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工程测试技术习题

1-1求周期方波（见图1-4 ）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|| -3和枷-3图, 并与表1-1对比。

解答：在一个周期的表达式为

A x(t)

T o (0 -T/2,

积分区间取(

1 T o . 小2o X(t)e Jn

T/2)

=J —

n 0

Ae Jn 0t dt + -

T o

T Q

2Ae Jn ot dt 0

(cosn -1) (n=0, 1, 2, 3, III)所以复指数函数形式的傅里叶级数为

x(t) c n e Jn 0t J △

丄

n cosn )e jn0t, n=0, 1, 2, 3, I [I。

c nl c

n R

A “

、

(1 cosn ) n

(n=0, 1, 2, 3, III)

C n c

A(1 n

cosn ) I

1, 3,

0, 2,

4, 6, I]]

(|n arcta n：-

G R

1, 3,

5,111 0, 2, 4, 6,||| 1, 3,

没有偶次谐波。其频谱图如下图所示。

幅频图

相频图

周期方波复指数函数形式频谱图

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？

58.6% T 1s 32.7% T 2s 8.5% T 5s

的装置后得到的稳态响应。

性和叠加性得到

y (t )=y °1cos(10 t + 1)+y °2Cos(100 t -45 + 2)

(10) arcta n(0.005 10) 2.86

(100) arcta n(0.005 100)

26.57

2A3n

2A/5n |C n | 2A n 2A/ n

2A/3 n 2A/5 n

-5 30

-3 30 - 30

30 3 30 5 30

解：设一阶系统H(s)

，H()

A( ) H()

1 .1(

T 是输入的正弦信号的周期

稳态响应相对幅值误差

A 1 100%，将已知周期代入得

2-3求周期信号

x (t )=0.5cos10 t +0.2cos(100 t - 45 )通过传递函数为 H (s )=1/(0.005 s +1)

解：H()

1 1 j0.005

A()

1 1 (0.005 )2

arctan(0.005 )

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

y °1 A(10)x 01

_____ 1 1 (0.005 10)2

0.5 0.499

A(1OO)X 02

______ 1 ______ 1 (0.005 100)2

0.2 0.179

所以稳态响应为 y(t) 0.499cos(10t 2.86 ) 0.179cos(100t 71.57 )

2- 9试求传递函数分别为 1.5/(3.5 s + 0.5)和41 n 2

/( s 2

+ 1.4 n S + n 2

)的两环节串联后组成的系统的总灵敏

度(不考虑负载效应)

解：

因为两者串联无负载效应，所以

总静态灵敏度 K = K 1 K 2 = 3

41 = 123

0-7如何表达测量结果？对某量进行

8次测量，测得值分别为：802.40，802.50，802.38，

802.48，802.42，802.46，802.45，802.43。求其测量结果。

解答：

(1)测量结果=样本平均值土不确定度

X i

802.44

所以测量结果=802.44+0.014268

0-4请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。

① 1.0182544V 7±3 凶 ② (25.04894 ± 0.00003)g ③ (5.482 ± 0.026)g/cm 2

解答： ①

7.8 10-6/1.0182544 7.6601682/106 ② 0.00003/25.04894

1.197655/106

③

0.026/5.482 4.743%。

3- 4有一电阻应变片(见图3-84 )，其灵敏度S g = 2 , R = 120 。设工作时其应变为1000

H i (s)

3.5s 0.5 7s 1

K i

7s 1，

即静态灵敏度K i =3

H 2(S )

41 s 2 1.4 n s

2 n

_ ~2 n

K 2

s 2 1.4 n s

~2，即静态灵敏度 K 2=41

0.040356

s .8

0.014268

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？

图3-84题3-4图

解：根据应变效应表达式

R /R =S g 得

R =S g R =2 1000 10-6

120=0.24

1) 11=1.5/ R =1.5/120=0.0125A=12.5mA 2)

l 2=1.5/( R + R )=1.5/(120+0.24) 0.012475A=12.475mA

3) =(l 2-h)/l 1 100%=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？解答：以气隙变化式为例进行分析。

