填空题
（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
信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。
2、 信号的时域描述，以 时间(t) 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率（f ） 为独立变量。
3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。
4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ，均方值2
x ψ，方差2
x σ
6、 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。 （一）填空题
1、 某一阶系统的频率响应函数为1
21)(+=
ωωj j H ，输入信号2
sin
)(t
t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/2 ，幅值=y 2/1 ，相位=φ 45- 。
2、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶变换法 和 滤波器
法 。
3、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系
统的频率特性为=)(ωj H 0
0t j e
A ω-。
4、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。
5、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择填空题
1、 不属于测试系统的静特性。（4）阻尼系数
2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。（3）脉冲
3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 。（2）
)()(21ωωQ Q +
4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。（4）不存在
5、 忽略质量的单自由度振动系统是 系统。（2）一阶
6、 一阶系统的动态特性参数是 。(3)时间常数
7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经过的时间作为时间常数。（1）0.632 （一）填空题
1、 属于能量控制型的传感器有 电阻、电感、电容、涡流 等，属于能量转换型的传感
器有 压电、磁电 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 金属丝的几何变形 引起的电阻变化，
后者利用 半导体材料的电阻率 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 差
动 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： 电荷 放大器和 电压 放大器，后接 电
荷 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 涡电流 效应。
6、 磁电式速度计的灵敏度单位是 mv/(m/s) 。
7、 压电式传感器是利用某些物质的 压电效应 而工作的。 （二）选择题
1、 电阻应变片的输入为 。（2） 应变
2、 结构型传感器是依靠 的变化实现信号变换的。（3）结构参数
3、 不能用涡流式传感器进行测量的是 。（4）非金属材料
4、 变极距面积型电容传感器的输出与输入，成 关系。（2）线性
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 。（3）电阻率
6、 压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的 产生变化。（3）灵敏度
7、 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。（4）电涡流式
8、 自感型可变磁阻式传感器，当气隙δ变化时，其灵敏度S 与δ之间的关系是：S ＝ 。（4）2
--δk
9、 光电倍增管是利用 效应制成的器件。（2）外光电
第四章 信号调理、记录和显示
（一）填空题
1、 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为 电压或电流 输出的装置。
2、 在桥式测量电路中，按照 激励电压 的性质，电桥可分为直流和交流电桥。
3、 在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化的 桥臂数 可将其分为半桥与全桥测量电路。
4、 调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号 相乘 ，使高频信号的幅值随被测信号的 变化 而变
化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的 相乘 。 5、 调频波的解调又称为 鉴频 。
6、 调频是利用信号电压的 幅值 控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而 频率 与信号电压成正比。
7、 常用滤波器的上、下截止频率1c f 、2c f 的定义为 幅频特性曲线降为最大值的2
1
倍时对应的频率为截止频
率 ，其带宽B ＝12
c c f f B -= ，若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为 122c c f f = 。
8、 RC 低通滤波器中RC 值愈 大 ，则上截止频率愈低。
1、 设有一电路，1R 是工作桥臂，2R ，3R ，4R 是固定电阻，且4321R R R R ===。工作时1112R R R ?+→，则
电桥输出电压≈y e （ ）。0e 为电桥的电源电压。（1）
01
1
4e R R ? 2、 调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 。（1）相乘 3、 电路中鉴频器的作用是 。（3）使频率变化转变为电压变化
4、 一选频装置，其幅—频特性在∞→2f 区间近于平直，在02→f 区间急剧衰减，这叫 滤波器。（2）高通
5、 一带通滤波器，其中心频率是0f ，-3dB 带宽是B ，则滤波器的品质因数Q 等于 。4）B f 0 第五章 信号处理初步 （一）填空题
1、 为了识别信号类型，常用的信号分析方法有 概率密度函数 和 自相关函数 。
2、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 带通滤波法 和傅立叶变换法。
3、 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 有限带宽 ，还应使采样频率满足采样
定理即 h s f f 2> 。 4、 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 100 Hz 。 5、 若x(t)是均值为u x 为零的宽带随机信号其自相关函数τ=0时R x (τ) 2
x σ ，τ→∞时R x (τ) 0 。 6、 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。
7、 若某一信号的自相关函数为)cos(ωτA ，则该信号的均方值为2
x ψ= A ，均方根值为x rms = A 。 8、 最常用的功率谱估计方法为 周期图法 。
9、 )(f S x 为信号的 功率密度 沿频率轴的分布，2
)(f X 称为 能谱 。
10、巴塞伐尔定理表示在 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。
一、填空（每空1份，共20分）
1． 测试技术的基本任务是 。 2． 从时域看，系统的输出是其输入与该系统 的卷积。
3． 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。
4． 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 。 5． 在桥式测量电路中，根据其 的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。
6． 金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用 引起的电阻变化，后者利
用 变化引起的电阻变化。
7． 压电式传感器是利用某些物质的 而工作的。
8． 带通滤波器的上下限截止频率为fc 2、fc 1，其带宽 B = ；若其带宽为1/3倍频程则fc 2 =
fc 1。
9． 属于能量控制型的传感器有 、 等。
10 根据载波受调制的参数不同，调制可分为 、 、 。 11 相关滤波的工作原理是 。
12 测试装置的动态特性可以用 函数、 函数和 函数进行数学描述。 二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题1分，共10分） 1． 不能用确定的数学公式表达的信号是 信号。D 随机 2． 平稳随机过程必须 。B 统计特征与时间无关 3． 一阶系统的动态特性参数是 。C 时间常数 4． 系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差
值称为 。A 回程误差
5． 电阻应变片的输入为 。B 应变
6． 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。D 相干函数 7． 为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用 放大器。B 电荷
8． 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。D 电涡流式 9． 信号分析设备可分析的频率低于磁带记录仪记录信号的频率，可将磁带 ，也可达到分析的目的。 B 重放速度放慢
10. 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。D 不存在
一、 填空( 每空1分，答对得分，答错不得分，共20分)
1． 获取有用的信息 2． 脉冲响应函数
3． 时间(t )、频率f 或)(ω 4． 100Hz
5． 激励电压（或工作电压或桥压或电源）
6． 导体机械形变、半导体电阻率的（或半导体压阻效应） 7． 压电效应
8． 12c c f f - 、32（或1.26）
9． 电阻式传感器、涡电流传感器、电容式传感器、电感式传感器等，答对任何两个均得2分 10． 调幅、调频、调相
11． 同频相关不同频不相关/同频检测原理 12． 传递、频率响应、脉冲响应 二、填空题
1.带通滤波器中心频率f 0=500Hz ，其-3dB 带宽B=10Hz ，该滤波器的品质因数Q= 50 。
2. 某一阶系统的频率响应函数为1
21)(+=
ωωj j H ，输入信号2
sin
)(t
t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/2 ，幅值=y 2/2 ，相位=φ -45o 。
3. 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测量不失真的频率特性
测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H Ａ０ｅ－ｊｗ0τ
。
4. 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。
5. 测试系统的幅频特性是指 线性定常系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的幅值比 的关系。
6. 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 变化量 越小。
7.若采样频率过低，不满足采样定理，则采样离散信号的频谱会发生 混叠 现象。 8. 将被测物理量转换成与之相对应的、容易传输和处理的信号的装置称之为 传感器 。。
9.半导体应变片工作原理是基于 半导体材料的压阻 效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数 高 。 10. 一个灵敏度为k 的测试装置，若其输出y(t) =A 0sin （ωt-φ）,则输入信号x （t ）= 。。 11. 极距变化型电容式传感器，极距越小，灵敏度越 高 。。
12. 确定测试装置动态特性的测量方法有 频率响应法 和 阶跃响应法 。。 13.光波沿光纤传播是以_全反射 方式进行的。 14.周期性信号的幅值频率谱是 离散 的。
15.获得非周期时域信号的频谱用 傅里叶变换 数学工具。
16. 。
17.能用非接触方式测量位移的传感器有① 极距变化型电容传感器 ；② 光电传感器 等。
18. 金属丝式电阻应变片是基于金属材料的 发生机械变形时，其电阻值发生变化 效应工作的;半导体式应变片基于半导体材料的 压阻 效应工作的。
19. 在测量扭矩时，为防止横向力干扰，贴在轴上的四个应变片必须与轴线成 ４５ 度，且四个片沿圆周呈 ９０ 角度分布。
20. 光波沿光纤传播是以 全反射 方式进行的。
21. 光电效应有三类，即 外光电效应 、 内光电效应 、 光生伏打效应 。 22. 接在电路中的光敏二极管，在不受光照射时，处于 截止 状态;受光照射时处于 导通 状态。 23. 已知信号x(t)的频谱为X(F)，信号w(t)的频谱W(F)，则信号x(t)与信号w(t)乘积的频域为 X(F) ﹡W(F) 。 24. 工程中常见的周期信号，其谐波幅值是随谐波次数的增高而 减小 的。
25. 在进行四臂交流电桥设计时，若某两个相对臂接入电阻，为满足电桥平衡条件，另两相对臂中一个用容抗，另一个用 容抗 。
26.δ 函数的频谱是 均匀谱 。
27. 测试装置输出信号的付里叶变换和输入信号的付里叶变换之比称为装置的 频率响应函数 。
28. 一个测试装置，若其输出y(t)和输入x(t)满足y(t)=A 0x(t-t 0),其中A 0、t 0为常数，则该测试装置具有 不失真 测量的特性。
29. 用于静态测试的装置，理想条件下其输入和输出之间应该具有的 关系是 线性关系 。 30. 获得非周期时域信号的频谱用 傅里叶变换 数学工具。 31. 时域为常数1的信号，其频谱是 f=0处有脉冲谱线 。 32. 某线性系统，设灵敏度为S ，输入信号为2
sin
)(0t
x t x =，则输出信号)(t y = SX 0sint/2 。
33.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数Rxy(τ)= ０ 。
34.若采样频率过低，不满足采样定理，则采样离散信号的频谱会发生 混叠 。 现象。
