1， ∴1/2.2≤ζ≤1/1.8, 阻尼比应在0.46~0.55之间选取。

１、已知RC 低通滤波器的R=1K Ω，C=1MF ，当输入信号μx = 100sin1000t 时，

求输出信号μy 。 （7分） 4、（1）在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。

（2）如被测量x(t) = sin ωt ，载波y(t)=sin6ωt ，画出各环节信号的波形图。

15分) 1.解：∵低

W c2=2πf c2=2π?

Hz RC

9101

1

21-==

=

τ

πτ

而输入信号H x =100sin100t 的频率Wx=1000Hz ≥W c2 ， 所以低通滤波器相当于积分器，H y =

?Hxdt RC

1=10-9

?tdt 1000sin 100 =10-10

sin （1000t-900

）

4．解：见课本101页，图3-19 动态应变仪方框图，以及各波形图

3、磁电式速度传感器线圈平均直径D=25mm ，气隙磁感应强度B=6000Gs ，如传感器的灵敏度S=600mv/cm/s ，则工作线圈匝数应为多少？（7分）

4、已知调幅波x m (t)＝(100 + 30 cos Ωt +20 cos3Ωt )cos ωc t ，

其中f c =10KHz ，f Ω=500Hz 。试求： （1）x m (t)所包含的各分量的频率和幅值。

（2）绘出调制信号与调幅波的频谱。 （13分） 3.解：∵磁感应传感器的灵敏度S=WRl,所以

线圈匝数 W =S/ Rl,有B=6000GS=0.6T=0.6VS/m 2

v=πD=25πmm,S=600mv/cm/s=0.6v/10-2m/s=25πΧ10-3

m

∴W=0.6/(0.6Χ25π)=4Χ103

/π≈1274(匝)

4.解：（1）∵x m (t)=（100+30cos ?t+20cos3?t ）cosW C t =100 cosW C t+15cos(W C +?)t+15cos(W C -?)t +10cos(W C +3?)t+10cos(W C -3?)t 其中?=πKHZ W C =20 KHZ 所以x m (t)包括五个分量，幅值和频率分别我：20πKHZ ，100；21πKHZ ，15；19πKHZ ，15；23πKHZ ，10；17πKHZ ，10。

（2）由（1）可得调幅波和调制信号分别如下：

2、（第1小题7分、第2小题3分共10分）: 已知RC 低通滤波器，R =1k Ω,C =1μF ,试：

(1) 确定该滤波器的)(s H 、)(f H 、)(f A 、)(f φ。 (2)输入信号t u x 1000sin 10=,求输出信号y u ，并比较其与输入信号的幅值 及相位关系。

2、（第1小题7分、第2小题3分共10分）

解：(1) 1001.010111

)(3=??==+=

RC S

S H ττ×10-3 S

τπf j jf H 211)(+=

τπφτπf a r c t g f f f A 2)(411

)(222-=∠+=

(2) ππ5002100==f 2/15.0411)(2

2=?

?

?

??+=∴ππf A )451000sin(2/1)1001000sin(2/1455

.02)(0

-=-=∴-=?-=t t U arctg f ππφ

4、（第1小题10分、第2小题5分共15分）:

已知调幅波)2)(cos 2cos 300100()(t f t f t x c a ππΩ+=

其中Hz f kHz f c 500,10==Ω试求：

(1) )(t x a 所包含的各分量的频率及幅值。

(2)绘出调制信号与调幅波的频谱。 4、（第1小题10分、第

2

小题

5

分共

15分）解：

t f f t f f t f t x c c c a )(2cos 150)(2cos 1502cos 100)(ΩΩ++-+=πππ

t t t 444105.92cos 150105.102cos 150102cos 100??+??+?=πππ

频率:10KHz,幅值100;频率：10.5KHz,幅值:150;频率:9.5KHz, 幅值:150

调制信号的频谱调幅波的频谱

机械工程测试技术试卷与答案

《机械工程测试技术基础》试题1 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 ，改善非线性，进行 补偿。 4.为了 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 桥臂上。 5．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 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 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。 7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，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 ，后者频谱特点是 。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和 。 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*-= 。其几何意义是 。 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( )。 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 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是( )。 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，( )是周期信号。 A ．5cos100()0 t t x t t π? ≥?=? ?

