PIV测试技术原理与最新进展
姓名：丁小庆学号：510111909
流场测速新方法研究中，至今已发展了激光多普勒LDV (Laser Doppler Velocimetry ) 、PIV ( Particle Image Velocimetry) 等技术。LDV的综合性能较高，具有高精度、高分辨率和非接触测量等优点，通常作为仪器标校技术使用，但LDV只能实现单点测量。PIV技术是一种全场、动态、非接触测量手段，已获得广泛使用，成功应用于风洞、水洞、水槽燃烧及喷射等实验中。PIV研究始于上个世纪80年代，随着光学和计算机图像处理技术的迅猛发展，PIV取得了长足进步，测量精度和容积率与LDV接近。许多研究成果已实用化，特别是常规二维PIV相当成熟。技术进步新的要求和流场测速新课题的挑战不断出现，迫切需要三维PIV的深入研究。虽然三维PIV 更具实际意义，但要实现对流场的三维速度测量，技术更复杂、要求更高、更严格。目前，三维PIV研究进展迅速，主要体现在对流场切面瞬时、连续的或某个容积内瞬时的三维速度测量，实测效果良好。已出现的三维PIV主要有以下几种:PIV、PTV 和全息(HPIV) 等。
国外在PIV研究领域起步较早、技术先进，许多研究成果商用化、产品化。国内研究总体不及国外，成果转化相对滞后，但研究对象涉及了几乎所有的PIV 课题。本文针对PIV 技术，重点介绍三维PIV 原理和实现方法，并分析了三维PIV研究的若干进展。
一、PIV原理
在被测流场中布撒示踪粒子，在激光片光源照射下，利用图像记录设备连续获得时间序列图像。应用图像处理算法，得到粒子在图像上的位移。当已知曝光间隔时间Δt = t2 - t1 时，获得粒子在图像上的平均速度ΔV，其原理如图1所示。考虑系统光学放大倍率后，就能计算出粒子实际速度。如果Δt 很小，可用该速度近似粒子在t1 时刻位置的瞬时速度。因此，PIV测量以平均速度代替瞬时速度，示踪粒子速度代替所在位置的流场速度。
PIV 系统框图如图2所示，其实现过程一般分为三步：通过硬件设备采集流场图像，应用图像处理算法提取速度信息，显示流场的速度矢量分布。影响PIV测量的因素众多并相互作用、相互牵制，需综合考虑，实现高精度PIV测量难度较大。
（1）流场图像采集。PIV系统的硬件主要有激光光源、辅助光学元器件、相机、同步器、示踪粒子和图像处理设备如PC机等。多数PIV系统仅能截取流场的某个切面进行测量，需采用激光片光源照明流场。早期的相机使用胶片记录粒子图像(Graphic PIV)，不仅后续处理耗时且繁琐，也不能结合计算机图像处理技术。近年来，随着高分辨率、高速相机的性价比不断提高，数字式CCD 相机已占主导地位(Digital PIV)。高能、高频脉冲式激光器的应用则要求光源和相机在同步
器的控制下配合工作。示踪粒子的选择和布撒是获取流场图像的关键因素。为了使粒子的运动能够代表流场的真实流动，对示踪粒子的直径大小、密度、形状、光散射性能、播撒均匀性及浓度(根据流场中粒子浓度高低可分为不同模式：LSV、PIV 和PTV，统称为PIV 技术) 等都有要求，保证粒子对流动介质具有较好的跟
随性，并获得高质量的粒子图像。在
某些特殊场合，可利用流场本身含有的微小颗粒作为示踪粒子。
（2）速度信息获取。当得到流场图像后，PIV在本质上转化为图像处理技术。经过相机标定、滤波等预处理后，通过粒子匹配算法获得粒子在像平面上的位移，进而计算出粒子的运动速度矢量分布。计算粒子在图像上的位移是最关键的环节，也是PIV研究的难点。最早采用光学杨氏条纹法、自相关法等来匹配粒子图像，但本身具有不可克服的缺点。目前，PIV算法一般采用灰度图像互相关法处理粒子图像，粒子匹配率和精度较高。PIV算法用粒子簇的运动代替点运动，适合于粒子浓度较高、粒子簇速度变化不大的场合。PTV算法对单颗粒子识别、跟踪并计算位移，粒子匹配率和空间分辨率较低，可通过减小粒子体积来提高空间分辨率，但同时会降低粒子的散射光强。比较常用的PTV算法有：BICC，VGT，SPRING，42FRAM。正在发展的粒子匹配算法有拓扑图论、神经网络、遗传算法、模糊聚类方法等。
（3）速度矢量场显示。经过误配矢量(人工或算法自动)剔除后，得到最终数据并显示，必要时还可使用插值算法以获得更稠密的速度矢量分布。流动测量新课题对PIV 技术提出更高要求，促使PIV研究迈向新的高度，在动态范围、测量精度、测量时间、粒子布撒技术和图像处理算法等方面仍存在需要研究和改进的地方。当前，PIV研究至少在以下几个方面继续深化，这些工作的进展和突破，依赖于硬件设备的提升、新方法的研究和应用。
①完善二维PIV。近几年来，常规二维PIV的研究重点是发展高精度、强健
的粒子像平面位移估算方法。例如，图像匹配策略和各种提速算法；减小测量误差；采用亚像素定位方法提高位移估计精度；提高粒子像中心定位精度；提高分辨率；使用形变窗口提高精度和分辨率。
②多相流PIV。由于大量多相流动现象的存在，发展多相流PIV成为必然趋势。改进普通PIV技术，选择合适的示踪粒子和恰当的照明方式。先转化为单相，利用已有技术分别对单相粒子图像进行处理，分离和转换多相流的粒子图像是关键。
③微PIV。实现对微小尺度流动的速度场测量，可满足微机械系统(MEMS)、生物芯片等研究的需要。其原理和普通PIV相同，但在流场照明方式、粒子布撒、
图像获取以及匹配算法等方面存在较大差别。
④三维PIV 。研究覆盖了对切面三维速度场及某个容积内三维速度场的测量。前者的技术较为成熟，后者的难度高于前者，特别是空间三维连续速度场测量技术的难度最大，对诸如非定常、非周期体三维流动研究具有重要现实意义。
二、三维PIV 技术
当前的许多新课题以三维流动为对象，因而更加迫切需要深入开展三维PIV 研究，以更好地揭示流场内部复杂的三维结构，更深刻地反映流场的流动机理，从本质上反映流场的性质。
按照光源对流场的照明方式，现有的三维PIV 技术可分为两大类:一是对某个切面内三维速度的测量(2D-3cPIV ，片光照明) ，目的是在提取切面二维速度分量的同时获得第三个空间速度分量；另一种技术是测量某个容积内体流动的三维速度(3D-3cPIV ，体积光照明) ，实现真正意义上的全场三维PIV 。可以根据相邻切面的二维速度场，运用三维流动的连续性方
