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1、机械工程测试技术基础知识点总结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t为独立变量;而信号的频域描述，以 频率f 为独立变量。3、周期信号的频谱具有三个特点：离散性 ，谐波性 ，收敛性。4、非周期信号包括准周期 信号和瞬态非周期信号。5、描述随机信号的时域特征参数有均值、 均方值 、方差。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x表示)1、各态历经随机过程一定是平稳随
2、机过程。( Y )2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。( Y)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。(Y )(三)简答和计算题1、求正弦信号X(t) Xo Sin t的绝对均值p|x和均方根值Xrms02、求正弦信号x(t) Xo sin( t )的均值x,均方值X2,和概率密度函数 p(x)。3、求指数函数x(t) Ae at(a 0,t 0)的频谱。4、求被截断的余弦函数x(t) cos 0t” '的傅立叶变换。0|t| T5、求指数衰减振荡信号x(t) e at sin
3、6;t(a 0,t 0)的频谱。第二章测试装置的基本特性(一)填空题一 1，一，一t 一，、1、某一阶系统的频率响应函数为H( j )，输入信号x(t) sin',则输出信2j 12号y(t)的频率为 ,幅值 y ,相位 。15 一 41 n22、 试求传递函数分别为一丫一和n2的两个环节串联后组成的系统的3属 0，5s2 1.4nsn2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傅立叶变换法、和 滤波器法。4、当测试系统的输出y(t)与输入x(t)之间的关系为y(t)A0X(t t°)时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为H(j ) 。5、传感器的灵敏
4、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、 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3、两环节的相频特性各为 Qi()和Q2()，则两环节串联组成的测试系统，其相频特 性为。,、，、Q1( )Q2()(1) Qi( )Q2( )(2) QM ) Q2( )(3) 1( ) 2( )(4)Qi( ) Q2()Q1( ) Q2()4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。(1)存在，但5
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 系统。(1)零阶(2) 一阶 (3)二阶 (4)高阶6、 一阶系统的动态特性参数是 一。(1)固有频率 (2)线性度(3)时间常数 (4)阻尼比7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经过的时 间作为时间常数。(1) 0.632 (2) 0.865 (3) 0.950 (4) 0.982(三)判断对错题(用，或X表示)1、一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz的正弦信 号，则必然导致输出波形失真。(X )2、在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输
6、出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。(Y )3、当输入信号x(t)一定时，系统的输出y(t)将完全取决于传递函数H(s),而 与该系统的物理模型无关。(Y)4、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。(Y )5、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。(X )6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。(X)(四)简答和计算题1、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？2、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？3、测试装置实现不失真测试的条件是什么？1，一，4、某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为 H(s) k-(2) k (3) k 1 2(4) k 2
7、9、光电倍增管是利用效应制成的器件。（1）内光电 （2）外光电 （3）先生伏特 （4）阻挡层（三）判断对错题（用，或X表示）1、滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（ Y ）2、涡流式传感器属于能量控制型传感器（Y）3、压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（ X ）4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（ X ）。求其对 0.005s 1周期信号 x(t) 0.5cos10t 0.2cos(100t 45 )的稳态响应 y(t)。15、将信号cos t输入一个传递函数为H(s) 的一阶装置，试求其包括瞬1 s态过程在内的输出y(t)的表达式。第三章常用传感器(一)填空题
8、1、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：前者利用几何形变 引起的电阻变化,后者利用电阻率变化引起的电阻变正一3、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）。