机械工程测试技术基础(第三版)试卷及答案集

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。 ３、测试信号调理电路主要有、、。 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、— ３、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） ４、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=，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。（10分）３、一电容传感器，其圆形极板r = 4mm，工作初始间隙δ0 =0.3mm， ￥ （1）工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±2μm，求电容的变化量。 （2）如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF，读数仪表灵敏度S2=5格/mv，在 Δδ=±2μm时，读数仪表的指示值变化多少格 （ε0 = ×10-12 F/m）(8分) ４、已知RC低通滤波器的R=1KΩ，C=1MF，当输入信号μx= 100sin1000t时， 求输出信号μy 。（7分） ５、（1）在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 （2）如被测量x(t) = sinωt，载波y(t)=sin6ωt，画出各环节信号的波形图。(15分 。 一、填空题：

机械工程测试技术基础实验指导书讲解

《机械工程测试技术基础》实验指导书实验一观测50Hz非正弦周期信号的分解与合成 一、实验目的 1、用同时分析法观测50Hz非正弦周期信号的频谱，并与其傅立叶级数各项的频率与系数作比较。 2、观测基波和其谐波的合成 二、实验设备 1、信号与系统实验箱：TKSS-A型或TKSS-B型或TKSS-C型： 2、双综示波器。 三、实验原理 1、一个非正弦周期函数可以用一系列频谱成整数倍的正弦函数来表示，其中与非正弦具有相同频率的成分称为基波或一次谐波，其它成分则根据其频率为基波频率的 2、 3、 4、。。。、n等倍数分别称二次、三次、四次、。。。、n次谐波，其幅度将随谐波次数的增加而减小，直至无穷小。 2、不同频率的谐波可以合成一个非正弦周期波，反过来，一个非正弦周期波也可以分解为无限个不同频率的谐波成分。 3、一个非正弦周期函数可用傅立叶级数来表示，级数各项系数之间的关系可用一个频谱来表示，不同的非正弦周期函数具有不同的频谱图，各种不同波形及其傅氏级数表达式如下，方波频谱图如图2-1表示 图2-1方波频谱图

1、方波 ()?? ? ??++++= t t t t u t u m ωωωωπ7sin 715sin 513sin 31sin 4 2、三角波 ()?? ? ??++-= t t t U t u m ωωωπ5sin 2513sin 91sin 82 3、半波 ()?? ? ??+--+= t t t U t u m ωωωππ4cos 151cos 31sin 4212 4、全波 ()?? ? ??+---= t t t U t u m ωωωπ6cos 3514cos 1512cos 31214 5、矩形波 ()?? ? ??++++= t T t T t T U T U t u m m ωτπωτπωτππτ3cos 3sin 312cos 2sin 21cos sin 2图中LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期函数的直流分量。BPF 1～BPF 6为调谐在基波和 各次谐波上的带通滤波器，加法器用于信号的合成。 四、预习要求 在做实验前必须认真复习教材中关于周期性信号傅立叶级数分解的有关内容。 五、实验内容及步骤 1、调节函数信号发生器，使其输出50Hz 的方波信号，并将其接至信号分解实验模块 BPF 的输入端，然后细调函数信号发生器的输出频率，使该模块的基波50Hz 成分BPF

