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机械工程测试技术习题集含答案

《机械工程测试技术》课程习题集

习题

【说明】：本课程《机械工程测试技术》（编号为09009）共有计算题,简答题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题]等试题类型未进入。

一、计算题

1. 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

2. 求所示信号的频谱

)5.2()5.2(2

)(21-+-=t x t x t x

式中x 1(t ), x 2(t )是所示矩形脉冲。

T 1

-T 1

-T

)

(t x )

(1t x t t

t )

(2t x

3. 余弦偏置调制信号t f t f t x z m ππ2cos )2cos 1()(0+=的频谱。

4. 已知信号x(t)=5sin10t+5cos(100t-π/4)+4sin(200t+π/6)，通过传递函数为

005.01

)(+=

s s H 的测试系统，试确定输出信号的频率成分并绘出输出信号的幅值谱。 5. 一阶温度传感器，其时间常数τ=3.5 (s)，试求：将其快速放入某液体中测得温度误差

在2％范围内所需的近似时间。

6. 有一金属电阻应变片，其灵敏度S=2.5，R =120Ω，设工作时其应变为1200με，问

ΔR 是多少？若将此应变片与2V 直流电源组成回路，试求无应变时和有应变时回路的电流各是多少？。

7. 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？

8. 已知低通滤波器的频率特性为)21(1)(τπf j f H +=，式中τ= 0.05s,当输入信号

)45100cos(2.010cos 5.0)( -+=t t t x 时，求其输出)(t y ,并比较)(t y 与)(t x 的幅值与相

位有何区别。

9. 进行某次动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/Mpa,将它与

增益为0.005v/nc 的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/v 。试计算这个测量系统的总灵敏度。又当压力变化为3.5Mpa 时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？

10. 应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径D=10cm ，材料弹性模量E=205×

109N/m 2，用它称50吨重物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏度系数S=2，R=120Ω，问电阻变化多少？

11. 余弦信号被矩形脉冲调幅，其数学表达式为

????

?>≤=T

t T t t f t x s 0

2cos )(0π

试求其频谱

12. 已知某信号的截频f c ＝125Hz ，现要对其作数字频谱分析，频率分辨间隔f ?＝1Hz 。

问：1)采样间隔和采样频率应满足什么条件？2)数据块点数N 应满足什么条件？3)原模拟

信号的记录长度T ＝?

13. 求同周期的方波和正弦波的互相关函数

14. 已知理想低通滤波器????

?<=-其它

)(0

20c f j f f e

A f H τπ

试求当δ函数通过此滤波器以后的时域波形。

15.应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径D=10cm，材料弹性模量E=205×109N/m2，用它称50吨重物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏度系数S=2，R=120Ω，问电阻变化多少？

二、简答题

16.什么是信号的频谱？周期信号的频谱有什么特点？

17.试述线性系统最主要的特性及其应用。

18.测量系统主要有哪几种干扰？如何减少这些干扰？

19.试举例说明测试系统的组成环节的主要功能。

20.什么是信号？信号处理的目的是什么？

21.什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？

22.试述实现不失真测量的条件。

23.试述信号的幅值谱与系统的幅频特性之间的区别

24.说说设计测试系统的原则

25.什么是信号的预处理？主要有什么内容？

26.在信号采集前一般要求对模拟信号作哪些预处理?为什么?？

27.简述脉冲响应函数与频率响应函数、传递函数之间的联系。

28.电阻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？

29.简述压电式传感器需要配置前置放大器的原因；常用的前置放大器有哪两种?

30.抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？

31.试说明二阶装置的阻尼比ζ多采用ζ＝（0.6~0.7）的原因。

32.选用传感器应注意哪些问题？

33.某一系统的输人信号为x(t)，若输出y(t)与输入x(t)相同，输入的自相关函数Rx(τ)和输入—输出的互相关函数Rxy(τ)之间的关系为Rx(τ)=Rxy(τ+T)，试说明该系统起什么作用？