由上式可见，灵敏度与磁路横截面积

A 。、线圈匝数N 、电源角频率、铁芯磁导率 0,

气隙等有关。

如果加大磁路横截面积 A o 、线圈匝数N 、电源角频率、铁芯磁导率 o ，减小气隙，都可提高灵敏度。

加大磁路横截面积 A 。、线圈匝数N 会增大传感器尺寸，重量增加，并影响到动态特性；减小气隙会增大非线性。

3-7 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 =0.3mm ，问：1) 工作时，如果

传感器与工件的间隙变化量

=1 m 时，电容变化量是多少？

2)如果测量

电路的灵敏度 S=100mV/pF ，读数仪表的灵敏度 S 2=5格/mV ，在 =1 m 时，读数仪表的指示值变化多少格？解：

dL d

N 2 0A 0

又因为线圈阻抗

Z = L ,所以灵敏度又可写成

N 2 0A 0

0 A0A0A0 A 00(0)20 8.8510 121(4103)2( 110 6)

1015(0.3103)2

3pF

4.94 F 4.9410

2）B=SS C=100 5 （ 4.94 10-3） 2.47 格

3-11 一压电式压力传感器的灵敏度S=90pC/MPa ,把它和一台灵敏度调到0.005V/pC 的

电荷放大器连接，放大器的输出又接到一灵敏度已调到20mm/V 的光线示波器上记录，试

绘出这个测试系统的框图，并计算其总的灵敏度。

解：框图如下

各装置串联，如果忽略负载效应，则总灵敏度S等于各装置灵敏度相乘，即

S= x/ P=90 0.005 20=9mm/MPa 。

3-12光电传感器包含哪儿种类型？各有何特点？用光电式传感器可以测量哪些物理量？解答：包括利用外光电效应工作的光电传感器、利用光电效应工作的光电传感器、利用光生伏特效应工作的光电传感器三种。

外光电效应（亦称光电子发射效应）一光线照射物体，使物体的电子逸出表面的现象，包括光电管和光电倍增管。

光电效应（亦称光导效应）一物体受到光线照射时，物体的电子吸收光能是其导电性增加，电阻率下降的现象，有光敏电阻和由其制成的光导管。

光生伏特效应一光线使物体产生一定方向的电动势。

如遥控器，自动门（热释电红外探测器），光电鼠标器，照相机自动测光计，光度计，

光电耦合器，光电开关（计数、位置、行程开关等），浊度检测，火灾报警，光电阅读器（如纸带阅读机、条形码读出器、考卷自动评阅机等），光纤通信，光纤传感，CCD，色差，颜

色标记，防盗报警，电视机中亮度自动调节，路灯、航标灯控制，光控灯座，音乐石英钟控制（晚上不奏乐），红外遥感、干手器、冲水机等。

在CCD图象传感器、红外成像仪、光纤传感器、激光传感器等中都得到了广泛应用。

3-13何谓霍尔效应？其物理本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举出三个例子说明。

解答：

霍尔（Hall ）效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于电流和磁场方向的两侧面上将产生电位差，这种现象称为霍尔效应，产生的电位差称为霍尔

电势。

霍尔效应产生的机理（物理本质）：在磁场中运动的电荷受到磁场力F L（称为洛仑兹力）作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向移动，在两侧面产生正、负电荷积累。

应用举例：电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等），流量测量，位置检测与控制，电子点火器，制做霍尔电机一无刷电机等。

3-14试说明压电式加速度计、超声换能器、声发射传感器之间的异同点。解答：相同点：都是利用材料的压电效应（正压电效应或逆压电效应）

不同点：压电式加速度计利用正压电效应，于压电元件，产生电荷。

超声波换能器用于电能和机械能的相互转换。用于清洗、焊接等。

声发射传感器是基于晶体组件的压电效应，通过惯性质量快将振动加速度转换成力作用利用正、逆压电效应。利用逆压电效应可将声发射波所引起的被检件表面振动转换成

电压信号的换能设备，所有又常被人们称为声发射换能器或者声发射探头。

材料结构受外力或力作用产生位错-滑移-微裂纹形成-裂纹扩展-断裂，以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射。

