热能与动力工程测试技术
一、填空（30）
1.仪器测量的主要性能指标：精确度、恒定度、灵
敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间。P5
2.在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽
量选择量程较小的仪器，一般应使测量值在满刻度要求的2/3为宜P5
3.二阶测量系统的阻尼比通常控制于ξ=0.6~0.8,
对于二阶测量系统的动态性能的两个重要指标
是稳定时间t s和最大过冲量A d。P18
4.测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、
过失误差。
5.随机误差的四个特性为单峰性、对称性、有限性、
抵偿性。
6.热电偶性质的四条基本定律为均质材料定律、中
间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。
7.造成温度计时滞的因素有：感温元件的热惯性和
指示仪表的机械惯性。P109
8.流量计可分为：容积型流量计、速度型流量计、
质量型流量计。P161
9.扩大测功机量程的方法有：采用组合测功机、采
用变速器。P208
10.除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技
术有：热线（热膜）测速技术、激光多普勒测速技术（LDV）、粒子图像测速技术。
11.在热能与动力工程领域中，需要测量的物理量
主要有温度、压力、流量、功率、转速等。12.按照得到最后结果的过程不同，测量方法可以
分为直接测量，间接测量和组合测量。
13.按工作原理，任何测量仪器都应包括感受件，
中间件和效用件。
14.系统误差的综合包括代数综合法、算数综合法
和几何综合法。
15.金属应变式电阻传感器温度补偿的方法有桥
路补偿和应变片自补偿。
16.自感式电感传感器分为变气隙式、变截面式和
螺管式。
17.常见的光电转换元件包括光电管、光电池、光
敏电阻和光敏晶体管。
18.使用较多的温标有热力学温标、国际实用温
标、摄氏温标和华氏温标。
19.热力学温标T和摄氏温标t的转换关系
T=t+273.15
20.可用于压力测量的传感器有压阻式传感器、压
电式传感器和电容式差压传感器。
21.常用的量计的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里
管等。
22.某待测水头约为90米,现有0.5级0～
2.94?106Pa和1.0级0～0.98?106Pa的两块压
力表，问用哪一块压力表测量较好？答:后者。
23.对某一物理量x进行N次测量，测量值xi与
其出现的次数Ni满足一定的规律，误差分布呈对称性、单峰性、有界性的特点。
24.任意两种均质导体A、B，分别与均质材料C连
接组成热电偶回路，若热电势分别为EAC(T,T0)和ECB(T,T0)，则导体A、B组成的热电偶的热电势为：EAC（T，T0）+ECB（T，T0）。
25.用铜和康铜分别与铂相配构成热电偶，热电势
E铜-康铜（100，0）=1.10mV，E铜-铂（100，0）=0.75mV，E康铜-铂（100，0）=-0.35mV。26.弹簧管压力计中游丝的作用是：恢复、导电、
径向间隙小。
27.标准节流装置由节流元件、取压设备、后面的
直管段三部分组成，孔板取压有角接取压；法兰取压和径距取压三种方式。
28.气体的体积流量qv与其标准质量流量qm的关
系是___qm_=_ρqv____。
29.系统的绝对误差传递公式为。
30.根据统计学原理，随机误差服从统计规律，因
而可采用统计法则对含有随机误差的测量结果
加以表达。
31.某种铜热敏电阻30℃时的电阻值R1＝1.812k
Ω，35℃时的电阻值R2＝1.510kΩ，那么热敏电阻在32℃时的电阻值为：1.683kΩ。
32.氧化锆氧量计安装方式分为抽出式和直插式。
33.红外气体分析仪工作原理是：被测气体对红外线
的吸收程度,来对多组分混合气体进行定量分析。
34.常用的压力传感器有：应变式、压电式、压阻
式、电感式和电容式等型式。
35.某压力表的量程是20MPa，测量值的误差不允
许超过0.05MPa，则仪表的精度为0.25级。36.标准误差、平均误差、或然误差、极限误差落
在所属范围内的概率大小顺序依次为（用“>”
或“<”排列）极限误差>标准误差>平均误差>或然误差。
37.热电偶是基于塞贝克效应原理发展起来的一
种测温传感器，两种不同导体A、B组成的闭合回路，当A、B两接点的温度不同时，回路中会产生热电势，研究表明热电势是由温差电势和接触电势两种电势组成。
38.热电阻测温常采用“三线制”接法，其目的在
于消除连接导线电阻造成的附加误差。
39.激光多普勒效应是指：一定频率的激光照射到
具有一定速度的运动粒子上，粒子对光有散射作用，散射光的频率与直射光的频率有一定的偏差，其频移量与运动粒子的速度成正比，只要测得频移，就可算出流速。
40.涡街流量计中卡门旋涡的频率与流体的平均
速度成正比，当旋涡列间隔和旋涡间隔之比等于时，涡列就能保持稳定。
41.压电晶体表面产生的电荷能够长时间保持的
