测试技术综合复习题

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1、.测试技术综合复习题一、判断题1、 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。 T 2、 传递函数一样的各种装置，其动态特性均一样。 F 3、 所有随机信号都是非周期信号； F 4、 所有周期信号都是功率信号； T 5、 所有非周期信号都是能量信号； F 6、 非周期信号的频谱都是连续的。T 7、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。 F 8、 模拟信号的幅值一定是连续的； F 9、 瞬态信号是能量有限信号。T 10、 瞬态信号是时间轴上的零平均功率信号。T 11、 直流信号被截断后的频谱是连续的。T 12、 信号的时域描述与频域描述包含一样的信息量。

2、 T 13、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。 14、 直流信号具有无限的频谱。F15、 幅频特性是指响应与鼓励信号的振幅比与频率的关系。 F 16、 频响函数反映了系统响应的稳态过程。T17、 频响函数反映了系统响应的稳态过程。18、 传递函数不仅反映了系统的稳态过程，还反映了系统响应的过渡过程。F 19、 假设*(t)是限带信号，在被截断后必成为无限带宽的函数。(F )20、 一阶系统中常用时间常数作为响应上升时间。F21、 稳态响应法不能用于一阶系统的动态特性测试。F22、 测试系统的灵敏度越高测量性能越好。F23、 假设传感器的灵敏度为常数，则说明该传感器的输出、输入关系为线性关系

3、。F24、 金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的尺寸变化产生的。 T 25、 在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D转换器的位数无关。F26、 变间歇式差动变压器是一种电容式传感器。F27、 涡流传感器分为高频透射式和低频反射式两种类型。T28、 涡流式传感器属于能量控制型传感器 F 29、 涡流传感器属于有源传感器。T 30、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。 F 31、 压电传感器要求后接的负载必须有高输入阻抗。T32、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。 F 33、 为使四臂交流电桥平衡，假设两相邻臂接入二电阻，另外两相邻臂应接入性质相同的阻抗元件。

4、 T 34、 半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。T35、 使用电阻应变时，在半桥双臂各并联一片电阻应变片,可以提高灵敏度，这种做法对。 F 36、 在直流电桥中，只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积， 则电桥一定处于平衡。( F )37、 平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。 T 38、 假设电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的交流测量用桥的输出是调幅波。 F 39、 金属丝应变片在测*一构件的应变时，其电阻的相对变化率主要由电阻材料的电阻率的变化决定。F 40、 半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。 T41、

5、 设带通滤波器的上、下截止频率分别为fc2和fc2,则一倍频程滤波器有：.( F )应是2倍42、 变面积型电容传感器的灵敏度不为常数。 F 43、 变间隙式差动变压器是一种电容式传感器。F44、 设信号*(t)的自功率谱密度函数为常数，则*(t)的自相关函数为常数。 T 45、 提高二阶系统的固有频率，可以扩大系统的工作幅值围。F46、 调幅波是载波与调制信号的叠加。 F 47、 带通滤波器的波形因数值越大，其频率选择性越好。 F 48、 将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。 F 49、 选择好的窗函数对信号进展截断，可以减少能量泄漏。F50、 窗函数频谱的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小

6、，用其截取信号所引起的误差越小。T 51、 恒带宽滤波器的中心频率越高，其带宽越宽。F 52、 随机激振属于宽带激振法。T 53、 假设系统是完全线性的，则输入输出的相干函数一定为1。T 54、 假设传感器的灵敏度为常数，则说明该传感器的输出、输入关系为线性关系。F55、 同频、同相位的正弦信号与方波信号作互相关其结果为同频余弦信号。T 56、 同频的正弦信号和余弦信号,其相互相关函数是存在的。 T 二、 选择题:1. 以下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2. 调幅过程相当于频率的 C 过程A 放大 B 缩小 C 转移 D 消失3、用N型材料

7、Sn02制成的气敏电阻在空气中经加热处于稳定状态后，与氧气接触后 ( A )。A 电阻值变大 B 电阻值变小 C 电阻值不变 D 不确定4、采用图三所示的超声波传感器安装位置测量管道中流体的流量，流速，如果q=0，以下说确的是 (A )。A 不能实现对管道中流体流量的测量 B 可测出管道中流体的流量等于0C 可测出管道中流体的流量很大 D q=0不影响对管道中流体流量的测量5、微波湿度传感器的工作原理是基于 (D)。A 微波的波长很短 B 天线具有特殊构造使发射的微波具有锋利的方向性C 微波遇到障碍物易于反射 D 水对微波的吸收作用很强6、一个6位的二进制光电式编码器，其测量精度约为 ( A

