电气测试技术课程设计参考题目
1.设计一个自动量测啤酒等液体灌装流水线上成品瓶数的装置，要求手控启动后从0开始
由LED数码管显示其动态值。（提示：需要考虑发送距离；背景光变化所产生的误计数；
瓶子抖动产生重复计数等因素对装置所造成的影响）
2.设计一个检测汽车司机饮酒程度的仪器。分为十档，用一个数码管显示，要求能抗汽油
味干扰。采用的方法是测量司机呼出气体中的酒精含量，若其含量<100ppm，则为0档。
以后含量每增加300ppm就加一档。（提示：传感器可考虑选用QM系列半导体气敏传感器，可考虑用已知体积的带盖密封瓶中加不同量酒精的方法做定标用的信号源））
3.设计一个厨房可燃性气体泄漏情况的检测报警装置。当厨房中天然气（CH
4
）或液化石油
气（C
4H
10
）浓度大于某个数值（例1000ppm）时，用蜂鸣器报警并发出控制信号，启动
抽油烟机。
4.设计一个花木温室的温度采集系统。每10分钟测温一次，24小时连续采集，数据存入
内存。每隔24小时把数据输出给电平记录仪并画出24小时中的温度变化曲线，接着再进行下一次测温循环。
5.用单片机8031组成8路温度巡回检测系统。最远测点距离为100m，温度测量范围0～
100℃，温度分辨率为0.5℃，环境共模噪声为5V，要求每秒钟至少测一次。每路可设置温度的上限值和下限值，并在超出其范围时发报警信号。各路最近1分钟内的测量结果及其最高、最低和平均温度存在内存区，以供主机取用。（提示：因温度变化慢，采样保持可考虑不要；因远距离传输，可考虑把电压信号转换为电流信号）
6.设计峰值检测电路：传感器输入信号的测量范围为1μV~10μV，10μV ~100μV，100
μV ~1mV，1mV~10mV；设计程控放大器，利用程控放大器将传感器的输入信号放大为0~1.999V，供A/D转换用；设计自动切换量程电路，完成各种量程的转换。
7.在生物培育室、蔬菜大棚等场合，对温度有一定要求。如果温度太高，则应及时采取降
温措施；如果温度太低，则应及时采取升温措施。为了便于及时了解温度是否正常，可使用温度报警器。要求如下：
⑴ 0℃～30℃，5℃为一档显示；
⑵高于30℃，发出1kHz声响，同时打开电扇继电器；当低于28℃，停止；
⑶低于10℃，发出1kHz间歇声响，同时打开加热器；当高于12℃，停止。
8 .设计一个可以演奏乐曲的红外线遥控电子门铃，设计要求：
⑴ 按一下按键，电子音乐门铃奏响三遍主旋律乐曲； ⑵ 用不同的音乐来区别家人和客人；
⑶ 作用距离不小于2m ； ⑷ 放大器输出功率W P O 1=。
9．使用 HT48R30A-1 DIP28 单片机与 ICL7135 型 4.5 位 A/D 转换器设计一个高精度调
功输出温控仪，应用于 0～99.99℃ 的调功输出式温控。电路具有两种控制输出方式：调功输出和超限位式输出，它们可以分别使用，也可以混合使用或者同时使用。调功控制输出就是按照实际测量显示的温度与用户设定的恒温目标温度值之间采用智能控制，根据其差距和被控对象的有关参数进行快速实时调整，最好使温度控制不会出现“过冲”现象及大幅度波动的弊病。而普通超限输出就是当测量显示值 ＞ 超限值时，超限输出端口会输出高电平。
调功控制的目标温度值设置：这是使用者希望温度稳定的目标值，由用户在使用中通过按键设置，设置好的数据将保存到电存储器里。 位式超限控制时要给出报警信号。
10．设计一微小电流测量仪，可将较小电流以数字的方式直观、准确的显示出来。被测信
号是石英钟平均功耗电流，是一微小的不规则的电流。测量范围：0 ~ 200μA 。通过查阅资料，自行绘制原理框图，并实现各部分的功能，完成单元电路设计、参数计算和器件选择。（注意所选器件经济性、实用性）。
11．设计一个电子天平，量程为0 ～ 1.999Kg ，传感器采用悬臂梁式的称重传感器（悬臂
梁上贴有应变片）。显示电路采用共阳极数码管。3位半A/D 转换电路。
传感器测量范围是0 ～ 2kg ，灵敏度为1mV/V 。电源电压±12V 或±15V 。（在电路设计过程中应考虑电路抗干扰环节、稳定性。选择低失调电压，低漂移，高稳定性，经济性的芯片。电路中还应有调零和调增益的环节；才能保证电子电平没有称重时显示零读数；测压力时读数正确反映被测压力。）
12．设计数字温度计，要求测量范围0℃~200℃，用数码管显示测量值，显示到小数点后一位数据。
13．设计一个以数字方式显示测量值的电容数字测量仪，要求：测量范围1000pF~1μF 。（提示：由555集成定时器构成单稳态触发器，单稳态触发器输出电压的脉宽为RC
t w 1.1≈，
通过测量
w
t 的宽度，便可计算出电容值。）
14．珍贵文物展览室和高压设备等场合，时常有人超越规定界线，造成危险或损坏文物。
设计一个光电报警器，当有人超越规定界线时发出报警声响，引起人们注意。报警声响可用压电陶瓷蜂鸣器产生。
15.设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：
主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线进行采集的显示。具体设计任务是：（1）现场模拟信号产生器。
（2）八路数据采集器。
（3）主控器。
1．基本要求
（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。
（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。采集方式包括循环采集（即1路、2路……8路、……1路）和选择采集（任选一路）二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。
16.设计并制作一台数字显示的简易频率计。
1．基本要求
（1）频率测量
a．测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；频率：1Hz～1MHz
b．测量误差≤0.1%
（2）周期测量
a．测量范围信号：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；频率：1Hz～1MHz
b．测量误差≤0.1%
（3）脉冲宽度测量
a．测量范围信号：脉冲波；幅度：0.5V～5V；脉冲宽度≥100μs
b．测量误差≤1%
（4）显示器
十进制数字显示，显示刷新时间1～10秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。
（5）具有自校功能，时标信号频率为1MHz。
（6）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。
2．发挥部分
（1）扩展频率测量范围为0.1Hz～10MHz（信号幅度0.5V～5V），测量误差降低为0.01%（最大闸门时间≤10s）。
（2）测量并显示周期脉冲信号（幅度0.5V～5V、频率1Hz～1kHz）的占空比，占空比变化范围为10%～90%，测量误差≤1% 。
（3）在1Hz～1MHz范围内及测量误差≤1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。
17.设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在
一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。
1．基本要求
（1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。
（2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。
（3）用十进制数码管显示水的实际温度。
2．发挥部分
（1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。
（2）温度控制的静态误差≤0.2℃。
（3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。
18.数字式工频有效值多用表
设计并制作一个能同时对一路工频交流电（频率波动范围为50 ±1Hz、有失真的正弦波）的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量的数字式多用表。
参见附图。
1．基本要求
（1）测量功能及量程范围
a、交流电压：0～500V；
c、有功功率：0～25kW；
d、无功功率：0～25kvar；
e、功率因数（有功功率/视在功率）：0～1 。
为便于本试题的设计与制作，设定待测0～500V的交流电压、0～50A的交流电流均已经相应的变换器转换为0～5V的交流电压。
（2）准确度
a、显示为位（0.000～4.999），有过量程指示；
b、交流电压和交流电流：±（0.8％读数＋5个字），例：当被测电压为300V时，
读数误差应小于±（0.8％×300V＋0.5V）＝±2.9V ；
