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《机械工程测试技术基础》课程试题二
一、填空（每空1份，共20分）
1. 信号可分为 确定性信号 和 随机信号 两大类。
2. 确定性信号可分为 周期信号 和 非周期信号 两类，前者的频谱特点是离散的。后者的频谱特点是连
续的。
3. 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） 4. 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
（
a0,an,bn,An等 ），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
（n,?ncc,cn2
）。
１、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是 连续 的。
２、均方值Ψx表示的是信号的强度，它与均值μx、方差σx的关系是 ￠x=Hx+óx 。 ３、测试信号调理电路主要有 电桥、放大、调制解调电路 ４、测试系统的静态特性指标有 非线性度、灵敏度、回程误差 。 ５、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的 斜率 。 ６、传感器按信号变换特性可分为 组合型、一体化型 。
７、当 Δó〈〈ó0 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 定位 。 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 相邻相反 相对相同 的变化，才能使输出有最大值。
９、信号分析的过程主要包括： 信号分析、信号处理 。
10、系统动态特性在时域可用 传递函数 来描述，在复数域可用 频率函数 来描述，在频域可用—脉冲响应函数 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 差模 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 分布电容 。 13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其频率与输入的控制电压成线性关系。 14、调频波的解调又称 鉴频 ，其解调电路称为 鉴频器 。 15、滤波器的通频带宽和响应时间成 反比 关系。 16、滤波器的频率分辨力主要由其 带宽 决定。 17、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝ 串联 。
18、带通滤波器可由低通滤波器（fc2）和高通滤波器（fc1） 而成（fc2> fc1）。 19、测试系统的线性度和滞后度是由 系统 误差引起的；而重复性误差是 由 随机 误差引起的。
1测试技术的基本任务是（获取有用的信息）
1从时域看，系统的输出是其输入与该系统（脉冲响应函数）的卷积。 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2
2
2
2
f或(?) 为独立变量。
3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 100 Hz。 4在桥式测量电路中，根据其 （激励电压（或工作电压或桥压或电源） 的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。
5金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用（导体机械形变 ）引起的电阻变化，后者利用 （半导体电阻率的（或半导体压阻效应）变化引起的电阻变化。
6压电式传感器是利用某些物质的（ 压电效应） 而工作的。
7带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1，其带宽B = （
3fc2?fc1 ） ；若其带宽为1/3倍频程则（fc2 =
2fc1。） 8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。 9根据载波受调制的参数不同，调制可分为 ( 调幅、调频、调相 )。 10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) 。
11测试装置的动态特性可以用(传递函数,频率响应函数,脉冲响应)进行数学描述。 2一阶系统的动态特性参数是( 时间常数） 。
3系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之
间的最大差值称为（回程误差。）
4电阻应变片的输入为（应变）。
5 (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。 6为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用(电荷)放大器。
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(电涡流式)传感器。
8信号分析设备可分析的频率低于磁带记录仪记录信号的频率，可将磁带(重放速度放慢)，也可达到分析的
目的。
1.在相关分析中，自相关函数
关函数
Rx(?)，保留了原信号x（t）的幅值与频率信息，丢失了相位信息，互相
Rxy(?)则保留了幅值、频率、相位差信息。
Rx(?)=＿＿＿互相关函数的定义式是Rxy(?)=＿＿＿。
1T??T2. 信号x（t）的自相关函数的定义式是
1T??Tlim?T0x(t)?x(t??)dt;lim?T0x(t)?y(t??)dt
3. 自相关函数
Rx(?)是一个周期函数，则原信号是一个同频率的周期信号；而自相关函数Rx(?)是
?100cos50??，则该信号的均方值?x=100。
22一个脉冲信号时，则原信号将是带宽随机噪声或白噪声。
4.已知某信号的自相关函数Rx(?)5.相关分析在工业中的主要应用有同频检测、相关滤波和信号成分类别的识别等应用。 6.自谱Sx(f)反映信号的频域结构，由于它反映的是Z(f)的平方，因此其频域结构特征更为明
显。