34.极距变化型电容式传感器的工作原理是怎样的？请叙述其输入输出表达式、灵敏度表达式和应用场合。

35.有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？

1）半桥双臂各串联一片；

2）半桥双臂各并联一片。

36.说说信号数字分析流程，简述各部分的功能。

37.什么是信号的加窗？加窗后对信号有什么影响？

38. 简述相关分析的工程应用。

39. 说说采样中的混叠是如何产生的，怎样才能避免？

40. 有一个200HZ 的方波信号，采样频率为500HZ ，请问是否产生混迭？为什么？三、填空题（略）……

答案

一、计算题

1. 解在x(t)的一个周期中可表示为

?<<≤=2

1)(11

T t T T t t x

该信号基本周期为T ，基频ω0=2π/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c n 当n =0时，常值分量c 0：

T dt T a c T T 100211

1===?-

当n ≠0时，

0011

T T t jn T T t

jn n e

jn dt e

c -----

ωωω

最后可得

???-=-j e e T n c t jn t jn n 22

000ωωω

注意上式中的括号中的项即sin (n ω0 T 1)的欧拉公式展开，因此，傅里叶序列系数c n 可表

示为

0)(sin 2)sin(210010≠==

n T n c T

T n T n c n ，ωπ

ωω

其幅值谱为：)(sin 211

T n c T

T c o n ω=，相位谱为：ππ?-=,,0n 。频谱图如下：

2. 解：求得x 1(t ), x 2(t )的频谱分别为

f f f X ππsin )(1=和f

f X ππ3sin )(2= 根据傅里叶变换的线性性质和时移性质可得：

?????+=-f f e f X f

j ππππ3sin sin )(215

3. 解：

)]

()()()([41

)]()([21]

2cos 2[cos ]2[cos )(00000f f f f f f f f f f f f f f f f t f t f F t f F f X z z z z z z z z m +-+--+-+++++-++=?+=δδδδδδπππ 4. 解：

πφτπ21002102)(411)(212

22=

-=+=

f f f arct

g f f f H

7.7805.02100

2)(196

.005

.02100411

)(56.2605.0210

2)(894

.005.0210411

)(222

222112

211-=??-==???? ???+=-=??-==????

???+=

πφππππφππarctg f f A arctg f f A )7.7845100cos(196.02.0)56.2610cos(894.05.0)( --?+-?=∴t t t y

)7.123100cos(0392.0)56.2510cos(447.0 -+-=t t

5. 解：将温度传感器快速放入某液体中测量温度，属于其实质是阶跃输入

根据阶跃输入状态下，一阶系统的响应特征，当t 约为4τ时，其输出值为输入值的98.2%。

6. 解: 由P59,公式(3-2)可知，

Ω=???===36.05.21012001206S R dR S R dR

ξξ

无应变 mA A R U t i 3.8103.812022

2)(3=?=?==-

有应变 mA A R R U t i 8.5108.536

.02402

2)(3=?=+=?+=-

7. 解：一阶装置,有 1

)(+=Ts s H

12])2(1[1

)(f T f H π+=

今5.0=T ，有2

12])2(1[1

)(f T f H π+=

幅值误差小于2% , 应98.0)(>f H 求出Hz f 08.0< 对被测信号：

周期是2s,Hz f 5.01=,537.0)(1=f H ，幅值误差为46.3% 周期是5s, Hz f 2.02=,847.0)(2=f H ，幅值误差为15.3%

8. 解：将输入信号的各次谐波统一写成X i sin(ωi t+φxi )的形式

x(t)=5sin10t+5sin(100t+π/4)+4sin(200t+π/6)

设输出信号为y(t)，根据频率保持特性，y(t)的频率成分应与x(t)的频率成分相同，各频率成分的幅值和相位可由输入信号的幅值和相位与测试系统频率响应特性H(ω)确定，根据题设条件，可得系统的频率响应函数 1

005.01

)(+=j H ωω

系统的幅频特性

)

005.0(11)(ωω+=

ωωφ005.0)(arctg -=

绘出y(t)的幅值谱如右图。

9. 解：系统的总灵敏度为：

90．9X0。005X20=9。09

测量系统的总灵敏度为9。09mm/MPA

记录笔的偏移量为：

9．09X3.5=31。815mm

10. 解：因为：A

F E =

σσ

所以：E

D N AE

F ????=

=2)2

()

(10100050πξ

292

2101.3)(10205)()2

1.0(

)

(10100050-?=?????=

m N m N π )(754.010744210

1.312044

Ω=?=???==--S R dR ξ

11. 解：设)(2cos )(0t w t f t x s ?=π

其中 ????