c、有功功率和无功功率：±（1.5％读数＋8个字）；
d、功率因数：±0.01 。
（3）功能选择：用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率和功率因数的测量与显示。
2．发挥部分
（1）用按键选择电压基波及总谐波的有效值测量与显示。
（2）具有量程自动转换功能，当变换器输出的电压值小于0.5V时，能自动提高分辨力达0.01V。
（3）用按键控制实现交流电压、交流电流、有功功率、无功功率在测试过程中的最大值、最小值测量。
（4）其它（例如扩展功能，提高性能）。
说明
1．调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号；再经移相输出代表同一路的电流信号。
2．检查交流电压、交流电流有效值测量功能时，可采用函数发生器输出的对称方波信号。电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号，测试结果应与理论值进行比较分析。
19.频率特性测试仪
设计并制作一个频率特性测试系统，包含测试信号源、被测网络、检波及显示三部分。
1．基本要求
（1）制作幅频特性测试仪
a、频率范围：100Hz～100kHz；
b、频率步进：10Hz；
c、频率稳定度：10-4；
d、测量精度：5％；
e、能在全频范围和特定频率范围内自动步进测量，可手动预置测量范围及步进频率值；
f、LED显示，频率显示为5位，电压显示为3位，并能打印输出。
（2）制作一被测网络
a、电路型式：阻容双T网络；
b、中心频率：5kHz；
c、带宽：±50Hz；
d、计算出网络的幅频和相频特性，并绘制相位曲线；
e、用所制作的幅频特性测试仪测试自制的被测网络的幅频特性。
20.设计并制作一台用普通示波器显示被测波形的简易数字存储示波器，示意图如下：
1．基本要求
（1）要求仪器具有单次触发存储显示方式，即每按动一次“单次触发”键，仪器在满足触发条件时，能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与存储，然后连续显示。
（2）要求仪器的输入阻抗大于100kΩ，垂直分辨率为32级/div，水平分辨率为20点/div；设示波器显示屏水平刻度为10div，垂直刻度为8div。
（3）要求设置0.2s/div、0.2ms/div、20μs/div三档扫描速度，仪器的频率范围为DC～50kHz，误差≤5%。
（4）要求设置0.1V/div、1V/div二档垂直灵敏度，误差≤5%。
（5）仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发、触发电平可调。
（6）观测波形无明显失真。
2．发挥部分
（1）增加连续触发存储显示方式，在这种方式下，仪器能连续对信号进行采集、存储并实时显示，且具有锁存（按“锁存”键即可存储当前波形）功能。
（2）增加双踪示波功能，能同时显示两路被测信号波形。
（3）增加水平移动扩展显示功能，要求存储深度增加一倍，并且能通过操作“移动” 键显示被存储信号波形的任一部分。
（4）垂直灵敏度增加0.01V/div档，以提高仪器的垂直灵敏度，并尽力减小输入短路时的输出噪声电压。
（5）其它。
说明
测试过程中，不能对普通示波器进行操作和调整。
21.设计并制作一个低频相位测量系统，包括相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络
三部分，示意图如下：
1、基本要求
（1）设计并制作一个相位测量仪（参见图1）
a．频率范围：20Hz～20kHz。
b．相位测量仪的输入阻抗≥100k 。
c．允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V～5V范围内变化。
d．相位测量绝对误差≤2°。
e．具有频率测量及数字显示功能。
f．相位差数字显示：相位读数为0o~359.9o，分辨力为0.1°。
（2）参考图2制作一个移相网络
a．输入信号频率：100Hz、1kHz、10kHz。
b．连续相移范围：－45°～＋45°。
c．A＇、B＇输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。
2．发挥部分
（1）设计并制作一个数字式移相信号发生器（图3），用以产生相位测量仪所需的输入正弦信号，要求：
a．频率范围：20Hz～20kHz，频率步进为20Hz，输出频率可预置。
b．A、B输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。
c．相位差范围为0～359°，相位差步进为1°，相位差值可预置。
d．数字显示预置的频率、相位差值。
（2）在保持相位测量仪测量误差和频率范围不变的条件下，扩展相位测量仪输入正弦电压峰-峰值至0.3V～5V范围。
（3）用数字移相信号发生器校验相位测量仪，自选几个频点、相位差值和不同幅度进行校验。
（4）其它。
说明
1、移相网络的器件和元件参数自行选择，也可以自行设计不同于图2的移相网络。
2、基本要求（2）项中，当输入信号频率不同时，允许切换移相网络中的元件。
3、相位测量仪和数字移相信号发生器互相独立，不允许共用控制与显示电路。22.设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置，示意图如右图所示。
1、基本要求
（1）在滴斗处检测点滴速度，并制作一个数
显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。
（2）通过改变h2控制点滴速度，如右图所示；
也可以通过控制输液软管夹头的松紧
等其它方式来控制点滴速度。点滴速度
可用键盘设定并显示，设定范围为
20~150(滴/分)，控制误差范围为设定
值10%1滴。
（3）调整时间≤3分钟（从改变设定值起到
点滴速度基本稳定，能人工读出数据为
止）。
（4）当h1降到警戒值（2~3cm）时，能发出
报警信号。
2、发挥部分
设计并制作一个由主站控制16个从站的有线监控系统。16个从站中，只有一个从站是按基本要求制作
的一套点滴速度监控装置，其它从站为模拟从站 (仅要求制作一个模拟从站)。
（1）主站功能：
a．具有定点和巡回检测两种方式。
b．可显示从站传输过来的从站号和点滴速度。
c．在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的点滴速度。
d．收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相应的从站号；可用手动方式解除报警状态。
（2）从站功能：
a．能输出从站号、点滴速度和报警信号；从站号和点滴速度可以任意设定。
b．接收主站设定的点滴速度信息并显示。
c．对异常情况进行报警。
（3）主站和从站间的通信方式不限，通信协议自定，但应尽量减少信号传输线的数量。
（4）其它。
说明
1、控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定。
2、储液瓶用医用250毫升注射液玻璃瓶（瓶中为无色透明液体）。
3、受液瓶用1.25升的饮料瓶。
4、点滴器采用针柄颜色为深蓝色的医用一次性输液器（滴管滴出20点蒸馏水相
当于1ml±0.1ml）。
5、赛区测试时，仅提供医用移动式点滴支架，其高度约1.8m，也可自带支架；测
试所需其它设备自备。
6、滴速夹在测试开始后不允许调节。
7、发挥部分第（2）项从站功能中，c中的“异常情况”自行确定。
23数字人体心率检测仪的设计（以单片机为主控芯片，辅以少量外围电路，完成数据处理、显示、记忆、通信等功能）
24医用数字体温计的设计（可选用HT7500医用数字体温计集成电路进行设计）
25基于旋转变压器的转角测量单元设计
本设计内容：以单片机和集成波形发生芯片MAX038 为核心构成硬件电路能自动地反馈
控制输出频率，现只对硬件设计，如有时间可采用上位机(PC 机) 的软件设置波形发生器的各种参数并实时显示输出频率值。
26.快响应电位计式角位移变送器设计
本设计的任务是基于电位计设计一个角位移变送器。要求根据所选择的电位计的性能设计变送器的结构及硬件电路，用以实现将角位移信号转变为电压信号的功能。如有时间可对所设计的角位移变送器进行校准和误差分析。
27.基于超声波原理的流量计设计
本设计系统主要是基于超声波时差法结合P89LPC932单片机完成整个系统的设计，其中时间测量采用单片机对微小时间进行测量，流量测量值由数码管显示。
28．在不采用专用A/D转换器芯片的前提下，设计并制作积分型直流数字电压表。
要求：
1．基本要求
（1）测量范围：10mV～2V
（2）量程：200mV，2V
（3）显示范围：十进制数0～1999
（4）测量分辨率：1mV（2V档）
（5）测量误差：≤±0.5％±5个字
（6）采样速率：≥2次/秒
（7）输入电阻：≥1M
（8）具有抑制工频干扰功能
2．发挥部分
（1）测量范围：1mV～2V
