机械工程测试技术基础试题C及答案

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 ，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(tt0)进行卷积其结果是：x(t)(tt0) 。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(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。

5cos10tA．x(t)0B．x(t)20eat当t0当t0

cos20t(t)

(t)

C．x(t)5sin20t10cos10t5．时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为(B)。 A．频带变窄、幅值增高 B．频带变宽、幅值压低 C．频带变窄、幅值压低 D．频带变宽、幅值增高 6．非线性度是表示定度曲线(A)的程度。

A．偏离其拟合直线 B．接近真值 C．正反行程的不重合 7．一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围(B)。 A．越宽 B．越窄 C．不变

8.下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件（D） A.波登管 B．膜片 C．波纹管 D．电阻应变片

9.对于单向应力状态的测量，贴应变片时，应变片的方向与主应力方向应该相交成（A） A.0° B．45° C．90° D．30°

10．二阶装置引入合适阻尼的目的是（C）。 A．使系统不发生共振 B．使得读数稳定 C．获得较好的幅频、相频特性

三、简答题（共30分）

1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？（4分） 2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分）

3.现有电阻R1和R2，电感L和电容C，连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设激励为ui，输出为uo）。（5分） 4.在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，若在工作电桥上增加电阻应变片的数量以提

高灵敏度。试问在半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？（5分） 5.什么是调制和解调？为什么要调制？（5分） 6.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分）

四、计算题（共20分，每小题10分）

1.求如图所示三角脉冲信号的频谱。

x(t) A -T/2 0 T/2 t

2.用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变。其贴片及组桥方法如图所示。已知图中

'R1R1'R2R2120，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数k2。应变值

10103，电桥供桥电压ui3V。试分别求出如图组成桥路时的输出电压uo?

五、综合设计题（共10分）

请选择以下两种测量要求其中的一种，设计实验过程（包括传感器的选用，传感器的安装，信号的传输，信号的分析和处理等内容），并简述其过程。

（1）针对载重卡车载物量进行过磅测量，试设计一测试装置并说明其工作原理； （2）大功率传动轴在长时间的带载运转下可能发生疲劳损坏，为了保证整机安全，防止事故的发生，对轴的扭振进行测量和监控，试设计一测试装置并说明其工作原理。

答案

一、填空题（20分，每空1分）

1.静态测量；动态测量 3.灵敏度；温度 5．幅值；频率

2.被测真值；测量误差

4.补偿；相邻

6．傅氏三角级数中的各项系数；傅氏复指数级数中的各项系数。

8．离散的；连续的

10.x(tt0)；把原函数图像平移至t0位置处

7．均方根值；均方值2 9.频率响应法；阶跃响应法

二、选择题（20分，每小题2分）

题号 答案 1 C 2 A 3 D 4 C 5 B 6 A 7 B 8 D 9 A 10 C 三、简答题（共30分）

1.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？（4分）

答：① 各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系，并尽量不失真；（2’）

② 尽可能减小或消除各种干扰。（2’） 2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分） 答：① 周期信号的频谱是离散的。（2’）

② 每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。（2’） ③ 各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。工程中常见的周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。因此，在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量。（2’）

3.现有电阻R1和R2，电感L和电容C，连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。（设激励为ui，输出为uo）。（5分） 答：正确的接桥方法如图所示：（3’）

电桥的平衡条件是：

R1R2jwL1L（2’） jwCC4.有人在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？（5分）

答：不能提高灵敏度。因为半桥双臂时，其输出电压为：

1Rui（2’） 2R2RR当量桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为（2’） 2RRuo即仍然没有发生变化，故灵敏度不变。要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥连接。这时uouiR。（1’） R5.什么是调制和解调？为什么要调制？（5分）

答：所谓调制，就是在调制信号（测试信号）的控制下，使载波信号（工作信号）的某些参数（如幅值、频率、相位）发生变化的过程。（2’）解调，就是从已调制波中恢复出调制信号的过程一般的被测量，如力、位移、应变等，经传感器检测变换后，常常是一些缓变的电信号。（1’）经过调制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，调制波抗干扰能力强，也便于传输。（2’） 6.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分）

答：在机械工程的测试过程中，常见的参数测量有：应力的测量；应变的测量；扭矩的测量、振动信号的测量；声强测量；声发射测量；位移的测量；流量的测量；压力的测量等。（每一种0.5分）

四、计算题（共20分，每小题10分）

1.求如图所示三角脉冲信号的频谱。 解：一个周期内的表达式为：

2AtTx(t)2AtT0tT2Tt02（2’）

因为x(t)为偶函数，所以bn0， n1,2,3（1’）

2A4A1Atdt2t2T2T202T/24T/22A8A1anx(t)cosn0tdttcosn0tdt2(cosn1)（2’） 2T/20TTTT(n0)a0T/2T/212x(t)dtTT/2T0T24A2A(n)2n[(1)1](n)20n1,3,5n2,4,6出此得x(t)的三角函数形式傅里叶级数展开为

x(t)a0(ancosn0tbnsinn0t)n1A4A12n22cost（1’） 2n1,3,5nTn次谐波分量的幅值

22Ananbn4A（1’） n22n次谐波分量的相位

narctanbn（1’） an画出x(t)的频谱如图所示。

（2’）

2.用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变。其贴片及组桥方法如图所示。已知图中

'R1R1'R2R2120，上下贴片位

置对称，应变片的灵敏度系数k2。应变值1010，电桥供桥电压ui3V。

试分别求出如图组成桥路时的输出电压uo?

3

解：如图（b）组桥时的输出电压为（5’）

R1R1R1RR1R1uo()uiuiuiuikui0.03(V)R1RR2R2RRR1R222R2如图（c）组桥时的输出电压为

R1R1R1'R1'Ruo()ui''R1R1R1'R1'R2R2R2R2RR2R2R11Ruiuiui0.03(V)4R22R（5’）

五、分析题（10分）

因题型范围较宽，无确定的参考答案，视学生具体答题情况给分。