?<<=T

t T t t w 0

1)(

c T dt e dt e t w t w F f f f f t f F T

ft j ft j πδδπππ2sin 2)()]([)

)(21]2[cos 22000===-++=??--∞

∞

]

)(2[sin ])(2[sin )]

)(21[2sin 2)]([0000T f f c T T f f c T f f f f fT c T t x F s -++=-++*=ππδδπ

12. 解：

1) 信号的带宽为125Hz ，采样频率应该大于等于它的两倍，所以 250≥s f Hz ， 41

≤=?s

f ms 。

2) 频率分辨间隔f ?＝1Hz ，所以1=?N s 。如果取ms 4=?，则

250=N

若N 值取基2数，则N ＝256。

模拟信号记录长度?≥N T 理论上至少应在1.024秒以上 13. 解：因方波和正弦波同周期，故可用一个周期内的计算值表示整个时间历程的计算值，又根据互相关函数定义，将方波前移τ秒后计算：

ωτ

ωτπωτπωτπωτπωτππ

ωωωωωωωτττττττττsin 2

sin 421

23cos 12cos 23cos 12cos 21cos cos cos 1sin 1sin 1sin 11)(4343440434

3440=?=

?????

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

????+-=?

??????-+?+?-=--------???T

T T T T T T T T T xy t t t T tdt tdt tdt T R

14. 解：根据线性系统的传输特性，将δ函数通过理想滤波器时，其脉冲响应函数)(t h 应

是频率响应函数)(f H 的逆傅里叶变换，

由此有：

)]

(2[sin 2)()(0022020τππτππ-===?

?--∞∞-t f c f A df

e e A d

f e f H t h c c f f ft j f j ft j c

15. 解：因为：A F E =

σσ

所以：E

D N AE

F ????=

=2)2

()

(10100050πξ

292

2101.3)(10205)()2

1.0(

)

(10100050-?=?????=

m N m N π )(754.010*******.312044

Ω=?=???==--S R dR ξ

二、简答题

16. 答：信号的幅值或相角与信号频率的关系，称为信号的频谱。周期信号的频谱具有离

散性、谐波性、谐波的幅值随谐波次数的增高而减小。

17. 答：线性系统最主要的特性是线性特性和频率保持特性。

在分析线性系统多输入同时作用下的总输出时，人们常常将多输入分解成许多单独的输入分量。利用频率保持特性判断信源。

18. 答：电磁干扰、信道干扰、电源干扰。良好的屏蔽，采用交流稳压器、隔离稳压器。

选用低噪声器件。

19. 答：测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。测试过程中

传感器将反映被测对象特性的物理量，如压力、加速度、温度等，检出并转换为电量，然后传输给中间变换装置；中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D 变换后用软件进行计算，再将处理结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置；最后由显示记录装置将测量结果显示出来，提供给观察者或其他自动控制装置。

20. 答：信号是反映被测系统的状态或特性的某些有用信息，通常表现为随时间变化的物理量。信号处理的目的是：⑴分离信噪，提高信噪比⑵从信号中提取有用的特征信号⑶修正测试系统的某些误差，如传感器的线性误差、温度影响等。

21. 答：频率响应函数为输出的和输入的付氏变换之比。系统函数频率响应函数为输出的

和输入的拉氏变换之比。S=σ+j ω,当σ等于0时，拉氏变换就变成了付氏变换。所以频响函数是系统传递函数的一个特例。

22. 答：要实现不失真测试，测试装置的幅频特性和相频特性分别满足

A （ω）=A 0=常量 φ（ω）=-t 0ω

如果A （ω）不等于常数时所引起的失真为幅值失真，φ（ω）与ω之间的非线性关系所引起的失真称为相位失真。

23. 答：（1）对象不同，前者对象是信号；后者的对象是系统；（2）前者反映信号的组成，

后者反映系统对输入信号不同频率成分的幅值的缩放能力（3）定义不同：处理方法各异：前者是对信号付氏变换的模，后者是输出的付氏变换与输入的付氏变换之比的模

24. 答：减少测试环节，阻抗匹配，满足不失真测试条件

25. 答：信号的预处理把信号变成适于数字处理的形式，以减轻数字处理的困难。 26. 答：信号的预处理是把信号变成适于信号数字处理的形式，以减轻数字处理的困

难。预处理包括：（1）电压幅值调理，以便适宜于采样。（2）必要的滤波，以提高信噪比（3）隔离信号中的直流分量（4）如原信号经过调制，则应先行解调。。

27. 答：当输入信号的作用时间小于0.1τ（τ为一阶系统的时间常数或二阶系统的振荡周期）时，则可以近似地认为输入信号是单位脉冲信号δ(t)，其响应则称为单位脉冲响应函数，又称为权函数，根据δ(t)函数的筛选性质：