程计算出切面法线方向的第三个速度分量，这种方式本质上仍属于二维PIV 方法。目前，三维PIV 的主要思路是计算粒子的三维空间坐标，经过粒子匹配后，再根据三维空间位移，获得粒子的三维速度矢量。
2D-3cPIV 原理
理论上讲，从不少于两部相机的粒子图像中才能提取第三个速度分量。多数采用两部相机两光轴的构成形式，模仿人眼双目测距原理，根据成像几何关系，计算粒子的空间坐标。
如图3所示，l O 、r O 分别表示左右相机的光学中心，f 为焦距。P 点代表被照明的真实粒子，在三维空间坐标系w w w w O X Y Z 下的坐标为(,,)w w w X Y Z ，在像平面像素坐标系中的坐标为(,)u v 。
几何共线方程（粒子中心、相机光学中心和粒子像中心在一条直线上）是其理论基础，反映了相机像平面坐标与三维空间坐标的映射关系，矩阵表达式为：
00
000(1)1100101w x w y
T w X u f o u R T Y s v f v O Z ????????????????=??????????????????????
简记为K=M M X =MX i e w w 。其中，K 为像平面坐标向量，X w 是被照明粒子的空间坐标向量。M i 、M e 分别由相机的内外部参数决定。首先标定相机，确定出相机的内外参数。在式（1）中，若知道粒子的空间坐标和图像坐标，即已知K 和X w ，求M ，这是相机的标定过程。左右相机的标定是分别进行的，所有相机具有和式（1）相类似的表达式。测量时，K 和M 已知，求解X w
获得粒子的空间坐标。
设粒子在不同时刻的空间坐标为111(,,)t t t w w w X Y Z 和222(,,)t t t w w w X Y Z ，则它的三维速度是：
2121/()t t w w U t t X X -=-
2121/()t t w w V t t Y Y -=-
2121/()t t w w W t t Z Z -=-
方向由1t 时刻位置指向2t 时刻位置。
三、三维PIV 研究若干进展
在各种主客观因素的推动下，三维PIV 研究进展迅速。2D-3cPIV 历经10余年的发展，技术逐渐成熟，已出现多种商品。目前，2D-3cPIV 的主要缺点是速度矢量的第三个(离面) 分量没有平面内两个分量的精度高，研究重点集中在拓展应用范围、提高测量精度和空间P 时间分辨率等方面。相机标定精度决定测量精度，片光和标定板之间的偏差是测量误差的主要
因素。传统标定法要求标定板和片光严格共面，导致标定过程耗时且烦琐。自标定技术能有效提高标定精度，简化标定过程。另外，2Dt -3cPIV(切面三维连续速度场)在保持适当空间分辨率的同时能使时间分辨率达到几百甚至数十kHz ，可满足高速流动测量的需要。
当前，三维PIV 研究的重点转向对三维空间体流动的测量。可采用片光连续扫描方式获取切面三维速度场，然后由若干相邻切面整合成体流动的三维速度场。这种方法利用现有的PIV 算法而容许流场内粒子浓度较高，但算不上真正的体三维PIV 。数字全息技术能实现3D-3cPIV 测量，并进一步实现3Dt-3cPIV ，展现了该技术的潜在前景。透视体三维PIV 和DDPIV 也是体流动测速的有效方法，近年来，DDPIV 技术成为重要的研究方向。在散焦PIV 光学模型中，模板上两个孔的位置处于透镜的直径上。为了避免对景深内粒子的歧异理解，实际中采用了三部相机呈等边三角形布置，这和事先假设不相一致，引起较大误差. Kajitanil Dabirid 对此进行了研究，并推导了改进后的计算公式，提高了DDPIV 的测量精度。
习题 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分) 1. 下列指标中，不能表征测量精度的是（） A. 正确度 B. 精密度 C. 准确度 D. 精确度 2. 仪表1：量程范围0～500℃，1.0级；仪表2：量程范围0～100℃，1.0级。两个仪表的绝对误差的大小是（）。 A. 1>2 B. 1=2 C. 1<2 D. 无法比较 3. 下列指标中，表征测量仪表对被测量变化的敏感程度的是（）。 A. 灵敏度 B. 分辨率 C. 线性度 D.变差 4. 69×102有几位有效数字？（） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 5. 在压力测量仪表的量程时，为保证安全性，压力较稳定时，最大工作压力不超过仪表量程的（）。 A. 1/3 B. 1/2 C. 2/3 D.3/4 6. 下列测温方法，属于非接触测温的是（） A. 热电偶测温 B. 热电阻测温 C. 膨胀式测温 D. 光学温度计 7. 在校正风洞内标定测压管时，待标定测压管设置在风洞的（）。 A. 收缩段 B.稳压段 C. 实验段 D. 过渡段 8. 下列不属于用于测温的热电阻材料该具备的条件的是（） A. 电阻温度系数α应尽可能小 B. 电阻率大，可以得到小体积元件 C. 价格便宜，工艺性好 D. 电阻温度特性尽可能接近线性 9. 下列哪种流量计属于容积式流量计？（） A. 转子流量计 B. 椭圆齿轮流量计 C. 涡轮流量计 D. 涡街流量计 10. 下列哪种流量计属于差压式流量计？（） A. 转子流量计 B. 椭圆齿轮流量计 C. 涡轮流量计 D. 涡街流量计 二、填空题（每空1分，共25分） 1.测量方法的分类中，按测量手段分 为：、、。 2.测量仪表的三个基本的功能 是：、、。 3.随机误差特 点：、、、。 4.热电偶电势由和组成。 5.标准节流装置取压方式中，目前应用最广泛的是： 和。 6.测量粘性的、腐蚀性的或易燃性的流体的流量时，应安装。 7.差压式流量计由、、三部 分组成。 8.在选择压力检测仪表的类型时，需要考虑的因素有：、 、、。 9.热阻式热流计的误差与、 和。