8、)。A. 5.6 B. 0.17 C. 0.016 D. 607、硫化铬光敏电阻的伏安特性如图1所示，以下说确的是 ( C )图1 硫化铬光敏电阻的伏安特性A 在一定照度下，流过硫化铬光敏电阻的电流与其两端电压的关系是不确定的B 照度越小，硫化铬光敏电阻的阻值越小C lOOl*照度时，硫化铬光敏电阻的阻值约为5kWD 照度越大，电流越小8、在直流电路中使用电流表和电压表测量负载功率的测量方法属于(B)。A 直接测量B 间接测量 C 组合测量 D 等精度测量9、电阻应变片配用的测量电路中，为了克制分布电容的影响，多采用 (D)。A 直流平衡电桥 B 直流不平衡电桥C 交流平衡电桥D 交流不平衡电

9、桥10、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有 (B)。A 直流电桥B 变压器式交流电桥 C 相敏检波电路 D 运算放大电路11、实用热电偶的热电极材料中，用得较多的是 (D)。A 纯金属 B 非金属 C 半导体D 合金12、光电管和光电倍增管的特性主要取决于 (A)。A 阴极材料 B 阳极材料 C 纯金属阴极材料 D 玻璃壳材料13、用光敏二极管或光敏晶体管测量*光源的光通量是根据什么特性实现的(D )A 光谱特性 B 伏安特性 C 频率特性D 光电特性14、以下关于微波传感器的说法中错误的选项是 (A)。A 可用普通电子管与晶体管构成微波振荡器B 天线具有特殊构造使发射的微波具有锋利的方向

10、性C 用电流-电压特性呈非线性的电子元件做探测微波的敏感探头D 可分为反射式和遮断式两类15、用N 型材料SnO2制成的气敏电阻在空气中经加热处于稳定状态后，与N02接触后 (B)。A 电阻值变小 B 电阻值变大 C 电阻值不变 D 不确定16、同频、同相位的正弦信号与方波信号作互相关其结果为D信号。 A.正弦 B. C.方波 D.同频余弦 三、 填空题:1. 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_离散_，后者频谱特点是_连续_。2. 周期信号傅立叶级数中的各项系数表示各谐波分量的振幅，其频谱是 频谱，各频率成分是基频的整数倍。周期信号的频谱具有三个特点：离散性、谐波性、收

11、敛性。离散、周期的时域信号频谱的特点是_、_的。3. 周期信号截断后的频谱必是连续的，直流信号被截断后的频谱必是连续非周期的。非周期信号包括准周期信号信号和瞬变非周期信号信号。4. 模似信号是指时间和幅值都具有连续特性的信号，数字信号是指明时间和幅值都具有离散特性的信号。5. 时域是实偶函数的信号，其对应的频域函数是实偶函数。频域是虚奇函数的信号，其对应的时域函数是实奇函数。6. 非确定性*信号不能够用数学公式或图表来描述，但变化服从统计规律。7. 用时域窗来截取连续信号，窗越宽则主瓣窄。8. 设时域信号*(t)的频谱为*(f)，则时域信号*(t)e-j2f0t的频谱为*(ff0。9. 信号的

12、时域描述，以时间t为独立变量；而信号的频域描述，以频率为独立变量。从时域看，系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积。10. 在时域中计算的信号总能量，等于在频域中计算的信号总能量。11. 测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为一常数。当测试系统的输出与输入之间的关系为时，该系统能实现不失真测试。此时，系统的频率特性为A0e-j2f0t。12. 一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量围越窄。13. 对二阶系统输入周期信号*(t) =acos(wt+q),则对应的输出信号的频率不变，输出信号的幅值振荡或衰减，输出信号的相位延迟。14. 信号当时间尺度在压缩时，则其频带变宽、其幅值变 小

13、，信号在频域中的高频成分将增加。15. 均方值*2表示的是信号的强度，它与均值*、方差*2的关系是*2-*2=*2。 16. 测试系统的静态特性指标有线性度、灵敏度、分辨力 。17. 系统动态特性在时域可用传递函数来描述，在复数域可用频率函数来描述，在频域可用脉冲响应函数 来描述。18. 一阶系统的动特性参数是，为使动态响应快，该参数越小越好。将其用于测量l00Hz的正弦信号，如幅值误差限制在10%围，其特性参数应不大于。19. *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1/2，幅值1/根号2，相位-45。20. 传递函数分别为和的两个环节串联后，所组成系统的总灵敏度为3*41=

14、123。21. ，为单位脉冲函数，则积分= 12 。22. 信号越光滑，高次谐波的幅值衰减越快，双边谱的幅值为单边谱幅值的一半。23. 瞬态信号的频谱是 连续 频谱，其幅值谱是单位 频宽 上的幅值。瞬态信号可看成是无限多个幅值为 无穷小的复指数谐波之和。函数的频谱是均匀谱。24. 概率密度函数是在幅值域上对信号的描述，相关函数是在时延域上对信号的描述。25. 频率响应函数是系统输出的傅里叶变换与输入的傅里叶变换的比，也是当系统输入为正弦信号时，输入与输出的复数比。它反映了系统响应的稳态过程。26. 从时域上看，系统的输出是输入与该系统脉冲响应函数响应的卷积。27. 绘制周期信号*(t)的单边频

