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试题三答案

山东理工大学《机械工程测试技术基础》试卷纸( )卷 适用专业 题号 得分 评阅人 复核人 一 二 三 学年第 学期 班级: 考核性质 四 五 六 七 八 姓名: 序号: 命题教师 九 十 考试时间 十一 100 分钟 总分一、填空题(共 20 分,每空 1 分)1、若测试系统由两个环节并联而成,且各个环节的传递函数分别为 H1(S)和 H2(S),则该系统的传递函数为_________。

2、两个时域函数乘积的傅里叶变换等于这两个函数_________。

3、压电式传感器使用________放大器时,其输出电压几乎不受电缆长度的影响 4、在测试装置中,从调制信号的方法来看,当用 12KHZ 的交流信号作为电桥的激励电压时,其作用在于生成________波。

5、交流电桥的平衡条件是________,若某两个相对桥臂接入电阻,为满足电桥平衡条件,另两个相对臂中一个用容抗,另 一个用___________。

6、若测试装置实现不失真测量,则该装置的幅频特性应满足________。

7 、半导体应变片传感器的工作原理是基于 ________ 效应;涡电流式传感器的工作原理是利用金属导体在交变磁场中的 ________效应。

8、滤波器的分辨率越高,则测量信号时其响应速度________。

9、测试装置的动态描述在频域中用 ,在时域用 ,在复数域用______ 10、某二阶系统当工作频率与系统固有频率相等时, A()  , ( )  。

11、压电式传感器常被用于超声波的发射和接收装置中,超声波接收是利用的压电式传感器的________效应。

12、热敏电阻的阻值随温度上升而________。

13、动圈磁电式振动传感器,其输出感应电动势 E 与线圈相对于磁场运动的______成正比,如在测量电路中接入________ 电路和________电路,还可用来测量振动位移和加速度。

1. H(S)=H1(S)+H2(S)2. 傅里叶变换的卷积 3. 电荷 4.调幅 5.相对桥臂阻抗之模乘积相等,阻抗角之和也相等、感抗 6.A(ω )=常数 7.压阻、涡流 8.越慢 9. 频率响应函数、脉冲响应函数、传递函数 10. 1/2ξ 、-90゜11.压电 12. 变小 13.速度、积分、微分二、选择题(共 20 分,每题 1 分)1、当电阻应变片式传感器拉伸时,该传感器电阻(A ) A 变大 B 变小 C 不变 D 不定2、右图作为滤波器时,属于下列哪种滤波器( A) 。

A 低通 B 高通 C 带通 D 带阻 3、信号的时域与频域描述方法是依靠(B )来确立彼了就此的关系。

A 拉氏变换 B 傅氏变换 C 卷积 D 相乘 4、极距变化型电容式传感器,其灵敏度与极距(D ) A 成正比 B 平方成正比 C 成反比 D 平方成反比 5、为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号,常用(B )作为解调器。

A 鉴相器 B 相敏检波器 C 鉴频器 D 滤波器 6、压电式传感器是高阻抗传感器,要求前置放大器的输入阻抗(A ) 。

A 很大 B 很低 C 不变 D 随意 7、调幅信号经解调后必须经过(B) A 高通滤波器 B 低通滤波器 C 相敏检波器 8、用一阶系统作测试装置,为了获得最佳的工作性能,其时间常数τ (A ) 。

A 越小越好 B 越大越好 C 0.6~0.7 之间最好 D 负值最好 9、下列微分方程中, ( B )是线性系统的数学模型。

2 d y dy dx d2y dx d2y dy  t  5 y   x  y  y  10x  7 2 2 2 dt dt dt dt A、 dt B、 dt C、 dt 10、回程误差是表示 ( B )的程度。

A、校准曲线接近拟合直线 B、正反行程不重合 C、接近真值 11、调幅可以看成是调制信号与载波信号 ( A )。

A、相乘 B、相加 C、相除 D、相减 aS 12、传递函数是 2 的滤波器是一种( C )滤波器 S  aS  b A、高通 B、低通 C、带通 D、带阻

试题三答案

图1

…………………………………装……………………………订…………………………线………….……………………………… 13、欲进行旋转齿轮的转速测量,宜选用( B )传感器。

A.压电式 B.磁电式 C.电阻式D.热电式 D )滤波14.一选频装置,其幅频特性在 f1~f2 区间急剧衰减(f2>f1),在 0~f1 和 f2~∞之间近乎平直,这叫( 器。

A.低通 15、下列信号中, ( tB.高通 C.带通 A )信号的频谱是非连续的。

D.带阻 sin w0t A、x(t)= e (  0 ) B、x(t)=Asin( t  1 ) C、x(t)=3sin2t+6sin 2t 16、差动式电感传感器和差动式电容传感器具有( C )的特点。