34.随机信号x(t)的自相关函数为 。 一、 填空题
1、 信号可分为（确定性信号）和（随机信号），确定性信号又分为（周期信号）和（非周期信号）。
2、 测量结果与（变量真值）之差称为测量误差。
3、 在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特性等于该过程的集合平均统计特性，则该过程叫（各
态历经）。
4、 用来定量变量的（仪器）和（技术）统称为标准。
5、 测试技术是（测量）和（试验技术）的统称。
6、 测量装置的干扰来自多方面，干扰窜入测量装置主要有（电磁场干扰）、（信道干扰）和（电源干扰）三种途径。
7、 某装置由于后接另一装置而产生的种种现象，称为（负载效应）。
8、 传感器就是（输入量为被测量）的测量变换器。
9、 传感器的选用原则一般从灵敏度、(响应特性)、线性范围、（可靠性）、精确度、（测量方法）和稳定性这些方
面来综合考虑。 10、 频率调制是指利用（调制信号）控制（高频载波信号）频率变化的过程。 二、 选择题
1、 周期信号的每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是诸分量频率的（C ）
A 、 公倍数
B 、平均值
C 、公约数
D 、最大值 2、 描述非周期信号的数学工具是（D ）
A 、 三角函数
B 、拉氏变换
C 、傅氏级数
D 、傅氏变换 4、概率密度函数是在什么域上描述随机信号的分布规律（C ） A 、时间域 B 、频率域 C 、幅值域 D 、复数域
5、差动式电感传感器和差动式电容传感器具有（C ）的特点。 A 、灵敏度提高了一倍，非线性度降低了一倍 B 、灵敏度和非线性度都降低了
C 、灵敏度提高了一倍，非线性度降低了若干
D 、灵敏度提高了若干，非线性度降低了一倍
6、欲进行旋转齿轮的转速测量，宜选用（B ）传感器。
A、压电式
B、磁电式
C、电阻式
D、热电式
7、常用于对调幅波解调的装置是（D）
A、乘法器
B、滤波器
C、鉴频器
D、相敏检波器
8、数字信号的特征是（D）
A、时间上连续幅值上离散
B、时间上离散幅值上连续
C、时间上和幅值上都连续
D、时间上和幅值上都离散
9、电荷放大器是一个（C）放电器。
A、高增益，带电阻反馈的运算
B、低增益，带电容反馈的运算
C、高增益，带电容反馈的运算
D、高增益的电桥
10、基本放大电路分为三种，以下选项中不包括的是（D）
A、反相放大器
B、同相放大器
C、差分放大器
D、电流放大器
一、填空题
１、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是的。
２、均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差σx2的关系是。
３、测试信号调理电路主要有、、。
４、测试系统的静态特性指标有、、。
５、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的。
６、传感器按信号变换特性可分为、。
７、当时，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。
８、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合、的变化，才能使输出有最大值。
９、信号分析的过程主要包括：、。
10、系统动态特性在时域可用来描述，在复数域可用来描述，在频域可用来描述。
11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对信号有放大作用。
12、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。
13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其与输入的控制电压成线性关系。
14、调频波的解调又称，其解调电路称为。
15、滤波器的通频带宽和响应时间成关系。
16、滤波器的频率分辨力主要由其决定。
17、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝。
18、带通滤波器可由低通滤波器（f c2）和高通滤波器（f c1）而成（f c2> f c1）。
19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的；而重复性误差是
由误差引起的。
一、填空题：
1、连续
2、￠x2=H x2+óx2
3、电桥、放大、调制解调电路
4、非线性度、灵敏度、回程误差
5、斜率
6、组合型、一体化型
7、Δó〈〈ó0定位 8、相邻相反相对相同 9、信号分析、信号处理
10、传递函数、频率函数、脉冲响应函数11、差模12、分布电容 13、频率 14、鉴频、鉴频器 15、反比 16、带宽B 17、1 18、串联19、系统、随机
一、填空题（每空0.5分，共15分）
1、非周期信号可分为瞬变非周期信号和信号。
２、均方值Ψx2表示的是信号的，它与均值μx、方差σx2的关系是。
３、测试系统的静态特性指标有、、。
４、测试系统的组成类型大体分为和。
５、当时，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。
６、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合、的变化，才能使输出有最大值
７、信号分析的过程主要包括：、。
８、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 。 ９、在数据采集系统中，常采用 放大器。
10、根据载波受调制的参数的不同，调制可分为 、 、 。 11、压控振荡器的输出电压是方波信号，其 与输入的控制电压成线性关系。 12、调频波的解调电路称为 。
13、滤波器的频率分辨力主要由其 决定。
14、 决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力。
15、带通滤波器可由低通滤波器（f c2）和高通滤波器（f c1） 而成（f c2> f c1）。 16、用滤波的方法从信号提取的频率成分越窄，即带宽越小，需要的时间就越 。 17、如信号的自相关函数为Acos ωτ，则其均方值Ψx 2
= 。
18、低通滤波器对阶跃响应的建立时间T e 带宽B 成 、，或者说它们之间的乘机是 。 19、测试系统的线性度和滞后度是由 误差引起的；而重复性误差是 由 误差引起的。 一、填空题：
2、 非周期 2、￠x 2
=H x 2
+óx 2
3、灵敏度、非线形度、回程误差
4、组合型 一体化型
5、Δó〈
〈ó0 6、相邻相反 相对相同7、信号加工、信号变换，提取又有信号的过程 8、分布电容 9、程序控制 10、调幅、调频、调相 11、鉴频 12、鉴频器13、带宽B 14、信频程选择性 15、串联 16、长 17、A 18、反比；常数 19、串联 一、填空题（每空1分，共20分）
１、周期信号的频谱是 的，而非周期信号的频谱是连续的。 2、周期信号可按三角函数分解成下列形式：
)
cos cos ()(001
0t n b t n a a t x n n n ωω++=∑∞
=
，
其中，0a = ，n a = ，n b = 。
3、使信号中特定的频率成分通过，而衰减其他频率成分的电路称 。
4、信号可分为确定性信号和 ，也可分为模拟信号和 。
5、滤波器的品质因素Q 与带宽B 的关系是 。
6、金属应变片是根据 原理工作的。
7、当把石英等晶体置于电场中，其几何尺寸将发生变化，这种由于外电场作用 导致物质机械变形的现象称为 。 8、矩形窗函数的频谱是 函数。
9、两个时域函数1()x t 、2()x t 的卷积定义为 。
10、均方值Ψx 2表示的是信号的强度，它与均值μx 、方差σx 2的关系是 。 11、测试系统的静态特性指标有 、 、 。 12、半导体应变片是根据 原理工作的。
13、根据载波受调制的参数的不同，调制可分 、 、 。 一、 填空（1×20）（每空1分） 1. 离散
2、
;
sin )(;cos )(;)(2
/2
/022
/2/022
/2/10
?
?
?---=
==T T T
n T T T n T T T tdt n t x b tdt n t x a dt t x a ωω
3．滤波器 4．随机、数字 5 0
f Q B =
6．
（正）应变效应 7.逆压电效应 8. sin c 或sinx/x 9.
1
2
()()x t x t d ττ-? 10.
2
22
x x x
μσψ=+
11. 非线性度、灵敏度、回程误差 12. 压阻效应
13.调幅、调频、调相
一、填空题（每空1分，共20分） 1、δ函数的频谱是 谱。
2、使信号中特定的频率成分通过，而衰减其他频率成分的电路称 。
3、对于实际滤波器，滤波器因数λ范围一般是 。
4、传感器按结构可分为 、 等。
5、两个时域函数1()x t 、2()x t 的卷积定义为 。
6、测试系统的静态特性指标有 、 、 。
7、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对 信号有放大作用。 8、滤波器的频率分辨力主要由其 决定。 9、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝ 。 10．电感式传感器常可分为 、 等。
11、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的 。
12、当 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 。 13、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 。 14、调频波的解调电路称为 。
15、滤波器的通频带宽和响应时间成 关系。 一、填空（1×20分）（每个空1分）
1.均匀谱 2．滤波器 3. （1，5） 4.结构型、物性型 5.
1
2
()()x t x t d ττ-?
6. 非线性度、灵敏度、回程误差 7、差模 8. 带宽 9. 1 10.自感式、互感式 11. 斜率 12.Δó〈〈ó0 、定值 13.分布电容 14.鉴频器 15.反比 填空题（30分，每空1.5分） 1.
作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为 敏感元件 。
2. 在τ为 0 情况下，自相关函数值达到最大值。
3.
已知某周期信号的周期为0.2s ，则该信号的3次谐波分量的频率为 15 Hz 。
4. 周期信号的频谱具有 离散 性， 谐波 性和衰减性。
5. 若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样信号的频谱会产生 频混 现象。
6.
在外力作用下，金属应变式传感器主要产生几何尺寸变化，而压阻式传感器主要是 电阻率 发生变化，两者都引起 电阻值 发生变化。
7. 衡量传感器在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标为 重复性 。 8. 电感式和电容式传感器常采用 差动 结构来提高其灵敏度，改善 非线性误差 。
9. 描述一阶系统动态特性的参数是 时间常数 ，其值越 小 ，则该系统频带越宽，响应越快。
10. 当压电式传感器使用 电荷 放大器，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。 11. 抗混滤波器是一种 低通 滤波器 ，其上限截止频率c f 与采样频率s f 之间的关系应满足关系式 错误！未找到引用源。 。
12. 某信号的自相关函数为τωτ0cos 100)
(=x R ，则该信号的均值为 0 ，均方根值为 10 。
13. 若窗函数)(t w 的频谱为)2
(
sinc )(T
T W ωω=，则时延窗函数)(0t t w -的频谱为 错误！未找到引用源。
。对比可以发现，时延窗函数的 幅值谱 与原窗函数的对应量相同。 一、填空题(每空1分，共10分) 1.信号可分为____ _____两大类。
2.在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特性等于该过程的集合平均统计特性，则该过程叫_________。
3.对于线性系统，若输入为x(t)=x 0e jωt ，则其稳态输出y(t)=y e
j t 00()
ω?+，这个性质称为_________。
4.已知滤波器的带宽为B ，它对阶跃响应的建立时间为Te ，则B 和Te 的关系为_______。
5.若测试系统由两个环节并联而成，且各个环节的传递函数分别为H 1(S)和H 2(S)，则该系统的传递函数为_________。
6.若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样的离散信号的频谱会发生_______
现象。
7.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数R xy (τ)=_________。
8.若信号满足y(t)=kx(t)关系，式中k 为常数，则互相关系数ρxy (τ)=________。 9.两个时域函数乘积的傅里叶变换等于这两个函数_________。 10.图1-10所示电桥的输出为_________。 一、填空题(每空1分，共10分)
1.确定性信号和非确定性信号(或随机信号)
2.各态历经随机过程(或遍历随机过程)
3.频率保持性
4.BTe=常数 (或 B ∝1
Te
) 5.H(S)=H 1(S)+H 2(S) 6.频混(或混叠) 7.0 8.±1
9.傅里叶变换的卷积 10.0
问答题
1. 什么叫测试系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系?答：测试装置输出信号的傅里叶变换和输入信号的傅里叶变换之比称为装置的频率响应函数，若在系统中的传递函数H(s)已知的情况下，令H(s)中的s=jw 便可求得频率响应函数。
2. 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？答：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。
3. 在什么信号作用下，系统输出的拉斯变换就是系统的传递函数。答：在单位脉冲信号作用下，（单位脉冲函数δ（t ）=1)。
4. 为什么电感式传感器一般都采用差动形式？答：差动式电感器具有高精度、线性范围大、稳定性好和使用方便的特点。
5. 测试装置实现不失真测试的条件是什么？答：幅频和相频分别满足A(w)=A 0=常数，Φ（w ）=-t 0w ;
6. 对于有时延t 0的δ函数）（0
t -t =δ ，它与连续函数f （t ）乘积的积分
dt
)(0
?∞
∞
--t f t t ）（δ将是什么？答： 对于有时延
t 0的δ函数）
（0t -t =δ ，它与连续函数f （t ）乘积只有在t=t 0时刻不等于零，而等于强度为f （t 0）的δ函数，在（-∞，+∞）区间中积分则
dt )(0?