15、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_。对信号的双边谱而言，实频谱幅频谱总是偶对称，虚频谱相频谱总是奇对称。28. 两环节的相频特性各为Q1(w)和Q2(w)，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为Q1(w)+Q2(w)。29. 信号的有效值又称为_均方根值_，有效值的平方称为_均方值_，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。30. 二阶欠阻尼振动系统的幅频特性曲线中，幅值最高处的频率_是固有频率_，且该值随阻尼的增加而_减小_。31. 为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是_频率响应法_和_阶跃响应法_

16、。32. 测量装置的特性描述有静态态特性描述和动态特性描述。 33. 测试装置输出波形无失真但有时间延迟t的有失真测试条件是：装置的幅频特性为常数，相频特性为；输出波形既不失真又无延迟的条件是：幅频特性为同上，相频特性为。34. 连续信号*(t)与*(t-d0)进展卷积其结果是：*(t)*(t-d0)= _,其几何意义是_。35. 要求一阶测试系统在输入信号为2000Hz时，其输出信号的幅值误不超过10%，则其转折频率为412Hz。36. 一阶系统的时间常数为T,被测信号的频率为1/T,则信号经过测试系统后,输出信号与输入信号的相位差为-45.37. 当被测量是一个单向向量，要求传感器单向灵敏

17、度高，其横向灵敏度低38. 根据采样定理，被测信号的频率f1与测试系统的固有频率f2关系是f2大于f1。39. *(F)为*(t)的频谱，W(F)为矩形窗函数w(t)的频谱，二者时域相乘，则频域可表示为( *(F)* W(F) )，该乘积后的信号的频谱为连续频谱。40. 对周期信号进展整周期截断，是获得准确频谱的先决条件。41. 引用相对误差为0.5%的仪表，其精度等级为0.5级。假设现有两个电压表，其中一个为150V量程的1.5级电压表，另一个为15V的2.5级电压表，问用这两个电压表测量一个10V左右的电压，则其绝对误差分别为2.25、0.375 。42. 传感技术与信息学科严密相连，是自

18、动检测和自动转换技术的总称。传感器的主要功能是。43. *位移传感器测量的最小位移为0.01mm，最大位移为1mm，其动态线性围或测量围是40 dB。 44. 物性型传感器的最大特点是性能随材料的不同而异，包括、等。45. 变间隙式电容式传感器常作成差动的，其主要目的之一是提高灵敏度，目的之二是提高线性度，目的之三是 克制外界条件对精度的影响。46. 半导体应变片传感器的工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数高；压阻效应是指单晶半导体材料在沿着*一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。涡电流式传感器的工作原理是利用金属导体在交变磁场中的涡流效应。47. 闭环伺服式传感

19、器较之一般开环式传感器具有高的精度和稳定性。48. 对于单向应力的测量，贴应变片时，应变片的方向与主应力方向应该相交成049. 将电桥接成差动方式习以提高_灵敏度_ ，改善非线性，进展_温度_ 补偿。为了_弥补_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_。50. 差动变压器式传感器的工作原理是互感现象，故也称其为互感型传感器。51. 磁电式绝对振动速度传感器的动态数学模型是二阶环节。磁电式绝对振动速度传感器测振频率应远高于其固有频率。52. 霍尔式转速传感器的测速齿轮的齿数为20，假设测得感应电动势的频率为300Hz，则被测轴的转速为900/min。53. 频

20、率混叠是由于 采样频率过低引起的，泄漏则是由于信号截断所引起的。54. 变间距式电容传感器的灵敏度与间距的平方成反比,所以适合于微小位移的测量.变面积式电容传感器的灵敏度与极距成反比,所以不适合微小位移的测量. 55. 传感器灵敏度越高，表示该传感器单位输入引起的输出量越大,通常，其线性围就越大。可变磁阻式传感器的灵敏度与气隙大小的关系是：气隙越小，灵敏度越大。 56. 当测量较小应变值时，应选用电阻应变效应工作的应变片，而测量大应变值时，应选用压阻 效应工作的应变片，后者应变片阻值的相对变化主要由材料的相对变化来决定。57. 电感式和电容式传感器常采用差动方式，不仅可提高灵敏度，且能改善或消

21、除非线性。58. 电感式传感器常可分为自感型、互感型等。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：。59. 涡流式传感器的变换原理是电涡流效应。可分为低频透射式式和高频反射式式两种，材料厚度的测量,通常用低频透射式，金属零件外表裂纹的测量，通常用高频反射式式的。60. 磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量加速度。61. 假设石英晶体沿机轴受到正应力，则会在垂直于电轴的面上产生电荷。压电式加速度计，其压电片并联可提高电荷灵敏度.随电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度保持不变，压电式加速度传感器的工作频率应远低于其固有频率。62. 关于压电式传感器中压电元件的

