测试技术习题

第1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x(t)?x0sin?t的绝对均值μ|x|和均方根值xrms。 2、 求指数函数x(t)?Ae?at(a?0,t?0)的频谱。

答案：第1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?x，均方值?x，方差?x；6、偶，奇；

（二）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√；

（三）1.求正弦信号 x(t)=x0sinωt的绝对均值μ|x |和均方根值x rms

解：

T 1T02x2??x?limx(t)dt?x0sin?tdt?0;式中：T0?T??0 T00??

1T021T0x02??x?x(t)dt?xsin?dtdt?rms0 T00T002

??t) ?(?2.求指数函数 x ( t Ae ; ? 0 ; t ? 0 ) 的频谱。

解：

????A?j2?ft X(f)?x(t)edt?Ae??t?e?j2?ftdt???0??j2?f

第2章 信号的分析与处理

（一）填空题

1、 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 。

2、 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。

3、 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) 。

22??????4、 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。

5、 若某一信号的自相关函数为Acos(??)，则该信号的均方值为?x= ，均方根值为xrms= 。

6、 Sx(f)为信号的 沿频率轴的分布，X(f)称为 。

7、 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、 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。（ ） 2、 互相关函数是偶实函数。（ ）

3、 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。

（ ）

4、 若系统是单输入、单输出线性系统，则输入-输出的相干函数为1。（ ） （三）简答和计算题

?60?1．已知信号的自相关函数Rx(?)???sin(50?)，求该信号的均方值?x2。

???2.求x(t)的自相关函数，其中

?Ae?at(t?0,a?0) x(t)???0(t?0)3.什么是泄漏？为什么会产生泄漏？窗函数为什么能减少泄漏？ 4.频率混叠是怎么产生的，有什么解决办法？

5.数字信号处理的一般步骤是什么？有哪些问题值得注意？

22

答案：第2章 信号分析与处理

（一）1、有限带宽，fs?2fh；2、100；3、?x，0；4、相干函数；5、A,A； 6、功

率密度，能谱；7、时域，频域；

（二）1、√；2、╳；3、╳；4、√； （三）1.解：由P38性质2（式2.25）

sin(50?)?60??x2?Rx(0)?lim??sin(50?)?lim60?50?3000

??0??050???2

2.解：瞬态信号的自相关函数表示为：

Rx(?)??????0????x(t)x(t??)dt????0A2e?ate?a(t??)dt?A2?(2at?a?)2?(2at?a?)Aedt??e2a0A2?a??e2a

第4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、 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、 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

7、 自感型可变磁阻式传感器，当气隙?变化时，其灵敏度S与?之间的关系是：S＝ 。 （1）k1? （2）k? （3）k??2 （4）?k??2

8、 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

（四）简答和计算题

1.试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。

答：不同点：1)自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；2）差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。

相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、截面型和螺管型三种类型。 2.为什么电容式传感器易受干扰？如何较小干扰？

（1）传感器两极板之间的电容很小，仅有几十个??F，小的甚至几个??F。

（2）传感器与电子仪器之间的连接电缆却有很大的电容，如屏蔽电缆的电容最小的1米也有几个??F，最大的可达上百个??F。这不仅使传感器的电容相对变化大大降低，灵敏度也降低，更严重的是电缆本身放置的位置和形状不同，或因振动等原因，都会引起电缆本身电容的较大变化，使输出不真实，给测量带来误差。

（3）解决的办法：一种方法是利用集成电路，使放大测量电路小型化，把它放在传感器内部，这样传输导线输出的不再是电容信号，而是直流电压或电流信号，不受分布电容的影响。

（4）另一种方法是采用双屏蔽传输电缆，适当降低分布电容的影响。由于电缆分布电容对传感器的影响，使电容式传感器的应用受到一定的限制。

3.用压电式传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗？为什么？

答：不适合，由于不可避免地存在电荷泄漏。而在作动态测量时，电荷可以不断补充，从而供给测量电路一定的电流，故压电式传感器适宜作动态测量。 4.习题4.8

5.选用传感器时，确定传感器类型后还应注意哪些问题？ 答：P94

1、 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？

2、 电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？

3、 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。

答案：第4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、压电效应。

（二）（2）（3）（4）（2）（3），（4）（4）（2）

第7章 振动测试

（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；基础

运动所产生的受迫振动，位移共振频率 系统固有频率。 2、 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。

3、 激励方式分为 ， ， 。

4、 按所测的振动性质（或参考坐标）可将拾振器分为 和 。

5、 压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式： 、

和 。

6、 机械系统的主要振动参数是 ， 和 。

7、 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、 快速正弦扫描激振属于宽带激振法。（ ） 7、 脉冲锤的锤头越软，则激励的频率范围越大。（ ）

8、 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、 P221，7.1 2、 7.2

3、 试画出磁电式绝对速度计和压电式加速度计的幅频特性示意图，并说明为什么磁电式速

度计的下限频率取决于其固有频率而压电式加速度计的上限频率取决于其固有频率。 4、 7.4

答案：第7章 振动的测试

（一）1、小于，大于； 2、远大于；3、稳态正弦激振，随机激振，瞬态激振；4、相对式，

绝对式； 5、电荷放大器，电压放大器；6、固有频率，阻尼比，振型；7、参考。

（二）1、╳；（因为：P206，4-5行和P205，图7.19 ）2、（下限频率取决于其固有频率，

见图7.4）╳；3、√；4、√；5、╳；6、√；7、╳；8、√；

（三）1．1）计算各轴的转速和转动频率： 轴I的转动频率：fI?2000?33.3Hz 60