∞
∞
--t f t t ）（δ=dt )(0?∞∞
--t f t t ）（δ=f （t 0）
8. 巴塞伐尔定即 的物理意义是什么？在时域中计算总的信息量等于在频域中计算总的信息量。
9. 试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需电容平衡的原因?答：由于纯电阻交流电桥即使各桥臂均为电阻，但由于导线间存在分布电容，相当于在各桥臂上并联了一个电容，因此，除了有电阻平衡外，必须有电容平衡。 10.说明测量装置的幅频特性A(ω)和相频特性φ(ω)的物理意义。答：测量装置的幅频特性A(ω)是指定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的幅值比。相频特性是指稳态输出对输入的相位差。11.差动型变磁阻式电感传感器在使用时，常把两个线圈接在一个电桥中，这样做有什么优点？ 答：这样做使得灵敏度和线性度都提高。
12.用一阶系统作测量装置，为了获得较佳的工作性能，对其时间常数τ应提出什么要求？指出一种测量一阶系统的时间常数τ的方式。答：时间常数τ应越小越好，测量方法：频率响应法、阶跃响应法。 13. 线性系统有哪些主要特性（最少指出3个）?答：（1）叠加性，（2）比例性，（3）微分性，（4）积分性，（5）频率保持性。
14. 对于有时延t 0的δ函数）
（0t t +=δ ，它与连续函数f （t ）乘积的积分dt )(0?
∞∞
-+t f t t ）（δ将是什么？答：对于有时延t 0的δ函数）
（0t t +=δ，它与连续函数f （t ）的积分只有在t=-t 0 时不等于零，而等于强度f （-t 0）的函数，在（-
∞，+∞）区间内，
15.一阶、二阶测试系统的动态特性是什么？答：一阶系统特性：（1）当激励频率ω﹥﹥1/τ时，Αω≈1,输出输入几乎相等。（2）时间常数τ是反映一阶系统特性的重要参数，实 际上决定了该装置适用的频率范围。（3）一阶系统的伯德图可以用一条折线来近似描述。二阶系统的特性：（1）当ω﹤﹤ωn 时，H(ω)≈1,当ω﹥﹥ωn 时，H(ω)→0，（2）影响二阶系统动态特性的参数是固有频率和阻尼比。（3）二阶系统的伯德图可用折线来近似描述，（4）在ω﹤﹤ωn 段，φ(ω)很小，且和频率近似成正比增加。（5）二阶系统是一个振荡环节。
五、设计题
1.利用互相关函数的性质设计一个测试系统，来测量输送带的运动速度，要求按非接触测量。画出系统工作原理图，并简要说明系统工作原理。答:输送带表面的光经透镜聚焦在相距为d 的两个光电池上。反射光强度的波动经过光电池转换为电信号，再进行相关处理。当可调延时τ等于输送带上某点在两侧试点之间经过所需时间τd 时互相关函数值为最大，输送带的运动速度v=d/τ d t ，图略。
4.利用霍尔元件设计一种转速测量装置，画出设计简图并说明其工作原理。 答：将霍尔光元件置于磁场中，当转速发生改变时，霍尔元件的磁场感应强度也随之改变，从而改变霍尔元件的电动势。
5.指出一种测量圆轴两端受扭力后的相对扭转变形角的方法，画出示意图并说明其工作原理。解：用光电式扭距传感器，示意图如下。光电传感器式转轴上固定的两圆盘光栅，如图所示在未承受扭矩时亮光山的明暗去正好互相遮挡，没有光线透过光栅照到光敏元件，也没输出。当转轴受扭矩后，扭矩变形将两光栅相对转过一角度，使部分光线透过光栅照到光敏元件上而产生输出，扭矩越大扭转角越大，穿过光闪的光量越多，输出越大，从而可测得扭矩。
1. 什么叫测试系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系?答：测试装置输出信号的傅里叶变换和输入信号的傅里叶变换之比称为装置的频率响应函数，若在系统中的传递函数H(s)已知的情况下，令H(s)中的s=jw 便可求得频率响应函数。
2. 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？答：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。
3. 在什么信号作用下，系统输出的拉斯变换就是系统的传递函数。答：在单位脉冲信号作用下，（单位脉冲函数δ（t ）=1)。
4. 为什么电感式传感器一般都采用差动形式？答：差动式电感器具有高精度、线性范围大、稳定性好和使用方便的特点。
5. 测试装置实现不失真测试的条件是什么？答：幅频和相频分别满足A(w)=A 0=常数，Φ（w ）=-t 0w ;
6. 对于有时延t 0的δ函数）（0
t -t =δ ，它与连续函数f （t ）乘积的积分dt )(0
?
∞
∞
--t f t t ）（δ将是什么？答： 对于有时延
t 0的δ函数）
（0t -t =δ ，它与连续函数f （t ）乘积只有在t=t 0时刻不等于零，而等于强度为f （t 0）的δ函数，在（-∞，+∞）区间中积分则
dt )(0?
∞
∞
--t f t t ）（δ=dt )(0?∞∞
--t f t t ）（δ=f （t 0）
8. 巴塞伐尔定即 的物理意义是什么？在时域中计算总的信息量等于在频域中计算总的信息量。
9. 试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需电容平衡的原因?答：由于纯电阻交流电桥即使各桥臂均为电阻，但由于导线间存在分布电容，相当于在各桥臂上并联了一个电容，因此，除了有电阻平衡外，必须有电容平衡。 10.说明测量装置的幅频特性A(ω)和相频特性φ(ω)的物理意义。答：测量装置的幅频特性A(ω)是指定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的幅值比。相频特性是指稳态输出对输入的相位差。11.差动型变磁阻式电感传感器在使用时，常把两个线圈接在一个电桥中，这样做有什么优点？ 答：这样做使得灵敏度和线性度都提高。
12.用一阶系统作测量装置，为了获得较佳的工作性能，对其时间常数τ应提出什么要求？指出一种测量一阶系统的时间常数τ的方式。答：时间常数τ应越小越好，测量方法：频率响应法、阶跃响应法。 13. 线性系统有哪些主要特性（最少指出3个）?答：（1）叠加性，（2）比例性，（3）微分性，（4）积分性，（5）频率保持性。
14. 对于有时延t 0的δ函数）
（0t t +=δ ，它与连续函数f （t ）乘积的积分dt )(0?