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。 题 3 图题 6 图 4 判断下列序列是否是周期函数。如果是，确定其周期。 （ 1 ）；（ 2 ）。 5 有一组合信号，系由频率分别为 724Hz 、 44Hz 、 5005410Hz 及 600Hz 的相同正弦波叠加而成。求该信号的周期 T 。 6 求题 6 图所示，非对称周期方波信号的傅里叶级数，并绘出频谱图。 7 求题 7 图所示三角波信号的傅里叶级数，并绘出频谱图。 答案： 1. 判断题
习题 一、单项选择题 1. 下列指标中，不能表征测量精度的是（ A ） A. 正确度 B. 精密度 C. 准确度 D. 精确度 2. 仪表1：量程范围0～500℃，1.0级；仪表2：量程范围0～100℃，1.0级。两个仪表的绝对误差的大小是（ A ）。 A. 1>2 B. 1=2 C. 1<2 D. 无法比较 3. 下列指标中，表征测量仪表对被测量变化的敏感程度的是（A ）。 A. 灵敏度 B. 分辨率 C. 线性度 D.变差 4. 69×102有几位有效数字？（B ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 5. 在压力测量仪表的量程时，为保证安全性，压力较稳定时，最大工作压力不超过仪表量程的（ D ）。 A. 1/3 B. 1/2 C. 2/3 D.3/4 6. 热电偶测温的基本原理（A） A. 热电效应 B. 2 热压效应 C. 热胀效应 D. 4 冷缩效应 7.测量仪表的主要性能指标有（ABD） A．精度 B. 稳定度 C. 输入电阻 D.灵敏度 8.可以表达精度的指标是(ABD) A.精密度 B.线性度 C.正确度 D.准确度 9. 下列测温方法，属于非接触测温的是（ D ） A. 热电偶测温 B. 热电阻测温 C. 膨胀式测温 D. 光学温度计 10. 下列不属于用于测温的热电阻材料该具备的条件的是（A ） A. 电阻温度系数α应尽可能小 B. 电阻率大，可以得到小体积元件 C. 价格便宜，工艺性好 D. 电阻温度特性尽可能接近线性 11. 下列哪种流量计属于容积式流量计？（B ） A. 转子流量计 B. 椭圆齿轮流量计 C. 涡轮流量计 D. 涡街流量计 12. 下列哪种流量计属于差压式流量计？（ A ） A. 转子流量计 B. 椭圆齿轮流量计 C. 涡轮流量计 D. 涡街流量计 二、填空题 1.测量方法的分类中，按测量手段分为：直接、间接、组合。 2.测量仪表的三个基本的功能是：物理量变换、信号传输、测量结果显示。测量的目的是：准确及时地 收集被测对象状态信息，以便对其过程进行正确的控制。 3.随机误差特点：有界性、对称性、抵偿性。 4.热电偶电势由接触电动势和温差电势组成。 5.标准节流装置取压方式中，目前应用最广泛的是：孔板式和文丘里。 6.差压式流量计由节流装置，导压管和差压计三部分组成。 7.在选择压力检测仪表的类型时，需要考虑的因素有：被测介质压力大小、被测介质性质、对输出信号的要求、使用的环境。 8.按测量手段分，测量方法有直接测量、间接测量和组合测量。 9.按测量方式划分，测量方法有偏差式测量法、零位式测量法和微差式测量法。 10.气体湿度测量方法有干湿球法、露点法、电阻法和吸湿法 四、简答题 1、叙述热电偶测温的工作原理。热电偶为什么要进行冷端补偿？ 两种不同的导体A和B组成闭合回路，当A和B相接的两个接点温度T和T0不同时，则在回路中就会产生一个电势。 热电偶电势的大小与其两端的温度有关，其温度-热电势关系曲线是在冷端温度为0℃时分度的。在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温
一，简答题 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3（t） =1）。 4. 为什么电感式传感器一般都米用差动形式？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，①（w） =-t o w ; 6. 对于有时延t o的S函数（t-t °）,它与连续函数f （t）乘积的积分 （t 1 ）f（t）dt将是什么？答：对于有时延t o的S函数（t-t o），它与连续函数f （t ）0 乘积只有在t=t 0时刻不等于零，而等于强度为f （t o）的S函数，在（- X，+X）区间中积分则（t Gf（t）dt= （t o）f（t）dt=f （ t o） 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（CD ）和相频特性?（CD ）的物理意义。答：测量装置的幅频特性A（D ）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T应提出什么要求？指出一种测量一阶系统的时间常数T的方式。答：时间常数T 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 o的S函数（t t o），它与连续函数f （t）乘积的积分 （t t0）f（t）dt将是什么？答：对于有时延t o的S函数（t t o）,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（- X，+X）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
现代道路交通测试技术 试题A----答案 一. 解：由题意频谱函数：x （ω）= dt e t x j ? +-∞ ∞ -t )(ω = dt e j ?+--2 /2 /t ττ ω =2/2/12t/ττω ω-+--j e j = () 2 /2/1ωτωτω j j e e j -- = ω 2 sin 2 ωτ =τ /2 /2sin ωτωτ ∴频谱函数虚部为0，故相频谱为0； X(0)=τωτωττ ωωω==→→2 /2 /sin lim )(lim 0 x 当ω= τ π n （n=1,2,3……）时 X （ω）=0 故幅频谱图如下： 二．解：因为信号是周期信号，可以用一个共同周期内的平均值代替整个历程的平均值 故：dt t y t x T R T T xy ? +=∞→0)()(1lim )(ττ = 1 T dt t y t x T ? -+++0 00])(sin[)sin(φθτωθω =)cos(2 1 00φωτ-y x