（2）量程：200mV，2V
（3）显示范围：十进制数0～19999
（4）测量分辨率：0.1mV（2V档）
（5）测量误差：≤±0.05％±5个字
（6）具有自动校零功能
（7）具有自动量程转换功能
（8）其他
29．设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。
要求：
1．基本要求
（1）输入阻抗：50Ω
（2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V
（3）输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz
（4）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的频率分量的功率值。）
（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。
（6）分析时间：5秒。应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。
2．发挥部分
（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。
（2）输入信号包含的频率成分范围：20Hz～10kHz。
（3）增加频率分辨力20Hz档。
（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。
（5）测量被测正弦信号的失真度。
（6）其他
30．仓库温度、湿度综合参数显示
设计一台可测量温度、湿度并由LED数码管显示其数值且具有报警功能的仪器，该仪器可用于监视仓库中的温度、湿度，当温度或湿度超过限定值会自动报警。
仪器实现功能如下
①计时功能24h制连续计时，显示：时、分。
②温度测试指示环境温度。记录24h内最高、最低温度。
③湿度测试指示环境湿度。记录由此派生出的绝对湿度、露点温度参数。
④打印功能每天早8时打印前24h内最高、最低温度值、瞬时相对湿度、绝对湿度、露点温度值。
⑤停电记忆功能断电24h内，该仪器具有计时功能，来电后能自动恢复显示。
31设计制作一种汽车倒车防撞报警装置
设计一种自动探测、报警的汽车倒车防撞报警装置。其由传感探测器及处理控制部分构成，能自动探知车物等障碍体，当遇到障碍物时发出报警信号。
32、直流电机的转速检测与脉宽调速器的设计
设计说明：
脉宽调速是利用改变脉冲宽度的方法实现脉冲占空比的变化，用以改变输出直流电压的平均值，达到调节直流电机的转速。
设计要求：
1、基本部分
(1) 设计一个多谐振荡器，频率调节范围为3~5KHz，占空比调节范围为30~70%。
(2) 选用额定电压不超过12V，额定电流不超过0.5A的玩具直流电机作实验，根据电
机的实际参数设计功率放大器，使之推动直流电机工作。
(3) 设计直流电机的转速检测电路，该电路可用光电转换方法实现。
(4) 设计转速显示电路，用2位数码管出直流电机每秒钟所转的圈数。
2、发挥部分
(1) 用4位数码管出直流电机每分钟所转的圈数。
(2) 直流电机的圈数/分可以预置，通过负反馈自动调节多谐振荡器的脉宽使实际转速
稳定在预置的转速（圈数/秒或圈数/分）。
33、路灯控制器的设计
设计说明：
安装在公共场所或道路两旁的路灯，通常是随环境的亮和暗而自动的关断和开启。并对开启次数和开启时间进行统计。实验时要用三个台灯，其中两个无调光功能的模拟路灯，另一个有调光功能的模拟环境。
设计要求：
1、基本部分 (1) 自制稳压电源。
(2) 该控制器具有环境亮度检测和控制功能，当处于暗（亮）环境下能够自动开（关）灯，为了演示方便，在现场演示时，当调光台灯（模拟自然光）较暗（较亮）时相当于暗环境（亮环境），此时另一个受控台灯（模拟路灯）将被点亮（熄灭），以此实现光控功能。
(3) 能自动记录“路灯”的开灯次数（用1位数码管显示）。 (4) 能累计“路灯”开灯时间（用2位数码管显示）。 2、发挥部分
多谐振荡器 前置放大器 功率放大器
直流电机
转速/脉冲变换电路
整形电路 闸门电路 时钟电路
定时器1 定时器2
显示器
计数器
锁存器
直流电机的转速检测与脉宽调速器框图
清零/锁存命令
光电
变换
信号鉴幅
驱动电路
路灯(台灯)
计数器
译码器
数显开启次数
计数器
译码器
数显开启时间
时钟电路
调光台灯
路灯控制器框图
(1) 设计一个环境亮度指示器用以检测环境亮度，在现场演示时，当调光或者改变光电
传感器和光源之间的距离时，环境亮度指示器的输出电压应有不同的反应。
(2) “路灯”点亮（熄灭）能受环境亮度指示器的控制（如：开关有“较暗”和“很暗”
两挡，当位于“很暗”挡时（完全遮住光电传感器），两个“路灯”将都被点亮；当位于“较暗”挡时（局部遮住光电传感器），仅有一个“路灯”将被点亮。
(3) 能远程控制（>1000米）路灯的开和关。
(4) 其它，如：声音控制“路灯”点亮，延时熄灭等。
34、多点温度监控系统的设计
设计说明：
在对温度要求较高的地方（比如粮库）需要对测试仓库的各个地方的温度进行监控，超过存储温度则需要报警，提醒管理人员打开换气设备。本课题是模拟粮库的实际情况，为之设计一个监控系统。
设计要求：
1、基本部分
(1) 主机可监控不少于3、个点的温度变化，轮流显示各点温度。
(2) 温度测量精度±2℃。
(3) 显示器分两段，第一段1位十进制数，显示测温点号；第二段2位十进制数，显示
对应点的测量温度。
(4) 所连接的测温点中只要有任何一个测量点的温度达到高温值时应给出报警信号，当
所有点的温度值降低到安全值后，停止报警
2、发挥部分
(1) 温度传感器可在热敏电阻或集成温度传感器之间选择一种。无论选择哪一种，都
不采用A/D转换器进行信号变换
(2) 温度测量精度±1℃。
(3) 具有温度传感器失效判断与显示功能。
(4) 其他功能，尽量考虑降低成本。
35．闭环PID温度控制系统的设
计
设计说明：
用电热杯对水进行加热，用
双向可近控硅控制电热杯功率，从而控制水温度。当给定水温的升温速率和保温温度、保温时间时，通过设计温度控制器及调整控制器的参数，使实际的水温变化按给定的温度曲线变化。
设计要求：
基本要求：
温度控
制器
电热水杯
双向可控硅
温度给
定
温度检测
200V A C
PID温度控制系统的设计
1、 输入电源AC 220V ，水温的控制范围从环境温度到95度连续可变。控制精度不低于5%。
2、 触发方式可以采用移相触发，移相范围0—1800。也可使用过零触发，此时采用的
PWM 调节方式。
3、 控制器采用PID 调节，PID 参数自整定。
4、 有温度显示 发挥部分：
1、 控制精度不低于2%。
2、 可以显示给定温度曲线和实际温度曲线。 36、出租车计费器的设计
设计说明：
汽车在行驶时，里程传感器将里程数转换成与之成正比的脉冲个数，然后由计数译码电路变成收费金额。里程传感器由磁铁和干簧管组成，磁铁置于变速器涡轮上，每行驶100米，磁铁与干簧管重合一次，即输出一个脉冲信号，则10个脉冲/公里（设为P 3）。里程单价（设2.1元/公里）可由两位（B 2=2、B 1=1）BCD 拨码开关设置，经比例乘法器（如J 690）后将里程计费变换成脉冲数P 1=P 3(1B 2+0.1B 1)。由于P 3=10，则P 1为21个脉冲，即脉冲当量为0.1元/脉冲。同理，等车计费也可以转换成脉冲当量，这需要由脉冲发生器产生10个脉冲/10分钟（设为P 4），如果等车单价为0.6元/10分钟（置B 4=0、B 3=6），经比例乘法器后将等车计费变换成脉冲数P 2=P 4(0B 4+0.1B 3)。由于P 4=10，则P 2为6个脉冲，即得到相同的脉冲当量为0.1元/脉冲。同理，起步价（设3元）也可以转换成脉冲数（P 0=
501
.05==当量
单价个脉冲)或者将P 0作为计数器的预置信号（框图所示）。最后行车费
用转换成脉冲总数P=P 0+P 1+P 2，其结果用译码显示器显示。
设计要求：
P 2
P 1 P 0
P 4
P 3
B 3
B 4
B 1 B 2
行车里程
等车时间
起 步 价
BCD 码比例乘法器 BCD 码比例乘法器 等车单价 里程单价
脉
冲数求和
计数器
译码器 显示器
脉冲电路
出租车计费器框图
1、基本部分
（1）设计制作自动计费器，包括行车里程计费、等车时间和起步价三部分，用三位数码管显示，最大金额为99.9元。
（2）行车单价、等车单价、起步价可分别由拨码开关或拨码盘预置。 2、发挥部分
（1）在车辆启动和停止时有音响提示。 （2）其它。
其它说明：行车里程可由玩具电机和光电（或磁铁和干簧管）转换器进行模拟。 37、数字电子称的设计
设计说明：
电子称称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号，由于该电压很微弱，须进行放大，放大的模拟信号经数/模转换变成数字量，再通过译码显示器显示出重量。由于被测物体的重量相差较大，因此，根据不同的测重范围，可由电路自动切换量程，显示器的小数点对应不同的量程而变化，从而实现电子称的要求。