∞∞
-+t f t t ）（δ将是什么？答：对于有时延t 0的δ函数）
（0t t +=δ，它与连续函数f （t ）的积分只有在t=-t 0 时不等于零，而等于强度f （-t 0）的函数，在（-
∞，+∞）区间内，
15.一阶、二阶测试系统的动态特性是什么？答：一阶系统特性：（1）当激励频率ω﹥﹥1/τ时，Αω≈1,输出输入几乎相等。（2）时间常数τ是反映一阶系统特性的重要参数，实 际上决定了该装置适用的频率范围。（3）一阶系统的伯德图可以用一条折线来近似描述。
二阶系统的特性：（1）当ω﹤﹤ωn 时，H(ω)≈1,当ω﹥﹥ωn 时，H(ω)→0，（2）影响二阶系统动态特性的参数是固有频率和阻尼比。（3）二阶系统的伯德图可用折线来近似描述，（4）在ω﹤﹤ωn 段，φ(ω)很小，且和频率近似成正比增加。（5）二阶系统是一个振荡环节。 1.利用互相关函数的性质设计一个测试系统，来测量输送带的运动速度，要求按非接触测量。画出系统工作原理图，并简要说明系统工作原理。答:输送带表面的光经透镜聚焦在相距为d 的两个光电池上。反射光强度的波动经过光电池转换为电信号，再进行相关处理。当可调延时τ等于输送带上某点在两侧试点之间经过所需时间τd 时互相关函数值为最大，输送带的运动速度v=d/τ d t ，图略。
4.利用霍尔元件设计一种转速测量装置，画出设计简图并说明其工作原理。 答：将霍尔光元件置于磁场中，当转速发生改变时，霍尔元件的磁场感应强度也随之改变，从而改变霍尔元件的电动势。
5.指出一种测量圆轴两端受扭力后的相对扭转变形角的方法，画出示意图并说明其工作原理。解：用光电式扭距传感器，示意图如下。光电传感器式转轴上固定的两圆盘光栅，如图所示在未承受扭矩时亮光山的明暗去正好互相遮挡，没有光线透过光栅照到光敏元件，也没输出。当转轴受扭矩后，扭矩变形将两光栅相对转过一角度，使部分光线透过光栅照到光敏元件上而产生输出，扭矩越大扭转角越大，穿过光闪的光量越多，输出越大，从而可测得扭矩。 三、问答题
1、什么是测试装置的静态特性？常用哪几个特性参数来描述？
答：测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。 常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。
2、实现不失真测试的条件是什么？分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试。 答：测试装置实现不失真测试的条件是 A （错误！未找到引用源。）=错误！未找到引用源。=常数 错误！未找到引用源。（错误！未找到引用源。）
=-错误！未找到引用源。
为满足上述条件，对于一阶装置，时间常数错误！未找到引用源。原则上越小越好，对于二阶装置一
般选取错误！未找到引用源。=0.6~0.8，错误！未找到引用源。=0~0.58错误！未找到引用源。n. 3、 调制波有哪几种？分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。 答：调制波有调幅波、调频波和调相波三种。
载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波； 载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波； 载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波； 常用的调制波有调幅波和调频波两种。 4、 选用传感器时应考虑到哪些原则？
答：选用传感器时应考虑到以下原则：
（1）灵敏度（2）响应特性（3）线性范围（4）可靠性（5）精确度（6）测量方法（7）稳定性及其他
5、电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？
答：包括电阻式、电感式、电容式三种。
电阻式传感器工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种装置；
电感式传感器工作原理：把被测量如位移转换为电感量变化的一种装置；
电容式传感器工作原理：把被测物理量转换为电容量变化的一种装置。
二、问答题（共30分）
１、什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。（10分）
２、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？（10分）
３、选用传感器的原则是什么？（10分）
1、答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。
（1）测量对象
（2）传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。是测试系统中的关键部件。（3）中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号进行传输、放大和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。
（4）信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理（如：计算、频谱分析、数据储存等）
（5）显示、记录部分：作用是输出测试结果。
2、答：
相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)ε+λEε,其中H为材料的泊桑比，E为材料的弹性模量，(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化，λEε是由电阻率的变化引起的阻值变化。
不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R≈(1+2H)ε，S≈1+2H；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。所以dR/R=λEε，S≈λE。
各自的优点分别为：
电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。
3、基本原则是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。
（1）静态特性方面：a、应使被测量的变化范围在传感器的线性范围以内，并保证线性误差在允许范围内；b、传感器的分辨率（力）从数据上应小于测量要求的分辨率（力）c、满足实际要求的条件下，精度不宜过高。
二、问答题（共30分）
１、什么是测试？简述测试技术的含义。（10分）
２、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？（10分）
３、简述调幅波的特点。（10分）
答案
1、答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，
也是获取信息的过程。
（6）测量对象
（7）传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受
被测量并将其转换成电信号。是测试系统中的关键部件。
（8）中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号进行传输、放大
和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。
（9）信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理
（如：计算、频谱分析、数据储存等）
（10）显示、记录部分：作用是输出测试结果。
2、答：相同之处在于：
都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)ε+λEε,其中H为材料的
泊桑比，E为材料的弹性模量，(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化，λEε
是由电阻率的变化引起的阻值变化。
不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R≈(1+2H)ε，
S≈1+2H；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻
变化。所以dR/R=λEε，S≈λE。
各自的优点分别为：
电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。
3、特点有：
（1）当调制信号x(t)>0时，调幅波x m (t)与载波y(t)同频同相，其幅值的大小与x(t)的大小有关；x(t) y(t)
（2）当x(t)<0时，x m (t)与载波y(t) 同频反相，其幅值大小仍与x(t)的大小有关；
（3）调幅波是一高频，但其包洛线和调制信号x(t)相似，其副值受x(t)变化的影响，y(t)的频率越高，即波形越宽，相似程度越好。
三、问答题（共50分，每小题10分）
１、说明测试系统的构成及各组成部分的作用。
2、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？
3、交流电桥达到平衡时必须满足的条件是什么？如何来实现交流电桥的平衡？
4、简要说明如何求解测试装置动态特性的数学描述的3个函数，它们之间有何内在关系？
5、以二阶系统为例，简述求解具体系统频谱特性的一般步骤，并简要说出二阶系统的特性。
答案
1.答
（11）传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受
被测量并将其转换成电信号。是测试系统中的关键部件。
（12）中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号进行传输、放大
和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。
（13）信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理（如：计算、频谱分析、数据储存等）
（14）显示、记录部分：作用是输出测试结果。
2.答：相同之处在于：
都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)ε+λEε,其中H为材料的
泊桑比，E为材料的弹性模量，(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化，λEε
是由电阻率的变化引起的阻值变化。
不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R≈(1+2H)ε，
S≈1+2H；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻
变化。所以dR/R=λEε，S≈λE。
各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。
3、答：两个条件：相对两臂阻抗之模的乘机应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相等。实现：电阻平衡，电容平衡。
4、答：对系统的微分方程做拉氏变换，传递函数为输出和输入的拉氏变换之商，另拉氏变换中的a=0即可求得频率响应函数，对传递函数进行拉氏反变换就可求得脉冲响应函数。它们之间的关系分别是拉氏变换对和傅立叶变换对关系。
5、答：一般步骤：1）对系统建模，2）求拉氏变换3）求传递函数4）求频率响应函数、幅频特性和相频特性；6）画相应的图形并分析改进之。二阶系统图形有几个关键点，对它进行讨论，并考虑最左最右的趋势。
二、问答题（共50分，每小题10分）
1、选用传感器的基本原则是什么？
2、什么是调制和解调？其作用是什么？
3、简述信号不失真条件。
4、测试装置2个环节的串联后的频率响应函数与它的2个组成之间的关系是什么？为什么所有的系统都可以由一阶和二阶系统来组成？
5、按一阶系统为例，简述求解具体系统频谱特性的一般步骤，并简要说出一阶系统的特性。
答案
1. (1) 灵敏度(2) 响应特性(3) 线性范围(4) 稳定性(5) 精确度(6) 测量方式等
2．调制：就是使一个信号的某些参数在另一个信号的控制下而发生变化的过程。
解调：从已调制波中恢复出调制信号的过程。
作用：调制的目的：使缓变信号便于放大和输出。解调的目的：恢复原信号。
3．答：对一个测试装置，其输出y(t)和输入x(t)满足y(t)=A0x(t-τ0)。式中A0、τ0 均为常量。则
w
j
e
A
jw
H0
)
(τ-
=
，即实现不失真测量的基本
条件为A(ω)= A0 =常数，φ(ω)=-τ0ω
4、测试装置2个环节的串联后的频率响应函数是它的2个组成频率响应函数之积。根据数学知识可知，任何多项式相除都可以化简为一次式和二次式组合而组成。故所有的系统都可以由一阶和二阶系统来组成。
5、答：一般步骤：1）对系统建模，2）求拉氏变换3）求传递函数4）求频率响应函数、幅频特性和相频特性；6）画相应的图形并分析改进之。一阶系统图形有几个关键点，对它进行讨论，并分析最左最右的趋势。
三、问答题(每小题6分，共30分)
1.什么是测试装置的静态特性?常用哪几个特性参数来描述?
2.实现不失真测试的条件是什么?分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试。
3.调制波有哪几种?分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。
4.选用传感器时应考虑到哪些原则?
5.机械量的计算机辅助测试系统有哪几个基本环节组成?用框图示意说明。
答案
1.测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。
常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。
2.测试装置实现不失真测试的条件是
A(ω)=A0=常数
φ(ω)=-t0ω
为能满足上述条件，对于一阶装置，时间常数τ原则上越小越好，对于二阶装置一般选取ξ=0.6～0.8，ω=0～0.58ωn。
3.调制波有调幅波、调频波和调相波三种。
载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波；
载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波；
载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波；
常用的调制波有调幅波和调频波两种。
4.选用传感器时应考虑到以下原则：
(1)灵敏度(2)响应特性(3)线性范围(4)可靠性(5)精确度
(6)测量方式及其它
5.传感器—→抗混叠滤波器—→A/D转换器—→计算机处理器
3-1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。
解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。
3-2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。
解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。
3-3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？
解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。
电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。
半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非
线性大。
选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。
分析计算题
3-4 有一电阻应变片（见图3-84），其灵敏度S g＝2，R＝120Ω。设工作时其应变为1000με，问?R＝？设将此应变片接
成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？
解：根据应变效应表达式?R /R =S g ε得
?R =S g ε R =2?1000?10-6
?120=0.24Ω 1）I 1=1.5/R =1.5/120=0.0125A=12.5mA
2）I 2=1.5/(R +?R )=1.5/(120+0.24)≈0.012475A=12.475mA 3）δ=(I 2-I 1)/I 1?100%=0.2%
4）电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量程不够，无法测量12.5mA 的电流；如果采用毫安表，无法分辨0.025mA 的电流变化。一般需要电桥来测量，将无应变时的灵位电流平衡掉，只取有应变时的微小输出量，并可根据需要采用放大器放大。
3-5 电感传感器（自感型）的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取这些措施会带来什么样后果？
解答：以气隙变化式为例进行分析。
2002
2N A dL
S d μδδ==-
又因为线圈阻抗Z =ωL ，所以灵敏度又可写成
2002
2N A dZ S d μωδδ
==- 由上式可见，灵敏度与磁路横截面积A 0、线圈匝数N 、电源角频率ω、铁芯磁导率μ0，气隙δ等有关。
如果加大磁路横截面积A 0、线圈匝数N 、电源角频率ω、铁芯磁导率μ0，减小气隙δ，都可提高灵敏度。
加大磁路横截面积A 0、线圈匝数N 会增大传感器尺寸，重量增加，并影响到动态特性；减小气隙δ会增大非线性。 3-6 电容式、电感式、电阻应变式传感器的测量电路有何异同？举例说明。 解答：电容式传感器的测量电路
T ????
??
???????
???
??
?谐振式调幅电路调幅电路电桥电路直放式调频电路外差式运算放大器电路二极管型网络差动脉宽调制电路极化电路等
自感型变磁阻式电感传感器的测量电路：
图3-84 题3-4图
1.5V
????
??????????????????????
???
谐振式调幅电路惠斯登电桥调幅电路变压器电桥
电桥电路紧耦合电感臂电桥带相敏检波的电桥等调频电路调相电路等 电阻应变式传感器的测量电路：电桥电路（直流电桥和交流电桥）。
相同点：都可使用电桥电路，都可输出调幅波。电容、电感式传感器都可使用调幅电路、调频电路等。
不同点：电阻应变式传感器可以使用直流电桥电路，而电容式、电感式则不能。另外电容式、电感式传感器测量电路种类繁多。
3-7 一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r ＝4mm ，工作初始间隙δ=0.3mm ，问：1）工作时，如果传感器与工件的间隙变化量?δ＝±1μm 时，电容变化量是多少？2）如果测量电路的灵敏度S 1=100mV/pF ，读数仪表的灵敏度S 2=5格/mV ，在?δ＝±1μm 时，读数仪表的指示值变化多少格？ 解：1）
00002
00000
1232
632
15
3()8.85101(410)(110)
(0.310)
4.9410
F 4.9410pF
A A A A C εεεεεεδεεδ
δδδδδδδπ------???=
-=≈+?+??????±?=
?≈±?=±?