1)()(0

==?∞

-dt e t X t j ωδω

立即有)()()()(ωωωωH X H Y ==

对上式两边求付氏逆变换：

=-ω

)(

)]

(

)(1t

[

以上推导可以看出在单位脉冲信号输入的时候，系统输出的频域函数Y(s)，就是系统的频率响应函数H(ω)，而其时域响应函数y(t)，就是脉冲响应函数h(t)，它表示测试系统在时域内的动态传递特性。

28.答：电阻应变片是利用导体形变引起电阻变化，后者利用半导体电阻率变化引起电阻变化。半导体最突出的优点是灵敏度高。但温度稳定性差。电阻应变片灵敏度较低，但稳定性较好。

29.答:因压电式传感器的输出电阻很大、电荷量很小，信号微弱；前置放大器有电荷放大器与电压放大器两种。电荷放大器具有输入阻抗高，输出电压与压电式传感器电荷成正比、与反馈电容成反比，且与电缆分布电容无关；电压放大器具有电路简单，成本低的特点，压电式传感器须与电缆配套使用。

30.答：应选用低通滤波器以滤掉高频成分，目的是使信号变为限带信号，以避免在模拟信号采样中产生混叠。

31.

答：1）灵敏度：传感器的量程范围是和灵敏度紧密相关的。传感器的灵敏度并非越高越好，根据被测量要求来选取。

2）线性范围：为了保证测量的精确度，传感器必须在线性区域内工作。

3）响应特性：传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。但实际传感器的响应总有一迟延，但迟延时间越短越好。

4）可靠性：经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。

5）精确度：表示传感器的输出与被测量的对应程度。传感器的精确度也并非越高越好，因为还要考虑到经济性。

6）工作方式。传感器在实际测试条件下的工作方式，也是选用传感器时应考虑的重要因素。

另外，还尽可能考虑结构简单、体积小、重量轻、价格便宜、易于维修和更换等因素。

32.答：1）灵敏度：传感器的量程范围是和灵敏度紧密相关的。传感器的灵敏度并非越高越好，根据被测量要求来选取。

2）线性范围：为了保证测量的精确度，传感器必须在线性区域内工作。

3）响应特性：传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。但实际传感器的响应总有一迟延，但迟延时间越短越好。

4）可靠性：经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。

5）精确度：表示传感器的输出与被测量的对应程度。传感器的精确度也并非越高

越好，因为还要考虑到经济性。

6）工作方式。传感器在实际测试条件下的工作方式，也是选用传感器时应考虑的重要因素。

另外，还尽可能考虑结构简单、体积小、重量轻、价格便宜、易于维修和更换等

因素。

33. 答：由于

)

T (R )(R xy x +τ=τ （2分）

dt )T t (y )t (x T 1dt

)t (x )t (x T

1)(R T

0T T

T x lim lim ?=?+τ+τ+=τ∞→∞→

)t (x )T t (y τ+=+τ+ （2分）

所以

)T t (*)t (x )T t (x )t (y -δ=-=

jTw e )jw (H ),T t ()t (h -=-δ= （2分）

该系统为一延时系统。

34. 答：由电容式传感器公式δ

εεA

C 0=

可知，当改变其中参数δ，即极距时，相应的会改变电容器的电容量输入输出表达式如下：

δδεεd A

dc 2

灵敏度表达式： 201

εεδA d dc S -==

该传感器适合测量较小距离的测量

35. 答：电桥的电压灵敏度为o /U S R R =

?，即电桥的输出电压o R

U S R

?=和电阻的相对

变化成正比。由此可知：

1）半桥双臂各串联一片，虽然桥臂上的电阻变化增加1倍，但桥臂总电阻也增加1倍，其电阻的相对变化没有增加，所以输出电压没有增加，故此法不能提高灵敏度；

2）半桥双臂各并联一片，桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一半，电阻的相对变化也没有增加，故此法也不能提高灵敏度。