机械工程测试技术基础教学大纲

《机械工程测试技术基础》课程教学大纲 课程代码： 课程英文名称：Foundation of Mechanical Measure Engineering 课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0 适用专业：机械设计制造及其自动化，机械电子工程 大纲编写（修订）时间：2016 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 1．《机械工程测试技术基础》课程适用于机械设计制造及自动化专业本科（四年学制），是学生的专业基础必修课。在机械制造领域，无论是在机械系统研究过程分析还是机械自动加工控制系统中，工程测试技术应用及其普遍，所以掌握必要的测试技术基础知识和技术基础，对做好机械制造专业的工作尤为重要。 2．课程教学内容方面侧重于测试技术基本知识、基本理论和基本方法，着重培养学生运用所学知识解决实际测量问题的实践能力。因此，本门课程的教学目标是：掌握非电量电测法的基本原理和测试技术；常用的传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法；测试信号的分析、处理方法。培养学生能够根据测试目的选用合适的仪器组建测试系统及装置，使学生初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能；掌握位移、振动、温度、力、压力、噪声等常见物理量的测量和应用方法；掌握计算机测量系统、虚拟仪器等方面的基础知识；并能了解掌握新时期测试技术的更新内容及发展动向，为进一步研究和处理机械工程技术问题打好基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1．要求掌握物理学上的电磁学理论知识、控制工程基础中的系统分析方法、电工学的电路分析理论。 2．要求掌握电工实验独立动手能力和仪器的操作能力。 3．掌握测试技术基本知识、基本技能，具备检测技术工程师的基本素质与能力，能应对生产和科研中遇到的测试系统设计以及传感器的选型、调试、数据处理等方面的问题，初步形成解决科研、生产实际问题的能力。 （三）实施说明 本课程是一门技术基础课，研究对象为机械工程中常见动态机械参数，主要讲授有关动态测试与信号分析处理的基本理论方法；测试装置的工作原理、选择与使用。为后续专业课、选修课有关动态量的实验研究打基础，并直接应用于生产实践、科学研究与日常生活有关振动噪声、力、温度等参量的测试中。 1．从进行动态测试工作所必备的基本知识出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识： （1）掌握信号的时域和频域的描述方法，重点阐述建立明确的频谱概念，掌握信号强度的表达式、频谱分析和相关分析的基本原理和方法，了解功率谱密度函数及应用和数字信号分析的一些基本概念。明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。 （2）测试装置的基本特性部分:掌握系统传递函数、频响函数以及一、二阶系统的静动态特性的描述及测试方法，掌握测试装置的基本特性评价方法和不失真条件，并能正确运用于测试装置分析和选择。

机械工程测试技术期末考试试题A

机械工程测试技术期末 考试试题A Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】

《机械工程测试技术基础》课程试题A 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_____和_____ 。 2.测量结果与_____ 之差称为_____ 。 3.将电桥接成差动方式习以提高_____ ，改善非线性，进行_____ 补偿。 4.为了_____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 _____。 5．调幅信号由载波的_____携带信号的信息，而调频信号则由载波的_____ 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 _____，而双边频谱图的依据数学表达式是 _____。 7．信号的有效值又称为_____，有效值的平方称为_____，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_____，后者频谱特点是_____。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是_____和_____。 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*-= _____。其几何意义是_____。 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( )。 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 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是( )。 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，( )是周期信号。 A ． 5cos100()00t t x t t π?≥?=??

机械工程测试技术课后习题答案

思考题与习题 3-1 传感器主要包括哪几部分试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR =设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出 解：由0dR R s ε = 得，0R R s ε?=??即，6012010001020.24R R s ε-?=??=???= ()1.5 12.5120 I mA = = 3-5 电容式传感器常用的测量电路有哪几种 答：变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路。 3-6 一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径r=4mm ，工作初始间隙δ=0.3mm ，求： 图3-105 题3-4图

机械工程测试技术_期末考试试题A

《机械工程测试技术基础》课程试题A 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绝对误差。 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。 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式三角级数的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 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，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*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 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．下列函数表达式中，(C)是周期信号。 A ．5cos100()00t t x t t π?≥?=??

