2020 机械工程测试技术(常州大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2020-03-01到2020-06-30
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【作业】信号及其描述 信号及其描述单元作业

1、 问题:***本单元所有题目用文字叙述回答即可，不需要上传附件。1）什么叫测试，什么叫测量，两者的区别在哪里？2）测试技术的任务主要有哪五方面？3）通过本课程的学习，要求学生具有哪些能力？4）图0.1 测试系统的组成中“激励装置”的作用是什么？
评分规则: 【 1）测量是指确定被测对象属性量值为目的的全部操作。测试是具有试验性质的测量，或者可以理解为测量和试验的综合。 （5分）2）测试技术的任务主要有以下五个方面： （1） 在设备设计中，通过对新旧产品的模型试验或现场实测，为产品质量和性能提供客观的评价，为技术参数的优化和效率的提高提供基础数据；（2）在设备改造中，为了挖掘设备的潜力，以便提高产量和质量，经常需要实测设备或零件的载荷、应力、工艺参数和电机参数，为设备强度校验和承载能力的提高提供依据；（3）在工作和生活环境的净化及监测中，经常需要测量振动和噪声的强度及频谱，经过分析找出振源，并采取相应的减振、防噪措施，改善劳动条件与工作环境，保证人的身心健康；（4）科学规律的发现和新的定律、公式的诞生都离不开测试技术。从实验中可以发现规律，验证理论研究结果，实验与理论可以相互促进，共同发展； （5）在工业自动化生产中，通过对工艺参数的测试和数据采集，实现对设备的状态监测、质量控制和故障诊断。（5分） 3）通过本课程的学习，要求学生能做到： （1）掌握测试技术的基本理论，包括信号的时域和频域的描述方法、频谱分析和相关分析的原理和方法、信号调理和信号处理基本概念和方法； （2）熟练掌握各类典型传感器、记录仪器的基本原理和适用范围； （3）具有测试系统的机、电、计算机方面的总体设计能力； （4）具有实验数据处理和误差分析能力。 （5分）4）有些信息在测试时无法显现或显现的不明显，如静止的樑的固有频率。这时候需要通过激励装置作用于被测对象，使之产生出我们要获取的信息载于其中的一种新的信号。这就是激励装置的作用。（5分）
】

2、 问题:***本单元所有题目用文字叙述回答即可，不需要上传附件。以下信号，1）哪个是周期信号? 哪个是准周期信号? 哪个是瞬变信号?2）它们的频谱各具有哪些特征?
评分规则: 【 1）（1）非周期信号；（2）准周期信号；（3）周期信号。（10分）2）周期信号频谱特点是： （1）周期信号的频谱是离散的，每条谱线表示一个谐波分量； （2）每条谱线只出现在基频整数倍的频率上； （3）各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比，谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小。 准周期信号频谱特点：频谱仍旧是离散的，每条谱线表示一个谐波分量。但频谱谱线之比不再是有理数。 非周期信号是连续谱。（10分）
】

3、 问题:***本单元所有题目用文字叙述回答即可，不需要上传附件。对于下图，请：1）分别说明3张图（左边上下2张图，右边1张图）分别代表了什么？（5分）2）对于右图，请解释各曲线分别代表了什么（15分）
评分规则: 【 1）图中左边2图分别为 周期方波 在频域上的幅频图和相频图。（3分） 图中右边为周期方波（最左边），其在时域分解（中间4条正弦曲线），以及在频域分解的幅频图和相频图。（5分）2） 最左边为周期方波，周期为T；（3分） 中间4条正弦曲线为方波在时域展开的前四项，4条正弦曲线对应频率为基频的1、3、5、7倍；（3分） 右边图为中间4条正弦曲线的幅值最大值在幅频图上的投影，也即幅频图；（3分） 下面图为中间4条正弦曲线的过零点在相频图上的投影，也即相频图。（3分）
】