三．1．试述瞬态瑞雷面波无损检测基本原理及其相应的测试技术要求。 参考答案： ①基本原理：对于均匀的弹性半空间分层介质，其结构表面受到瞬态冲击作用时，将产生瞬态振动。振动组份中包括纵波、横波和瑞雷波。在一次冲击产生的波能中，瑞雷波占67%，即从一个振源向一个半无限介质表面辐射的总能量的三分之二形成瑞雷型表面波。而纵波和横波只占有少量能量；并且在表面，随着波传播距离的增大其衰减比瑞雷面波大得多。确切地说，纵波和横波引起的位移振幅沿表面随着距离的平方衰减，而瑞雷面波是随着距离的平方根而衰减，因此，在地基表面的瞬态振动中，瑞雷面波的衰减比纵波和横波衰减慢得多，瞬态表面波主要是由瑞雷波组成。我们通过一系列的关系可以得出，利用瞬态瑞雷面波的传播速度和频率可以确定不同介质的穿透深度。 ②技术要求：检测系统设计是否合理、仪表选型与安装是否符合要求，是保证质量检测精度和可靠性的关键，对其各组成部分有相应的技术要求。 1）．激振部分——力锤的选择 它是整套测量系统的前哨，对路面冲击信号的产生和冲击响应信号的正确检取，是系统准确测试的基本保证。预先应根据检测深度做一些力锤冲击试验，以选择合理的力锤重量或合适材料的锤头。使瞬态冲击施加于路面表面后，能产生一组具有不同频率的瑞雷面波在介质中传播。 2）．垂向检波器的选型 垂向检波器选用压电式加速度传感器。 对于层状路面结构来说，一般选择小冲击源作为振源，使其产生具有丰富频率的瑞雷面波沿地表一定深度向四周传播。对于高频短波长的波来说，选择加速度传感器，因为它具有频率范围宽，对冲击振动的频响特性好等特点。如检测像硅酸盐、水泥混凝土和沥青混凝土路面的刚性层状体系时需要选择加速度传感器。 速度、位移传感器一般不用作冲击测量。另外，正确选定压电式加速度传感器的型号也是十分重要的（必须考虑它的频率范围、动态范围、灵敏度等主要特征参数是否符合测试精度要求）。 3）．安装位置的确定 测试前，应对现场路面进行调查，确定检测点，并合理布置。一般两个垂向检 波器之间的距离应视测试的路面深度而定，通常应使两个间距大于路面深度的一半以上，并且取振源到最近的传感器的距离等于两传感器之间的距离。 4）．连接导线选择 仪器之间的连接导线应尽量短，且记不应将各种导线混合使用，尽量选择相同线种，且忌抖动，以免引起现场测量不稳定。 四． 参考答案：令SAM(t)=Х(t)﹡cos ω0t,则SAM(t)的傅立叶变换为 SAM(ω)= ? ∞ ∞ - Х(t)﹡cos ω0t*e t j ωdt=1/2[X(ω+ω0)+X(ω-ω0)]
第一章测试技术的基本概念 1.测量：测量是以确定量值为目的的一组操作，这种操作就是测量中的比较过程—将被测参数的量值与作为单位的标准值进行比较，比出的倍数既为测量结果。 2.直接测量：直接从测量仪表的读数取被测量值的方法。间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系间接得到被测量的量值的测量方法。组合测量：当某项测量结果需要多个未知数表达时，可通过改变测量条件进行多次测量，根据测量量与未知数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量。 3.测试：是测量和实验的全称，有时把较复杂的测量称为测试。 4.检测：是意义更为广泛的测量，是检验和测量的统称。 5.测量方法的选择原则：1.被测量本身的特性.2.所要求的测量准确度。3.测量环境。4.现有测量设备。 6.测量仪表：将被测量转换成可供直接观察的指示值或等效信息的器具，包括各类指示仪器、比较仪器、传感器和变送器等。 7.测量仪表的类型：模拟式：将连续变化的被测物理量直接进行连续测量，显示成记录的一起。数字式：将被测的模拟量首先转换成数字量再对数字量进行测量的仪表。 8.测量仪表的功能：物理量的变换、信号的传输、测量结果的显示。 9.仪表的性能指标:精度（精密度、正确度、准确度）。稳定度、输入电阻、灵敏度、线性度、动态特性。 10.计量：利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。 11.单位制：任何测量都要有一个统一的体现计量单位的量作为标准，这样的量称为计量标准。 12.计量基准：①主基准，②副基准③工作基准。 第二章测量误差和数据处理 1.测量误差：测量仪器仪表的测量值与被测量值之间的差异，称为测量误差。特点：必然性和普遍性。产生原因：测量器具不准确，测量手段不完善，环境影响，测量操作不熟练以及工作疏忽。 2.真值A。：一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值称为它的真值，指定值As：由国家设立各种尽可能维持不变的实物标准，已法令的形式指定其所体现的量值作为计量单位的指定值。实际值：在每一级的比较中，以上一级标准所体现的值当做准确无误的 3.标称值：测量器具上标定的数值称为标称值。 4..等精度测量：在保持测量条件不变的情况下对同一被测量量进行的多次测量过程。 5.示值：有测量器具指示的被测量量值称为测量器具的示值，也称测量器具的测量值或测得值，包括数值和单位。 5.绝对误差：△x=x-A；x为测量值，A为实际值。（利用满度相对误差求最大绝对误差） 6..误差来源：仪器误差、人身误差、影响误差、方法误差。 7.误差的分类：1.系统误差：在多次等精度测量同一恒定量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时，按某种规律变化的误差，称为系统误差。2.随机误差：随机误差又称偶然误差，是指对同一恒定值进行多次等精度测量时，其绝对值和符号无规则变化的误差。 3.粗大误差：在一定的测量条件下，测得值明显地偏离实际值所形成的误差称为粗大误差。 10.产生系统误差的主要原因：1.测量仪器设计原理及制作上的缺缺陷，2.测量时的环境条件如温度、湿度和电源电压与仪器使用要求不一致3.采用近似的测量方法或近似的计算公式，4.测量人员估计读数时的习惯。 11.系统误差的主要特点：只要测量条件不变，误差即为确切的数值，用多次测量取平均值的办法不能改变或消除误差，当条件改变时，误差也随之遵循某种规定的规律而变化，具有