2）B =S 1S 2?C =100?5?(±4.94?10-3
)≈±2.47格 答：
3-8 把一个变阻器式传感器按图3-85接线。它的输人量是什么？输出量是什么？在什么样条件下它的输出量与输人量之间有较好的线性关系？
解答：输入量是电刷相对电阻元件的位移x ，输出量为电刷到端点电阻R x 。如果接入分压式测量电路，则输出量可以认为是电压u o 。
x p l p
x
R R k x x x =
=∝，输出电阻与输入位移成线性关系。
图3-85 题3-8图
x x p R L u e
u o R x R p
e e
o (1)1(1)p
p p p L
p
L p p
x u x u u x R R x x x x R x R x x =
=
+-
+-，输出电压与输入位移成非线性关系。
由上式可见，只有当R p /R L →0时，才有o e p
x
u u x x =
∝。所以要求后续测量仪表的输入阻抗R L 要远大于变阻器式传感器的电阻R p ，只有这样才能使输出电压和输入位移有较好的线性关系。
3-9 试按接触式与非接触式区分传感器，列出它们的名称、变换原理，用在何处？ 解答：接触式：变阻器式、电阻应变式、电感式（涡流式除外）、电容式、磁电式、压电式、热电式、广线式、热敏电阻、气敏、湿敏等传感器。
非接触式：涡电流式、光电式、热释电式、霍尔式、固态图像传感器等。 可以实现非接触测量的是：电容式、光纤式等传感器。
3-10 欲测量液体压力，拟采用电容式、电感式、电阻应变式和压电式传感器，请绘出可行方案原理图，并作比较。 3-11 一压电式压力传感器的灵敏度S =90pC/MPa ，把它和一台灵敏度调到0.005V/pC 的电荷放大器连接，放大器的输出又接到一灵敏度已调到20mm/V 的光线示波器上记录，试绘出这个测试系统的框图，并计算其总的灵敏度。 解：框图如下
各装置串联，如果忽略负载效应，则总灵敏度S 等于各装置灵敏度相乘，即 S =?x /?P=90?0.005?20=9mm/MPa 。
3-12 光电传感器包含哪儿种类型？各有何特点？用光电式传感器可以测量哪些物理量？
解答：包括利用外光电效应工作的光电传感器、利用内光电效应工作的光电传感器、利用光生伏特效应工作的光电传感器三种。
外光电效应（亦称光电子发射效应）—光线照射物体，使物体的电子逸出表面的现象，包括光电管和光电倍增管。 内光电效应（亦称光导效应）—物体受到光线照射时，物体的电子吸收光能是其导电性增加，电阻率下降的现象，有光敏电阻和由其制成的光导管。
光生伏特效应—光线使物体产生一定方向的电动势。 如遥控器，自动门（热释电红外探测器），光电鼠标器，照相机自动测光计，光度计，光电耦合器，光电开关（计数、位置、行程开关等），浊度检测，火灾报警，光电阅读器（如纸带阅读机、条形码读出器、考卷自动评阅机等），光纤通信，光纤传感，CCD ，色差，颜色标记，防盗报警，电视机中亮度自动调节，路灯、航标灯控制，光控灯座，音乐石英钟控制（晚上不奏乐），红外遥感、干手器、冲水机等。
在CCD 图象传感器、红外成像仪、光纤传感器、激光传感器等中都得到了广泛应用。
3-13 何谓霍尔效应？其物理本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举出三个例子说明。 解答：
霍尔（Hall ）效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于电流和磁场方向的两侧面上将产生电位差，这种现象称为霍尔效应，产生的电位差称为霍尔电势。 霍尔效应产生的机理（物理本质）：在磁场中运动的电荷受到磁场力F L （称为洛仑兹力）作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向移动，在两侧面产生正、负电荷积累。
应用举例：电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等），流量测量，位置检测与控制，电子点火器，制做霍尔电机—无刷电机等。
3-14 试说明压电式加速度计、超声换能器、声发射传感器之间的异同点。 解答：相同点：都是利用材料的压电效应（正压电效应或逆压电效应）。
不同点：压电式加速度计利用正压电效应，通过惯性质量快将振动加速度转换成力作用于压电元件，产生电荷。 超声波换能器用于电能和机械能的相互转换。利用正、逆压电效应。利用逆压电效应可用于清洗、焊接等。
压力传感器
电荷放大器
光线示波器
压力P
声发射传感器是基于晶体组件的压电效应，将声发射波所引起的被检件表面振动转换成电压信号的换能设备，所有又常被人们称为声发射换能器或者声发射探头。
材料结构受外力或内力作用产生位错-滑移-微裂纹形成-裂纹扩展-断裂，以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射。
声发射传感器不同于加速度传感器，它受应力波作用时靠压电晶片自身的谐振变形把被检试件表面振动物理量转化为电量输出。
3-15 有一批涡轮机叶片，需要检测是否有裂纹，请举出两种以上方法，并阐明所用传感器的工作原理。 涡电流传感器，红外辐射温度测量，声发射传感器（压电式）等。 3-16 说明用光纤传感器测量压力和位移的工作原理，指出其不同点。 解答：
微弯测压力原理：力→微弯板→光纤变形→光纤传递的光强变化。 微弯测位移原理：位移→微弯板→光纤变形→光纤传递的光强变化。 不同点：压力需要弹性敏感元件转换成位移。
3-17 说明红外遥感器的检测原理。为什么在空间技术中有广泛应用？举出实例说明。
解答：红外遥感就是远距离检测被测目标的红外辐射能量。空间技术中利用飞船、航天飞机、卫星等携带的红外遥感仪器可以实现很多对地、对空观测任务。如观测星系，利用卫星遥测技术研究地壳断层分布、探讨地震前兆，卫星海洋观测等。
3-18 试说明固态图像传感器（CCD 器件）的成像原理，怎样实现光信息的转换、存储和传输过程，在工程测试中有何应用？
CCD 固态图像传感器的成像原理：MOS 光敏元件或光敏二极管等将光信息转换成电荷存储在CCD 的MOS 电容中，然后再控制信号的控制下将MOS 电容中的光生电荷转移出来。
应用：如冶金部门中各种管、线、带材轧制过程中的尺寸测量，光纤及纤维制造中的丝径测量，产品分类，产品表面质量评定，文字与图象识别，传真，空间遥感，光谱测量等。
3-19 在轧钢过程中，需监测薄板的厚度，宜采用那种传感器？说明其原理。 解答：差动变压器、涡电流式、光电式，射线式传感器等。 3-20 试说明激光测长、激光测振的测量原理。 解答：利用激光干涉测量技术。
3-21 选用传感器的基本原则是什么？试举一例说明。
解答：灵敏度、响应特性、线性范围、可靠性、精确度、测量方法、体积、重量、价格等各方面综合考虑。 第四章 信号的调理与记录
4-1 以阻值R =120Ω、灵敏度S g =2的电阻丝应变片与阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V ，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。 解：这是一个等臂电桥，可以利用等比电桥和差特性表达式求解。 o 1234e 1
()4U R R R R U R
=
?-?+?-? ε=2με时：
单臂输出电压：66o e e 11
22103310V 3μV 44g R U U S U R ε--?=
==????=?= 双臂输出电压：66o e e 11
22103610V 6μV 22
g R U U S U R ε--?=
==????=?= ε=2000με时：
单臂输出电压：63o e e 11
22000103310V 3mV 44g R U U S U R ε--?=
==????=?= 双臂输出电压：63o e e 11
22000103610V 6mV 22
g R U U S U R ε--?=
==????=?=
双臂电桥较单臂电桥灵敏度提高1倍。
4-2 有人在使用电阻应变仪时，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，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？ 1）半桥双臂各串联一片； 2）半桥双臂各并联一片。 解答：电桥的电压灵敏度为o /U S R R =
?，即电桥的输出电压o R
U S R
?=和电阻的相对变化成正比。由此可知：
1）半桥双臂各串联一片，虽然桥臂上的电阻变化增加1倍，但桥臂总电阻也增加1倍，其电阻的相对变化没有增
加，所以输出电压没有增加，故此法不能提高灵敏度；
2）半桥双臂各并联一片，桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一半，电阻的相对变化也没有增加，故此法也不能提高灵敏度。
4-3 为什么在动态应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮
解答：动态电阻应变仪采用高频交流电给电桥供电，电桥工作在交流状态，电桥的平衡条件为 Z 1Z 3=Z 2Z 4→|Z 1||Z 3|=|Z 2||Z 4|，?1?3=?2?4
由于导线分布、各种寄生电容、电感等的存在，光有电阻平衡是不能实现阻抗模和阻抗角同时达到平衡，只有使用电阻、电容两套平衡装置反复调节才能实现电桥阻抗模和阻抗角同时达到平衡。 4-4 用电阻应变片接成全桥，测量某一构件的应变，已知其变化规律为 ε(t )=A cos10t +B cos100t
如果电桥激励电压u 0=E sin10000t ，试求此电桥的输出信号频谱。 解：接成等臂全桥，设应变片的灵敏度为S g ，根据等臂电桥加减特性得到
[]
[]
()()()(cos10cos100)sin100001
sin(1010000)sin(1010000)21
sin(10010000)sin(10010000)2
sin10010sin 9990sin10100sin 990022
o e g e g g g g g R
u u S t u S A t B t E t R
S EA t t S EB t t S EA S EB t t t t ε?=
==+=+--++--=+++ 幅频图为
4-5 已知调幅波x a (t )=(100+30cos Ωt +20cos3Ωt )cos ωc t ，其中f c =10kHz ，f Ω=500Hz 。试求： 1）x a (t )所包含的各分量的频率及幅值； 2）绘出调制信号与调幅波的频谱。
解：1）x a (t )=100cos ωc t +15cos(ωc -Ω)t +15cos(ωc +Ω)t +10cos(ωc -3Ω)t +10cos(ωc +3Ω)t
各频率分量的频率/幅值分别为：10000Hz/100，9500Hz/15，10500Hz/15，8500Hz/10，11500Hz/10。
2）调制信号x (t )=100+30cos Ωt +20cos3Ωt ，各分量频率/幅值分别为：0Hz/100，500Hz/30，1500Hz/20。 调制信号与调幅波的频谱如图所示。
f 9900
A n (f )
9990 10010 10100
2
g S EB 2
g S EA 2
g S EB
4-6 调幅波是否可以看作是载波与调制信号的迭加？为什么？
解答：不可以。因为调幅波是载波幅值随调制信号大小成正比变化，只有相乘才能实现。
4-7 试从调幅原理说明，为什么某动态应变仪的电桥激励电压频率为10kHz ，而工作频率为0~1500Hz ？
解答：为了不产生混叠，以及解调时能够有效地滤掉高频成分，要求载波频率为5~10倍调制信号频率。动态应变仪的电桥激励电压为载波，频率为10kHz ，所以工作频率（即允许的调制信号最高频率）为0~1500Hz 是合理的。 4-8 什么是滤波器的分辨力？与哪些因素有关？
解答：滤波器的分辨力是指滤波器分辨相邻频率成分的能力。与滤波器带宽B 、品质因数Q 、倍频程选择性、滤波器因数等有关。带宽越小、品质因数越大、倍频程选择性越小、滤波器因数越小，分辨力越高。
4-9 设一带通滤器的下截止频率为f c1，上截止频率为f c2，中心频率为f 0，试指出下列记述中的正确与错误。 1）倍频程滤波器212c c f f =。 2）012c c f f f =
。
3）滤波器的截止频率就是此通频带的幅值-3dB 处的频率。
4）下限频率相同时，倍频程滤波器的中心频率是1/3倍频程滤波器的中心频率的32倍。
解答：1）错误。倍频程滤波器n =1，正确的是f c2=21
f c1=2f c1。 2）正确。 3）正确。 4）正确。
4-10 已知某RC 低通滤波器，R =1k Ω，C=1μF ，试； 1）确定各函数式H (s )；H (ω)；A(ω)；?(ω)。
2）当输入信号u i =10sin1000t 时，求输出信号u o ，并比较其幅值及相位关系。 解：
1）1
()1
H s s τ=
+，1()1H j ωτω=+
τ=RC =1000?10-6=0.001s
所以
1
()0.0011
H s s =
+，1()10.001H j ωω=+
C
R
i (t )
u i (t )
u o (t )
一阶RC 低通滤波器
f
0 A n (f )
调制信号频谱
1500
f
8500
A n (f )
9500 10000 11500 20 30
100
100
10 15
10500 15 10 调幅波频谱
2
1
()1(0.001)
A ωω=
+，()arctan 0.001?ωω=- 2）u i =10sin1000t 时，ω=1000rad/s ，所以
212
(1000)1(0.0011000)2
A =
=
+? (1000)arctan 0.00110004
π
?=-?=-
o 10(1000)sin[1000(1000)]52sin(1000)4u A t t π
?=?+=-（稳态输出）
相对输入u i ，输出幅值衰减为52（衰减了-3dB ），相位滞后4
π
。
4-11已知低通滤波器的频率响应函数
1
()1H j ωωτ
=
+
式中τ=0.05s 。当输入信号x (t )=0.5cos(10t )+0.2cos(100t -45?)时，求其输出y (t )，并比较y (t )与x (t )的幅值与相位有何区别。 解：2
1()1()
A ωτω=
+，()arctan ?ωτω=-
2
1(10)0.8941(0.0510)
A =
≈+?， (10)arctan(0.0510)26.6?=-?≈-?