两个条件是：外电路负载无穷大，内部无漏电。
42.任何形式的波在传播时，波源、接收器、传播
介质、中间反射器或散射体的运动都会使波的频率产生变化。
43.节流测量装置常用的取压方式有角接取压和
法兰取压两种方式，角接取压又包括单独钻孔和环室取压两种形式。
44.差压式水位计测量汽包水位的关键是水位与差压
之间的准确转换，这种转换是通过平衡容器实现的。
45.仪表的等级有0.1、0.2、0.4、0.5级，用0～
16MPa压力表来测量10MPa左右的主蒸汽压力，要求相对测量误差不超过±0.5%，那么应选择准确度等级为0.2级的测量仪表。
46.表征仪表读数精密性的指标是（分辨率）
47.对于与热电偶配套的动圈表，（动圈表必须与
其相同型号的热电偶相配）
48.用金属材料测温热电阻（D金属纯度越高对测
温越有利）
49.在热力试验中，常用来测量微小正压、负压的
差压的压力计是（U型管压力计）
50.标准节流件的直径比β越小，则（D流体的压
力损失越大）
51.涡轮流量计输出___数字___信号
52.将被测差压转换成电信号的设备是（差压变送器）
53.当高频涡流传感器靠近铁磁物体时（线圈的电
感增大）
54.标准节流装置的取压方式主要有（法兰取压
角接取压）
55.下列对氧化锆氧量传感器的工作温度叙述正
确的是（应高于600°C 应保持恒温）
56.已知当地大气压P b,表压力读数为P e,则绝对压
力P等于（ P=P b+P e）。
57.（圆柱三孔型探针）既可以做对向测量又可以
做不对向测量
58.用热线风速仪测量流速方向时，应选择气流方
向角为（45°）的热线。
59.下面有关热电偶总的热电势方向描述是（a沿
着正热电极，由热端指向冷端）
60.（a波许烟度计）是反射光式烟度计
61.电接点水位计的测量原理是电极和氖灯构成
回路，那么（蒸汽的电阻大，处于饱和蒸汽中的电极断路，氖灯不亮）。
二、简答
1、什么是测量仪器或测量系统的动态特性分析？作用？P11
2、何为霍尔效应？
答：置于磁场中的金属（或带有电子的物质），当于两端通过电流时，另外两面会产生大小与控制电流I（A）和磁感应强度B(T)的乘积成正比的电压U H(V),这一现象叫做霍尔效应。P90
3、何为亮度温度？
答：在波长为λm的单色辐射中，若物体在温度T
时的亮度Bλ和绝对黑体在温度为T s时的亮度B Oλ相等，则把T s称为被测物体的亮度温度。
4、何为动压？静压？总压？P129
5、为什么阶跃信号常用于低阶测量系统的时域动态响应的输入信号？P17
6、简述金属应变式传感器的工作原理。P63
7、在测量瞬时温度时采用的感温元件时间常数大小如何？为什么？在测量平均温度时又如何？为什么？P110 8、试画出皮托管的结构简图，说明皮托管的工作原理，并导出速度表达式（条件自拟，不考虑误差）。P143~P144
9、压阻效应（P66）热电现象（79）光生伏特效应（84）
10、辐射温度：温度为T的物体全辐射出射度M等于温度为Ts的绝对黑体全辐射出射度M0时，则温度Ts称为被测物体的辐射温度。
11、激光多普勒效应：答：当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时，微粒散射的散射光频率将偏离入射光频率，这种现象叫做激光多普勒效应。
12、测量仪器按照用途可以分为哪两类？其特点为？（P4）
13、简述常用消除系统误差的具体方法。（P27）
14、简述电阻式传感器的基本原理。(P63)
15、热电偶冷端温度补偿的方式有哪几种？P81
16、简述液柱式压力计的误差来源。（P123）
三、计算题3X10
1、某压力表精度为1.5级，量程为0~2.0MPa，测量结果显示为1.2MPa，求：（1）最大引用误差.解：最
大引用误差δnm =1.5%（2）可能出现的最大绝对误差△m
解：△m=±2×1.5%=±0.03MPa （3）示值相对误差δx δx =
×100%=
×100%=2.5%
1、在一次内燃机负荷特性试验中，对某一特定工况的转速用数字式转速仪测出8次转速值，见下表，求
AB 求实际温度为多少？（请看P82冷端温度校正法）
1、用分度号为S 的热电偶和动圈式仪表构成测温系统如图所示，冷端温度补偿器的平衡温度为20℃，图中，动圈式仪表的机械零位为0℃。
试求（1）动圈式仪表的温度示值1300℃所对应的电势值？ （2）要想使示值与实际温度相符，应作何处理？
Es （1300,0）＝13.159mV Es （30,0）＝0.173mV Es （80,0）＝0.502mV
Es （20,0）＝0.113mV Es （25，0）＝0.143mV （1）E S （t,o ）＝E S (1300,20)＝13.159-0.113＝13.046（mv ） (2)要使示值与实际温度相符，应将机械零点调至20℃
E S （t,o ）＝E S (1300,20)+E S (tm,0)＝E S (1300,0) ∵t=1300℃ ∴t m =20℃
2、已知分析气体与参比气体总压力相同，氧化锆测得烟温为735
℃时氧电动势为
15mV 。参比气体2?＝20.85%，综合常数为0.0496mV/K ，试求此时烟气含氧量为多少?