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。 18.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。 19.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。 20.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。 21.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。 22.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大器。其中若传感器输出接电荷放大器，则其输 出基本不受连接电缆长度的影响。 23.压电式传感器的测量电路中，前置放大器的作用是阻抗变换和信号放大。 24.目前，用压电陶瓷制作的力传感器一般不能用于测量静态力，而只能用来测量动态力。 25.热电偶热电动势的形成是由于接触电动势和温差电动势共同作用的结果。 26.若组成热电偶的两导体材料相同，当参比端温度为20℃、工作端温度为100℃时，则其
1.测量和计量的相同点和不同点是什么？ 答：测量是通过实验手段对客观事物取得定量信息的过程，也就是利用实验手段把测量直接或间接地对另一个同类已知量进行比较，从而得到待测量值的过程，而计量是利用技术和法制手段实验单位统一和量值准确可靠的测量。计量可以看作测量的特殊形式，在计量过程中，认为所使用的量具和仪器是标准的，用它们来校准、检定受检量具和仪器设备，以衡量和保证使用受量具仪器进行测量时所获得测量结果的可靠性。 2.测量的重要意义主要体现在哪些方面？ 答：定性和定量精确计算来认识事物，建立公式、定理和定律。 3.计量的重要意义主要体现在哪些方面？ 答：确保各类量具、仪器仪表测量结果的准确性、可靠性和统一性，所以必须定期进行检验和校准。 4.研究误差的目的是什么？ 答：就是要根据误差产生的原因、性质及规律，在一定测量条件下尽量减小误差，保证测量值有一定的可信度，将误差控制在允许的范围之内。 5.测试和测量是什么样的关系？ 答：测试是测量和试验的全称，有时把较复杂的测量成为测试。 6.结合自己的专业，举例说明测试技术的作用主要体现在哪些方面？ 答：测试技术涉及传感器、试验设计、模型理论、信号加工与处理、误差理论、控制工程和参数估计等内容。例如:温度的变化可以引起温度敏感元件（如：热敏电阻）阻值的变化，其阻值的变化量是可以直接测量的。 7.举例说明各种不同测量方法的实际应用。 答:直接测量：用电压表测量管道水压，用欧姆表测量电阻阻值等。 间接测量：需要测量电阻R上消耗的直流功率P，可以通过直接测量电压U，电流I，而后根据函数关系P=UI，经过计算间接获得功率P。 组合测量：测量电阻器温度系数的测量。 8.深入理解测量仪表的精度和灵敏度的定义？二者的区别？ 答：精度是指测量仪表的读数或者测量结果与被测真值相一致的程度。灵敏度表示测量仪表对被测量变化的敏感程度。 区别：精度是用精密度、正确度和准确度三个指标加以表征，而灵敏度是测量仪表指示值增量与被测量增量之比。 9.精密度、正确度、准确度三者的不同含义是什么？ 答：精密度说明仪表指示值的分散性，表示在同一测量条件下对同一测量进行多次测量得到的测量结果的分散程度。 正确度说明仪表指示值与真值的接近程度。 准确度是精密度和正确度的综合反应。准确度高，说明精密度和正确度都高。 10.结合例1.2.3（图1.2.3）深入理解在实际测量过程中，仪表输入电阻（输入阻抗）选择的重要性。 答：在此题中应选用输入阻抗尽可能大的电压表，输入阻抗大测量就小，否则造成的仪器误差会很大，所以在实际测量中，应选择合适的仪表输入电阻，否则会造成误差很大甚至使测量结果失去实际意义。 11.说明计量系统中单位制的概念。 答：由基本单位辅助单位和导出单位构成的完整体系称为单位制。 12.深入理解基本单位、辅助单位和导出单位构成的完整计量体系。 答：基本单位是那些可以彼此独立加以规定的物理量单位，共7个，分别为：秒、千克、开尔文、坎德拉、摩尔、米、安培。由基本单位通过定义定律及其他系数关系派生出来的单位称为导出单位。如：频率的单位赫兹定义为”周期为1秒的周期现象的频率”. 13.说明主基准、副基准、工作基准的各自用途。
------单选 使用最小二乘法时,偏差的平方和最小意味着拟合直线与整个实验数据（）收藏 A. 偏离度大 B. 偏离度最小 C. 不相关 D. 以上3个都不对 回答错误!正确答案： B 相敏检波的特点是( ) 收藏 A. 能够知道被测信号的幅值和极性 B. 不知道被测信号的幅值,能够知道被测信号的极性 C. 能够知道被测信号的幅值,不知道被测信号的极性 D. 以上都不正确 回答错误!正确答案： A 单边谱的幅值谱图高度为双边谱的（）倍。 收藏 A. 1倍 B. 3倍 C. 2倍 D. 4倍 回答错误!正确答案： C 时域信号的时移,则其频谱变化为（）。 收藏 A. 压缩 B. 扩展 C. 不变 D. 相移
一选频装置,其幅频特性在f1~f2区间急剧衰减（f2>f1）,在0～f1和f2～∞之间近于平直,这是（）滤波器 收藏 A. 带通 B. 带阻 C. 高通 D. 低通 回答错误!正确答案： B 周期信号各次谐波的频率只能是基波频率的（）倍。 收藏 A. 奇数 B. 偶数 C. 复数 D. 整数 回答错误!正确答案： D 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。 收藏 A. 电阻式 B. 电涡流式 C. 电容式 D. 压电式 回答错误!正确答案： B 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( )倍。 收藏 A. 3 B. 2 C. 1 D. 2.5 回答错误!正确答案： B