36.答：整个系统由三部分组成：模拟信号予处理，模数转换和数字运算分析。

模拟信号予处理主要有抗频混滤波和幅值适调，模拟数字转换完成模拟电压离散采样和幅值量化，运算分析单元实现信号的时域截断和加窗，进而完成各种分析运算

37.答：断截取有限长度段信号的过程称为对信号的时域截断，它相当于通过一个长度有限的时间窗口去观察信号，因而又叫做加窗。信号经加窗后，窗外数据全部置零，波形发生畸变，其频谱自然也有所变化，这就产生了截断误差。

38.答：相关函数描述了信号波形的相关性（或相似程度），揭示了信号波形的结构特性．相关分析作为信号的时域分析方法之一，为工程应用提供了重要信息，特别是对于在噪声背景下提取有用信息。

39.答:当采样时不满足信号的采样定理的时候就会产生混叠，要避免混叠的产生，采样频率必须大于信号最高频率的两倍。

40.答：要产生混迭。

200Hz方波信号是由基频为200HZ的正弦信和它的谐波分量所组成，它的最高频率成分为无穷大，因为不满足采样定理，要产生混迭。

三、填空题

（略）……

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课后答案

2-1 进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa ，将它与增益为0.005V/nC 的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V 。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa 时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？解：若不考虑负载效应，则各装置串联后总的灵敏度等于各装置灵敏度相乘，即 S =90.9(nC/MPa)?0.005(V/nC)?20(mm/V)=9.09mm/MPa 。偏移量：y =S ?3.5=9.09?3.5=31.815mm 。 2-2 用一个时间常数为0.35s 的一阶装置去测量周期分别为1s 、2s 和5s 的正弦信号，问稳态响应幅值误差将是多少？解：设一阶系统1 ()1 H s s τ= +，1()1H j ωτω=+ ()()A H ωω== = ，T 是输入的正弦信号的周期稳态响应相对幅值误差()1100%A δω=-?，将已知周期代入得 2-3 求周期信号x (t )=0.5cos10t +0.2cos(100t ?45?)通过传递函数为H (s )=1/(0.005s +1)的装置后得到的稳态响应。解：1()10.005H j ωω= + ，()A ω=()arctan(0.005)?ωω=- 该装置是一线性定常系统，设稳态响应为y (t )，根据线性定常系统的频率保持性、比例性和叠加性得到 y (t )=y 01cos(10t +?1)+y 02cos(100t ?45?+?2) 其中 0101(10)0.50.499 y A x == ≈， 1(10)arctan(0.00510) 2.86??==-?≈-? 0202(100)0.20.179 y A x == ≈， 2(100)arctan(0.005100)26.57??==-?≈-? 所以稳态响应为()0.499cos(10 2.86)0.179cos(10071.57)y t t t =-?+-? 2-5 想用一个一阶系统做100Hz 正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5%以内，那么时间常数应取多少？若用该系统测量50Hz 正弦信号，问此时的振幅误差和相角差是多少？解：设该一阶系统的频响函数为 1 ()1H j ωτω = +，τ是时间常数

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

第三章：常用传感器技术 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。如图所示的气体压力传感器。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：（1）金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”，即电阻材料在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化的现象，其电阻的相对变化为()12dR R με=+；（2）半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”，即电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的现象，其电阻的相对变化为dR d E R ρλερ == 。 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：根据应变效应表达式R /R =S g 得 R =S g R =2100010-6120=0.24 1）I 1=1.5/R =1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I 2=1.5/(R +R )=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 3）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？

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，

机械工程测试技术试题(含答案)