22、连接，与单片相比，并联时,电荷量增加一倍、电容量增加一倍、输出电压不变；串联时,电荷量不便、电容量减半、输出电压不变。63. 压电式传感器是利用*些材料的压电效应 特性来制作的传感器。压电传感器的前置放大器的主要作用是将高阻抗变低阻抗和放大电压信号。压电式传感器的测量电路即前置放大器有两种形式：电压放大器和电荷放大器，后接电荷放大器时，可不受连接电缆长度的限制。64. 电荷放大器常用做压电传感器的后续放大电路，该放大器的输出电压与传感器产生的电荷量成正比，与电缆引线所形成的分布电容无关。65. 依赖于铁电体的极化强度与温度有关的特性制成的传感器是热释电型红外传感器感器66. 半导体式应变片在外

23、力作用下引起其电阻变化的因素主要是电阻率。67. 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为电压输出的装置。直流电桥的平衡条件是。交流调幅电桥的载波频率通常是调制信号频率的10倍以上.68. 当单位长度电阻值为常数时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于单位长度电阻值。69. 动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在分布电容。70. 为尽量满足不失真测试条件，光线示波器振子应调整阻尼比=0.7，被测信号频率f与振子固有频率f0之比应选择f/f0 fc1。假设其带宽为1/3倍频程则fc2 = fc1。79. 滤波器带宽B和响应建立时间Te的乘积通常选取在

24、BTe=510。滤波器的品质因素Q与带宽B 的关系是成反比 。一带通滤波器的中心频率F=500HZ， -3dB带宽B=10HZ，则该滤波器的品质因数Q=50。滤波器的分辨率越高，则测量信号时其响应速度越慢。 RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限截止频率越 小 。80. 常用滤波器的上、下截止频率、的定义为幅频特性曲线降为最大值的倍时对应的频率为截止频率，其带宽，假设为倍频程滤波器与的关系为 fc2=2fc1。81. 如果一个信号的最高频率为50Hz，为了防止时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应大于100Hz。假设信号频率为5000Hz，则信号采样后的混迭频率是0Hz。82. 超声波测量物位

25、是根据超声波在两种介质的分界面上会发生反射现象而实现的.83. 信号的预处理包括 调幅 、滤波 、隔离直流分量 、解调 等环节，数字信号处理中，采样频率fa与被测信号中最高频率成分fc的关系应为 fa2fc 。84. 信号(t)的自功率谱密度函数S*(f)是自相关函数,信号(t)和y(t)的互谱S*y(f)是互相关函数R*y()的傅里叶变换85. 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。86. 一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压变大两倍87. 假设电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作

26、臂的直流测量用桥的输出是正弦波88. 自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度降低很多倍。89. 设信号*(t)的自功率谱密度函数为常数，则其自相关函数为 非常数90. 相干函数用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性，其取值在01围。91. 如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大，则该窗函数的泄漏误差越小。92. 自相关函数是偶函数，其最大值发生在=0时刻，当时延趋于无穷大时，周期信号的自相关函数仍然是同频率 的周期。93. 相关滤波的工作原理是 同频相关，不同频不相关94. 假设信号满足y(t)=k*(t)关系，其中k常数，则其互相关系数p*y()=1.95. 频

27、率不同的两个正弦信号，其互相关函数R*y()=0.同频的正弦函数和余弦函数，其互相关函数R*y()=1.96. 正弦信号的自相关函数是同频的余弦 函数。自相关函数的傅立叶变换是自功率谱密度函数。97. *信号的自相关函数为R*()100cos，则该信号的平均功率为100，标准差为10 。三、简答题 1） 试用方框图描述测试系统的组成，并简述测试工作的全过程。2） 比拟周期信号傅里叶级数的三种展开形式，分析各自的物理含义，及相互之间的转化关系。3） 说明如何求解测试装置动态特性的数学描述的3个函数，它们之间有何在关系？4） 以二阶系统为例，简述求解具体系统频谱特性的一般步骤。并根据二阶欠阻尼振动

28、系统的幅频特性曲线，说明将阻尼比设置在0.7左右的理论依据？要拓宽二阶系统的分析频率区间，应如何确定二阶系统的特性参数。5） 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？重复性误差和回程误差有何区别静态特性：1线性度，2灵敏度，3回程误差，4分辨率，5零点漂移和灵敏度漂移。动态特性：1传递函数，2频率响应函数，3脉冲响应函数，4环节的串联和并联重复性误差是指测试装置在输入按同一方向做全量程连续屡次变动时，所得特性曲线不一致的程度，而回程误差是输入按不同方向。6） 在动态测试中，为什么需考虑待测信号的频率构造？在故障诊断中，如果测试装置不满足不失真测试的条件，会造成误诊断，为什么？答：考虑频率构造能

