《机械工程测试技术基础》期末考试复习题_在线真题试卷与模拟练习_《机械工程测试技术基础》期末考试复习题_考试宝

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直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将 5cos10 0()0 0t txtt当当 ()20 cos20 ( )atxt ()5sin20 10cos10 ( )xt t t t   

时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为(　　)。A. 频带变窄、幅值增高 B. 频带变宽、幅值压低

为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，传感器的两个电容应当连接成

数字信号的特征是 0() 90w 时所对应的频率 w 作为系统的固有频率的估计值，该值与系统阻尼率的大小

1, ，中心频率 0 0

不能用涡流式传感器进行测量的是 )(0ttx )(0ttx tfjetx02)( tfjetx02)(

22121212uSuRRuRRuy V 2分六、应用题（共16分）1.（6分）某车床加工外圆表面时，表面振纹主要是由主轴箱转动轴上齿轮不平衡惯性力使主轴箱振动所引起，实验测得振纹的频谱如图2(　　)所示，主轴箱内的传动示意图如图2(　　)所示，传动轴Ⅰ、Ⅱ和主轴Ⅲ上的齿轮齿数分别为Z1=30,Z2=40,Z3=20,Z4=50,传动轴Ⅰ的转速为n1=2000转/分（根据传动比计算可知：传动轴Ⅱ的转速为n2=1500转/分，主轴Ⅲ的转速为n2=600转/分），试分析哪一根轴上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响较大？为什么？1.（6分）转动轴I的转动频率为：2000/60=33.3HZ；1分转动轴II的转动频率为：1500/60=25HZ； 1分转动轴III的转动频率为：600/60=10HZ； 1分与实验测得振纹的频谱图比较可知轴II上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大。

22 2412 o(　　)d i i i i iR R R RR R R Ru uu u u uR R R R R R R R R RRR R Ru uR RRR             （4’）由此可知，当 2012RR 时，得 02o iRu uR  ，在忽略了高阶无穷小之后，两电桥的输出电压是一样的，均为 12o iRu uR  。（1’）不同之处是：立式桥由非线性误差，而卧式桥没有，所以卧式桥更精确。（1’）五、分析题（10分）在输油管道上，常装有监测装置用以监测管道的裂损或泄漏，并能确定损伤位置，如图5-21所示。答题说明：漏损处K，视为向两侧传播声响的声源，在两侧管道上分别放置传感器1和传感器2，因为放传感器的两点距漏损处不等远，则漏油的音响传至两传感器就有时差，在互相关图上 m 处 )(21xxR 有最大值，这个 m 就是时差。由 m 就可确定漏损处的位置： )(21max21mxxxxRR ； ms21 式中：s—两传感器的中点至漏损处的距离；  —音响通过管道的传播速度。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、52、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__(　　)__。

压电式传感器后面的放大器的主要功能为(　　)。A.阻抗变换 B.信号放大 C.阻抗变换和信号放大D.不确定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(　　)