电子称的传感器通常使用电桥，它将应变电阻的 受力变化转换成电压或电流信号。桥路中R 1、R 2、R 3 、R 4为4个桥臂，桥臂电阻为应变电阻，对角点A 、B 端接电源，C 、D 端为电桥输出，使用时接到电桥的负 载上。未受力时，电桥处于平衡状态，R 1R 4=R 2R 3，电 桥输出为零；当应变电阻受外界物体重量的影响时，电 桥的的桥臂电阻的阻值发生变化，使电桥失去平衡，C 、 D 端上有电压输出。考虑到应变电阻的不一致性，桥路 设有电位器进行调零。
设计要求： 1、基本部分
（1）称重范围用开关分为三挡：0~1.999Kg ，0~19.99Kg 。 （2）用3
2
1位数字显示称重结果。ICL7106
（3）自制电子称传感器桥路 2、发挥部分
（1）具有量程自动切换功能。
A
电子称传感器桥路
+ V – R L
R 1 R 2
R 4
R 3
51K 51K
传感器 放大器 A/D 转换 译码显示
量程切换
数字电子称框图
（2）用4位LED显示称重结果。M C14433
（3）精致、准确
38、高精度智能电阻测量仪器
设计说明：
电阻是常用的电子元件，某些材料的直流电阻需要精确的测量。利用欧姆定律设计一台电阻测量仪，显示被测量材料的直流电阻阻值。
1、基本部分
a) 测量电阻范围：0～20欧姆，20～200欧姆，200～2K，2K～20K，用按钮切换量
程，测量精度为4位有效数字
b) 测量精度：1%
c) 要求测量结果显示稳定3位有效数字（可用数字万用表的电压档当作显示终端）发挥部分
a) 测量电阻范围：可测量最小1欧姆的电阻
b) 测量精度：0.5%
c) 要求测量结果显示稳定4位有效数字
39涡流膜厚检测设计
1.采用电涡流式传感器
2.电路由正弦波震荡器、电涡流传感器、电桥、信号放大电路组成
《机械工程测试技术》 课程设计 对无缝钢管超声测厚仪的探讨 姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 完成日期：
目录 1 绪论 2 信号仿真、采集与分析处理 2.1 题目 2.2 Matlab处理分析 2.3讨论 2.4结论 3 基于计算机的声信号采集与分析 3.1题目 3.2 Matlab处理分析 3.3讨论 3.4结论 4 机械运行数据分析与处理 4.1题目 4.2第一份数据分析 4.2.1 Matlab处理 4.2.2结论 4.3第二份数据分析 4.3.1 Matlab处理 4.3.2结论 5 总结 参考文献
动态测试信号采集仿真与实例分析 摘要：测试技术的项目设计——动态测试信号采集仿真与实例分析，围绕课程 讲授的动态信号的采集、分析与处理的基本原理与方法进行，同时运用Matlab 等工具，进行数学处理，做出信号的频谱，并能够分析信号的频谱。项目设计包括三个部分：信号仿真、采集与分析处理，基于计算机的声信号采集与分析，机械运行数据分析与处理。通过项目设计，能熟练运用傅里叶变换处理和分析信号，对信号的频谱能够有一个更深的了解。 关键词：matlab；信号采样；频谱分析；fft
1.1 信号仿真、采集与分析处理 信号采集过程中一般需要考虑以下几个参数：信号频率、采样频率、采样长度等，不同参数的数值设定对于信号采集的效果会产生直接影响，为了掌握信号采集过程中这些参数对采集过程及其效果产生的影响，可以通过Matlab 或C 语言对信号采集与分析处理的过程进行仿真分析，具体要求如下： 利用Matlab 或C 语言产生信号x (t )， )()2sin()2sin()2sin()(333222111t n t f a t f a t f a t x ++++++=?π?π?π 其中：f 1=50Hz 、 f 2=200Hz 、f 3=1000Hz ； n (t ) 为白噪声，均值为零，方差为0,7； 幅值、相位任意设定； 对信号x (t )进行DFFT 处理下: 取1a =4，2a =,5, 3a =6, 1?=2?=3?=0;噪声方差0.7 Fs=3000HZ:N=1024 程序： Fs=3000; %采样频率 L=1024; %信号长度 NFFT= 1024; %采样点数 T=1/Fs; t=(1:L)*T; n=(rand(1,L)-0.5)*sqrt(12*0.7); %均值为零，方差为0.7的白噪声 x=4*sin(2*pi*50*t)+5*sin(2*pi*200*t)+6*sin(2*pi*1000*t)+n; %信号 subplot(2,1,1); plot(Fs*t(1:1000),x(1:1000)); %信号的时域图
《电气测量技术》复习资料 一、填空题 1.电测量和磁测量统称为电磁测量或电气测量。 2.根据被测量数据取得的途径不同可将测量方式分为直接测量、间接测量和组 合测量三类，根据读取数据的方法不同可将测量方法分为直读法和比较法两种。 3.电磁测量用的模拟指示仪表按其结构组成，可划分为测量线路和测量机构 两大部分。 4.电磁测量用的数字仪表，其典型结构包括测量线路和模数转换和数字显示 等几个部分。 5.A/D 转换器的任务是把模拟量转换为数字量。 6.按照测量误差产生的原因及误差的性质，可以把误差分为系统误差、随机误差 和疏忽误差三类。 7.仪表使用时偏离规定的工作条件而造成的误差称为附加误差。 8.由测量人员的粗心疏忽造成的严重歪曲测量结果的误差成为疏忽误差。 9.偶然误差又称为随机误差。 10.用测量值与被测量真值之间的差值所表示的误差称为绝对误差。 11.绝对误差与被测量真值之比称为相对误差。 12.衡量误差对测量结果的影响，通常用相对误差更加确切。 13.以绝对误差与仪表上量限的比值所所表示的误差称为引用误差。 14.最大引用误差可以用来评价仪表性能，实用中就用他表征仪表的准确度等 级。 15.随机误差通常呈正态分布，具有有界性、单峰性和对称性三个特性。 16.电动系功率表有两个线圈。
12、用电流表测电流必须将电流表与电路串联。 13、用电压表测电压必须将电压表与电路并联。 14、磁电系仪表广泛地用于直流电流和直流电压的测量。 15、磁电系电压表，要扩大其量程，可以串联一个附加电阻。 16、磁电系电流表，要扩大其量程，就要加接分流器。 Ω数称为电压灵敏度。 17、习惯上常把电压表的V 18、由于电动系仪表中没有铁磁性物质，所以不存在磁滞和涡流效应，准确度 可达级以上。 17.电度表和一般指示仪表的主要区别在于它使用了计算总和的积算机构。 18.交流电桥分为阻抗比率臂电桥和变压器比率臂电桥两大类。 19.接地电阻测量仪是最常用的接地电阻测量设备。 20.测量功率时采用电动式仪表，测量时将仪表的固定线圈与负载串联 联，反映负载中的电流，因而固定线圈又叫电流线圈；将可动线圈与负载并联，反映负载两端电压，所以可动线圈又叫电压线圈。 21.测量仪器一般应具备三种功能，即数据的采集、数据的处理和结果的表达。 22.磁电系检流计是一种高灵敏度电流计，用于测量极微小的电流或电压。检流 计的标尺不注明电流或电压数值，所以一般只用来检测电流的有无。 23.测量用互感器一般分为电压互感器和电流互感器两种，在接线过程中， 电压互感器不允许短路，电流互感器不允许开路。 cos表示功 24.工程上用符号?表示电路的电压与电流之间的相位差角，用? 率因数。 25.我国一般将 50 Hz范围的频率称为工频。 26.精确测量电路参数可以使用电桥，测量电阻的直流电桥分为单电桥和双电桥 两种。 27.普通示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。
1-1 答：应具有变换、选择、比较和选择4种功能。 1-2 答：精密度表示指示值的分散程度，用δ表示。δ越小，精密度越高；反之，δ越大，精密度越低。准确度是指仪表指示值偏离真值得程度，用ε表示。ε越小，准确度越高；反之，ε越大，准确度越低。精确度是精密度和准确度的综合反映，用τ表示。再简单场合，精密度、准确度和精确度三者的关系可表示为：τ=δ+ε。 1-5 答：零位测量是一种用被测量与标准量进行比较的测量方法。其中典型的零位测量是用电位差及测量电源电动势。其简化电路如右下图所示。图中，E 为工作电源，E N 为标准电源，R N 为标准电阻，E x 为被测电源。 测量时，先将S 置于N 位置，调节R P1，使电流计P 读书为零，则N N 1R E I =。然后将S 置于x 位置，调节R P2，使电流计P 读书为零，则x x R E I =2。由于两次测量均使电流计P 读书为零，因此有 N N N N 21E R R E R E x R x E I I x x =?=?= 零位测量有以下特点： 1) 被测电源电动势用标准量元件来表示，若采用高精度的标准元件，可有效提高测量精度。 2) 读数时，流经E N 、E x 的电流等于零，不会因为仪表的输入电阻不高而引起误差。 3) 只适用于测量缓慢变化的信号。因为在测量过程中要进行平衡操作。 1-6答：将被测量x 与已知的标准量N 进行比较，获得微差△x ，然后用高灵敏度的直读史仪表测量△x ，从而求得被测量x =△x +N 称为微差式测量。由于△x ＜N ，△x ＜＜x ,故测量微差△x 的精度可能不高，但被测量x 的测量精度仍然很高。 题2-2 解：(1) ΔA ＝77.8－80＝－2.2（mA ） c ＝－ΔA ＝2.2（mA ） %.%.-%A ΔA γA 75210080 22100=?=?=