7.在同频检测技术中，两信号的频率的相关关系可用同频一定相关、相关一定同频来进行概括。 8.抗混滤波器是一种低通滤波器 ，是为了防止混叠，其上截止频率
关系式为
fc与采样频率
fs之间的关系应满足
fs?2fc。
9.频率混叠是由于采样频率过低引起的，泄漏则是由于信号截断引起的。
10.测试信号中的最高频率为100Hz，为了避免发生混叠，时域中采样间隔应小于0.005s。 11.若信号满足关系式
y(t)?k?x(t)（式中k为常数）则其互相关函数?xy(?)?±1。
12.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数
Rxy(?)=0。
Rxy(?)=0。
13.同频率的正弦信号和余弦信号，其互相关函数14
Sx(f).和Sy(f)分别为系统输入和输出的自谱，H（f）为系统的频响函数，则它们间的关系式满
足：
Sy(f)2=＿＿＿。如果
Sxy(f)是它们的互谱，则
Sxy(f)=＿＿＿。
H(f)?Sx(f);H(f)?Sx(f)2?15.当τ=0时，信号的自相关函数值为最大值，它也等于信号x（t）的均方值x。
16. 自相关函数能将淹没在噪声中的周期信号提取出来，其频率保持不变，而丢失了相位信息。
17采样定理的表达式是＿＿＿，其目的是为了避免信号在频域内发生混叠现象。混叠发生在＿＿＿频率处。
fs?2fm;fs/2
18.巴塞伐尔说明了信号在时域中计算的总能量等于在频域中计算的总能量，其数学表达式为＿＿＿。
2????x(t)dt??2???Z(f)df
19.对周期信号进行整周期截断，这是获得准确频谱的先决条件。
20.信号经截断后，其带宽将变为无限宽，因此无论采样频率多高，将不可避免地发生混叠从而导致误差。 1.交流供桥的应变仪电桥，在压应变时，假如已调波与载波相同，则在拉应变时，已调波与载波反相180°，
因而可利用相位跳变作比较基准进行相敏检波。
2.载波为
E0sin?t的电桥，当单臂输入调制信号?(t)??0?sin?时，其输出调幅拨的幅
值为＿＿＿，频率＿＿＿相位＿＿＿。
1/4E0?0;?;?(t)为正时与载波同相位，?(t)为负时与载波反相位180°
3.将电桥接成差动方式可以提高灵敏度，改善非线形，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信息，而调频信号则由载波的频率携带信号信息。
6.调制有调幅、调频、和调相三种类型，将调制高频振荡的缓变信号称为调制波，载送缓变信号的高频振
荡称为载波，经调制后的高频振荡波称为已调波。
7.调幅过程在频域相当于频率搬移过程，调幅装置实际上是一个乘法器，典型的调幅装置是电桥。 8.调幅波的解调器是相敏检波器，调频波的解调器是鉴频器。
9.调幅波经过相敏检波后，既能恢复信号电压的幅值，又能反映其极性。
10.建立滤波器正确工作状态所需的上升时间**与滤波器的带宽B成正比，它们的乘积取值在5～10为好。 11.滤波器的选择性和响应速度要求是相互矛盾的。 12.RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限频带越窄。 14.滤波器因素λ=1～5，理想的滤波器的λ=1。 15.带通滤波器的中心频率
f0与上、下截止频率间的关系是f0?fc1?fc2。
16.要使得重复频率为同品了的方波信号转换为500Hz的正弦波信号，应使用低通滤波器，其上截止频率
应为1000Hz。
17.带通滤波器的通带越窄，则其选择性越好。但对于已定带宽的滤波器，过长的测量时间是不必要。 18.用下列三种滤波器组分别邻接成谱分析仪：（A）倍频程滤波器，（B）1/10倍频程滤波器，（C）1/3倍频
程滤波器。若覆盖频率范围一定，则＿＿＿频率分辨率最高。B组；A组
19.RC微分电路实际上是一种高通滤波器，而RC积分电路实际上是一种低通滤波器 。
20.振动子电路电阻匹配的目的，从测量电路来看是希望输出功率最大，从振动子本身角度来看是为了获得
合适的阻尼率使ξ=0.7。
21.振动子的阻尼率ξ=0.7时，并且记录正弦信号的频率不大于固有频率?n的0.5倍时，记录信号的幅值
误差将不大于
5%。因相移所产生的时差近似为＿线形。
22.为使光线示波器的振子达到最佳阻尼，低频振子采用电磁阻尼，高频振子采用油阻尼。
23.光线示波器记录f=500Hz的方波信号时，考虑到五次谐波成分，记录误差不大于 5℅时，则应选
用振动子的固有频率为5000Hz的振动子。
24.磁带记录仪一般由磁头、放大器和磁带及走带机构组成。光线示波器由振动子及磁系统、光学系统、机
械系统和电气系统。
25.光线示波器的使用频率范围是5kHz，磁带记录仪的使用频率范围是1MHz，，X—Y函数记录仪的使
用频率范围10Hz。
1.可用于实现非接触式测量的传感器有涡流式和电容式等。 2.电阻应变片的灵敏度 表达式为S?dR/R?1?2???E，对于金属应变片来说：S=＿＿＿，而对
dl/l?1?2?;S??E
于半导体应变片来说S=＿＿＿。S3.具有压电效应的材料称为压电材料，常用的压电材料有石英晶体和压电陶瓷。
4.当测量较小应变值时应选用压阻效应工作的应变片，而测量大应变值时应选用应变效应工作的应变片。 5.电容器的电容量
C??0?A????0，极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为：＿＿＿。
S?dC?0?A?d??02
6. 极距变化型的电容传感器存在着非线形度，为了改善非线形度及提高传感器的灵敏度，通常采用差动连
接的形式。
7.差动变压器式传感器的两个次级线圈在连接时应反相串接。
8. 差动变压器式传感器工作时，如果铁芯做一定频率的往复运动时，其输出电压是调幅波。 9.光电元件中常用的有光敏电阻、光敏晶体管和光电池。 10.不同的光电元件对于不同波长的光源，其灵敏度是不相同的。
11.发电式传感器有磁电式、压电式等，而参量式的传感器主要是电阻、电容和电感等。 12.压电传感器在使用电荷放大器时，其输出电压几乎不手电缆长度变化的影响。 13.超声波探头是利用压电片的逆压电效应工作的。
14.动劝磁电式振动传感器，输出感应电势e与线圈运动的速度成正比，如在测量电路中接入积分电路和微
分电路时，则可用来测量振动的位移和加速度。
15.压电传感器中的压电片并联时可提高电荷灵敏度，后接电压放大器。而串联时可提高电压灵敏度，应后
接电压放大器。
16.电阻应变片的电阻相对变化率是与应变值ε成正比的。