收藏 A. 反比 B. 平方 C. 非线性 D. 线性 回答错误!正确答案： D 各态历经随机过程必须是（）。 收藏 A. 连续的 B. 平稳随机过程 C. 非周期的 D. 周期的 回答错误!正确答案： B 下列对负载效应的表达错误的是（） 收藏 A. 测量环节作为被测量环节的负载,两环节将保持原来的传递函数 B. 测量环节作为被测量环节的负载,接到测试系统时,连接点的状态将发生改变 C. 负载效应指,测量环节与被测量环节相连时对测量结果的影响 D. 测量环节作为被测量环节的负载,整个测试系统传输特性将发生变化 回答错误!正确答案： A 压电传感器采用并联接法时,两晶片负极集中在( )上 收藏 A. 上极板 B. 下极板 C. 中间极板 D. 侧极板 回答错误!正确答案： C 一阶测试系统、二阶测试系统的瞬态响应之间最重要的差别是（）
《机械工程测试技术基础》试题1 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 和 。 2.测量结果与 之差称为 。 3.将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。 4.为了 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 桥臂上。 5．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 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 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。 7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，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 ，后者频谱特点是 。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和 。 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*-= 。其几何意义是 。 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( )。 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 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除
3．描述周期信号的数学工具是( )。 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，( )是周期信号。 A ．5cos100()0 t t x t t π? ≥?=? ?
1、测量的目的是什么答：准确及时地收集被测对象状态信息，以便对其过程进行正确的控制。 2、按测量手段分，测量方法有哪几种答：直接测量、间接测量和组合测量。 3、按测量方式划分，测量方法有哪几种答：偏差式测量法、零位式测量法和微差式测量法。 4、什么是偏差式测量方法答：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移表示被测量大小的测量方法。 5、什么是零位式测量方法答：又称为零示法或平衡式测量法。测量时用被测量与标准量相比较，用指零仪表指示被测量与标准量相等，从而获得被测量。 6、什么是微差式测量方法答：偏差式测量法和零位式测量法相结合，通过测量待测量与标准量之差来得到待测量量值。 7、测量方法选择需要考虑的因素有哪些答：①被测量本身的特性；②所要求的测量准确度； ③测量环境；④现有测量设备等。在此基础上选择合适的测量仪器和正确的测量方法. 8、是否可以认为，只有精密的测量仪器，才可以获得准确的测量结果答：不是。正确可靠的测量结果的获得，要依据测量方法和测量仪器的正确选择、正确操作和测量数据的正确处理。 9、测量仪表有什么作用答：测量仪表是将被测量转换成可供直接观察的指示值或等效信息的器具。 10、测量仪表有哪些类型答：模拟式测量仪表，数字式测量仪表。 的测量结果的获得，要依据测量方法和测量仪器的正确选择、正确操作和测量数据的正确处理。 11、测量仪表有哪些功能答：①变换功能；②传输功能；③显示功能。 12、测量仪表的主要性能指标有哪些答：①精度；[⑴精密度（δ）；⑵正确度（ε）；⑶准确度（τ）。]②稳定度；③输入电阻；④灵敏度；⑤线性度；⑥动态特性。 13、什么是测量精度答：精度是指测量仪表的读数或测量结果与被测量真值相一致的程度。 14、可以表达精度的三个指标是什么答：⑴精密度（δ）；⑵正确度（ε）；⑶准确度（τ）。 15、精密度说明了仪表的什么特性反映出哪项误差的影响答：精密度说明仪表指示值的分散性，表示在同一测量条件下对同一被测量进行多次测量时，得到的测量结果的分散程度。它反映了随机误差的影响。 16、正确度说明了仪表的什么特性反映出哪项误差的影响答：正确度说明仪表指示值与真值的接近程度。所谓真值是指待测量在特定状态下所具有的真实值的大小。正确度反映了系统误差。 17、准确度说明了仪表的什么特性反映出哪项误差的影响答：准确度是精密度和正确度的综合反映。准确度高，说明精密度和正确度都高，也就意味着系统误差和随机误差都小，因而最终测量结果的可信赖度也高。 18、什么是仪器的稳定度影响因素是什么答：稳定度也称稳定误差，是指在规定的时间区间，其他外界条件恒定不变的情况下，仪表示值变化的大小。影响因素有仪器内部各元器件的特性、参数不稳定和老化等因素。 19、灵敏度反映测量仪表的什么特性答：灵敏度表示测量仪表对被测量变化的敏感程度。另一种表述方式叫作分辨力或分辨率，定义为测量仪表所能区分的被测量的最小变化量，在数字式仪表中经常使用 20、什么是计量答：计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值可靠的测量。 21、国际单位制单位分为哪三种答：基本单位、导出单位和辅助单位。 22、计量基准有哪些分类答：主机准、副基准和工作基准。 23、什么是量值的传递与跟踪答：量值的传递与跟踪是把一个物理量单位通过各级基准、