2
1
(100)0.1961(0.05100)
A =
≈+?，(100)arctan(0.05100)78.7?=-?≈-?
y (t )=0.5?A (10)cos[10t +?(10)]+0.2?A (100)cos[100t -45?+?(100)]
=0.447 cos(10t -26.6?)+0.039cos(100t -123.7?)
比较：输出相对输入，幅值衰减，相位滞后。频率越高，幅值衰减越大，相位滞后越大。 4-12 若将高、低通网络直接串联（见图4-46），问是否能组成带通滤波器？请写出网络的传递函数，并分析其幅、相频率特性。
解：1212123()()1
s
H s s s ττττττ=++++
τ1=R 1C 1，τ2=R 2C 2，τ3=R 1C 2
12
12123()()1
j H j τω
ωττωτττω=
-++++ R 1
C 1 u o (t )
图4-46 题4-12图
C 2
R 2 u i (t )
第一章信号及其描述 (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 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三 _____________ ，谐波型，收敛性二 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和准周期信号。 (二) 判断对错题(用"或x 表示) 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。 (v ) 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。 (v ) 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。 (x ) 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。 (x ) 5、 随机信号的频域描述为功率谱。 (v ) (三)简答和计算题 1、 求正弦信号 x(t) x o sin t 的绝对均值口 |x 和均方根值X rms 。 2、 求正弦信号 x(t) 2 x °sin( t )的均值 x ，均方值 x ，和概率密度函数3、 求指数函数 x(t) at Ae (a 0,t 0)的频谱。 cos 0t |t| T 4、 求被截断的余弦函数 x(t) 的傅立叶变换。 |t| T at 5、 求指数衰减振荡信号 x(t) e sin o t(a 0,t 0)的频谱。 第二章测试装置的基本特性 (一) 填空题 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 _________________________ 和 __________________________ 。 4、当测试系统的输出y(t)与输入x(t)之间的关系为y(t) A °x(t t 。)时，该系统能实现 此时，系统的频率特性为 H(j ) ______________ 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 (二) 选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 (1) 灵敏度 (2)线性度 (3)回程误差 (4)阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 3响应的卷积。 (1)正弦 (2)阶跃 (3)脉冲 (4)斜坡 3、 两环节的相频特性各为 Q,)和Q 2()，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 ________________ 2 Q 1( )Q 2() (1) Q 1( )Q 2( ) (2) Q 1( ) Q 2( ) (3) 1 2 (4) Q 1( ) Q 2() Q 1( ) Q 2() 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 (1)存在，但＜5% (3)在时间常数很小时存在 5、描述随机信号的时域特征参数有 均值x 、均方值 方差 6、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。 1、某一阶系统的频率响应函数为 H(j ) 1/2 ____ ，幅值 y V 2/2 试求传递函数分别为 41 1.4 1 t ,输入信号x(t) sin ，则输出信号 2j 1 2 ，相位 -45 。 2 的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。 y(t)的频率为 123 n S 延时 _______ 测试。 4 _____ 。 2)存在，但＜1 (4)不存在
工程测试技术试题及答案Last revision on 21 December 2020
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态 测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及 补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性 度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输 出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏 度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到 最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零 件以及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象， 该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。
信号部分 1 试判断下述结论的正误。 （1 ）凡频谱是离散的信号必然是周期信号。 （2 ）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。（3 ）周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱也是离散的。 （4 ）周期单位脉冲序列的频谱仍为周期单位脉冲序列。 （5 ）非周期性变化的信号就是随机信号。 （6 ）非周期信号的幅值谱表示的是其幅值谱密度与时间的函数关系。（7 ）信号在时域上波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。 （8 ）各态历经随机过程是平稳随机过程。 （9 ）平稳随机过程的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计持征。（10 ）两个周期比不等于有理数的周期信号之和是周期信号。 （11 ）所有随机信号都是非周期信号。 （12 ）所有周期信号都是功率信号。 （13 ）所有非周期信号都是能量信号。 （14 ）模拟信号的幅值一定是连续的。
（15 ）离散信号即就是数字信号。 2 对下述问题，选择正确答案填空。 （1 ）描述周期信号的数学工具是( ) 。 A. 相关函数 B. 傅氏级数 C. 拉氏变换 D. 傅氏变换 （2 ）描述非周期信号的数学工具是( ) 。 A. 三角函数 B. 拉氏变换 C. 傅氏变换 D. 傅氏级数 （3 ）时域信号持续时间压缩，则频域中低频成分( ) 。 A. 不变 B. 增加 C. 减少 D. 变化不定 （4 ）将时域信号进行时移，则频域信号将会( ) 。 A. 扩展 B. 压缩 C. 不变 D. 仅有相移 （5 ）概率密度函数在( )域、相关函数是在( )域、功率谱密度函数是在( )域上来描述的随机信号 A. 时间 B. 空间 C. 幅值 D. 频率 3 指出题图3 所示的信号时域波形时刻与时刻频谱（幅值谱）有无变化，并说明原因。
2、离散信号的频谱是_连续_（连续/离散）信号。 5、如果一个信号的最高频率为60Hz ，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_120_Hz 。 7、调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号_相乘__，使高频信号的幅值随被测信号的_频率变化_而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的_相乘__ 。 9、绘制周期信号)(t x 的单边频谱图，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。 11、单位脉冲函数0()t t δ-与在0t 点连续的模拟信号()f t 的下列积分：dt t t t f )()(0-? ∞ ∞ -δ= _ f （t0）_。这性质称为_积分筛选特性（抽样特性、筛选特性）。 12、某一阶系统的频率响应函数为1 21)(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号 )(t y 的频率为=ω__ _1/2__，幅值=y __ =φ_ 0 45-__。 频率保持特性， 13、满足测试装置不失真测试的频域条件是_幅频特性为一常数和_相频特性与频率成线性 关系_。 14、根据载波受调制的参数不同，调制可分为_调幅_、__ 调频_、_调相 _。 15、常用滤波器的上、下截止频率1c f 、2c f 的定义为_ 幅频特性曲线降为最大值的1 倍 时对应的频率为截止频率_，其带宽B ＝ __21c c f f -___，若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为_212c c f f =_。 16、若某一信号的自相关函数为)cos(ωτA ，则该信号的均方值为2 x ψ=_A ，均方根值为 x rms 17、RC 低通滤波器中RC 值愈_大_，则上截止频率愈低。 18、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。 20、当被测信号不随时间而变化或相对观察时间而言其变化是极其缓慢的，此时的测试称为_静态测试 。 21、测试信号随时间而变化的测试称为__动态测试_____。
第一章 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 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点：离散的 ，谐波型 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ、均方值2x ψ，方差2x σ；。 6、 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。 （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。（ v ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ v ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ x ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ x ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ v ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数?? ?≥<=T t T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/2 ，幅值=y √2/2 ，相位=φ -45 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和222 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。123 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶级数展开式 、 和 傅里叶变换 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 延时 测试。 此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 3 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 2 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3） ) ()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 4 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在
《机械工程测试技术基础》课程试题A 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。工程测量可分为静态测量和动态测量。 2.测量结果与被测真值之差称为绝对误差。 3.将电桥接成差动方式习以提高灵敏度，改善非线性，进行温度补偿。 4.为了补偿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。 5．调幅信号由载波的幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是傅式三角级数的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 7．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)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。 9.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。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 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(C)。 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)。 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(D)。 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，(C)是周期信号。 A ．5cos100()00t t x t t π?≥?=??