《机械工程测试技术》练习题

一、选择题 1、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. A、2 B、3 C、4 D、5 2、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有______ 和______。 A、时域法，相频法 B、时域法，幅频法 C、相频法，幅频法 D、时域法，频域法 3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的______。 A、电阻应变效应 B、压电效应 C、电磁感应 D、霍尔效应 4、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______。 A、线性度 B、灵敏度 C、稳定性 D、回程误差 6、信息与信号二者间关系是______。 A、信息与信号相同 B、信息包含信号 C、信息在信号之中 D、信息与信号无关 7、当两信号的互相关函数在t 0有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移t 时，相关程 度______。 A、最低 B、最高 C、适中 D、一般 8、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的_____越小。 A、被测量 B、输出量 C、频率特性 D、显示值 9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取( ) A、干扰噪声信号 B、正弦信号 C、有用信号 D、频域信号 10、时域信号的时移，则频谱变化为（） A、扩展 B、压缩 C、不变 D、相移 11、记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽( ) A、变窄，幅值压低 B、扩展，幅值压低 C、扩展，幅值增高 D、变窄，幅值增高 12、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( )

A、愈大愈好 B、愈小愈好 C、接近1/2 D、接近 13、对二阶系统输入信号x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为( ) A、A1sin(w1t+φ1）+A2sin(w2t+φ2） B、A1A2sinw1tsinw2t C、A1＇sinw1t+A2＇sinw2t D、A1＇sin（w1t+φ＇１）+A2＇sin（w2t+φ２＇） 15、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( ) A、电容式 B、压电式 C、电阻式 D、电涡流式 16、只使在fe 1～fe 2 间频率的信号通过，应采用（）滤波器 A、带阻 B、带通 C、高通 D、低通 17、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fm( )振动子的固有频率fn A、等于 B、>2倍 C、≤（０.５-０.６） D、<０.1倍 18、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。 A、电压 B、电荷 C、微分 D、积分 19、当τ→∞时,信号x（t）的自相关函数Rx（τ）呈周期性变化,说明该信号( )。 A、为周期信号 B、含有周期成份 C、为离散信号

关于机械工程测试技术的

关于机械工程测试技术的 发展及其应用领地的探索 1、引言21世纪是一个伟大的世纪，对于一个学习机械工程类的学生而言，要想在这个充满魔力的世纪里大放光彩，为祖国的繁荣发展贡献出自己的一份力量，在市场逐渐趋于饱和状态的同时能够独立创新，迎合时代的发展，这就对我们当代大学生就提出了一个空前的挑战和机遇。 2，关于我国机械制造业的现状目前，我国机械制造业远远落后于世界发达国家，特别在高技术含量，大型高效或精密、复杂的机电新产品开发方面，缺乏现代设计理论和知识的积累，实验研究和开发能力较弱，停留在引进与仿制国外同类产品阶段，大部分关键机电产品不能自主开发和独立设计，仍然需要依靠进口或引进技术。造成这种情况的重要原因之一就是缺乏掌握现代设计理论知识，具有实验研究和创新开发能力的人才 工业设备在制造过程及整机性能测试中离不开各种机械量和几何量，有些工业设备在运行中还要经常对多种物量进行检测或监视，包括位移、速度、加速度、力、力矩、功率、压力、流量、温度、硬度、密度、湿度、比重、黏度、长度、角度、形状、位置、表面粗糙度、表面波形等，这些均属于物理量。实际生产、生活和科学实验中还会遇到化学量、生物量（包括医学），而所有这一切，从信号工程的角度来看，都需要通过传感器，将其转换成电信号（近代还可以转换成光信号），而后再进行信号的传输、处理、存储、显示、控制……，