１ ‘一、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分。请将答案填写 在下表中，正确的画“○” ，错误的打“×” ） 1 .二阶装置的固有频率ωn 表征装置惯性的大小，其值将直接影响其响应速度的快慢。 2. 可以明确的用数学关系式描述的信号称为确定性信号。 3. 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。 4. 有限个周期信号必形成新的周期信号。 5. 确定了幅值和频率就可以确定一个谐波信号。 6.变极距型电容或电感传感器，只要满足δ0》△δ的条件，则灵敏度均可视为常数。 7. 在热电偶中接入另一个等温的导体，其热电势不变。 8.用差动变压器式电感器作位移测量时，根据其输出电压的正负极性就能直接辨别出被测位移的方向。 9.压电片并联时，传感器的电容量大，输出电荷小。 10.物性型传感器是利用敏感器件材料本身物理性质的变化来实现信号检测的。 二、选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分。请将答案填写在下表中） 1.测试装置能感知的输入变化量越小，表示测试装置的_______。 A ．线性度越好 B ．迟滞越小 C ．重复性越好 D ．分辨力越高 2.用常系数微分方程描述的系统为 ________ 系统。 A 相似 B 物理 C 力学 D 线性 3.无论二阶装置的阻尼比ζ如何变化，当它所受的激振力频率等于装置固有频率 时，该装置的输出与激振力之间的相位差必为 A.0? B.90? C.180? D.090??~之间反复变化的值 4．δ(t)函数的频谱是______ A 有限离散频谱 B 有限连续频谱 C 无限离散频谱 D 无限连续频谱 5. 若测试系统由两个环节并联而成，且两环节的传递函数分别为H 1(S) 和 H 2(S)，则该系统的总传递函数为________。 A.H 1(s)+H 2(s) B. H 1(s)H 2(s) C. H 1(s)–H 2(s) D. H 1(s)/H 2(s) 6.灵敏度始终为常数的传感器是_________。 A.电容式传感器 B.电感式传感器 C.电阻应变片 D.热敏电阻 7.在光电作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象称_________效应。 A ． 内光电 B 外光电 C 热 电 D 阻挡层光电 8. 若热电偶的两电极材料相同，且两结点温度不同，则热电偶 为零。 A 仅有接触电势 B 总的热电势为零 C 仅有单一导体的温差电势 D 接触电势和温差电势均不为零 9.描述非周期信号的数学工具是______。 A .相关系数 B .傅立叶级数 C .拉氏变换 D .傅立叶变换 10.将信号在时域进行时移，则在频域中信号将会___ ___。 A ．不变 B ．扩散 C ．压缩 D ．仅有相移 11.欲进行旋转齿轮的转速测量，宜选用________传感器。 A .压电式 B .磁电式 C .电阻式 D .热电式 12.半导体应变片具有________等优点。 A.灵敏度高 B.温度稳定性好 C.可靠性高 D.接口电路复杂 1.测试装置能感知的输入变化量越小，表示测试装置的_______。 A ．线性度越好 B ．迟滞越小 C ．重复性越好 D ．分辨力越高 4.非线性度是描述标定曲线 的程度。 A .接近真值 B .偏离拟合直线 C .正反行程不重合 D .重复性
填空： 0-1、测试技术包含了________和_______两方面内容。 0-2、测试系统通常由__________、_____________、及__________所组成。 1-1、如果所测试的信号不随时间变化,这种测试称为_________测试，如果所测试的信号随时间变化很快，这种测试称为_________测试. 1-2、周期信号的频谱具有以下三个特点：____________、__________、____________。 1-3、描述周期信号的数学工具是__________；描述非周期信号的数学工具是__________。 1-4、周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有和特性。 1-5、某信号能够用明确的数学关系式来描述，可以准确预计其来任意时刻的值，则该信号称为。 1-6、数字信号是指时间和幅值都具有特性的信号。 2-1、测试装置的特性可分为_______特性和________特性。 2-2、测试装置的静态特性指标有_______及________等。 2-3、测试装置在稳态下，输出信号变化量和输入信号变化量之比称之为装置的___________。 2-4、测试装置输出信号的拉氏变换和输入信号的拉氏变换之比称为装置的___________。 2-5、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_________。 2-6、测试装置实现不失真测试，但有时间延迟t0的条件是：装置幅频特性A(ω)=_________;相频特性Ψ(ω)=_____________。 2-7、对装置的动态特性进行测试，可用和两种方法进行测试。 2-8、二阶系统的固有频率越_____，系统响应赶快影响其超调量的因素是二阶系统的______。 2-9、一阶系统的动特性参数是，为使动态响应快，该参数。 2-10、一阶装置的时间常数τ越，其响应速度越快；二阶装置的固有频率0ω