1、求周期信号x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-45)通过传递函数为H(s)=1/(0.005s+1)的装置后得 到的稳态响应。 2、进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa，将它与增益 为0.005V/nC的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？ 解：若不考虑负载效应，则各装置串联后总的灵敏度等于各装置灵敏度相乘，即 3、用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期分别为1s、2s、和5s的正弦信号，问幅 值误差是多少？
4、想用一个一阶系统做100Hz正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5%以，那么时间 常数应取为多少？若用该系统测量50Hz正弦信号，问此时的振幅误差和相位差是多少？
5、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比 ξ=0.14，问使用该传感器做频率为400Hz的正弦测试时,其幅值比A(ω)和相角差φ(ω)各为多少? 6、一台精度等级为0.5级、量程围600～1200 C的温度传感器,它最大允许绝对误差是多少? 检验时某点的温度绝对误差是4 C,问此表是否合格? 7、若一阶传感器的时间常数为0.01s,传感器响应幅值误差在10%围,此时最高值为0.5,试求 此时输入信号和工作频率围?
8、某力传感器为一典型的二阶振荡系统,已知该传感器的自振频率=1000Hz,阻尼比ξ=0.7,试 求用它测量频率为600Hz的正弦交变力时,其输出与输入幅值比A(ω)和相位差φ(ω)各为多少? 9、一个理想测试系统，其幅频特性和相频特性应具有什么特点，并用频响特性曲线表示。解：理想测试系统中其幅频特性应为常数，相频特性应为直线(线性)。
各章节复习题(答案在后面) 第一章 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b ，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t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2 x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数?? ?≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。
第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统 的总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特 性为 。 （1） )()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4） )()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、 一阶系统的动态特性参数是 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比 7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经 过的时间作为时间常数。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz 的正弦信号，则 必然导致输出波形失真。（ ） 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换 称为传递函数。（ ） 3、 当输入信号)(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系 统的物理模型无关。（ ） 4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（ ） 5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（ ） 6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（ ）
工程测试技术试题及答案
1.
2.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ） 越小，其频率响应特性越好。 3.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态 标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 4.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长× 宽）和初始阻值表示。 5.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变 片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 6.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应， 其灵敏系数一般会减小。 7.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电 压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大灵敏度输出。 8.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥 路补偿法、应变片自补偿法。
9.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵 敏度具有理论上的非线性。 10.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原 理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。 11.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为 变换电路，常出现零点残余电压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 12.差动变压器式位移传感器是将被测位移量 的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级线圈要求反向串接。 13.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变 压器电桥、调频电路、运算放大器电路。14.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将 机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 15.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看 作是一个电荷源与一个电容器的并联。 16.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大
北京工业大学２００7—2００8学年第二学期 测量技术基础试卷(开卷) 班级学号姓名成绩 一、填空题（２5分，每空1分) 1．时间常数τ是一阶传感器动态特性参数，时间常数τ越小，响应越快，响应曲线越接近于输入阶跃曲线。 2．满足测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为一常数和相频特性与频率成线性关系。３．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。 4．信号当时间尺度在压缩时，则其频带变宽其幅值变小。 5.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电阻率的相对变化来决定。6．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,且能改善或消除非线性。7．电涡流传感器是利用金属材料的电涡流效应工作,可分为低频透射式和高频反射式两种，其中前者常用于材料厚度的测量。
8.在调制解调技术中，将控制高频振荡的低频信号称为 调制波 ,载送低频信号的高频振荡信号称为 载波 ,将经过调制过程所得的高频振荡波称为 已调制波 。 9．已知()t t x ωsin 12=,()t δ为单位脉冲函数,则积分()?∞ +∞-?? ? ?? -?dt t t x ωδ2π= 12 。 １０.已知霍尔式转速传感器的测速齿轮的齿数为20,若测得感应电动势的频率为3０0Hz ，则被测轴的转速为 900ｒ/min 。 1１. RC 低通滤波器中的ＲＣ值越大,则其上限截止频率越 小 。 1２． 频率混叠是由于 采样频率过低 引起的，泄漏则是由于 信号截断 所引起的。 二、选择题(１5分,每题1.5分) 1．离散、周期的时域信号频谱的特点是( C ）的。 A 非周期、离散? B 非周期、连续 C 、周期、离散 D 周期、连续 2．按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量控制型的是( C )。 Ａ 电阻传感器? B 电感传感器 C 光电传感器 D 电容传感器 3．变磁通感应式传感器在测量轴的转速时，其齿盘应采用（ Ｂ )材料制成。 A 金属 Ｂ 导磁 C 塑料 Ｄ 导电 4.测试装置能检测输入信号的最小变化能力,称为（ D )。 A 精度 B 灵敏度 C 精密度 Ｄ 分辨力 ５.数字信号的特征是( B ）。 A 时间上离散，幅值上连续 B 时间、幅值上都离散 C 时间上连续,幅值上量化 ? D 时间、幅值上都连续
工程测试技术基础复习题 选择题： 1、以下哪项不属于常用的弹性元件（D） A、弹簧管 B、薄膜式弹性元件 C、波纹管C、悬臂梁 2、滤波器对不同频率的信号有不同的作用，下列说法错误的是（A） A、在通带内使信号受到很大的衰减而不通过。 B、在通带与阻带之间的一段过滤带使信号受到不同程度的衰减。 C、在阻带内使信号受到很大的衰减而起到抑制作用。 D、在通带内使信号受到很小的衰减而通过。 3、以下哪项指标不属于滤波器的特征频率（D） A、通带截止频率 B、阻带截止频率 C、转折频率 D、载波频率 4、关于传感器，下列说法不正确的是（B） A、传感器一般由敏感元件、转换元件以及其他辅助元件构成。 B、电容式传感器有变面积型和变极距型两种。 C、应变片式传感器是利用应变片电阻的应变效应制成的。 D、有些传感器中的敏感元件既是敏感元件又起转换元件的作用。 5、对测量控制电路的主要要求，一下说法不正确的是（C） A、测控电路应具有较高的精度。 B、测控电路应具有较好的动态性能。 C、测控电路只要能够保证“精、快、灵”就可以了。 D、测控电路应具有合适的输入与输出阻抗。 6、下列指标中，哪项不是滤波器的主要特性指标（C） A、特征频率 B、群时延函数 C、线性度 D、阻尼系数与品质因数 7、下列哪项不正确（B） A、有些半导体材料也可以制成电阻式应变片。 B、只有金属导体才能制成电阻式应变片。
C、当金属电阻丝受拉时，其长度和截面积都要发生变化，其阻值也发生变化 D、当金属电阻丝受拉时，其电阻率要发生变化，阻值也要发生变化。 8、单臂电桥的灵敏度为（D ） A、U B、U/2 C、U/3 D、U/4 9、下面属于光生伏特效应的光电元件是（A） Ａ、光敏晶体管Ｂ、光敏电阻 Ｃ、光电管Ｄ、光电倍增器 10、以下关于温度测量的说法中不正确的是（A） Ａ、热电偶、热电阻都是常用的测温方法，但热电偶用于中低温度区测量，而热电阻用于高温度区测量。 Ｂ、热电偶、热电阻都是常用的测温方法，但热电偶用于高温度区测量，而热电阻用于中低温度区测量。 Ｃ、采用热电偶测温必须考虑冷增温度补偿问题。 Ｄ、才用热电阻测温必须采用三线制接法。 11、在保持幅频特性单调变化的前提下，通带内特性最为平坦的逼近方法是（D） Ａ、贝塞尔逼近Ｂ、切比雪夫逼近 Ｃ、以上都不是Ｄ、巴特沃斯逼近 12、以下说法错误的一项是（B） Ａ、传感器的灵敏度越大越好Ｂ、传感器的灵敏度越小越好Ｃ、滤波器的灵敏度越小越好Ｄ、滤波器的灵敏度越小，容错能力越强 13、在采用应变片测量时，实现温度补偿的前提是（D） A、补偿片应该贴在与被测试件相同材质的材料上。 B、补偿片应该贴在与被测试件处于同一环境温度中。 C、补偿片应该为测量片的相邻桥臂上。 D、以上条件都需满足。 14、工业用热电阻一般采用（C） A、单线制 B、双线制 C、三线制 D、四线制 15、若允许通带内有一定的波动量，而要求频率特性比较接近矩形时，
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为 静态测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术 以及补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线 性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号 输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的 灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以 得到最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑 料零件以及水的液位的检测。
