机械工程测试技术基础-期末考试及答案三

1《机械工程测试技术基础》课程试题3一、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_____和_____。2.测量结果与_____之差称为_____。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_____。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()xt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()xt与0()tt进行卷积其结果是：0()()xttt_____。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()00ttxtt当当B．()20cos20()atxtettC．()5sin2010cos10()xtttt5．时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为()。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()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()。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（）2A.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.0°B．45°C．90°D．30°10．二阶装置引入合适阻尼的目的是（）。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1R和2R，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iu，输出为ou）。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。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''1122120RRRR，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数2k。应变值31010，电桥供桥电压3iuV。试分别求出如图组成桥路时的输出电压?ou0T/2-T/2Atx(t)3五、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。《机械工程测试技术基础》课程A答案1.静态测量；动态测量2.被测真值；测量误差3.灵敏度；温度4.补偿；相邻5．幅值；频率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。7．均方根值；均方值28．离散的；连续的9.频率响应法；阶跃响应法10.0()xtt；把原函数图像平移至0t位置处题号12345678910答案CADCBABDAC1.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。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1R和2R，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iu，输出为ou）。答：正确的接桥方法如图所示：（3’）电桥的平衡条件是：121LRRjwLjwCC（2’）4.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：412oiRuuR（2’）当量桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为22RRRR（2’）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oiRuuR。（1’）5.什么是调制和解调？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：202()202ATttTxtATttT（2’）因为()xt为偶函数，所以0nb，1,2,3n（1’）2/2/2202/200/2/20022/2002212241()2224281()coscos(os1)()41,3,52()[(1)1]()02,4,6TTTTTTnTnAAAaxtdttdttTTTTAAaxtntdttntdtcnTTTTnAnAnnn（2’）出此得()xt的三角函数形式傅里叶级数展开为0002211,3,5412()(cossin)cos2nnnnAAnxtaantbnttTn（1’）5n次谐波分量的幅值22224nnnAAabn（1’）n次谐波分量的相位arctannnnba（1’）画出()xt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''1122120RRRR，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数2k。应变值31010，电桥供桥电压3iuV。试分别求出如图组成桥路时的输出电压?ou解：如图（b）组桥时的输出电压为（5’）111121211()0.03()2222oiiiiiRRRRRRuuuuukuVRRRRRRRRR如图（c）组桥时的输出电压为''1111''''1111222()222110.03()422oiiiiRRRRRuuRRRRRRRRRRRRRuuuVRR（5’）