检测技术课程设计 一、课程设计的目的 综合应用已修课程所学知识，完成被测信号的提取、转换、处理的一次综合性设计实践。它的作用如下： 获得工程师基本训练，培养学生综合运用所学理论和技术知识，解决工程实际问题的能力。 （1）提高学生查阅科技文献资料能力。 （2）开发学生的主观能动性与创造性。 （3）加深学生对课程内容的理解，拓展所学知识面。 （4）使学生初步建立正确的设计思想。掌握系统的设计方法和设计步骤。 二、课程设计时间 检测技术课程设计为1周。 三、课程设计的任务 以任务书的形式给出。 任务书的主要内容有： （1）给予的对象； （2）设计题目； （3）设计要求； （4）撰写的设计报告要求； （5）时间安排。 设计报告内容包括：目录，设计题目，前言，设计方案与设计工艺流程，各部分设计原理，设计计算及说明，器件、仪器设备的选择，设计图纸，参考文献，附录。设计图用专用计算机软件绘制，打印。 四、课程设计报告的一般格式 课程设计报告包括封面、目录、绪论、主体部分、结尾部分。 1、绪论 主要说明设计的目的、设计的任务和要求等。 2、主体部分 （1）总体设计方案的设计
（2）软硬件电路的设计 （3）设计结果（实验数据等） （4）参考文献 2、结束语 阐述本次设计的收获与体会，课题进一步完善的建议与意见。致谢等。如有附录可放在结尾处。
设计题目一电机自动监控系统设计 一、电机控制系统描述 电机作为一种拖动动力设备，在机床加工、运输、电力等领域有着广泛的应用。为了保证电机系统的正常运行，需要通过检测控制装置对它进行监控。重点监控的参数是电机 A、B、C三相线圈的温度、电机轴的径向振动振幅、电机轴的转速。 二、控制要求 上图为电机供电主电路。三相电经过空气开关KQ、交流接触器Z、热继电器PT，加到电机上，当接触器常开触点接通时，电机得电，运转。可以通过控制接触器线圈的方式控制接触器主常开触点的通断。正常接触器线圈得电，接触器主常开触点接通，异常接触器线圈断电，接触器主常开触点断开。 常规电机控制电路如图。 START STOP
电气测试技术复习题 一、填空题 1、测试技术包括测量和试验两方面.凡需要考察事物的状态、变化和特征等, 并要对它进行定量的描述时,都离不开测试工作。 2、按是否直接测定被测量的原则分类，测试方法分直接测量法和间接测量 法。 3、按测量时是否与被测对象接触的原则分类，测试方法分接触式测量法和非 接触式测量法。 4、按测量时是否随时间的原则分类，测试方法分静态测量法和动态测量法。 5、测量误差一般按其性质分类分为系统误差、随机误差和粗大误差。 6、传感器是测试系统的第一环节,将被测系统或测试过程中需要观测的信息转化 为人们熟悉的各种信号。 7、传感器的基本功能是检测信号和信号转换。 8、传感器的组成按定义一般由敏感元件、变换元件、信号调理电路三部分 组成。 9、传感器按信号变换特征分类；可分为结构型传感器和物理型传感器。 10、结构型传感器是依据传感器的结构参数变化而实现信号变换的。 11、物理型传感器在实现变换过程中传感器的结构参数基本不变，而仅依靠传感 器中原件内部的物理和化学性质变化实现传感器功能。 12、静态误差（精度）是指传感器在其全量程内任一点的输出值与理论输出 值的偏差程度。 13、引用误差是指测量的绝对误差与仪器的满量程之比。 14、传感器的标定是指在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标 准器具对传感器进行标度。 15、标定的基本方法是指利用标准仪器产生已知的非电量作为输入量输入到待 标定的传感器中，然后将传感器的输出量与输入标准量作比较，获得一系列标准数据或曲线（也可是传感器的标定的含义）。 16、频域内传感器不失真检测的条件是幅频特性是常数以及相频特性是线性关 系。 17、电阻应变片一般是由敏感栅、基底、覆盖层、引线和粘合剂构成。 18、沿应变比轴向的应度ε 必然引起应变片电阻的相对变化，而垂直于应变片轴 x 向应变ε 也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。这种现象的 y 产生和影响与应变片结构有关，为了减小由此产生的测量误差，现在一般多采用箔式应变片。 19、为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括自补偿法、桥路
1、光电测试技术的发展，从功能上来看具有什么特点： 1、 从静态测量向动态测量发展； 2、 从逐点测量向全场测量发展； 3、 从低速测量向高速测量发展，同时具有存储和记录功能。 2、测量中应遵循的原则：阿贝原则，封闭原则 3、人眼进行调焦的方法中最简单、最常用的是清晰度法和消视差法。 人眼的对准不确定度和调焦不确定度 最简便最常用的调焦方法是清晰度法和消视差法。 清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。调焦不确定度是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。 消视差法是以眼睛在垂轴平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。 用望远镜调焦的目的是提高精度、准确度 4、 光电对准按功能原理分类： a) 光度式：普通光度式、差动光度式 b) 相位式:光度式的基础上加入一个调制器即成为相位式 5、 关于光具座： 测量焦距时使用玻罗板 6、 分辨率测试技术有几种判据？ ? 瑞利（Rayleigh ）判据认为，当两衍射斑中心距正好等于第一暗环的半径时，人眼刚 能分辨开这两个像点，这时两衍射斑的中心距为 ? 道斯（Dawes ）判据认为，人眼刚能分辨两个衍射像点的最小中心距为 ? 斯派罗（Sparrow ）判据认为，当两个衍射斑之间的合光强刚好不出现下凹时为刚可 分辨的极限情况，两衍射斑之间的最小中心距为 例：假设汽车两盏灯相距r =1.5m ，人的眼睛瞳孔直径D=4mm ，问最远在多少米的地方，人眼恰好能分辨出这两盏灯? 1－平行光管 2－透镜夹持器 3－测量显微镜 4－ 测微目镜 5－导轨 1 2 3 4 5 0'1.22 1.22f F D σλλ==0 1.02F σλ=00.947F σλ=
l第一章思考题与习题 1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。 解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体 并释放出热量。当电石加入时，部温度上升，温度 检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控 制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调 节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。 系统框图如下： 被控过程：乙炔发生器 被控参数：乙炔发生器温度 控制参数：冷水流量 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。 3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。 3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？ 答：1. 余差(静态偏差）e：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)
与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。 2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第 一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。 5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％ （根据系统要求）围所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标， t s 越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）围所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。 第二章 思考题与习题 2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求： （1） 列出过程的微分方程组； （2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。 解：（1）根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量： B B n ' = B B B '-= ?dt dh )Q Q (Q 321=+-h d ?