从信息的角度看，这些信号连同声音和图象信息都是信息的源头，所以传感器和检测仪表、测量仪表是信息科学技术的三部分（信息获取、信息传输、信息处理）中的重要部分 为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集——传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。逐步在世界范围内掀起一股“检测传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产，检测传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。传感器技术包括敏感机理，敏感材料，工艺设备和计测技术四个方面约有30多种技术。随着微电子技术的发展，传感器技术发展很快，我国研发的力量尚需大量投入，特别要加强具存自主知识产权的传感器的创新开发。科研成果的转化及传感器生产产业化问题，在我国更是迫在眉睫的问题，在批量生产情况下，控制传感器产品性能（主要是稳定性、可靠性），使之合格率达到商业化产业要求，就需要有先进的制造工艺和自动化水平很高的工艺设备，因此应在开发专用工艺设备上下功夫，解决传感器生产产业化的“瓶颈”问题。在传感器的应用上，特别是新型传感器的应用上，还得大力推广，改革开放创造了市场经济条件，各种工业设备应用了先进的传感器，这扩大了传感器市场，也使我国新型传感器生产产业化有了动力。 在传感器生产产业化过程中，应该在引进国际技术和自主创新两方面都不放松。在引进国外先进技术中，可以提高自己的技术，

机械工程测试技术答案

第1章绪论 1 计量、测试、测量的概念。 2 测试系统的组成及各环节的作用，并举例说明。 第2章传感器 1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。 解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。 2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。 解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。 3 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？应如何针对具体情况来选用？ 解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。 电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。 半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。 4 有一电阻应变片，其灵敏度S g＝2，R＝120。设工作时其应变为1000，问R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？ 解：根据应变效应表达式R/R=S g得 R=S g R=2100010-6120=0.24 1）I1=1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I2=1.5/(R+R)=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 3）=(I2-I1)/I1100%=0.2% 4）电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量程不够，无法测量12.5mA的电流；如果采用毫安表，无法分辨0.025mA的电流变化。一般需要电桥来测量，将无应变时的灵位电流平衡掉，只取有应变时的微小输出量，并可根据需要采用放大器放大。 3-5 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？采取这些措施会带来什么样后果？

中南大学机械工程测试技术实验指导书

机械工程测试技术基础 实验报告 学号：0801130801 学生: 俞文龙 指导老师：邓春萍

实验一电阻应变片的粘贴及工艺 一、实验目的 通过电阻应变片的粘贴实验，了解电阻应变片的粘贴工艺和检查方法及应变片在测试中的作用，培养学生的动手能力。 二、实验原理 电阻应变片实质是一种传感器，它是被测试件粘贴应变片后在外载的作用下，其电阻丝栅发生变形阻值发生变化，通过阻桥与静动态应变仪相连接可测出应变大小，从而可计算出应力大小和变化的趋势，为分析受力试件提供科学的理论依据。 三、实验仪器及材料 QJ－24型电桥、万用表、兆欧表、电烙铁、焊锡、镊子、502胶、丙酮或酒精、连接导线、防潮材料、棉花、砂纸、应变片、连接片。 四、实验步骤 1、确定贴片位置 本实验是在一梁片上粘贴四块电阻应变片，如图所示： 2、选片 1）种类及规格选择 应变片有高温和常温之分，规格有3x5，2x4，基底有胶基箔式和纸基箔式。常用是3*5

胶基箔式。 2)阻值选择： 阻值有120欧，240欧，359欧，500欧等，常用的为120欧。 3)电阻应变片的检查 a.外观检查，用肉眼观察电阻应变是否断丝，表面是否损坏等。 b.阻值检查：用电桥测量各片的阻值为配组组桥准备。 4)配组 电桥平衡条件：R1*R3 = R2*R4 电桥的邻臂阻值小于0.2欧。 一组误差小于0.2% 。在测试中尽量选择相同阻值应变 片组桥。 3．试件表面处理 1) 打磨，先粗打磨，后精细打磨 a. 机械打磨，如砂轮机 b. 手工打磨，如砂纸 打磨面积应大于应变片面积2倍，表面质量为Ra = 3.2um 。应成45度交叉打磨。因为这样便于胶水的沉 积。 2)清洁表面 用棉花粘积丙酮先除去油污，后用酒精清洗，直到表面干净为止。 3)粘贴。涂上502胶后在电阻应变片上覆盖一薄塑料模并加压，注意电阻应变片的正反面。反面涂胶，而正面不涂胶。应变片贴好后接着贴连接片。 4)组桥：根据要求可组半桥或全桥。 5)检查。 用万用表量是否断路或开路，用兆欧表量应变片与被测试件的绝缘电阻，静态测试中应大于100M欧，动态测试中应大于50M欧。 6)密封 为了防止电阻应变被破坏和受潮，一般用AB胶覆盖在应变片上起到密封和保护作用，为将来长期监测做好准备。 五实验体会与心得 本次亲自动手做了应变片的的相关实验，对应变片有了进一步的认识，通过贴应变片组成电桥，认识并了解了应变片的粘贴工艺过程，以及对应变片在使用之前是否损坏的检查。通过实验，进一步了解了应变片在试验中的作用，同时也锻炼了自身的动手能力。

