机械工程测试技术试题及答案122

机械工程测试技术(试题及答案)

一、写出下列典型信号的付里叶变换对，并画出相应的频谱。(10分)

|t|/21， （1）g(t)

0， |t|/2f(t)A

G()

-22 t(2) x(t)cos0t X()

cos0t1t

二、选择题（每题2分，共20分） 1. 非周期信号的频谱是( ) A.连续的 B.离散的 C.基频的整数倍 D.脉冲函数

2.已知信号x(t)与信号y(t)完全不相关，则该二信号的互相关系数满足( )

A.ρxy(τ)>1 B.ρxy(τ)=1 <ρxy(τ)<1 D.ρxy(τ)=0

3.迟滞误差又称为( )

A.非线性误差 B.回程误差 C.静态误差 D.稳定性误差

4.将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。

A.质量块 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件

l

5.如右图所示传感器属于电容式传感器的（ ）类型。

Ａ.变极距 B.变面积 C.变介电

6.如下图所示传感器属于电感式传感器的（ ）类型。

Ａ.变间隙 B.变截面积 C.双螺管 D.差动变压器

R1 R2 R4 R3

x U

7.如上图直流电桥平衡的条件是（ ）

Ａ. R1+ R2 = R3+ R4 B．R1／R2 = R3／R4 Ｃ. R1－R2 = R3－R4 Ｄ. R1R3 = R2R4

8.霍尔元件属于（ ）传感器。

Ａ.热敏式 B. 磁敏式 C. 气敏式 D. 光敏式

9.石英晶体不产生压电效应的轴称为( )

A． 机械轴 B．电轴 C．光轴

10.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ) A.上升 B.迅速下降 C.保持不变 D.归零

三、简述题（每题8分，共40分）

1.举例说明身边的测试技术，并简要分析其传感器类型（二种）。（8分）

2.回答下列函数哪些是周期函数、哪些是非周期函数：（8分）

1x1(t)=sin3ωt，x2(t)=e-t，x3(t)=esin t，x4(t)=δ(t)，x5(t)=sint，x6(t)=u(t)

2x7(t)为方波信号，x8(t)为周期信号y(t)的自相关函数

3.分别说明信号x(t)的均值x、方差x、均方值x的含义并写出三者间的联系式。（8分）

4.从时域和频域角度说明测试装置的不失真测量条件。（8分）

5.用图示意变磁阻式自感型电感传感器（气隙型、截面型、螺管型）的结构形式，说明其工作原理。（8分）

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四、计算题。（共14分）

1．用时间常数为秒的一阶装置去测量频率分别是1Hz，10Hz的正弦信号，幅值衰减各是多少(8分)

2. 将一时间常数5秒的温度计，从20℃的空气中突然插到80℃的水中，试问10秒后该温度计指示的温度是多少(6分)

五、综合题（共16分）

有一测量吊车起吊物质量的拉力传感器（吊钩秤），应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上，组成全桥，桥路电源大小为e0。 1）画出应变片布置示意图和电路图； 2）求电桥的输出电压ey；

3）若想提高电桥灵敏度，能否在桥臂上各串联一片

答案及评分标准

一、共10分 [答案]

1. Sa()

2

2. [(-0)(0)]

[评分标准] 每题5’，其中表达式正确2’，图形正确完整3’，未标注者扣1’

二、共20分

[答案] 1. A 2. D 3. B 4. C 5. B 6. C 7. B 8. B 9. C 10. B

[评分标准] 每题2’

三、共40分 1．[答案] 略

[评分标准] 每个合理的例证2分，说明传感器类型2’

2．[答案] 周期信号有x1(t)=sin3ωt，x3(t)=esin t，x5(t)=sint，x7(t)，x8(t)

非周期信号x2(t)=e-t，in t，x4(t)=δ(t)，x6(t)=u(t)

[评分标准] 每个正确分类为1’

123．[答案] xE[x]lim2xlim1T1T222，x(t)dtE[x]limx(t)dt x00TTTT1T2222-， [x(t)-]dtxxxx0TT[评分标准] 每式正确为2’

4．[答案] 时域：当测试装置的输入x(t)与输出y(t)满足方程

y(t)A0x(t-t0)，A0和t0为常量，则称该装置为不失真测试装置。

频域：测试装置的频率响应函数H(j)A0e-jt0，其实现不失真测量的条

件是幅频特性为常数，相频特性为直线。即：A()H(j)A0，

()H(j)-t0

[评分标准] 时域、频域各4’

5．[答案] 变磁阻式自感型电感传感器有气隙型、截面型和螺管型，其结构如下：

间隙δ，铁芯截面积S，线圈匝数W的变化，带来了电感L的变化。 2W20S

2



[评分标准] 每图2’，说明2’

WLR

四、共14分

1．[答案及评分标准] 一阶系统的频响函数为H(s)11()21j1

，其

幅频特性为 A()H(j) 2’

已知0.25秒，正弦信号频率f1=1Hz，f2=10Hz经过该系统的幅值分别

为

A(1)11(1)11(2)2211(0.2523.14)120.537 2’

A(2)1(0.2523.1410)20.0637 2’

则幅值衰减分别为==%和=% 2’

2．[答案及评分标准] 一阶系统的单位阶跃响应为

y(t)1-e-t/， 2’

已知5秒，t10秒，则温度指示为

y(t)2060(1-e-t/)2060(1-e-10/5)20600.86571.9

4’

五、共16分

[答案及评分标准] 1）应变片布置示意图 4’

电路图

2）电桥的输出电压ey eR1R3-R2R4yUab-Uad(R)(Re0

1R23R4)或

eR1R1R3R3-R2R2R4Rye04RR

1R1R2R2R33R4R4或假定R1=R2=R3=R4=R，且R>>ΔRi

ee0R1R2R3R4y4R-RR-R

2’

4’

3）在桥臂上各串联一片不能提高电桥灵敏度。 由上式知，ey 2’

e0R1R2R3R4--

4RRRR当桥臂上串联应变片时，桥臂阻值R1=R2=R3=R4=2R，传感器受力后应

变片的变化分别为2ΔR，代入上式，与原输出结果一致，故不能提高灵敏度。 4’