4、 问题:***本单元所有题目用文字叙述回答即可，不需要上传附件。对于脉冲函数：1）用文字阐述什么叫单位脉冲函数？“单位”体现在哪里？工程中哪些现象可以认为是脉冲函数？（7分）2）单位脉冲函数函数的频谱为什么称为“均匀谱”？利用均匀谱概念解释工程中用锤子敲击被测对象，如悬臂梁，获取其固有频率的原理。（7分）3）周期单位脉冲序列（采样函数）与单位脉冲函数在时域和频域有什么相同点、不同点？（6分）
评分规则: 【 1）单位脉冲函数是指t=0时，幅值等于；t0时，幅值为0。（2分） 所谓“单位”是指其曲线下面积为1（整个时域上积分为1）。（2分） 工程中瞬间作用力、材料突然断裂、撞击、爆炸等都可以被认为是脉冲函数。（3分）2）因为单位脉冲函数的傅里叶变换为1，频谱具有等强度、无限宽广的频谱，所以被称为“均匀谱”。（3分） 工程中采用锤击法，对被测物体采用快速锤击，相当于施加了一个脉冲函数，其频谱为均匀谱，因此，可以激起被测物体的固有频率。通过传感器拾取振动信号通过分析可以得到其固有频率。（4分）3）周期单位脉冲序列（采样函数）与单位脉冲函数，在时域都是脉冲形式。但单位脉冲函数为非周期函数，周期脉冲序列为周期函数。（3分） 在频域上，单位脉冲函数表现为均匀谱，周期脉冲序列则还是周期脉冲序列，其周期为时域脉冲周期的倒数。（4分）
】

5、 问题:***本单元所有题目用文字叙述回答即可，不需要上传附件。1）对于正余弦函数，阐述通过周期函数复指数展开式获得其，，，从而得到其频谱函数。（6分）2）由于正余弦函数不满足绝对可积条件，不能直接对之进行傅里叶变换。阐述如何通过欧拉公式等获得其傅里叶变换展开？由这个特性，可以进一步得到哪些结论（8分）3）阐述双边幅值谱与单边幅值谱之间的关系。（6分）
评分规则: 【 1）对于正弦、余弦函数，采用欧拉公式展开后，可以获得复指数展开式中对应Cn系数的值，即余弦函数的 c-1= 1/2，c1= 1/2，cn= 0（n=0, 1, 2, 3, …），正弦函数的 c-1= j/2，c1= -j/2，cn= 0（n=0, 1, 2, 3, …）。据此，可以获得其频谱函数。2）采用欧拉公式展开式获得正余弦函数的e指数展开式，再通过频移特性，可以获得正余弦函数的傅里叶变换。（4分） 由于任何周期函数都可以展开为正余弦函数的形式，因此，利用该特性，周期函数也可以采用傅里叶变换进行分析。（4分）3）双边幅值谱一定是对称的，且与单边幅值谱存在确定关系：频谱的频率相同，双边频谱的幅值为单边频谱幅值的一半（除0Hz），在0频率处双边谱幅值与单边谱幅值相等。
】

信号及其描述 信号及其描述单元测验

1、 问题:仅能用于描述周期信号的数学工具是（ ）
选项：
A:相关函数
B:傅里叶级数
C:拉普拉斯变换
D:傅里叶变换
答案: 【傅里叶级数】

2、 问题:描述非周期信号的数学工具是( )
选项：
A:三角函数
B:拉普拉斯变换
C:傅里叶变换
D:傅里叶级数
答案: 【傅里叶变换】

3、 问题:关于信号的频域描述，哪些叙述是正确的（ ）
选项：
A:如果信号的频谱是离散谱，则该信号一定是周期信号。
B:如果信号的频谱是离散谱，则该信号一定是准周期信号。
C:如果信号的频谱是连续谱，则该信号一定是周期信号。
D:如果信号的频谱是连续谱，则该信号一定是非周期信号。
答案: 【如果信号的频谱是连续谱，则该信号一定是非周期信号。】

4、 问题:关于非周期信号，哪个叙述是正确的（ ）
选项：
A:非周期信号的频谱是连续谱。
B:确定性信号分为周期信号与平稳随机信号。
C:一般非周期信号只是在有限时间内存在或随时间逐渐衰减至零。
D:非周期信号是随机信号。
答案: 【一般非周期信号只是在有限时间内存在或随时间逐渐衰减至零。】

5、 问题:关于周期信号，哪个叙述是错误的（ ）
选项：
A:谐波信号是周期信号。
B:准周期信号是周期信号。
C:一般周期信号是周期信号。
D:周期信号是确定性信号。
答案: 【准周期信号是周期信号。】