机械工程测试技术课本习题及参考答案王安敏刘培基版

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： x(t) a 。 A n sin(n 。 n ) (n 1,2,3, L ) n 1 1 T '2 a 。 x (t )dt T T ：2 2 - 2 T 2 2 T2 A n ■, a n b n ( a n 〒 T 2 x(t)cos n o tdt S 〒 T 2 x(t)sinn o tdt ) tan n b n , a n 式中，T 为信号周期,。为信号角频率,。2 ,. T 。 A 图为信号的幅频图,n 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 x(t) n C n e jn 0t 1 「 2 C n x(t)e T T 2 (n 0, 1, 2,L ) jn 0t dt C n 是一个复数，可表示为: n C n 图为信号的幅频图 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x(t) Ae at (a 0, t 0)的频谱。 参考答案：由非周期信号的傅里叶变换， X( ) x(t)e j t dt ，得

X() 0 x(t)e t dt 一 a j 由此得到，幅频谱为: X() 相频谱为：【2-3】求周期三角波 () (图2-5a) 参考答案：周期三角波为: x(t) arcta n( /a) 的傅里叶级数(复指数函数形式) A (2AT)t (2AT)t T2 t 0 0 t T2 则C n T 2 T2x(t)e jn0t dt 积分得C n cosn。才) 羊y(1 cosn ) n2 2 C n 2A (n )2 3, 5,L n 1, n 0, 2, 4,L b n 0，所以n 又因为周期三角波为偶函数，则 所以，周期三角波傅里叶级数复指数形式展开式为: arctan Cm/C nR 0 x(t) n C n e jn 0t 2A (2k 1) 2 e j(2k 1) 0t(k 0, 1, 2L) cos 【2-4】求图2-15所示有限长余弦信号x(t)的频谱。x(t) 0t 参考答案: 方法一 X() T T cos o te sin( 0 )T T 1 J t dt -(e J 0t T2V sin( 0 )T 0t )e j t dt T[sinc( 0 )T sinc( 0 )T] 方法二：对于上面所给的有限长余弦信号x(t)，其实也就是用一个窗宽为2T的窗函数把无限 长的余弦信号截断所得到的，即把无限长余弦信号x(t)与窗函数相乘，此时所需的窗函数为:

机械工程测试技术试卷4,有答案

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 。 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．下列函数表达式中，(B)是周期信号。 A ．5cos100()00 t t x t t π? ≥?=? ?

2014机械工程测试技术成人习题(新)

2014机械工程测试技术习题 第一章、信号及信号分析 1,求下图周期方波的傅立叶级数（三角函数函数形式）。画出频谱图A(ω)—ω、φ(ω)— ω 图。 2，下图所示周期三角波的数学表达式为 40 2()402A T A t t T x t A T A t t T ?+-<

