测试信号习题及答案.doc 10页

'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，其中目前应用最广泛的是电信号。2、信号的时域描述，以为独立变量；而信号的频域描述，以为独立变量。3、周期信号的频谱具有三个特点：，，。4、非周期信号包括信号和信号。5、描述随机信号的时域特征参数有、、。6、对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是对称，虚频谱（相频谱）总是对称。（二）判断对错题（用√或×表示）1、各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（）2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（）3、非周期信号的频谱一定是连续的。（）4、非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（）5、随机信号的频域描述为功率谱。（）（三）简答和计算题1、求正弦信号的绝对均值μ|x|和均方根值xrms。2、求正弦信号的均值，均方值，和概率密度函数p(x)。3、求指数函数的频谱。4、求被截断的余弦函数的傅立叶变换。5、求指数衰减振荡信号的频谱。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，均方值，方差；6、偶，奇；（二）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√；（三）1、，；2、0，，；3、；4、；5、； 第二章测试装置的基本特性（一）填空题1、某一阶系统的频率响应函数为，输入信号，则输出信号的频率为，幅值，相位。2、试求传递函数分别为和的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。3、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、和。4、当测试系统的输出与输入之间的关系为时，该系统能实现测试。此时，系统的频率特性为。5、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的越小。6、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有关系为最佳。（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和，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为。（1）（2）（3）（4）4、一阶系统的阶跃响应中，超调量。（1）存在，但<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。（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×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。（）2、在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（）3、当输入信号一定时，系统的输出将完全取决于传递函数，而与该系统的物理模型无关。（）4、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（）5、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（）6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（）（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、某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为。求其对周期信号的稳态响应。2、将信号输入一个传递函数为的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出的表达式。第二章测试装置的基本特性（一）1、1/2，，；2、123；3、傅立叶变换法，滤波器法；4、；5、被测量；6、线性；（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1）（三）╳√√√╳╳（四）略 第三章常用传感器（一）填空题1、属于能量控制型的传感器有等，属于能量转换型的传感器有等（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：前者利用引起的电阻变化，后者利用变化引起的电阻变化。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：放大器和放大器，后接放大器时，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效应。6、磁电式速度计的灵敏度单位是。7、压电式传感器是利用某些物质的而工作的。（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。（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，其灵敏度与之间的关系是：＝。（1）（2）（3）（4）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）光生伏特（4）阻挡层（三）判断对错题（用√或×表示）1、滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（）2、涡流式传感器属于能量控制型传感器（）3、压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（）4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（）（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？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？用图说明如何接法。 1、某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径，工作初始极板间距离，介质为空气。问：（1）如果极板间距离变化量，电容的变化量是多少？（2）如果测量电路的灵敏度，读数仪表的灵敏度（格／mV）在时，读数仪表的变化量为多少？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、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）√√╳╳（四）略 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、电容的变化转化为输出的装置。2、在桥式测量电路中，按照的性质，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可将其分为半桥与全桥测量电路。4、调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号，使高频信号的幅值随被测信号的而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的。5、调频波的解调又称为。6、调频是利用信号电压的控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而与信号电压成正比。7、常用滤波器的上、下截止频率、的定义为，其带宽＝，若为倍频程滤波器与的关系为。8、RC低通滤波器中RC值愈，则上截止频率愈低。（二）选择题1、设有一电路，是工作桥臂，，，是固定电阻，且。工作时，则电桥输出电压（）。为电桥的电源电压。（1）（2）（3）（4）2、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3、电路中鉴频器的作用是。（1）使高频电压转变成直流电压（2）使电感量转变为电压量（3）使频率变化转变为电压变化（4）使频率转变为电流4、一选频装置，其幅—频特性在区间近于平直，在区间急剧衰减，这叫滤波器。（1）低通（2）高通（3）带通（4）带阻5、一带通滤波器，其中心频率是，-3dB带宽是，则滤波器的品质因数等于。（1）（2）（3）（4）（三）判断对错题（用√或×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。（）2、调幅波是载波与调制信号的叠加。（）3、带通滤波器的波形因数值越大，其频率选择性越好。（）4、将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。（）（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，灵敏度的电阻丝应变片与阻值为的固定电阻组成电桥，供桥电压，若其负载电阻为无穷大，应变片的应变。（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、若为调制信号，为载波，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倍时对应的频率为截止频率；；，8、大；（二）（1）（1）（3）（2）（4）（三）√╳╳√（四）略 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、和。2、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、和。3、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，还应使采样频率满足采样定理即。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Hz。5、若x(t)是均值为ux为零的宽带随机信号其自相关函数τ=0时Rx(τ)，τ®∞时Rx(τ)。6、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，则该信号的均方值为=，均方根值为xrms=。8、最常用的功率谱估计方法为。9、为信号的沿频率轴的分布，称为。10、巴塞伐尔定理表示在中计算的信号总能量，等于在中计算的信号总能量。（二）判断对错题（用√或×表示）1、频率分辨力越高，则泄漏误差越小。（）2、A/D转换器的位数越多，则量化误差越小。（）3、对于周期信号，经整周期采样后，可完全避免栅栏效应。（）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。（）5、互相关函数是偶实函数。（）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。（）7、若系统是完全线性的，则输入-输出的相干函数一定为1。（）（三）简答和计算题1、已知信号，求信号的自相关函数，并画出自功率谱（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，输入的自相关函数和输入—输出的互相关函数之间的关系为，试说明该系统起什么作用？6、应用巴塞伐尔定理求的积分值。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、有限带宽，；4、100；5、，0；6、相干函数；7、；8、周期图法；9、功率密度，能谱；10、时域，频域；（二）1、╳；2、√；3、√；4、√；5、╳；6、╳；7、╳； （三）1、，；2、；3、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；6、； 第七章振动的测试（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     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      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                  。8、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）判断对错题（用√或×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，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。7-1作图说明单自由度系统两种受迫振动形式的运动微分方程、频率响应函数、幅频特性和相频特性。7-2说明振动激励的几种主要方、各自的特点及应用场合。7-3常用激振器主要有哪几种类型？说出每种类型各自的特性。7-4试分类说明常用拾振器的类型和应用特点。7-5作图说明机械系统振动参数估计的几种常用方法。7-6拾振器灵敏度校准常用哪几种方法？说明各自的校准原理。第七章振动的测试（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、╳；2、╳；3、√；4、√；5、√；6、√；7、√；8、╳；9、√；'