声发射传感器不同于加速度传感器，它受应力波作用时靠压电晶片自身的谐振变形把被

检试件表面振动物理量转化为电量输出。

3-15有一批涡轮机叶片，需要检测是否有裂纹，请举出两种以上方法，并阐明所用传感器的工作原理。

涡电流传感器，红外辐射温度测量，声发射传感器（压电式）等。

3-16说明用光纤传感器测量压力和位移的工作原理，指出其不同点。

解答：

微弯测压力原理：力微弯板光纤变形光纤传递的光强变化。

微弯测位移原理：位移微弯板光纤变形光纤传递的光强变化。

不同点：压力需要弹性敏感元件转换成位移。

3-17说明红外遥感器的检测原理。为什么在空间技术中有广泛应用？举出实例说明。

解答：红外遥感就是远距离检测被测目标的红外辐射能量。空间技术中利用飞船、航天飞机、

卫星等携带的红外遥感仪器可以实现很多对地、对空观测任务。如观测星系，利用卫星遥测技术研究地壳断层分布、探讨地震前兆，卫星海洋观测等。

3-18试说明固态图像传感器（CCD器件）的成像原理，怎样实现光信息的转换、存储和传输过程，在工程测试中有何应用？

CCD固态图像传感器的成像原理：MOS光敏元件或光敏二极管等将光信息转换成电

荷存储在CCD的MOS电容中，然后再控制信号的控制下将MOS电容中的光生电荷转移

出来。

应用：如冶金部门中各种管、线、带材轧制过程中的尺寸测量，光纤及纤维制造中的丝

径测量，产品分类，产品表面质量评定，文字与图象识别，传真，空间遥感，光谱测量等。

3-19在轧钢过程中，需监测薄板的厚度，宜采用那种传感器？说明其原理。

解：差动变压器、涡电流式、光电式，射线式传感器等。

3-20试说明激光测长、激光测振的测量原理。

解：利用激光干涉测量技术。

3- 21选用传感器的基本原则是什么？试举一例说明。

解：灵敏度、响应特性、线性围、可靠性、精确度、测量方法、体积、重量、价格等各方面综合考虑。

4- 1以阻值R=120 、灵敏度S g=2的电阻丝应变片与阻值为120的固定电阻组成电桥，

供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2和2000 时，分别求出

单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。

解：这是一个等臂电桥，可以利用等比电桥和差特性表达式求解。

工程测试技术试题及答案

工程测试技术试题及答案Last revision on 21 December 2020

复习总结一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。

大工《机械工程测试技术》课程考试模拟试卷A

1、连续非周期信号的频谱是（ C ） 2、时域信号的时间尺度压缩时，其频谱的变化为（ B ）。 3、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的（ A ）越小。 4、若测试系统由两个环节串联而成，的函数分别为12(),()H s H s ，则该系统总的传递函数为（ B ）。 5、磁电式绝对振动速度传感器的测振频率应（ A ）其固有频率。 6、在一定条件下RC 带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器（ A ）而成的。 7、正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息（ B ）。 8、为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，通常用（ D ）做为解调器。 9、供电系统的抗干扰措施中，可消除过压、欠压造成的影响，保证供电稳定的是（ C ）。 10、调制可以看成是调制信号与载波信号（ A ）。二、填空题 1、确定性信号可分为周期信号、和非周期信号两类。 2、为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是阶跃响应法和频率响应法。 3、交流电桥平衡必须满足两个条件，即相对两臂阻抗之模的乘积_应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相 4、按照变换方式的不同，电感式传感器可分为：自感型和互感型。 5、常用的压电材料大致可分为三类：压电单晶、压电陶瓷和有机压电薄膜。三、简答题（本大题共4题，每题6分，共24分） 1、相关函数和相关系数有什么区别？相关分析有什么用途，举例说明。答：(1)通常，两个变量之间若存在着一一对应关系，则称两者存在着函数关系，相关函数又分为自相关函数和互相关函数。当两个随机变量之间具有某种关系时，随着某一个变量数值的确定，另一变量却可能取许多不同的值，但取值有一定的概率统计规律，这时称两个随机变量存在相关关系，对于变量Ｘ和Ｙ之间的相关程度通常用相关系数ρ来表示。 (2)在测试技术领域中，无论分析两个随机变量之间的关系，还是分析两个信号或一个信号在一定时移前后的关系，都需要应用相关分析。例如在振动测试分析、雷达测距、声发射探伤等都用到相关分析。 2、什么是调制？调制的目的是什么？如何实现对信号进行调幅和解调？ .答：调制是指利用某种低频信号来控制或改变一高频振荡信号的某个参数的过程。信号调理的目的是：（1）实现缓变信号的传输，特别是远距离传输；（2）提高信号传输中的抗干扰能力和信噪比。对信号进行调幅是将一个高频载波信号与被测信号相乘，使得高频信号的幅值随被测信号的变化而变化。可使用同步解调、相敏检波的方式来实现对信号进行解调。 3、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？答：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；（2分）(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。 4、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？