课程设计任务书及指导书 一.设计题目 《压力测量仪的设计》 二.设计目的 （1）使同学们掌握金属箔应变片组成的称重传感器的正确使用方法；了解压力测量仪的工作原理及其在电子天平中的应用。 （2）通过设计、安装、调试电路等实践环节，提高学生的动手能力，提高分析问题、解决问题的能力。 三.设计任务 （1）学生根据设计要求完成设计与测试。 （2）在完成设计后书写课程设计报告。 四.时间安排2005年12月5日至2005年12月30日 五.设计内容 压力测量仪由以下五个部分组成：传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及 显示器等组成。其原理框图如图1所示： 图1 压力测量仪组成框图 (1) 传感器测量电路 称重传感器的测量电路通常使用电桥测量电路，它将应变电阻值的变化转换为电压的变化，这就是可用的输出信号。 电桥电路由四个电阻组成，如图2所示：桥臂电阻R 1，R 2 ，R 3 和R 4 ，其中两对角点AC接电源电 压U SL =E（+10V），另两个对角点BD为桥路的输出U SC ，桥臂电阻为应变电阻。 R 1R 4 =R 2 R 3 时，电桥平衡，则测量对角线上的输出U SC 为零。当传感器受到外界物体重量影响时， 电桥的桥臂阻值发生变化，电桥失去平衡，则测量对角线上有输出，U SC ≠0。
图2 传感器电桥测量电路 (2) 放大系统 压力测量仪的放大系统是把传感器输出的微弱信号进行放大，放大的信号应能满足模数转换的要求。该系统使用的模数转换是3位半A/D转换，所以放大器的输出应为0V ～ 1.999V。 为了准确测量，放大系统设计时应保证输入级是高阻，输出级是低阻，系统应具有很高的抑制共模干扰的能力。 (3) 模数转换及显示系统 传感器的输出信号放大后，通过模数转换器把模拟量转换成数字量，该数字量由显示器显示。显示器可以选用数码管或液晶显示器 (4) 传感器供电电源 有恒压源与恒流源 对于恒压源供电：参考图2，设四个桥臂的初始电阻相等且均为R，当有重力作用时，两个桥臂电阻增加△R，而另外两个桥臂的电阻减少，减小量也为△R。由于温度变化影响使每个桥臂电阻均变化△R T 。这里假设△R远小于R，并且电桥负载电阻为无穷大，则电桥的输出为： U SC = E*( R+△R+△R T )/( R-△R+△R T +R+△R+△R T )- E*( R-△R+△R T )/( R+△R+△R T +R-△R+△ R T )= E*△R/（R+△R T ） 即 U SC = E*△R/（R+△R T ）式(1) 说明电桥的输出与电桥的电源电压E的大小和精度有关，还与温度有关。 如果△R T =0，则电桥的电源电压E恒定时，电桥的输出与△R/R成正比。 当△R T ≠0时，即使电桥的电源电压E恒定，电桥的输出与△R/R也不成正比。这说明 恒压源供电不能消除温度影响。 对于恒流源供电：供电电流为I，设四个桥臂的电阻相等，则 I ABC =I ADC =0.5I 有重力作用时，仍有 I ABC =I ADC = 0.5I 则电桥的输出为： U SC = 0.5I*(R+△R+△R T )- 0.5I*(R-△R+△R T )=I*△R 即 U SC = I*△R 式(2) 因此，采用恒流源供电，电桥的输出与温度无关。因此，一般采用恒流源供电为好。 由于工艺过程不能使每个桥臂电阻完全相等，因此，在零压力时，仍有电压输出，用恒流源供电仍有一定的温度误差。 四、设计提示 (1) 放大电路设计 首先，由于传感器测量范围是0 ～ 2Kg，灵敏度为1mV/V，其输出信号只有0 ～10mV左右；而A/D转换的输入应为0V ～ 1.999V，对应显示0 ～ 1.999Kg，当量为1mV/g，因此要求放大器的放大倍数约为200倍，一般采用二级放大器组成。 其次，在电路设计过程中应考虑电路抗干扰环节、稳定性。选择低失调电压，低漂移，高稳定
电气测试技术 实 验 指 导 书 河北科技师范学院 机械电子系电气工程教研室 二00六年十月
实验台组成及技术指标 CSY2000系列传感器与检测技术实验台由主控台、三源板（温度源、转动源、振动源）、15个（基本型）传感器和相应的实验模板、数据采集卡及处理软件、实验台桌六部分组成。 1、主控台部分：提供高稳定的±15V、+5V、±2V～±1OV可调、+2V～+24V可调四种直流稳压电源；主控台面板上还装有电压、频率、转速的3位半数显表。音频信号源（音频振荡器）0.4KHz～10KHz可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz～3OHz（可调）；气压源0～15kpa可调；高精度温度控制仪表（控制精度±0.5℃）；RS232计算机串行接口；流量计。 2、三源板：装有振动台1Hz～3OHz（可调）；旋转源0～2400转/分（可调）；加热源＜200℃（可调）。 3、传感器：基本型传感器包括：电阻应变式传感器、扩散硅压力传感器、差动变压器、电容式传感器、霍尔式位移传感器、霍尔式转速传感器、磁电转速传感器、压电式传感器、电涡流位移传感器、光纤位移传感器、光电转速传感器、集成温度传感器、K型热电偶、E型热电偶、Pt10O 铂电阻，共十五个。 4、实验模块部分：普通型有应变式、压力、差动变压器、电容式、霍尔式、压电式、电涡流、光纤位移、温度、移相/相敏检波/滤波十个模块。 5、数据采集卡及处理软件：数据采集卡采用12位A/D转换、采样速度1500点／秒，采样速度可以选择，既可单采样亦能连续采样。标准RS－232接口，与计算机串行工作。提供的处理软件有良好的计算机显示界面，可以进行实验项目选择与编辑，数据采集，特性曲线的分析、比较、文件存取、打印等。 6、实验台桌尺寸为160O×8OO×280（mm），实验台桌上预留计算机及示波器安放位置。 注意事项: 1、迭插式接线应尽量避免拉扯，以防折断。 2、注意不要将从各电源、信号发生器引出的线对地（⊥）短路。 3、梁的振幅不要过大，以免引起损坏。 4、各处理电路虽有短路保护，但避免长时间短路。 5、最好为本仪器配备一台超低频双线示波器，最高频率≥1MHz，灵敏度不低于 2mV／cm。 6、 0.4～10KHZ信号发生器接低阻负载（小于100Ω），必须从L V接口引出。
《测试技术基础课程设计》 题目高度计的设计 时间 班级 姓名 学号 指导教师 2016年6月17日
前言 随着科学技术的迅猛发展，非物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域，而且也正逐步引入人们的日常生活中去。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。 传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。其中电阻应变式传感器是被广泛用于电子秤和各种新型机构的测力装置，其精度和范围度是根据需要来选定的。因此，应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器，均要求其性能稳定，数据可靠，经久耐用。 本次课程设计的是压力传感器中的高度计。微型硅压阻式传感器、单片机、A/D转换、精密参考电压、显示驱动模块、串口通信模块、电源模块等几部分组成了它的硬件结构。高度计的软件结构由初始化子程序，采样数据处理，A/D转换子程序，压力补偿子程序，数据处理子程序，高度计算子程序，通信子程序，显示子程序等部分组成。 2 / 12 高度计根据压阻式压力传感器原理，因为所测压力大小P与传感器输出电压U有函数关系，可以由电压U计算出压力P。由于传感器的零位和灵敏度会随温度漂移，所以还需要修正，根据一定温度修正后压力P与电压U的关系式，可以由所测电压U计算出实际压力P。