29、更好的选择适宜的测试装置，提高测试效果7） 什么是负载效应？对于电压输出的环节，减轻负载效应的措施有哪些？8） 压电式加速度传感器与压电式力传感器在构造上有何不同，为什么？答：加速度传感器要通过质量块把加速度转换为力作用在压电片上 9） 信号放大电路的种类，如何根据传感器输出特性选择适宜的放大电路？答：信号放大电路的种类有根本放大电路反相放大器、同相放大器和差分放大器三种和仪器放大器；传感器的输入如果是毫伏信号，最好选用仪器放大器，如果信号比拟大，选用一般的放大器就行了。10） 如何根据测试信号中有用成分和干扰成分的频谱来选择滤波器种类和设定其参数？11） 金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作

30、原理上有何区别？各有何特点？在用应变仪测量机构的应力，应变时，如何消除由于温度变化所产生的影响？答：前者利用导体形变引起电阻的变化，后者利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。采取相应的温度补偿措施。12） 把一个变阻器式传感器按如图接线，它的输入量是什么？输出量是什么？在什么条件下，它的输出量与输入量之间有较好的线性关系？ 13） 简述压电效应现象，石英晶体所产生的横向和纵向压电效应产生的电荷聚集在哪里？其大小分别如何计算？压电元件在并联和串联时，压电式传感器各具有什么特征，对后续测量电路有何特殊要求为什么串联：电容小，输出电压大，适合电压输出并联：宜测缓变信号，适合电荷输出14） 如图为一存在

31、质量不平衡的齿轮传动系统，大齿轮为输入轴，转速为600r/min，大、中、小齿轮的齿数分别为40，20，10。以下图为在齿轮箱机壳上测得的振动信号频谱，根据频谱分析知识，比拟齿轮轴的振动情况，并说明原因。答：由频谱图可知，在频率为40Hz左右的振荡最为剧烈，由传动链关系可得各齿轮的转动频率分别为：大齿轮为10Hz，中齿轮为20Hz，小齿轮为40Hz，故可得小齿轮轴为主要的振动源15） 试用相关分析的知识说明如何测量热轧钢带的运动速度，及深埋在地下的输油管裂损的位置。16） 为什么在实际测量中采样频率通常要大于信号中最高频率成分的3到5倍？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

32、确定？答：为了防止混叠以使采样处理后仍有可能准确地恢复其原信号，采样频率fs必需大于最高频率fh的两倍。在实际工作中，考虑到实际滤波器不可能有理想的的截止特性，在其频率fc之后总有一定的过渡带，故采样频率常选为(34)fc。抗混滤波器的作用是为了防止混叠。选用低通滤波器，其截止频率应大于两倍采样频率17） 影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些？提高其灵敏度可以采取哪些措施，带来什么后果？答：影响因素：1.介质的相对介电常数 2.两极板间的有限覆盖面积 3.两极板间距措施：减少极距 后果：引起非线性误差18） 哪些传感器可选作小位移传感器？ 答：变极距型电容式、变气隙型电感式、电涡流式、

33、压电式、霍尔式、气动流量式、应变电阻式19） 简述涡流式传感器的工作原理，它有哪些特点能否测量塑料物体移动的位移？为什么？应采取什么措施改良，就可以用电涡流传感器测量了。答：电涡流传感器不能测量塑料物体移动的位移，因为检测对象错误。塑料不能产生涡流，要在塑料上加装金属材质的物体20） 电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？欲用电涡流传感器探测金属材料表层和部缺陷，对线圈的供电频率分别有什么要求，为什么？答：厚度，外表温度，速度，应力21） 可用电涡流传感器、磁阻传感器和霍尔传感器检测缆车钢丝绳断绳或金属平板中的裂纹吗？为什么？假设可以，画出检测框图，并比拟它们的检测效果。答：可以2

34、2） 如果矩形波与三角波都是以1000Hz变化的波形，如果要求误差都不超过10%，选择的放大器通带何不同？如果采用一样的示波器显示，哪个的误差大？为什么？23） 在油气或石油勘察中，通常要通过爆破对地壳进展鼓励，分析其原因？假设用检波器获取鼓励回波信号，则深层和浅层资源所对应的检波频率哪个高？为什么？24） 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。用简图说明该传感器的构造并简要说明其作用原理；两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。25） 以下图是一种传感器的工作原理图，试问这是何种形式的传感器？用图中的符号简述其工作原理。图 1 传感器工作原理图26） 简述压电式传感器需

35、要配置前置放大器的原因？常用的前置放大器有哪两种？各有什么特点？答：因压电式传感器的输出电阻很大、电荷量很小；普通放大器输入电阻较小，不能直接放大；阻抗变换器具有输入阻抗高，输出阻抗小。 电荷放大器具有输入阻抗高，输出电压与压电式传感器电荷成正比、与反应电容成反比；与电缆分布电容无关；电压放大器具有电路简单，本钱低，压电式传感器须与电缆配套使用。27） 电阻应变仪交流电桥的电桥电源和输入信号*(t)的幅值谱如下图。电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号和低通滤波器输出信号幅值谱*m(f)、 *e(f)、 *f(f)。28） 电阻应变仪交流电桥的输入信号