答：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C i 以加大时间常数C R 0。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。四、计算题1、信号()x t 由两个频率和相位角均不相等的余弦函数叠加而成，其数学表达式为111222()cos()cos()x t A t A t =ω+θ+ω+θ，求该信号的自相关函数()x R τ .解：设 111222()()() ()cos()()cos() x t y t z t y t A t z t A t =+=ω+θ=ω+θ （3分）则()x t 的自相关函数可表示为 ()()()()()x y yz zy z R R R R R τττττ=+++ （3分）因为12ω≠ω则 ()0;()0zy yz R R ττ= = （3分）所以21212()()() cos cos 22 x y z R R R A A τττττ=+ =ω+ω

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?≥?=??

工程测试技术试题及答案

2.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 3.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 4.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长× 宽）和初始阻值表示。 5.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 6.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 7.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大灵敏度输出。 8.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。

9.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 10.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。 11.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 12.差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级线圈要求反向串接。 13.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变压器电桥、调频电路、运算放大器电路。14.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 15.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看作是一个电荷源与一个电容器的并联。 16.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大

机械工程测试技术课程设计

机械工程测试技术课程设计温度测量班级：机自111 学号：201100314115 姓名：孟凡日期：2013.12.1

设计要求： 1、传感器：设计或选用，设计要有设计过程及计算结果。选用要列出所选传感器的技术指标。 2、信号处理电路，尽量设计出详细的电路图，也可以对局部电路图用方框表示。 3、设计所显示信号的显示部分，要求同1。 4、对所设计的题目写出设计报告。设计报告需打印，其中设计图部分可手绘。 5、不得完全相同，如有两个完全相同者，特别是电路部分及报告部分均做零分处理。 6、要求12月6日，以班为单位交到实验室405号。 7、具体设计项目：0——1300摄氏度，温度测量测试系统。设计原理：本设计采用的温度传感器是LM35温度传感器， LM35温度传感器是利用两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流。测试电路是通过电压比较放大电路来实现温度都的检测，控制电路是通过两个电压比较电路来实现对两个继电器的控制。报警电路有555时基电路和光敏电阻以及扬声器组成。工作原理主要是利用温度传感器把系统的温度通过A\D转换电

路将电信号转换成数字信号，并通过与之连接的译码电路中显示出来。同时电压信号通过电压比较器与输入电压比较决定输出是高电平或是低电平，进而控制下一个电路单元的工作状态。报警电路中，当电路出现故障使温度失控时，使被控系统温度达到允许最高温度Vmax，此时发光二极管通电发光照在光敏电阻RL上，RL受光激发，电阻值迅速下降，分压点电位升高，电路立即产生振荡，发出声响报警。调温控制电路中，通过电压比较器的输入输出关系，决定温度的调节。当温度低于下限温度时，电路经过一系列变化接通加热器电源对其进行加热。当温度升到上限温度时，加热器电源，停止加热。设计方案综述：: 1、对温度进行测量、控制并显示：首先必须将温度的度数（非电量）转换成电量，然后采用电子电路实现题目要求。可采用温度传感器，将温度变化转换成相应的电信号，并通过放大、滤波后送A/D 转换器变成数字信号，然后进行译码显示。 2、恒温控制：将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压V REF，用实际测量值 v与V REF进行比较，比较结果（输出状态）自动地控制、 I 调节系统温度。 3、报警部分：设定被控温度对应的最大允许值V max，当系统实际温度达到此对应值V max时，发生报警信号。 4、温度显示部分：采用转换开关控制，可分别显示系统温度、控制温度对应值VREF，报警温度对应值Vmax。