目录 1、课程设计目的和要求----------------------------------------------------4 2、课程设计任务----------------------------------------------------------5 3、系统的设计------------------------------------------------------------6 3.1、气压高度计设计的理论基础---------------------------------------------6 3.2、高度计的硬件设计-----------------------------------------------------6 3.2.1 、单片机 ---------------------------------------------------------7 3.2.2、压阻式传感器-----------------------------------------------------7 3.2.3、 ADC芯片---------------------------------------------------------7 3.2.4、显示通信电路----------------------------------------------------7 3.2.5、电源与抗干扰设计------------------------------------------------7 3.3、高度计的软件设计----------------------------------------------------8 4、误差分析---------------------------------------------------------------10 5 、体会------------------------------------------------------------------11 参考资料-----------------------------------------------------------------12
电气测试技术第三版_课后习题答案(林德杰) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
l第一章思考题与习题 1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。 解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体 并释放出热量。当电石加入时，内部温度上升，温度 检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控 制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调 节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。 系统框图如下： 被控过程：乙炔发生器 被控参数：乙炔发生器内温度 控制参数：冷水流量 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。 3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。 3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容它们的定义是什么哪些是静态指标哪些是动态质量指标
答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。 2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第 一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。 5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳 态值的±5%或±3％ （根据系统要求）范围内所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。 第二章 思考题与习题 2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求： （1） 列出过程的微分方程组； （2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。 B B n ' = B B B '-= ?
?（一）检测 一、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量病归属到某一范围带，以此来 判别被测参数是否合格或参数量是否存在。测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量队标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。 在自动化和检测领域，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量，而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况，需要随时检测和测量各种参量的大小和变化等情况。这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。 测量有两种方式：即直接测量和间接测量 直接测量是对被测量进行测量时，对以表读数不经任何运算，直接的出被测量的数值，如：用温度计测量温度，用万用表测量电压 间接测量是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系是计算出被测量的数值。 如：功率P与电压V和电流I有关，即P=VI，通过测量到的电压和电流，计算出功率。 直接测量简单、方便，在实际中使用较多；但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下，可采用间接测量方式。 光电传感器与敏感器的概念 传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出，它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。在检测和控制过程中，传感器是必不可少的转换器件。 从能量角度出发，可将传感器划分为两种类型：一类是能量控制型传感器，也称有源传感器；另一类是能量转换传感器，也称无源传感器。能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数（如电阻、电容）的变化，传感器需外加激励电源，才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化，不需外加激励源。 在很多情况下，所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量，这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。例如用电阻应变片测量电压时，就需要将应变片粘贴到售压力的弹性原件上，弹性原件将压力转换为应变力，应变片再将应变力转换为电阻的变化。这里应变片便是传感器，而弹性原件便是敏感器。敏感器和传感器随然都可对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测量转换为可用非电量，而传感器是把被测非电量转换为电量。 二、光电传感器是基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种传感器，广泛应用 于自动控制、宇航和广播电视等各个领域。 光电传感器主要噢有光电二极管、光电晶体管、光敏电阻Cds、光电耦合器、继承光电传感器、光电池和图像传感器等。主要种类表如下图所示。实际应用时，要选择适宜的传感器才能达到预期的效果。大致的选用原则是：高速的光电检测电路、宽范围照度的照度计、超高速的激光传感器宜选用光电二极管；几千赫兹的简单脉冲光电传感器、
课程设计 课程名称软件测试技术题目名称图书系统软件测试专业班级软件工程 学生姓名 学号 指导教师褚伟 二○一六年五月二十四日
目录 1.测试需求分析 (3) 1.1系统概述 (4) 1.2测试需求 (4) 2. 测试概要 (5) 3.测试计划 (5) 3.1测试方案的选择 (5) 3.2测试方案： (7) 3.3测试项目 (7) 3.4测试准备 (7) 3.5 测试覆盖率要求 (7) 4.测试项目说明 (8) 4.1测试项目名称及测试内容 (8) 4.2测试用例 (9) 5.对软件功能的结论 (24) 5.1功能1（系统登录） (24) 5.2功能2（图书管理测试） (24) 5.3功能3（图书查询测试） (24) 5.4功能4（系统管理测试） (24) 5.5功能5（借书测试） (24) 5.6功能6（还书测试） (25) 6.测试评价与结论 (25) 6.1能力 (25) 6.2缺陷和限制 (25) 6.3建议 (25) 7.总结 (26) 8.参考资料 (27)
摘要（中英文）