36、*(t)和电桥电源y(t)的波形如下图。电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。试画出电桥输出信号*m(t)、相敏检波输出信号*e(t)和低通滤波器输出信号*f(t)。 29） 假设用光线示波器来记录图一所示的方波信号，可否选用固有频率为400Hz为FC6-400型振动子 并说明理由。(提示：要较完整地记录一信号，必须保证其前十次谐波的幅值误差小于5。)30） 直流电桥平衡条件是什么？交流电桥平衡条件是什么？画出平衡电桥的工作原理图，并简述平衡电桥的工作原理。试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需调电容平衡的原因？答：直流电桥平衡条件：R1*R3=R2R4 交流电桥平衡条件：现有电阻和，电感

37、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。设鼓励为，输出为。31） 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？32） 差动型变磁阻式电感传感器在使用时常把两个线圈接在电桥的两个相邻桥臂中，试问：1此电桥需接入何种鼓励电压？答：高频正弦电压2该电桥的输出电压是何波形？答：高频正弦波的幅值随传感器输出波的变化而变化3输出电压的幅值与传感器的什么量有关？答：灵敏度4输出电压大小能否反映被测量的方向？欲知被测量的方向，测量电路中应带有什么环节

38、答：不能，在测量电路之后接入差动相敏检波电路33） 什么是调制，调制的目的是什么，如何实现对信号进展调幅和解调？调幅波的解调方法有哪几种？假设要将测试数据分别从高铁站和卫星发送到省信息处理中心，分别采用什么调制方式？为什么？并比拟它们的优缺点。假设要在省信息处理中心将数据复原，分别采用什么解调方式？阐述其实现过程。假设要从高铁站发送到省信息处理中心，采用调幅，从卫星发送到省信息处理中心，采用调频。调频比调幅抗干扰能力强 调频波比调幅波频带宽 调频制功率利用率大于调幅制34） 数字信号处理的一般步骤是什么？哪些步骤会带来误差，如何尽可能减少相应误差？并说明其原因。说明为什么信号截断后必然会引起泄

39、漏误差？及信号的时域采样是如何引起信号频谱的周期延展及频率混叠的？答：信号数字化可以分为三步：1等距采样，实现信号离散化；2数值量化，用有限精度表达采样值；3 AD转换，对量化值进展二进制编码。前两步有误差，应减小采样间距，提高量化精度。信号截断以后产生的能量泄漏现象是必然的，因为窗函数w(t)是一个频带无限的函数，所以即使原信号*(t)是限带宽信号，而在截断以后也必然成为无限带宽的函数，即信号在频域的能量与分布被扩展了时域采样就是把信号与周期单位脉冲序列相乘，对应在频域就是两个信号频谱的卷积。由于周期单位脉冲序列的频谱也是一个周期脉冲序列，根据脉冲函数的卷积特性，采样信号的频谱是把原信号的频

40、谱移至脉冲发生处，又由于脉冲序列的周期性，所以导致采样后信号的频谱产生周期延展。6分 当采样频率fs小于信号频率fc的两倍，则原信号的频谱在移至脉冲序列发生处的时候，相互之间会产生交叠，从而产生频率混叠35） 为什么在动态电阻应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？36） 简述什么是光电导效应？光生伏特效应？外光电效应？这些光电效应的典型光电器件各自有哪些？37） 画出利用热电偶测量两点间温度差的线路图，并解释其工作原理。38） 什么是霍尔效应 霍尔电动势与哪些因素有关？如何提高霍尔传感器的灵敏度 试对图1利用霍尔式传感器实现转速测量进展解释。图1 霍尔传感器转速测量原理图39）

41、分析图2中自感式传感器当动铁心左右移动时自感L的变化情况 己知空气隙的长度为*1和*2，空气隙的面积为S，磁导率m，线圈匝数W不变。图2 动铁式自感传感器构造示意40） 试从材料特性、灵敏度、稳定性等角度比拟石英晶体和压电瓷的压电效应。41） 光导纤维是利用哪种光学现象进展导光的 光导纤维的数值孔径有何意义42） 测得两个同频正弦信号的相关函数波形如图3，问：这一波形是自相关函数还是互相关函数？为什么？从波形中可以获得信号的哪些信息？图343） 以下图为动态应变仪工作框图，请指出图中A、B和C分别代表什么？并说明A、B和C在系统中的作用是什么？ 及A、B为什么要由振荡器来同时供电？四、计算题1

42、） 求正弦信号的均值、绝对均值|*|、均方根值*rms、均方值，和概率密度函数p(*)。2） 信号，试绘制信号的实频谱、虚频谱和单边幅频谱、双边幅频谱及双边相频谱？ 傅里叶复指数展开一阶测试系统的频响函数为H(jw)=1/(1+jw)，分析当测试信号为 *(t)=sint+sin5t 时，有无波形失真现象，误差为多少？解： 3） 设有二个构造一样的二阶系统，其固有频率一样，当两者阻尼比不同，一个是0.1，另一个是0.65，假设允许的幅值误差为10%，问他们的可用频率围是多少？ 4） 用热电阻温度计测量热源的温度，将该温度计从20的室温突然放入85的热源时,相当于输入一阶跃信号*(t)，其响应曲