解：设烟气含氧量为x 15＝0.496×（735＋273.15）lg X
20.8 X ＝10.4% 答：烟气含量为10.4%。
5、已知一应变片测量电路采用等臂电桥接法如下图所示，其中RL 为负载电阻，R1=R2=R3=R4=R ，RL>>R ；电阻R1为应变片，在受到应力（受拉）时，电阻R1有一个微小增量ΔR1，则电桥的输出为Δu ；试证明：如何使测量电路的灵敏度提高到原来的4倍。
11、如何用电容传感器实现液面的测量？请写出公式推导过程，并画出示意图
12.如图所示，节流差压式测量流量，如何利用流道中的节流元件所产生的差压ΔP 来计算流量？0
2S S =μ是
收缩系数，忽略流体的可压缩性。
13、下图是直流电位差计测热电偶电势的电路，对照此图说明其测量原理。
1、“工作电流标准化”，求得N N R E I /1=
2、切换开关倒向测量位置
AB t t R I E 1),(0=
14、现有E 分度号的热电偶、温度显示仪表，它们是由相应的补偿导
线连接，如下图所示。已知测量温度t=800℃,接点温度0
t '=50℃，仪表环境温度t 0=30℃。如将补偿导线换成铜导线，仪表指示为多少？如果将两根补偿导线的位置对换，仪表的指示又为多少？其中：mV 017.61)0,800(=E E ，mV 048.3)0,50(=E E ，mV
801.1)0,30(=E E ，mV 77.59)0,1.784(=E E ，mV 523.58)0,3.768(=E E
解：当补偿导线都改为铜导线时，热电偶的冷端便移到了50℃处，故仪表的输入电势为
)mV (77.59)0,30()50,800(21=+=+=E E t E E E E E
查分度表可得，此时仪表的指示是784.1℃，只有将机械零位调到50℃，才能指示出800℃。 若两根补偿导线反接，线路电势为 再加上机械仪表的零位调整，则
)mV (722.56)30,50()50,800(1=-=E E E E E )mV (523.58801.1722.561=+=+=m t E E E
这时仪表指示为t =768.3℃,由此可见，补偿导线接反了，仪表指示将偏低，偏低的程度与接点处的温度有关，所以补偿导线和热电偶的正负极不能接错。
四、如图双室平衡容器，请按照力学原理，推导出当汽包水位在任意值时，平衡容器的输出差压表达式，并简单说明双室平衡容器在实际使用时存在的问题。
g H g L P P P )()(1ρρρρ''-'-''-=-=?-+
存在问题（要点）：
1、温度变化进而造成1ρ变化，带来指示误差
2、汽包压力变化，造成ρρ''-'变化，带来误差
d
S
C ε=
const
c p =ρ+22
1
const c S =?2
22
2222111/c ρ/p /c ρ/p +'=+'2
1ρρ=const
c S =?0
2S /S μ=1
0S /S m =2
1μmc c =()2
12
2
22
11p p ρ
m
μc '-'-=
热线风速仪的基本原理是，将一根通电加热的细金属丝（称热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起和流过的电流强度，ΔT为热线与流体的温度差，A、B为与流体和热线有关的物理常数。考虑到热线材料的电阻温度特性，（D3.4.4a）式可化为(D3.4.4b)。上式中U为热线的输出电压，A’，B’为与热线的电阻温度系数有关的物理常数，由实验确定。这样通过测量热线两端的电压，即可确定流速。
?热线风速仪特点
o 1.体积小，对流场干扰小。
2.适用范围广，可用于气体、液体，在气体的亚声速、跨声速和超声速流动中
均可使用；除了测量平均速度外，还可测量脉动值和湍流量；除了测量单方向
运动外还可同时测量多个方向的速度分量。
3.频率响应高，可高达1 MH z。
4.测量精度高，重复性好。
5.缺点是对流场有一定干扰，热线容易断裂。
?热线风速仪工作模式
o热线风速仪有两种工作模式：
1.恒流式，亦称定电流法，即加热金属丝的电流保持不变，气体带走一部分热
量后金属丝的温度就降低，流速愈大温度降低得就愈多；温度变化时，热线电
阻改变，两端电压变化，因而测得金属丝的温度则可得知流速的大小。
2.恒温式，亦称定电阻法（即定温度法），改变加热的电流使气体带走的热量
得以补充，而使金属丝的温度保持不变（也称金属丝的电阻值不变）如保持
150℃，；这时流速愈大则所需加热的电流也愈大，根据所需施加的电流（加
热电流值）则可得知流速的大小。
恒温式比恒流式应用更广泛
《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 静态测量 和 动态测量 。 2.测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。 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? ≥?=? ?