第二章、传感技术基础 1 电容位移传感器由下式描述： 0.5δ =A C 式中，A =300为传感器探头的横截面积(mm 2)；δ为空气隙距离(mm)。 求空气隙从0.2mm 变到0.3mm 时电容值的变化。空气介质的介电常数1F/m ，真空的介 电常数=8.85×10-12F/m 。 2 下图为一矩形的叠加型电容传感器，极板宽度a=55mm ，长度b=50mm ，极板间距 =0.3mm ，用此传感器测量位移x ，试求此传感器的灵敏度(F/mm)，并画出此传感器的特性曲线。假设介质为空气，ε0=8.85×10-12F/m 。 第三章、信号处理基础 1 已知直流电桥R l=9725Ω ，R 2=8820Ω ，R 3=8850Ω ，R 4=9875Ω ，若激励 电压e 0=24V ，试求输出电压e r ，若R 4可调，试求电桥平衡时的R 4值。 2 选用电阻值R =100Ω ，灵敏度S =2.5的电阻应变片与阻值R =的固定电阻组成电 桥，供桥电压为10V ，当应变片应变为1000时，若要使输出电压大于10mV ，则 可采用何种接桥方式？计算输出电压值(设输出阻抗为无穷大)，并画出接线圈。 3 以阻值，灵敏度S =2的电阻应变片与阻值的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ， 并假定负载电阻无穷大，当应变片上的应变分别为1和1000时，半桥单臂、半桥 双臂及全桥的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。

《机械工程测试技术基础》期末复习题及答案

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： 离散的 ，谐波型 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。 5、 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2 x σ；。 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。（ v ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ v ） 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。（ v ） （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2 x 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1 21 )(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/2 ，幅值=y √2/2 ，相位=φ -45 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。123 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶级数展开式 、 和 傅里叶变换 。 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 延时 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、 4 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 3 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 2 。 （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 4 。 （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 2 系统。

机械工程测试技术基础试题及答案

《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 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2 sin )(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222 4.141n 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 。 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 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 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

机械工程测试技术基础实验报告

武汉理工大学《机械工程测试技术》课程实验报告 专业：机械电子工程 姓名：大傻逼 年级：2019级 班级：测控1班 学号：201903704567

实验三等强度梁弯矩、拉力测试和标定实验 实验目的 学会制定梁的弯矩和拉力传感器制作方法；学会金属电阻应变片的标定方法；学会通过弯矩信号推导等强度梁的垂向结构参数（固有频率和阻尼比系数） 2实验原理 实验原理图： 应变片R1 R2 R3 R4接线图 （3）电桥的灵敏度 电桥的灵敏度Su是单位电阻变化率所对应的输出电压的大小

Su=U/(ΔR/R)=0.25UO(ΔR1/R1+ΔR2/R2+ ΔR3 / R3- ΔR4 / R4)/(ΔR/ R) n=(R1/R1- R2 / R2+ R3/R3- R4/R4)/(ΔR/ R) 则Su=0.25n U1 式中，n 为电桥的工作臂系数 利用最小二乘法计算单臂全桥的电压输出灵敏度S，S = ΔV/Δm，并做出V～m 关系 在载物平台上加标准砝码，每加一个记录一个放大器输出电压值，并列表： 灵敏度为直线的斜率为 =（1.35+0.81+0.28）-（1.09+0.54+0）/3*2=0.135 V/k 实验图片贴片

贴片一 贴片二 固有频率和阻尼比的计算 在这个实验中，我们使用的是自由衰减法，以下是实验应该得到的曲线样本及物理模型。 做震动减弱原理图

实验步骤及内容 1，按要求，把各实验仪器连接好接入电脑中，然后在悬臂梁上粘紧压电式加速度传感器打开计算机，。。 2，打开计算机，启动计算机上的“振动测试及谱分析.vi ”。 3，选择适当的采样频率和采样点数以及硬件增益。点击LabVIEW 上的运行按钮（Run ）观察由 脉冲信号引起梁自由衰减的曲线的波形和频谱。 4，尝试输入不同的滤波截止频率，观察振动信号的波形和频谱的变化。 5，尝试输入不同的采样频率和采样点数以及硬件增益，观察振动信号的波形变化。 6，根椐最合适的参数选择，显示最佳的结果。然后按下“结束按钮，完成信号采集。最后我选择的参数是：采样频率sf 为512HZ,采样点数N为512点。 7，记录数据，copy读到数据的程序，关闭计算机。