6、 问题:关于信号的频域描述，哪些叙述是错误的（ ）
选项：
A:周期信号的频谱全是离散谱。
B:非周期信号的频谱必是连续谱。
C:频谱图包括幅频谱图和相频谱图。
D:频域描述可以反映信号的各频率成分的幅值和相位特征。
答案: 【非周期信号的频谱必是连续谱。】

7、 问题:构成一个信号必然包括的要素完整的是（ ）
选项：
A:幅值
B:幅值与相位
C:幅值、相位与频率
D:幅值与频率
答案: 【幅值、相位与频率】

8、 问题:关于随机过程，哪个描述是错误的？
选项：
A:若随机过程是平稳随机过程，则该随机过程一定是各态历经的。
B:若随机过程是各态历经的，则该随机过程一定是平稳随机过程。
C:若随机过程的统计特征参数不随时间变化，则为平稳随机过程。
D:若随机过程的统计特征参数随时间变化，则为非平稳随机过程。
答案: 【若随机过程是平稳随机过程，则该随机过程一定是各态历经的。】

9、 问题:d 函数的频谱为（ ）
选项：
A:白噪声
B:均匀谱
C:d函数
D:0
答案: 【均匀谱】

10、 问题:周期信号的频谱具有（ ）
选项：
A:离散性
B:调和性
C:收敛性
D:发散性
答案: 【离散性】

11、 问题:关于傅里叶变换的卷积性质，下列描述哪个是正确的
选项：
A:时域点积，频域卷积
B:时域点积，频域点积
C:时域卷积，频域卷积
D:时域卷积，频域相加
答案: 【时域点积，频域卷积】

12、 问题:关于尺度变换，下列哪个描述是正确的？
选项：
A:时域尺度压缩(k>1)时，对应的频域展宽且幅值减小
B:时域尺度压缩(k>1)时，对应的频域压缩且幅值减小
C:时域尺度展宽(k<1)时，对应的频域展宽且幅值增加
D:时域尺度展宽(k<1)时，对应的频域不变且幅值也不变
答案: 【时域尺度压缩(k>1)时，对应的频域展宽且幅值减小】

13、 问题:关于单位脉冲函数，下列哪个是正确的？
选项：
A:其频谱为1，即均匀谱。
B:其频谱为0。
C:对函数积分，其曲线下的面积为0
D:对函数积分，其曲线下的面积为 -1
答案: 【其频谱为1，即均匀谱。】

14、 问题:关于单位周期函数，下列哪个是正确的？
选项：
A:
B:
C:
D:
答案: 【】

15、 问题:关于正余弦函数，下列哪个描述是错误的？
选项：
A:可以通过欧拉公式，采用复指数傅里叶级数获得其频谱。
B:可以通过欧拉公式，采用傅里叶变换获得其频谱。
C:正余弦函数是周期函数。
D:可以通过尺度变换获得其频谱。
答案: 【可以通过尺度变换获得其频谱。】

16、 问题:关于周期单位脉冲序列，下列哪个描述是正确的？
选项：
A:周期单位脉冲序列的频谱仍是周期脉冲序列。
B:周期单位脉冲序列的频谱是连续频谱。
C:周期单位脉冲序列的频谱是准周期信号。
D:周期单位脉冲序列的频谱是均匀谱，即为常数。
答案: 【周期单位脉冲序列的频谱仍是周期脉冲序列。 】

17、 问题:关于频谱分析的幅频谱量纲，下列哪个描述是错误的？
选项：
A:傅里叶变换获得的余弦函数幅频谱量纲为信号单位频宽上的幅值。
B:傅里叶变换获得的余弦函数幅频谱量纲为信号幅值的量纲。
C:傅里叶级数展开获得的周期信号幅频谱量纲为信号幅值的量纲。
D:傅里叶变换获得的非周期信号幅频谱量纲为信号单位频宽上的幅值。
答案: 【傅里叶变换获得的余弦函数幅频谱量纲为信号幅值的量纲。】

18、 问题:凡频谱是离散的信号必然是周期信号。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】

19、 问题:任何周期信号都由频率不同，但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

20、 问题:周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱也是离散的。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】

21、 问题:周期单位脉冲序列的频谱仍为周期脉冲序列。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】