A.灵敏度提高了一倍,非线性度降低了一倍 B.灵敏度和非线性度都降低了 C.灵敏度提高了一倍,非线性度降低了若干 D.灵敏度提高了若干,非线性度降低了一倍 17、若一个线性系统得输入是 x(t),系统的脉冲响应是 h(t),则系统的输出 y(t)= B A、 X(t)  h(t) B、 x(t)  h(t) C、x(t)+h(t) 18、压电式加速度计,其压电片并联可提高__B__. A 电压灵敏度 B 电荷灵敏度 C 电压和电荷灵敏度 19、测试系统的传递函数和(A ) A 具体测试系统的物理结构有关 B 具体测试系统的物理结构无关 C 输入信号有关 D 输出信号有关 20、无论二阶系统的阻尼比ξ 如何变化,当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时,该系统的位移响应与激振力 之间的相位差必为( B ) A. 0° B. 90° C. 180° D.不定值三、简答题(共 20 分,每题 5 分)1、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?各有何优缺点? 1.金属电阻应变片是利用的金属电阻的电阻应变效应,电阻的变化主要是几何形状的变化引起的,性能稳定、测量范围 大,但灵敏度低。

半导体应变片是利用压阻效应,灵敏度高,但是温度稳定性差、非线性严重、需要采用补偿措施。

2、比较极距变化型与面积变化型电容传感器的灵敏度。

2.极距变化型电容式传感器 C   S  2 ,与极距变化的平方成反比,因此它的灵敏度高,而且极距越小灵敏度越高,但 是存在原理非线性。

变面积型灵敏度较低,但是测量范围宽,线性度好。

3、什么是测试装置的静态特性?常用哪几个特性参数来描述? 3. 1.测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。

常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。

4、选用传感器时应考虑到哪些原则? 4. 选用传感器时应考虑到以下原则: (1)灵敏度 (2)响应特性 (3)线性范围(4)可靠性(5)精确度(6)测量方式及其它共3页第 2 页山东理工大学《机械工程测试技术基础》试卷纸( )卷 学年第 学期 班级: 姓名: 序号: …………………………………装……………………………订…………………………线………….………………………………

试题三答案

图2

四、计算题(共 40 分,每题 10 分)1、求指数函数 x(t)= Ae (  0, t  0) 的频谱。

1、 解:X(f)=  x(t )e  j 2ft dt   Aet e  j 2ft dt 0   tA e  (  2fj )t  A |0    2fj   2fj2、已知 RC 滤波器(如下图所示),R=1KΩ ,C=1μ F,试求:(1) 确定该滤波器的 H(s)、H(  ) ,滤波器为哪种类型的滤波器,其转折频率为多少? (2) 输入信号 u x =10sin1000t,求输出信号 u y 。

解:H(S)=Y(S)/X(S)= 令 S=jω ,所以,H(f)=且jRC j  ,该滤波器为高通滤波器,转折频率为 1/  =1000Hz…………6 分 1  jRC 1  j 由频率保持性知 Uy=10|H(ω )|sin(1000t+φ (ω )) 1 -1 |H(ω )|=  2 / 2 φ (w)=90°-arctg(τ ω )=90°-tg (0.001×1000)=45° 2 1  ()R RCS S   ,其中  =RC=0.001 R  1 / CS 1  RCS 1  S∴y(t)=5 2 sin(1000t+45°) …………4 分 3、有一加速度传感器由壳体 1、弹性梁 2、质量块 3 和应变片 4 组成如下图所示,若将此传感器输出信号接入电桥电路 进行测量。

设 R1=R2=R3=R4=R (1)试用电桥示意图说明应变片应如何接在电桥电路中; (2)若电桥由交流电源供电,Ui(t)=8cos2000π t,应变片应变ε (t)=Acos100π t,应变片的灵敏度为 K,求电桥输出电压 U0(t),并绘出 U0(t)的频谱(单边谱)(10 分)(1)电桥应接成全桥如图示R U i (t) (2)U0(t)= R R R =Kε (t) …………2 分∴U0(t)=KUi(t)ε (t)=K·8cos2000π t·Acos100π t=4KA[cos2100π t+cos1900π t]…………2 分…………3 分…………3 分4、设有一时间函数 f(t)及其频谱如图所示,现乘以振荡函数 cos2π f0t (f0>fm)。

其中,函数 f(t)叫做调 制信号,cos2π f0t 叫做载波。

试求: (1)调幅信号 f(t)cos2π f0t 的傅里叶变换,示意画出调幅信号及其 频谱。

(2)调幅波与载波信号相乘可以实现同步解调,画出解调后输出信号的频谱,经过低通滤波器可以 复现原信号,画出通过低通滤波器后的频谱。

解:设 x1(t)=cos2π f0t 则 X1(f)=即1  ( f  f 0 )   ( f  f 0 ) 令 x(t)=f(t)x1(t) 2 1 1 1  X(f)=F(f)*  ( f  f 0 )   ( f  f 0 ) =  F ( f  f 0 )  F ( f  f 0 ) 2 2 2 则 X(f)=F(f)*X1(f)解调后的频谱滤波后的频谱共3页第 3 页

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图3

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