9、7、压电式传感器是利用某些物质的压电效应 而工作的。（二）选择题1、电阻应变片的输入为 。（1）力 （2）应变 （3）速度 （4）加速度2、结构型传感器是依靠的变化实现信号变换的。（1）本身物理性质 （2）体积大小 （3）结构参数（4）电阻值3、不能用涡流式传感器进行测量的是 。（1）位移 （2）材质鉴别 （3）探伤 （4）非金属材料4、变极距面积型电容传感器的输出与输入，成 关系。（1）非线性（2）线性 （3）反比（4）平方5、半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 。（1）长度 （2）截面积（3）电阻率 （4）高通6、压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的 产生变化
10、。（1）固有频率 （2）阻尼比（3）灵敏度 （4）压电常数7、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 传感器。（1）电容式 （2）压电式（3）电阻式 （4）电涡流式8、自感型可变磁阻式传感器，当气隙变化时，其灵敏度S与 之间的关系4、电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能测量理由是什么？不能 测量理由是什么？应采取什么措施改进，就可以用电涡流传感器测量了。5、压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？6、试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。(1)用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；(2)两个线圈通常应该接在什么电路中？用
11、图说明如何接法。7、某电容传感器(平行极板电容器)的圆形极板半径 r 4(mm),工作初始极板间距离0 0.3(mm),介质为空气。问：(1)如果极板间距离变化量1( m),电容的变化量 C是多少？(2)如果测量电路的灵敏度ki 100(mV/pF),读数仪表的灵敏度k2 5(格/mV)在1( m)时，读数仪表的变化量为多少？第四章 信号调理、记录和显示(一)填空题1、电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为 电压电流输出的装置。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、
12、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 值随被测信号的频率而变化。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，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 h、fc2的定义为副频特性曲线降为最大值几倍时对应的频率为截止频率 一,其带宽B=fc2-fc1_,若为倍频程滤波器fc1与fc2的关系为fc2=1.26fc18、RC低通滤波器中RC俏愈 大、则上截止频率愈低 (二)选择题1、设有一电路，Ri是工作桥臂，R1 R2 R3 R40 工作时 R160为电桥的电源
13、电压。R2 , R3 , R4是固定电阻，且R12 R ,则电桥输出电压ey(1)R14R160(2)R12R160R1(3) 60R1(4)2 R1R1602、3、调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号(1)相乘(2)相除(3)相加(4)相减f2(2)使电感量转变为电压量(4)使频率转变为电流区间近于平直，在f20区间急剧衰4、电路中鉴频器的作用是(1)使高频电压转变成直流电压(3)使频率变化转变为电压变化5、一选频装置，具幅一频特性在 减，这叫滤波器。(1)低通(2)高通 (3)带通(4)带阻6、一带通滤波器，其中心频率是fo, -3dB带宽是B,则滤波器的品质因数Q(1) fo B
14、(2) fo B (3) foB (4) fo/B(三)判断对错题(用，或X表示)1、平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。(Y)2、调幅波是载波与调制信号的 叠加。(X )3、带通滤波器的波形因数 值越大，其频率选择性越好。(X )4、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。(Y )(四)简答和计算题1、何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡，桥臂参数应满足什么条件？交流电桥 应满足什么条件？2、调幅波的解调方法有哪几种？3、抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率如何确定？4、相关滤波器的的基本原理是什么？举例说明其工程应用。5、以阻值R 12o ，灵敏度S 2的电阻丝
15、应变片与阻值为12o的固定电阻 组成电桥，供桥电压Vo 3V ,若其负载电阻为无穷大，应变片的应变2ooo 。(1)求单臂电桥的输出电压及其灵敏度。(2)求双臂电桥的输出电压及其灵敏度6、若x(t)为调制信号，y(t) cos2 fot为载波，Xm(t)为调幅波(如图所示)(1)利用傅里叶变换性质说明调幅过程的原理。(2)画出载波与调幅波的双边频谱图。第五章信号处理初步（一）填空题1、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 03、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
16、带宽,还应使采样频率满足采样定理即 fs>2fh。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J00 Hz。5、若x 是均值为ux为零的宽带随机信号其自相关函数p =0时R（力x2, T 8 时 R 0 06、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 Acos（），则该信号的均方值为x2 =A,均方根值为xrms= A 的根次 。8、最常用的功率谱估计方法为一周期图法。 .、. 2.-9、Sx（f）为信号的 功率密度 沿频率轴的分布，|X（f）称为加10、巴塞伐尔定理表示在 时域 中计算的信号总能