43、线如下图。一阶测试系统热电阻温度计的时间常数=6S，求经过10S后测得的温度和最终示值的相对误差？5） 用一阶测量仪器测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的测量误差小于5%，问仪器的时间常数T的取值围。假设用该仪器测50Hz的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是多少？6） 设有一阶测量装置其时间常数为0.1秒，问输入信号频率为多少时其输出信号的幅值误差不大于6%？这时输出信号的滞后角是多少？ 7） 一阶系统受到一个阶跃输入的作用，在2秒时到达输入最大值的20%，试求：测试系统的时间常数和当输出到达最大值的95%时，需多长时间？8） 用时间常数为0.5s的一阶装置进展测量，假设被测参数按正弦规

44、律变化，假设要求装置指示值的幅值误差小于5%，问被测参数变化的最高频率是多少？如果被测参数的周期是1s、2s和5s，问幅值误差是多少？9） 周期方波的傅里叶级数求该方波的均值、频率组成及各频率的幅值，并画出频谱图。10） *信号的时域表达式如下, 问:该信号属于哪类信号(周期或非周期)，试画出波形图当该信号通过一理想带通滤波器，该滤波器的A()=1，带宽B=80Hz，中心频率f0=50Hz,画出该滤波器输出波形的幅频谱,并求出滤波器输出波形的平均值为多少(该信号基频f0=50Hz )？ 11） 对称方波的波形图如图1所示。求傅里叶级数的三角形式展开，并画出频谱。12） 求周期余弦信号的均值、均

45、方值、自相关函数和自谱。13） 信号*(t)=e-t (t0)，(1) 求*(t)的频谱函数*(f)，并绘制幅频谱、相频谱。(2) 求*(t)的自相关函数R* () 。14） 一个二阶测试系统，受鼓励力F0sinwt作用，共振时测得振幅为20mm，在0.8倍共振频率时测得振幅为12mm，求系统的阻尼系数。假定0.8倍共振频率时，阻尼项可忽略 15） RC低通滤波器，=1k,=1F,试：(1) 确定该滤波器的、。输入信号,求输出信号，并比拟其与输入信号的幅值及相位关系。16） 低通滤波器的频率特性为，式中= 0.05s,当输入信号时，求其输出,并比拟与的幅值与相位有何区别。17） 如图2所示的R

46、C电路中，假设的幅值为100，频率为10kHz，并且输出端的相位滞后 30，求此时的R应为何值，输出电压幅值为多少？图2 响应曲线18） 二阶系统的阻尼比=0.2，求=n时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10，应取多大阻尼比？。 19） 一个二阶测试系统，其频响函数为。今有一信号输入此系统后的输出信号。20） 有一信号，初始相角为一随机变量，试求 1求其自相关函数；2确定其均值和方差。21） 给*加速度传感器突然加载，得到的阶跃响应曲线如图3所示。由图中实际测量得：M1=15mm, M3=4mm，在0.01s的标线有4.1个衰减的波形，求加速度传感器的阻尼比及固有频率。22） 对一个

47、可视为二阶系统的装置输入一单位阶跃函数后，测得其响应中产生了数值为1.5的第一个超调量峰值。同时测得其振荡周期为6.28s。设该装置的静态增益为3，试求该装置的传递函数和该装置在无阻尼固有频率处的频率响应。23） 试求正弦信号和基频与之一样的周期方波信号y(t)的互相关函数。24） 图5为一简单电感式传感器。磁路取为中心磁路，不计漏磁，设铁心及衔铁的相对磁导率为104，空气的相对磁导率为1，真空的磁导率为，试计算气隙长度为0mm及为2mm时的电感量。(图中所注尺寸单位均为mm)图5 电感式传感器构造25） 电阻应变仪交流电桥的电桥电源和输入信号*(t)的幅值谱如下图。电桥输出信号经相敏检波、低

48、通滤波后输出。试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号和低通滤波器输出信号幅值谱*m(f)、 *e(f)、 *f(f)。五、分析计算题 1.有一吊车的拉力传感器如图九所示。其中电阻应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上。R1、R2、R3、R4标称阻值均为120W，桥路电压为2V，重物质量为m，其引起R1、R2变化增量为l.20W。1画出应变片组成的电桥电路。2计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。3说明R3、R4起到什么作用？图1 吊车拉力传感器构造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4所示。图中，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数。应变值，电桥供桥电压。试分别求出