1.测试需求分析 1.1系统概述 本图书管理系统是一款功能非常强大的图书管理软件，本系统在继承了以往系统版本优点的基础上做了进一步优化；在功能上，本系统不仅包含图书管理的常用功能（如书籍管理、期刊管理、物品管理、读者管理、借、还、预借、续借和统计分析等等功能），而且还增加了条码的生成和打印功能（不仅为使用者省去了购买价格昂贵的条码专用打印机的费用，而且条码产生更方便，与系统结合更紧密）。 考虑到很多单位和学校有现成的身份IC卡（校园卡、会员卡等），为了有效的利用这些已有资源，让使用者使用更方便，我们特在系统中加入了会员卡管理功能，这样，图书管理员不仅可以通过读者编号进行借阅操作，也可以通过已有的身份卡(配合刷卡机或者条码扫描抢使用)来完成操作；在系统的办卡管理中有新办卡、换卡和注销卡等功能，彻底解决丢卡后的安全隐患问题（向制卡公司定制卡时，一般会要求每张卡的ＩＤ号都不同，所以一旦换卡了，原来的会员卡就作废了，即使丢失卡被别人捡到也不能进行正常的借阅操作）。 本系统具有操作简单，易学易用的特点。在开发过程中，我们总结了多年使用电脑管理图书馆业务的经验，注意到工作人员在使用电脑时容易发生的人为错误，因而使系统具有较强的容错和排错功能，而且本系统自带了一些常用的资料库（如中图分类库，出版社库等，系统会自动根据图书的标准ＩＳＢＮ码检索出当前图书的出版社名称和出版地点等，从而实现图书的自动录入的功能），使得用户在录入图书资料时更轻松；系统也自带了通用数据导入功能，可以非常简单地把用户以前的已有资料或者通过采集器采集到的数据资料导入到本系统中，避免了大量的重复劳动。经过长时间的不断测试和完善，系统的安全性和稳定性得到保证。 本系统完全可以配合条码扫描枪使用，操作会更流畅，更简单。 技术简介：本系统采用Adaptive Server Anywhere数据库、C/S结构，完全支持多用户操作；可运行于 Windows9x/WindowsNT/2000/Xp/2003平台，有良好的兼容性、先进性与扩充性；可在线升级。 系统特点：操作简单、界面清晰、功能强大、运行稳定快速、系统资源占用少。 1.2测试需求 本次测试针对开发的图书馆管理系统进行，包括功能测试，界面测试，图书
第二章电器的测量基础（填空、简答） 1、简述监测系统的结构（现代测试系统的基本组成单元） 信号变送；信号处理；数据采集；信号传输；数据处理；诊断 2、信号传送时，存在哪些干扰，如何抑制？ 系统内部的相互干扰，一般宜采取以下措施来抑制：各个通道间尽可能拉开一定的距离，特别要避免通过高阻相连；保证一点接地；隔离 系统外的电磁干扰，此类干扰主要通过三个途径进入监测系统：电源进入；在信号传送过程中，干扰通过电磁耦合进入系统；通过传感器和信号混叠后一起进入监测系统。这些外部干扰信号按其波形特征可分为周期性干扰信号和脉冲型干扰信号两种。 属于周期性干扰信号的有： (1)连续的周期性干扰信号如广播，电力系统中的载波通信、高频保护信号，谐波，工频干扰等，其波形一般是正弦形。 (2)脉冲型周期性干扰信号如晶闸管整流设备在晶闸管开闭时产生的脉冲干扰信号，旋转电动机电刷和滑环间的电弧等，其特点是该脉冲干扰周期性地出现在工频的某相位上。 属于脉冲型干扰信号的有：高压输电线的电晕放电，相邻电气设备内部放电，以及雷电，开关继电器的断、合，电焊操作等无规律的随机性干扰等均属此类。 常用的抗干扰措施有：平均技术；逻辑判断及开窗；滤波技术；差动平衡系统；电子鉴别系统 3、传感器的分类及其定义 按将外界输入的信号变换为电信号所采用的效应分类：物理传感器；化学传感器；生物传感器
按输出量分类位移、速度、角速度、加速度、力、力矩、压力、流速、液面、温度、湿度、电压、电流、电磁、热、光、气体成分、浓度传感器等按变换过程中是否需要外加辅助能量支持来分类：无源传感器和有源传感器根据传感器技术的发展阶段则可分为：结构型传感器；物性型传感器；智能型传感器 根据工作原理划分：电阻应变式、电感式、电容式、压电式、磁电式 按被测量的性质划分：位移传感器、压力传感器、温度传感器等 5、专家系统的组成：知识库、推理机、数据库、解释程序、知识获取程序 专家系统三种基本成分：知识库；推理机；人机界面 专家诊断系统的基本功能：故障监测、故障分析、决策处理 6、现代测量技术的三大基础：信号采集、传输、处理技术（传感技术）和通信技术和计算机技术。 第三章电器中基本电磁量的测量方法（计算题、填空标题） 1、电流测量的方法：分流器，电流互感器，空心电流传感器（罗柯夫斯基线圈），霍尔效应，光电效应 2、电压测量的方法：基本方法（用电压表直接测量低电压），电压互感器，串联高值电阻测量法，分压器 3、功率因数测量的方法：瓦特表法及功率因数表法（稳态过程，不适于强电流）、相位关系法、直流分量衰减法、电流比值法、脉冲式相位计法 5、电器的磁场和磁路参数测量方法：电磁感应法和霍尔效应法 第四章电器的非电量测量（填空）
检测技术及仪表课程设计报告 1、1 课程设计目的针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点，从工程创新的理念出发，以工程思维模式为主，旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼，使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 1、2课题介绍本课设题目以多功能动态实验装置为对象，要求综合以前所学知识，完成此实验装置所需参数的检测。设计检测方案，包括检测方法，仪表种类选用以及需要注意事项，并分析误差产生的原因等等。 1、3 实验背景知识换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界分关注而又至今未能解决的难题之一。 1、4 实验原理 1、4、1 检测方法按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种；非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法
和化学法。这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里选择热学法中的污垢热阻法。 1、4、2 热阻法原理简介表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量mf，污垢层平均厚度δf和污垢热阻Rf。这三者之间的关系由式表示： （1-1）图1-1 清洁和有污垢时的温度分布及热阻通常测量污垢热阻的原理如下：设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的，图1a为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为： （1-2）图1b为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为： （1-3）忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响，则可认为（1-4）于是两式相减得： （1-5）该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有：（1-6）（1-7）若在结垢过程中，q、Tb均得持不变，且同样假定（1-8）则两式相减有： （1-9）这样，换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁温和热流而被间接测量出来。
（一）单项选择题：（每题1分，共10分） 1、表征系统误差大小程度的量称为。 2、精密度是表征的大小程度。 3、准确度是表征的大小程度。 4、检流计下量限可达到A。 5、直流电位差计量限一般不超过V。 6、电动系仪表的转动力矩由被测量的决定。 7、电磁系仪表的转动力矩由被测量的决定。 8、整流系仪表的转动力矩由被测量的决定。 9、通常，级以下的电测仪表用于一般工程测量。 10、准确度超过级的测量需要选用比较仪器。 11、配套用的扩大量程的装置（分流器、互感器等），它们的准确度选择要求比测量仪器 本身高级。 12、测量电能普遍使用表。 13、直流电度表多为系 14、精确测量电路参数可以使用。 15、直流单电桥适用于测量电阻。 16、直流双电桥适用于测量电阻。 17、直流单电桥测量范围一般为电阻。 18、直流双电桥测量范围一般为电阻。 19、使用单电桥测量电阻时，当被测电阻小于Ω时，引线电阻、与电桥连接处的 接触电阻就不能忽略。 20、兆欧表专用于检查和测量电气设备或供电线路的电阻。 21、通常规定兆欧表的额定转速为转/分。 22、兆欧表专用于检查和测量电气设备或供电线路的电阻。 23、磁通的单位是。 24、磁感应强度的单位是。 25、磁性材料的直流磁特性常用进行测量。 26、用测量磁性材料在交变磁场中所消耗的功率，是测量损耗的重要方法。 27、电子电压表的输入阻抗一般大于Ω。 28、电子电压表的输入电容一般小于F。 29、电子电压表的频率范围可以达到Hz。 30、现在生产的电子电压表大部分都按刻度。 31、测量额定电压为500V以下电气设备线圈的绝缘电阻，应选用额定电压为V的 兆欧表。 32、适合测量损耗大的电容器的电桥是电桥。 33、适合测量小值电感的电桥是电桥。（P105） 34、适合测量损耗小的电容器的电桥是电桥。 35、按峰值刻度的峰值检波电压表，测量时的读数与被测电压无关。