17、量、等于在 频域 中计算的信号总能量。（二）判断对错题（用，或X表示）1、频率分辨力越高，则泄漏误差越小。（ X ）2、A/D转换器的位数越多，则量化误差越小。（ Y）3、对于周期信号，经整周期采样后，可完全避免栅栏效应。（ Y ）4、窗函数频谱的主峰瓣宽度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误 差越小。（Y ）5、互相关函数是偶实函数。（X ）6、利用系统输入x（t）与输出y（t）的自功率谱密度函数，可求该系统的频率响应函数。（X ）7、若系统是完全线性的，则输入-输出的相干函数一定为1。（ X ）（三）简答和计算题1、已知信号x（t） A Acos（41） A2 sin（ 2t2）,求
18、信号的自相关函数Rx（）,并画出自功率谱Sx（）（双边幅值谱）。2、求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数。3、相关滤波器的基本原理是什么？举例说明其工程应用。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。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Rx（）和输入一输出的互相关函数Rxy（）之间的关系为Rx（ ） Rx（ T）,试说明该系统起什么作用？6、应用巴塞伐尔定理求sin c2（t）dt的积分值。第六章振动测试（一）填空题1、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< 系统固有频率，速度共振频
19、率 = 系统固有频率,加速度共振频率 > 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, , 。5、按所测的振动性质可将拾振器分为 和。6、阻抗头的前端是 ,后面是测量激振点响应的 。7、压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式： 、和 08、机械系统的主要振动参数是 , 和。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，称为传感器。（二）判断对
20、错题（用，或X表示）1、压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（）2、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（）3、压电式加速度计手持探针法测振时，加速度计的使用上限频率最低。（）4、压电式加速度计的重量越轻，使用上限频率越高，灵敏度越低。（）5、涡流位移传感器属于绝对式拾振器。（）6、低频激振时，激振器的安装固有频率应比激振频率高 3倍以上。（）7、快速正弦扫描激振属于宽带激振法。（）8、脉冲锤的锤头越软，则激励的频率范围越大。（）9、在振动测试中，测得的激励和响应之间的相位差包括了测试系统中所有仪 器的相移。（）（三）简答和计算题1、对单自由度系统质量块受力所引起的受迫振动
21、，分别写出其位移频响函数、速度频响函数、加速度频响函数。2、对单自由度系统基础位移所引起的受迫振动，分别写出其相对位移频响函数、绝对位移频响函数。3、对于压电式加速度计，画出其工作原理图，并说明为什么其上限频率取决 于固有频率？4、对于磁电式绝对速度计，画出其工作原理图，并说明为什么其下限频率取 决于固有频率？5、如何用实频曲线估计系统的固有频率和阻尼比？画图说明参考答案第一章信号及其描述(一)1、信号；2、时间(t),频率(f) ; 3、离散性，谐波性，收敛性；4、准周期，瞬态非周期；5、均值x,均方值x2,方差x2； 6、 偶，奇；(二)1、，； 2、，； 3、X； 4、X； 5、，；22
22、x 0X0X01A(z) 1、) =; 2、0,); 3、； 4、.22X0 cos( t ) a j2 fTsinc (2 f 0)T Tsinc (2 f0)T ; 5、-2 2-0-；a 4 f 0 j4 fa第二章测试装置的基本特性(一)1、1/2, 1/y5, 45 ； 2、123; 3、傅立叶变换法，滤波器法；4、A°e j t0; 5、被测量;6、线性;(二)(4) (3) (2) (4) (2) (3) (1)(三)X V V V X X(四)略 第三章常用传感器（一）1、电阻、电感、电容、涡流；压电、磁电； 2、金属丝的几何变形，半导体材料的电阻率变化；3、差动；4
23、、电荷，电压，电荷；5、涡电流；6、mv / （m/s）; 7、压电效应。(二)(2) (3) (4) (2) (3) , (3) (4) (4) (2)(三)V V X X(四)略 第四章信号调理、处理和记录（一）1、电压或电流；2、激励电压；3、桥臂数；4、相乘，相乘；5、鉴频;6、幅值，频率；7、幅频特性曲线降为最大值的 上0倍时对应的频率为截止频率；B % h； fc2 2fs,8、大；（二）（1） （1） （3） （2） （4）（三）v X X V（四）略 第五章信号处理初步（一）1、概率密度函数，自相关函数；2、带通滤波法，傅立叶变换法；3、有2限带宽，fs 2fh； 4、100;
24、 5、 x , 0; 6、相干函数；7、A,Ja； 8、周期图法；9、功率密度，能谱；10、时域，频域;（二）1、X； 2、V; 3、V; 4、V; 5、X； 6、X； 7、X；“2“2(三)1、Rx( ) AoA1A2cos 1cos 2 ,22Sx( )Ao222去("(1) v (2)(2)；2 .2、 Rxy ( )sin3、同频相关、不同频不相关；4、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、该系统的作用是使信号幅值不变、相位提前 T;oo 1/26、sinc （t）dt1df ；1/2,第六章振动的测试（一）1、小于，等于，大于；2、90; 3、远大于；4、稳态正弦激振，随机激振，瞬态激振；5、相对式，绝对式；6、力传感器，加速度计；7、电荷放大器，电压放大器；8、固有频率，阻尼比，振型；9、参考。（二）1、X； 2、X； 3、，； 4、，； 5、X； 6、，； 7、，； 8、X； 9、（三）略（四）简答和计算题1、哪些传感器可选作小位移传感器？2、涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么？涡流式 传感器能否测量大位移量？为什么？3、电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？