1. 测量和计量的相同点和不同点是什么？ 答：测量是通过实验手段对客观事物取得定量信息的过程，也就是利用实验手段把测量直接或间接地对另一个同类已知量进行比较，从而得到待测量值的过程，而计量是利用技术和法制手段实验单位统一和量值准确可靠的测量。计量可以看作测量的特 殊形式，在计量过程中，认为所使用的量具和仪器是标准的，用它们来校准、检定受检量具和仪器设备，以衡量和保证使用受量具仪器进行测量时所获得测量结果的可靠性。 2. 测量的重要意义主要体现在哪些方面？ 答：定性和定量精确计算来认识事物，建立公式、定理和定律。 3. 计量的重要意义主要体现在哪些方面？ 答：确保各类量具、仪器仪表测量结果的准确性、可靠性和统 一性，所以必须定期进行检验和校准。 4. 研究误差的目的是什么？ 答：就是要根据误差产生的原因、性质及规律，在一定测量条件下尽量减小误差，保证测量值有一定的可信度，将误差控制在允许的范围之内。 5. 测试和测量是什么样的关系？ 答：测试是测量和试验的全称，有时把较复杂的测量成为测试。 6. 结合自己的专业，举例说明测试技术的作用主要体现在哪些方面？ 答：测试技术涉及传感器、试验设计、模型理论、信号加工与处理、误差理论、控制工程和参数估计等内容。例如:温度的变化可以引起温度敏感元件（如：热敏电阻）阻值的变化，其阻值的变化量是可
以直接测量的。 7. 举例说明各种不同测量方法的实际应用。 答: 直接测量：用电压表测量管道水压，用欧姆表测量电阻阻值等。 间接测量：需要测量电阻R上消耗的直流功率P,可以通过直接测量电压U,电流I，而后根据函数关系P=UI，经过计算间接获得功率P。 组合测量：测量电阻器温度系数的测量。 8. 深入理解测量仪表的精度和灵敏度的定义？二者的区别？答：精度是 指测量仪表的读数或者测量结果与被测真值相一致 的程度。灵敏度表示测量仪表对被测量变化的敏感程度。 区别：精度是用精密度、正确度和准确度三个指标加以表征，而灵敏度是测量仪表指示值增量与被测量增量之比。 9. 精密度、正确度、准确度三者的不同含义是什么？答：精密度说明仪 表指示值的分散性，表示在同一测量条件下 对同一测量进行多次测量得到的测量结果的分散程度。 正确度说明仪表指示值与真值的接近程度。 准确度是精密度和正确度的综合反应。准确度高，说明精密度和正确度都高。 10. 结合例1.2.3 （图1.2.3 ）深入理解在实际测量过程中，仪表输入电阻（输入阻抗）选择的重要性。 答：在此题中应选用输入阻抗尽可能大的电压表，输入阻抗大测量就小，否则造成的仪器误差会很大，所以在实际测量中，应选择合适的仪表输入电阻，否则会造成误差很大甚至使测量结果失去实际意义。
一. 判断题(本题共10分，对则打“√”，不对则打“×”) 1．任意两个变量x 和y 之间的真实关系均可用一元线性回归方程来描述。（ ） 2．相关函数和相关系数一样都可以用它们数值的大小来衡量两函数的相关程度。( ) 3．对多次测量的数据取算数平均值，就可以减少随机误差的影响。（ ） 4．对一个具有有限频谱（0~fc ）的连续信号采样，若满足 2fcTs ≥1,采样后得到的输出信号能 恢复为原来的信号。（ ）[Ts 为采样频率] 5．设某周期信号x(t)之单位为μ，则其均方根谱之单位为μ2 ，其功率谱之单位为μ。（ ） 6．测量系统的固有频率越高，其灵敏度也越高。（ ） 7．A/D 转换就是把模拟信号转换成连续的数字信号。（ ） 8．接触式测温是基于热平衡原理进行的，非接触式测温是基于热辐射原理进行的（ ） 9．同一材料构成的热电偶，即使两端点温度不等，也不会形成热电势。（ ） 10．只要信号一经截断，就不可避免地引起混叠。（ ） 二．选择题（共20分，每题2分） 1．压电加速度测量系统的工作频率下限取决于（ ） a. 加速度力学系统的频率特性； b. 压电晶体的电路特性； c. 测量电路的时间常数 2．把连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因是（ ） a. 记录时间太长； b. 采样间隔太宽； c .记录时间太短； d. 采样间隔太窄 3．要测量x(t)=50Sin40πt+10Sin2000πt 的振动位移信号，为了尽量减少失真，应采用（ ） 的惯性加速度计。 a.f n =15Hz 、β=0.707; b. f n =1000Hz 、β=0.707 ; c. f n =50Hz 、β=0.04 ; d. f n =1000Hz 、β=0.04 4. 自相关函数是一个（ ）函数 a.奇函数； b.偶函数； c.非奇非偶函数； d. 三角函数 5．在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象，称（ ）效应。 a.内光电； b.外光电； c.热电； d.阻挡层光电 6．（ ）传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。 a.差动变压器式； b.变间隙电容式； c.变阻器式； d. 电压式 7．半导体热敏电阻的电阻温度系数α可用下式（ ）表示（已知半导体热敏电阻与温度系数关系可用T B Ae R =描述） a.α=dT R dR ；b. α=2T B ；c. α=2T A ；d. α= 00111ln ln T T R R --(R 1,R 0分别是温度T 1,T 0时的电阻值) 8．如果一信号的自相关函数R x (τ)是一定周期性不衰减，则说明该信号（ ） a.均值不为0； b.含周期分量； c.是各态历经的 ； d.是各态不历经的 9．用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ） a.图解法； b.最小二乘法； c.分值法； d.端点连线法 10．半导体电阻应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由（ ）引起。 a.半导体电阻率的变化； b.半导体几何尺寸的变化； c.贴片位置的温度变化； d.供桥电源的变化 三．测量系统基本知识题（70分） 1．磁电式速度传感器中，速度线圈采取上下两绕组相串联的目的是什么 ？磁头件与被测物体固紧时有何要求？（6分）