1 1 2 21 1 4 2 2 3 0 00 02 20

对于电压放大器来说，当改变电缆的型号尺寸，输出电压将不改变。16、前置放大器在电路中起到了放大传感器微弱信号和将传感器的低阻抗输出变换为高阻抗输出的作用。

霍尔式传感器是目前国内外应用最广的一种磁敏传感器之一，其工作原理为霍尔效应。(T)18、差动半桥接法的灵敏度是单臂电桥灵敏度的3倍。

在直流电桥中，只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积，则电桥一定处于平衡。30. 测试系统的灵敏度越高测量性能越好。三、填空题1、若x(t)的傅立叶变换是X  （  ）=-t  ）。3、x(t)的频谱是X x R P R L U y U i dfeftj21 件下，它的输出量与输入量之间有较好的线性关系？输入量是被测量的位移。输出量是电压值。只有当变阻器的最大电阻值与后接电路的输入电阻比值趋于0时，它的输出量与输入量之间有较好的线性关系4、金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何特点？前者是利用导体形变引起阻值变化，后者是利用半导体电阻率变化引起阻值变化。金属电阻丝应变片稳定性和温度特性好，但灵敏度系数小。半导体应变片应变灵敏度大；体积小；能制成具有一定应变电阻的元件，但温度稳定性和可重复性不如金属应变片。5、简述压电效应现象；石英晶体所产生的横向和纵向压电效应产生的电荷聚集在哪里？其大小分别如何计算？某些物质在外力的作用下，不仅几何尺寸发生了变化，而且内部极化，某些表面上出现电荷，形成电场。当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这一现象称为压电效应现象。石英晶体所产生的众向压电效应产生的电荷 xq 聚集在与电轴(X)垂直的平面上，其大小为 Fdqx11 。石英晶体所产生的横向压电效应产生的电荷 xq 聚集在与电轴(X)垂直的平面上，其大小为 baFdqx/12 。传感器将被测物理量(如噪声,温度等)检出并转换为电量，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变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。8、什么是负载效应？对于电压输出的环节，减轻负载效应的措施有哪些？当一个装置联接到另一装置上时，由于发生能量交换而使前装置的联接处甚至整个装置的状态和输出都将发生变化的现象称为负载效应。对于电压输出的环节，减轻负载效应的办法有:(1)提高后续环节(负载)的输入阻抗；(2)在原来两个相联接的环节之中，插入高输入阻抗、低输出阻抗的放大器，以便一方面减小从前环节吸取能量，另一方面在承受后一环节（负载）后又能减小电压输出的变化，从而减轻负载效应；(3)使用反馈或零点测量原理，使后面环节几乎不从前环节吸取能量。9、试说明二阶测试系统的阻尼度大多采用的原因。阻尼比在这个范围内可提高系统响应的快速性，以及工作的范围更大些。10、简述涡流式传感器的工作原理，它有哪些特点?把一个线圈放到一块金属导体板附近，相距为δ，当线圈通以高频交流电流i时，便产生磁通Φ，此交变磁通通过邻近的金属板，金属板上便产生闭合的感应电流i1，即涡电流，涡电流也会产生交变磁场Φ1，根据楞次定律，涡电流产生的交变磁场Φ1与线圈的磁场Φ变化方向相反，Φ1总是抵抗Φ的变化，由于涡电流磁场的作用，使原线圈的等效阻抗Z发生变化，变化程度与δ有关。11、何谓压电效应?压电式传感器对测量电路有何特殊要求?为什么?某些物质在外力的作用下，不仅几何尺寸发生了变化，而且内部极化，某些表面上出现电荷，形成电场。当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这一性质称为压电效应。压电式传感器的测量电路必须有高输入阻抗并在输入端并联一定的电容Ci以加大时间常数 CR0 。主要是为了在测量动态量时，获得一定的输出电压并实现不失真测量。12、试述霍尔效应及其用来测量位移的原理。将霍尔元件置于磁场B中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。五、计算分析题1、试用相关分析的知识说明如何确定深埋在地下的输油管裂损的位置。裂损处可视作向两侧传播声响的声源，在两侧管道上分别安置传感器1和传感器2，并将两传感器信号输出端接到相关分析仪器上。因为放置传感器的两点距裂损处不等远，则漏油的音响传至两传感器就有时差，在互相关图上 m 处 )(xyR 有最大值，这个 m 就是时差。由 m 就可确定裂损处到两传感器中点的距离为 2/mvs ， v 为音响在管道中的传播速度。2、简述霍尔效应现象，并说明如图所示利用霍尔传感器是如何测位移的？p1113、求周期信号x(t)=0.6cos(10t+30 o )+0.3cos(100t-60 o )通过传递函数为H(s)=1/(0.005s+1)的装置后所得到的稳态响应。（10分）解：根据线性系统的叠加特性以及同频率特性，可设稳态响应函数为y（t）=0.6A(10)cos(10t+30 o +  (10))+0.3A(100)cos(100t-60 o +  (100))由H(s)=1/(0.005s+1)可得H(jω)=1/(j0.005ω+1)，则A(ω)=1/ 1)005.0(2 ,  (ω)=-arctan（ 005.0 ）故A(10)=  (10)=A(100)=  (100)=4、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？(11分)1）半桥相邻双臂各串联一片；2）半桥相邻双臂各并联一片。5、试用相关分析的知识说明如何测量热轧钢带的运动速度。（10分）

已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源为 )2cos()(0tfty ，输入信号x(t)的幅值谱如图所示。电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号和低通滤波器输出信号幅值谱Xm(j

属于能量控制型的传感器有电阻式传感器、涡电流传感器、电容式传感器、电感式传感器等等。10.根据载波受调制的参数不同，调制可分为调频、调幅、调相。11.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12.测试装置的动态特性可以用传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数进行数学描述。二、选择题(　　)1. 不能用确定的数学公式表达的信号是 d 信号。A复杂周期 B非周期 C瞬态 D随机2. 平稳随机过程必须b。A连续B统计特征与时间无关C各态历经D统计特征等于时间平均

（）非周期信号的频谱是连续的。2. （）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。3. （）调幅波是载波与调制信号的叠加。4. （）涡流传感器属于有源传感器。5. （）滑线变阻器式传感器不适于微小位移量的测量。6. （）窗函数频谱的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。7. （）恒带宽滤波器的中心频率越高，其带宽越宽。8. （）随机激振属于宽带激振法。9. （）压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。10.（）若系统是完全线性的，则输入输出的相干函数一定为1。一、简答题（每题5分，共30分）1. （5分）

激励电压(　　)6. 导体机械形变、半导体电阻率的(　　)7. 压电效应

(　　)单臂：

信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？(　　)答：①各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系，并尽量不失真；(　　)②尽可能减小或消除各种干扰。(　　)2.周期信号的频谱具有哪几个特点？(　　)答：①周期信号的频谱是离散的。(　　)②每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。(　　)③各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。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。因此，在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量。(　　)

什么是调制和解调？为什么要调制？(　　)答：所谓调制，就是在调制信号(　　)的控制下，使载波信号(　　)的某些参数(　　)发生变化的过程。(　　)解调，就是从已调制波中恢复出调制信号的过程一般的被测量，如力、位移、应变等，经传感器检测变换后，常常是一些缓变的电信号。(　　)经过调制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，调制波抗干扰能力强，也便于传输。(　　)