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____2__倍. 2、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有__时域法_和__频域法_。 3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的__压电效应____。 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___灵敏度___。 6、信息与信号二者间关系是___信息在信号之中___。 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 0时，相关程度___最高__。 8、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的___被测量__越小。 9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取(有用信号) 10、时域信号的时移，则频谱变化为（相移） 11、记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽(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(接近1/√2 ) 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(A1＇sin （w1t+φ＇１）+A2＇sin （w2t+φ２＇）) 14、概率密度函数提供了随机信号（沿幅值域分布）的信息 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(电涡流式) 16、只使在fe 1～fe 2间频率的信号通过，应采用（带通）滤波器 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(≤（０.５-０.６） )振动子的固有频率fn 18、为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（电荷）放大器。 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(含有周期成份)。 20、正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息(丢失) 21、不能用确定的数学公式表达的信号是（随机）信号。 22、非线性度是表示定度曲线（偏离其拟合直线）的程度。 23、自相关函数一定是（偶）函数。 24、为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，通常用（相敏检波器）做为解调器。 25、采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（2 ）倍 26、压电式传感器前置放大器的主要作用是（把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出）。 27、在电桥测量电路中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，___全桥___接法可以获得最大的输出。 28、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用，以下说法错误的是___将传感器的低阻抗输入变成高阻抗输出___。 29、幅值调制装置实质是一个乘法器 30、理想滤波器在通带内的幅频特性为常数 31．变极距型电容传感器的输出与输入，成（非线性）关系。 32．如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大，则该窗函数的泄漏误差（越小）。 33．不能用涡流式传感器进行测量的是(非金属材料)。 34．设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（C ）的频谱为X(f ＋f0）。 A . )(0t t x - B. )(0t t x + C. t f j e t x 02)(π- D. t f j e t x 0 2)(π 35．压电式传感器后面的放大器的主要功能为（阻抗变换和信号放大）。 36．一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（加大两倍）二、判断题

机械工程测试技术基础课后习题答案汇总

机械工程测试技术基础第三版熊诗波绪论 0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。解答：教材P4~5，二、法定计量单位。 0-2 如何保证量值的准确和一致？解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。 3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。 0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？解答：（教材P8~10，八、测量误差） 0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。 ①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm2 解答： ① ② ③ 0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？解答： (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。 (2)要点：见教材P11。 0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压，请问哪一个测量准确度高？解答： (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。量程越大，引起的绝对误差越大，所以在选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程。

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》教学大纲

《机械故障诊断基础》教学大纲课程类别：选修课(专业课) 适用专业；机械设计制造及其自动化执行学时：24学时一、本课程在培养计划中的作用（一）本课程是一门专业课，研究的内容为机械系统动态信号处理与分析及以上内容在典型机械零部件运行过程中的状态分析与识别。在本课程中，培养学生利用所学知识正确分析与判断典型机械零部件运行过程中的状态的技能，并了解掌握故障诊断知识的更新及发展动向。（二）基本要求 1 、从进行机械故障诊断所必备的基本知识与方法出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识：（1）机械系统动态信号处理与分析方法（2）转轴组件的振动特性的描述及故障分析方法。（3）滚动轴承的振动特性的描述及故障分析方法。（4）齿轮箱的振动特性的描述及故障分析方法。（5）红外检测技术。（6）润滑油样分析。 2 、本课程实践性很强，所以实验课是达到本课程教学要求和使学生经受工程技术训练必不可少的环节。开设实验应不少于6学时，重点为典型机械零部件运行过程中振动信号的测试与分析，典型故障信号的分析与故障判断。（三）与其它课程的联系在学习本课程之前应具有《机械工程测试技术基础》课程的知识。讲课学时的分配：概述 1 学时信号分析方法及应用 3 学时机械故障诊断依据的标准 2学时转轴组件的振动特性描述及故障分析 2 学时滚动轴承的振动特性的描述及故障分析 2学时

齿轮箱的振动特性的描述及故障分析 2 学时红外检测技术 2学时润滑油样分析 2 学时实验 6学时总讲课学时 22学时考试 2 学时二、课程内容的重点、先进性、实用性和特点本课程属专业课，与前设课程《机械工程测试技术基础》课程衔接紧密，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、温度等参量的测试及状态判断中。近年来，随着传感技术、电子技术、信号处理与计算机技术的突破性进展，《机械故障诊断基础》课程从理论、方法到应用领域都发生了很大的改变。要求本课程的讲授要知识面广、实践性强，结合新理论、新方法及新的使用领域，使学生了解前沿动态。三、授课大纲概述课程的内容、方法。诊断信息的来源、获取，典型故障示例，学习方法。第一章信号分析方法及应用 1、时域分析与频域分析。 2、时域与频域的转换。 3、时、频域信号中蕴涵的信息分析。第二章机械故障诊断依据的标准 1、故障诊断的绝对判断标准 2、故障诊断的相对判断标准 3、故障诊断的类比判断标准 4、几种判断标准的选用及判断实例。第三章转轴组件的振动特性描述及故障分析 1、转轴组件的振动机理 2、转轴组件的振动原因识别 3、现场平衡技术第四章滚动轴承的振动特性的描述及故障分析 1、滚动轴承失效的基本形式 2、滚动轴承的振动机理 3、滚动轴承的振动监测及故障判别