检测技术—复习 1、石英晶体为例简述压电效应产生的原理 答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。 石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 2、如图所示变压器式传感器差分整流电路全波电压输出原理图，试分析其工作原理。 答：假设某瞬间载波为正半周，此时差动变压器两次级线圈的相位关系为a 正b 负、c 正d 负，则由上线圈供电的电流路径为a →1→2→9→11→4→3→b ，电容C 1两端的电压为U 24。同理，电容C 2两端的电压为U 68。差动变压器的输出电压为上述两电压的代数和。即 U 2= U 24-U 68 同理，当某瞬间为负半周时，即两次级线圈的相位关系为a 负b 正、c 负d 正，按上述类似的分析，可得差动变压器输出电压U 2的表达式仍为上式。 当衔铁在零位时，因为U 24=U 68，所以U 2=0；当衔铁在零位以上时，因为U 24> U 68，有U 2>0; 当衔铁在零位以下时，因为U 24< U 68，有U 2<0; 3、证明①（线性）电位器式传感器由于测量电路中负载电阻R L 带来的负载误差 ％％＝10011 1100U U U 0L 0L ??? ????+-?-= r)-mr(1δ，假设max x R R r =；L max R R m =。 4、试证明热电偶的中间导体定律 答：要证明本定律，只要证明E ABC （T,T 0）=E AB (T,T 0); 式一 所以有： 回路总电势为E ABC (T,T 0)=f AB (T)+f BC (T 0)+f CA (T 0) 式二 当T=T 0，总电势为零，故有E ABC (T,T 0)=f AB (T 0)+f AB (T 0)+f CA (T 0) 即f BC (T 0)+f CA (T 0)=- f AB (T ，T 0) 式三 式三代入式二得 E ABC (T,T 0)=f AB (T)- f AB (T 0)= E AB (T,T 0); 所以式一得证， 5、由热电偶工作原理可知，热电偶输出热电势和工作端与冷端的温差有关，在实际的测 量过程中，要对热电偶冷端温度进行处理，经常使用能自动补偿冷端温度波动的补偿电桥，如图所示，试分析此电路的工作原理 答：补偿电桥法是一种利用电桥输出电压抵消热电偶冷端温度变化的温度补偿方法，图中补偿电桥与热电偶冷端处在相同的温度环境下，其中1R 、2R 、3 R 用电阻温度系数极 小的锰铜丝绕制，且阻值相等，即 3 21R R R ==； t R 用铜导线绕制，作补偿电阻(2分)。 使用时，用延伸导线将热电偶冷端延伸至补偿电桥处，使补偿电桥与热电偶冷端感受同一温度 n T 。选择 3 210R R R R t ===，使电桥处于平衡状态，电桥输出ab U 为零(2分)；
1．绘出测试系统的基本框图，简述各组成部分的功能。 试验装置：是被测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在联系充分显露出来，以便进行有效测量的一种专门装置。 测量装置：把被测量通过传感器变成电信号，经过后接仪器的变换、放大、运算，变成易于处理和记录的信号的装置。 数据处理装置：将被测装置输出的信号进一步处理，以排除干扰和噪声污染，并清楚的估计测量数据的可靠程度。 显示记录装置：将被测对象所测得的有用信号及其变化过程显示或者记录下来的装置。 1．什么是测试系统的静态传递特性？常用哪些量来表征？ 描述测试系统静态测量时的输入输出关系的方程、图形、参数等称为测试系统的静态传递特性。 常用的主要表征参数有：静态传递方程与定度曲线、灵敏度、线性度、回程误差、灵敏度阀、漂移等。 2．试述幅频谱密度函数A(f)和幅频特性函数A(f)两者之间的主要区别？ （1）对象不同，前者对象是信号；后者的对象是系统；（2）前者反映信号的组成，后者反映系统对输入信号不同频率成分的幅值的缩放能力（3）定义不同：处理方法各异：前者是对信号付氏变换的模，后者是输出的付氏变换与输入的付氏变换之比的模3．什么叫调制？什么叫解调？在测量中为何要将信号先调制然后又解调？ 把缓慢变化的信号变为频率适当的交流信号称为信号调制；把调制过的交流信号还原到原来的信号称为解调。调制的目的是为了便于信号的处理和放大。 2．何谓滤波器，滤波器分类、基本参数及其定义？ 概念：滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分；分类：低通、高通、带通、带阻滤波器；基本参数：文波幅度d；截止频率f c；带宽B和品质因数Q；倍频程选择性W；滤波器因数λ。 3．信号数字分析法的主要优点 精度高，工作稳定，速度快，动态范围宽，能够完成很多模拟分析方法无法实现的运算分析。 4．11.何谓泄漏？防止泄漏的方法如何？电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 泄露是指加窗（截断）信号的能量扩散到了理论上无穷宽的频带中去。 （1）选择适当的时窗函数（主瓣宽度要小，即带宽要窄；旁瓣高度与主瓣高度相比要小，且衰减要快）（2）增加窗长（3）对周期信号实行整周期截断；；电阻丝应变片的工作原理基于电阻的应变效应, 即导体材料产生机械变形时, 它的电阻值产生相应改变的现象。半导体式应变片的工作原理是基于电阻的应变效应, 对于半导体敏感栅来说, 由于形变效应影响甚微, 其应变效应主要为压阻效应。 4．选用传感器时要考虑哪些问题？ 首先必须在它的工作频率范围内满足不失真测试的条件，此外还需满足以下几点：一是适当的灵敏度，二是足够的精度，三是高度的可靠性，四是对被测对象的影响要小 5．绘出压电式传感器连接电荷放大器的等效电路图，证明电荷放大器可以避免连接电缆分布电容的影响。 q—传感器产生的电荷; gc 、gi 、gf—电缆的漏电导、放大器的输入电导、放大器的反馈电导; Ui、Uo —电路的输入电压、输出电压; Ca 、Cc 、Ci 、Cf—压电传感器的电容、连接电缆电容、输入电容和放大器的负反馈电容。 事实上gc 、gi 和gf 都是很小的。略去漏电导等的影响, 由图6. 30 的电路可得: Uo =- qA / [Ca + Cc + Ci - Cf ( A - 1)] 当运算放大器的开环增益很大时, 即A>> 1, 有ACf > > Ca + Cc + Ci 于是, 式( 6. 26) 可近似为Uo ≈- q /Cf 式( 6 . 27) 表明, 电荷放大器的输出电压与压电传感器的电荷成正比, 与电荷放 大器的负反馈电容成反比, 而与放大器的放大倍数的变化或电缆电容等均无关系。 6．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？用图中符号简述其工作原理。 电感式传感器(差动变压器式传感器)当初级绕组W加以激励电压ei 时, 根据变压器的工作原理, 在两个次级绕阻W1 和W2 中便会产生感应电势e1 和e2。如果工艺上保证变压器结构完全对称, 则当活动衔铁P处于初始平衡位置,必然会使两互感系数M1 =M2 。根据电磁感应原理,将有e1 =e2 。由于变压器两次级绕组反向串联, 因而eo=e1-e2=0, 即差动变压器输出电压为零。
一、填空 1-0 1． 测试技术的基本任务是（ 获取有用的信息 ）。* 2． 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。* 3． 信号的时域描述，以（时间(t ) ）为独立变量；而信号的频域描述，以（频率f 或)(ω） 为独立变量。 4． 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（ 100 ）Hz 。 5． 仔桥式测量电路中，根据其（激励电压（或工作电压或桥压或电源））的性质，可将其 分为直流电桥与交流电桥。 6． 金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用 引起的电阻变化，后者利用（导体机械形变、半导体电阻率的（或半导体压阻效应）） 变化引起的电阻变化。 7． 压电式传感器是利用某些物质的（压电效应） 而工作的。 8． 带通滤波器的上下限截止频率为fc 2、fc 1，其带宽B = （ 12c c f f - ）；若其带宽为 1/3倍频程则fc 2 = （ 32（或1.26 ））fc 1。 9． 属于能量控制型的传感器有（ ） 、（ ）等。（电阻式传感器、涡电流传感器、电容 式传感器、电感式传感器等，答对任何两个均得2分） 10 根据载波受调制的参数不同，调制可分为（ 挑夫 ）、（ 调频 ）、（ 调相 ）。 11 相关滤波的工作原理是（同频相关不同频不相关/同频检测原理）。 12 测试装置的动态特性可以用（传递）函数、（频率响应）函数和（ 脉冲响应）函数进 行数学描述。 1-1 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（ 信号 ），其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以（ 时间（t ） ）为独立变量；而信号的频域描述，以（ 频率（f ） ） 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点：（离散性），（谐波性），（收敛性）。 4、 非周期信号包括（准周期）信号和（瞬态非周期）信号。* 5、 描述随机信号的时域特征参数有（均值x μ ）、（均方值2x ψ ）、（方差2x σ ）。 6、 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。 1-2 1、 某一阶系统的频率响应函数为121 )(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω（ 1/2 ） ，幅值=y （ 2/1 ），相位=φ（ ο45- ）。
一、选择题 1、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的____2__倍. 2、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有__时域法_和__频域法_。 3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的__压电效应____。 4、传感器的静态特性中，输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为___ 灵敏度___。 6、信息与信号二者间关系是___信息在信号之中___。 7、当两信号的互相关函数在t0有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移t0时，相关程度___最高__。 8、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的___被测量__越小。 9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取(有用信号) 10、时域信号的时移，则频谱变化为（相移） 11、记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽(变窄，幅值增高) 12、用二阶系统作测量装置时，为获得较宽的工作频率范围，则系统的阻尼比应(接近1/√2 ) 13、对二阶系统输入信号x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为(A1＇sin（w1t+φ＇１）+A2＇sin（w2t+φ２＇）) 14、概率密度函数提供了随机信号（沿幅值域分布）的信息 15、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(电涡流式) 16、只使在fe1～fe2间频率的信号通过，应采用（带通）滤波器 17、在选用振子时，除了使阻尼比接近０.７外，应使被测正弦信号的最高频率fm(≤（０.５-０.６） )振动子的固有频率fn 18、为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（电荷）放大器。 19、当τ→∞时,信号x（t）的自相关函数Rx（τ）呈周期性变化,说明该信号(含有周期成份)。 20、正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息(丢失)
《工程测试技术基础》复习题答案 一、选择题 1．信息与信号之间的关系是 （ D ）。 A ．信息与信号并列 B ．信息与信号无关 C ．信息包含信号 D ．信息在信号之中 2．描述周期信号的数学工具是（ B ）。 A ．相关函数 B ．傅氏级数 C ． 傅氏变换 D ．拉氏变换 3． 傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（ C ）。 A ．相位 B ．周期 C ．振幅 D ．频率 4．关于信息和信号，下面的说法正确的是（ C ）。 A ．信息包含信号 B ．信息与信号无关 C ．信号是信息的载体 D ．信息描述了事物某物理量的变化过程 5．多种信号之和的频谱是（ C ）。 A ． 离散的 B ．连续的 C ．随机性的 D ．周期性的 6．下列信号中，（ C ）信号的频谱是连续的。 A ．12()sin()sin(3)x t A t B t ω?ω?=+++ B ． ()5sin 303sin x t t =+ C ．0()sin at x t e t ω-=? 7．不能用确定函数关系描述的信号是（ C ）。 A ．复杂的周期信号 B ．瞬变信号 C ．随机信号 8．复杂的周期信号的频谱是（ A ）。 A ．离散的 B ．连续的 C ．δ函数 D ．sinc 函数 9．数字信号的特性是（ B ）。 A ．时间上离散、幅值上连续 B ．时间、幅值上均离散 C ．时间、幅值上都连续 D ．时间上连续、幅值上量化 10．下列函数表达式中，（ B ）是周期信号。 A ．5cos10()0x t ππ ≥?= ? ≤?当t 0当t 0 B ．()5sin 2010cos10)x t t t t ππ=+ (-∞<<+∞ C ．()20cos20()at x t e t t π-= -∞<<+∞ D ．()1t x t e τ-=- 11．下列信号属周期信号的有（ A ）。 A ．y 1=Sinω0t+ Sinω1t B ．y 2=Con 2t+Sin 23t C ．y 1=Sin 3t+Sin2t 12．描述非周期信号的数学工具是（ C ）。 A ．三角函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D ．傅氏级数 13．下列传感器中（ B ）是基于压阻效应的。