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。

工程测试技术习题答案

第一章三、计算题 1-2 求正弦信号的绝对均值和均方根值。解答： 000 2200000 224211()d sin d sin d cos T T T T x x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ ====-== ??? 2 222 00 rms 000 111cos 2()d sin d d 22 T T T x x ωt x x t t x ωt t t T T T -====??? 1-3求指数函数的频谱。解答： (2)22022 (2) ()()(2)2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞ -==== =-+++??πππππππ 2 2 ()(2) k X f a f π= + Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 单边指数衰减信号频谱图 f |X (f )| A / φ(f ) f 0 π/2 -π/2

1-5求被截断的余弦函数(见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?

工程测试技术试题及答案

机械工程测试技术基础(第三版)试卷及答案集(优.选)

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、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、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=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？。（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 = 8.85×10-12 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： 1、连续 2、￠x2=H x2+óx2 3、电桥、放大、调制解调电路 4、非线性度、灵敏度、回程误差 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 17、1 18、串联19、系统、随机一、问答题

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? ≥?=? ?

工程测试技术试题及答案

工程测试技术试题及答案 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

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? ≥?=? ?

《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习题答案

机械工程测试技术课后习题答案集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

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 图3-105 题3-4图

机械工程测试技术基础考试题B及答案

一、填空题（每题1分，共10分） 1. 构成信号x t ()的各频率分量的集合称为。 2. 在时间信号x t ()幅值不变的条件下，若x(t) X(f)，则)kt (x （k>0）。 3. 如果δ函数与某一连续信号f t ()相乘，则其乘积仅在t=0处得到其余各点 ()t ≠0之乘积均为零。 4. 在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征，这样的平稳随机过程称为随机过程。 5. 当测量装置的输入x 有一个增量?x ，引起其输出y 发生相应变化?y ，则该装置的绝对灵敏度为S= 。 6. 两个传递函数各为H 1(s)和H 2(s)的环节，其串联后所组成的系统的传递函数H(s)为。 7. 半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的效应。 8. 涡流式传感器的变换原理是利用在交流磁场中的涡流效应。 9. 设两光栅刻线间的夹角为θ，栅距均为W ，则二者所生成之英尔条纹间的距离B H = 。 10.信号的时域描述是信号时间历程的直接记录，频域描述则反映了信号的。二、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。每小题1分，共20分） 1.二阶装置的动态特性参数是它的( ) A.时间常数τ B.传递函数H(s) C.固有频率ω0和阻尼比ζ D.功率谱 2.差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成( )的变化装置，通过这一转换从而获得相应的电压输出。 A.线圈自感 B.线圈互感 C.LC 调谐振荡 D.RC 调谐振荡 3.智能传感器具有辨认、识别与判断的功能，它是由（）而成。 A.智能型材料研制 B.传感器与记忆合金组装 C.传感器与机器人组合 D.传感器与计算机组合 4.RC 低通滤波器中，RC 值越大，则（） A.上截止频率越低 B.下截止频率越低 C.上截止频率越高 D.下截止频率越高 5.周期信号在时域内按时间间隔T s 采样后，其频谱将具有（）特征。 A.周期、离散 B.非周期、离散 C.周期、连续 D.非周期、连续 6.无论二阶系统的阻尼比ζ如何变化，当它所受的激振力频率等于系统固有频率时，该系统的位移与激振力之间的相位差必为（） A.0? B.90? C.180? D.090??~之间反复变化的值