机械工程测试技术课后答案

. 思考题与习题 0-1 举例说明什么是测试？答：⑴测试的例子：为了确定一端固定的悬臂梁的的固有频率，可以采用锤击法对梁尽享激振，在利用压力传感器、电荷放大器、波形记录器记录信号波形，由衰减的振荡波形便可以计算出悬臂梁的固有频率。 ⑵结论：由本例可知，测试是指确定被测对象悬臂梁固有频率的全部操作，是通过一定的技术手段-激振。拾振、记录、数据处理等，获取悬臂梁固有频率的信息过程。 0-2 以方框图的形式说明测试系统的组成，简述主要组成部分的作用。答：⑴：测试系统的方框图如图0-1所示。 ⑵：各部分的作用如下。传感器是将被测信息转换成某种电信号的器件；信号调理是把来自传感器的信号转换成适合传输和处理的形式；信号处理环节可对来自信号调理环节的信号，进行各种运算。滤波和分析；信号显示、记录环节将来至信号处理环节的信号显示或存储；模数转换和数模转换是进行模拟信号与数字信号的相互转换，以便于用计算机处理。 0-3 针对工程测试技术课程的特点，思考如何学习该门课程？答：本课程具有很强的实践性，只有在学习过程中密切联系实际，加强实验，注意物理概念，才能真正掌握有关知识。在教学环节中安排与本课程相关的必要的实验及习题，学习中学生必须主动积极的参加实验及完成相应的习题才能受到应有的实验能力的训练，才能在潜移默化中获得关于动态测试工作的比较完整的概念，也只有这样，才能初步具有处理实际测试工作的能力。思考题与习题 1-1 信号的分哪几类以及特点是什么？ ⑴、按信号随时间的变化规律分为确定性信号和分确定性信号，确定信号分为周期信号（包括谐波信号和一般周期信号）和非周期信号（准周期信号和以便非周期信号）；非确定性信号包括平稳随机信号（包括各态历经信号和非各态历经信号）和非平稳随机信号。 ⑵、按信号幅值随时间变化的连续性分类，信号包括连续信号和离散信号，其中连续信号包括模拟信号和一般模拟信号，离散信号包括一般离散信号和数字信号。 ⑶、按信号的能量特征分类，信号包括能量有限信号和功率有限信号。 1-2 什么是单位脉冲函数)(t δ？它有什么特性？如何求其频谱？ ⑴单位脉冲函数的定义在ε时间内矩形脉冲()εδt （或三角形脉冲及其他形状脉冲）的面积为1，当0ε→时，()εδt 的极限()0 lim εεδt →，称为δ函数。δ函数用标有“1”的箭头表示。显然()δt 的函数值和面积（通常表示能量或强度）分别为： ()()0 lim 00εεt δt δt t →∞=?==? ≠? ()()()0 lim lim 1εεεεδt dt δt dt δt dt +∞ +∞ +∞ -∞ -∞ -∞ →→===? ?? ⑵()δt 函数的性质 ①积分筛选特性。当单位脉冲函数()δt 与一个在t=0处连续且有界的信号()x t 相乘时，其积的积分只有在t=0处得到()0x ，其余

机械工程测试技术课本习题及参考答案

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: n A =(2022()cos T n T a x t n tdt T ω-=? 2 02()sin T n T b x t n tdt T ω-=? ) 式中，T 为信号周期, 0ω为信号角频率, 02T ωπ=。 n A ω-图为信号的幅频图, n ?ω-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: n C 是一个复数,可表示为: n C ω-图为信号的幅频图, n ?ω-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()(0,0)at x t Ae a t -= >≥的频谱。参考答案：由非周期信号的傅里叶变换，()()j t X x t e dt ωω∞ --∞ = ? ，得由此得到，幅频谱为：()A X ω= 相频谱为： ()arctan()a ?ωω =- 【2-3】求周期三角波（图2-5a ）的傅里叶级数（复指数函数形式）参考答案：周期三角波为： (2)20()(2)02 A A t T t x t A A T t t T +-≤

机械工程测试技术试卷及答案

机械工程测试技术试卷及答案 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-

《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? ≥?=? ?