49、如图组成桥路时的输出电压Uo的值，假设去掉R1、R2，输出电压Uo值如何变化？假设要提高输出电压，应怎样组桥？图4 贴片及组桥方法3、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=5mm，假设与被测的初始间隙d0=0.5mm。真空的介电常数等于8.854*10-12F/m，求：1如果传感器与工件的间隙变化量增大Dd=10mm，电容变化量为多少 2如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF，则间隙增大Dd=1mm时，输出电压为多少假设读数仪表的灵敏度为5格/mV，当间隙变化量还为2，读数仪表示值变化多少格？4有一薄壁圆管式拉力传感器如以下图所示。其弹性元件材料的泊松比为0.3泊松比是指材

50、料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值，电阻应变片和阻值一样，且灵敏系数均为2，应变片贴片位置如下图。假设受拉力作用，问：(1) 欲测量拉力的大小，应如何正确组成电桥？请画出相应的电桥。(2) 当供桥电压，时，输出电压是多少？5.如下图为两直流电桥，其中图(a)称为卧式桥，图(b)称为立式桥，且，为应变片，为固定电阻。试求在电阻应变片阻值变化为时，两电桥的输出电压表达式并加以比拟。6. 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，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大，当应变片的应变为1000时，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解

51、：(1)(2) 7. 有一应变式测力传感器，弹性元件为实心圆柱，直径D=40mm。在圆柱轴向和周向各贴两片应变片灵敏度系数s=2.，组成差动全桥电路，供桥电压为10v。设材料弹性模量E=2.11011pa，泊松比=0.3。试求测力传感器的灵敏度该灵敏度用v/kN表示。8. 如下图一钢质悬臂梁受压时，如何将黏贴在上下外表的两个应变片接到电桥的两个臂上？受拉时呢？假设只允许在钢质悬臂梁的上外表黏贴一个应变片，如何补偿温度误差？假设拉力和压力共同作用在悬臂梁上，如何分别测量F和F呢？解：受压时应连如相邻桥臂，受拉时应连入相对桥臂。假设只允许在钢质悬臂梁的上外表黏贴一个应变片，可采取单臂电桥连接。9.

52、用一个固有频率为1200HZ和阻尼比为0.7的振动子去测量幅值为1、频率为600HZ均值为0的偶函数方波信号，试分析测量结果，并计算输出信号的一次谐波分量。注：二阶系统的传递函数为n2/S2+2n S+n2，频率响应函数为A=1/1-/n22+(2/n) 2= -arctg(2/n)/ 1-/n2。六、综合设计分析题 1.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容，并简述其过程。1针对载重卡车载物量进展过磅测量，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，为了保证整机平安，防止事故的发

53、生，对轴的扭振进展测量和监控，试设计一测试装置并说明其工作原理。解：将电阻应变传感器安装在地磅里，当卡车开过时，传感器测到相应的压力，经过换算得到卡车质量。2. 欲测试图1(a)所示简直梁的动态特性参数固有频率和阻尼比， 1请从现有设备中选择，并用框图表示测试系统构成，简述测试过程；2测得该梁的幅频特性曲线如图3b所示，根据该曲线如何确定简直梁的动态特性参数给出原理、公式并在图中表示现有设备： 压电式加速度计、 压电式力传感器、磁电式速度计、电阻应变片、电荷放大器、功率放大器、信号发生器、激振器、数据采集分析系统、显示设备图1 (a) 图1 (b)解：测试系统组成框图3、在如图2所示的悬臂梁测

54、力系统中，可能用到四个一样特性的电阻应变片为R1、R2、R3、R4，各应变片灵敏系数K=2，初值为100W。当试件受力F时，假设应变片要承受应变，则其平均应变为e=1000mm/m。测量电路的电源电压为直流3V。图2 悬臂梁测力装置示意图1假设只用一个电阻应变片构成单臂测量电桥，求电桥输出电压及电桥非线性误差。2假设要求用两个电阻应变片测量，且既要保持与单臂测量电桥一样的电压灵敏度，又要实现温度补偿，请在图中标出两个应变片在悬臂梁上所贴的位置；绘出转换电桥，标明这两个应变片在桥臂中的位置。3要使测量电桥电压灵敏度提高为单臂工作时的4，请在图中标明各应变片在悬臂梁上所贴的位置。绘出转换电桥，标明各应变片在桥臂中的位置；并给出此时电桥输出电压及电桥非线性误差的大小。4、差动式电容加速度传感器构造如图3所示。它有两个固定极板 (与壳体绝缘)，中间有一用弹簧片支撑的质量块，此质量块的两个端面经过磨平抛光后作为动极板 (与壳体电连接)。设计适当的测量电路，详细说明该构造配合测量电路实现加速度测量的工作原理，所有结论的得出必须要有理论依据 (给出必要的公式推导)。图3差动式电容传感器构造5、使用镍铬-镍硅热电偶，其基准接点为30C，间测温接点为400C时的温差电动势为多少？假设仍使用该热电偶，测得*接点的温差电动势为10.275mv，则被测接点的温度为多少？.