⒈什么是测量？ 答：测量是人类对自然界中客观事物取得数量概念的一种认识过程。 ⒉测量方法有哪几类？直接测量与间接测量的主要区别是什么？ 答：测量方法有①直接测量（直读法、差值法、替代法、零值法）②间接测量③组合测量 直接测量与间接测量区别：直接测量的被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量的被测量的数值不能从测量仪器上读得，而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，经过运算得到被测量。 ⒊任何测量仪器都包括哪三个部分？各部分作用是什么？ 答：①感受件或传感器，作用:直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。 ②中间件或传递件，作用：“传递”、“放大”、“变换”、“运算”。 ③效用件或显示元件，作用：把被测量信号显示出来。 ⒋测量仪器按用途可分为哪几类？ 答：按用途可分为范型仪器和实用仪器两类。 ⒌测量仪器有哪些主要性能指标？各项指标的含义是什么？ 答：①精确度，表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反应。
②恒定度，仪器多次重复测量时，其指示值的稳定程度。 ③灵敏度，以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表示 ④灵敏度阻滞，灵敏度阻滞又称为感量，此量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。 ⑤指示滞后时间，从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间，称为指示滞后时间或称时滞。 ⒍测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么？ 答：①系统误差，特点：按一定规律变化，有确定的因素，可以加以控制和有可能消除。 ②随机误差，特点：单峰性、对称性、有限性、抵偿性，无法在测量过程中加以控制和排除。 ③过失误差，特点：所测结果明显与事实不符，可以避免。 ⒎什么叫随机误差？随机误差一般都服从什么分布规律？ 答：随机误差（又称偶然误差）是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差。 随机误差一般都服从正态分布规律。 ⒏试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用？ 答：①判别方法有莱依特准则、格拉布斯准则、t检验准则、狄克逊准则、肖维涅准则。 ②选用原则：1）从理论上讲，当测量次数n趋近∞（或n足够大）时，采用莱依特准则更为合适；若次数较少时，则采用格拉
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_____。
《测试技术与信号处理》习题答案 第二章 信号分析基础 1、请判断下列信号是功率信号还是能量信号： （1）)()(10cos 2 ∞<<-∞=t e t x t π （2）)()(||10∞<<-∞=-t e t x t 【解】（1）该信号为周期信号，其能量无穷大，但一个周期内的平均功率有限，属功率信号。 （2）信号能量：? ∞ ∞ -= =10 1 )(2dt t x E ，属于能量信号。 2、请判断下列序列是否具有周期性，若是周期性的，请求其周期。)8 ()(π-=n j e n x 【解】设周期为N ，则有：8 )8 8()()(N j N n j e n x e N n x ?==+-+π 若满足)()(n x N n x =+，则有1)8/sin()8/cos(8/=-=-N j N e jN 即：k N π28/=，k N π16=，k = 0，1，2，3，… N 不是有理数，故序列不是周期性的。 3、已知矩形单脉冲信号x 0(t)的频谱为X 0(ω)=A τsinc(ωτ/2) ，试求图示三脉冲信号的频谱。 【解】三脉冲信号的时域表达式为：)()()()(000T t x t x T t x t x -+++= 根据Fourier 变换的时移特性和叠加特性，可得其频谱： )]cos(21)[2 ( sin )()()()(000T c A e X X e X X T j T j ωωτ τωωωωωω+=++=- 4、请求周期性三角波（周期为T ，幅值为0—A ）的概率分布函数F(x)与概率密度函数p(x) 。 【解】在一个周期T 内，变量x (t )小于某一特定值x 的时间间隔平均值为：T A x t i = ? 取n 个周期计算平均值，当∞→n 时，可有概率分布函数：A x nT t n x F i n =?=∞→lim )( 概率密度函数：A dx x dF x p 1 )()(== t -τ/2 0 τ/2 -T T
《机械工程测试技术基础》课程教学大纲 课程代码： 课程英文名称：Foundation of Mechanical Measure Engineering 课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0 适用专业：机械设计制造及其自动化，机械电子工程 大纲编写（修订）时间：2016 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 1．《机械工程测试技术基础》课程适用于机械设计制造及自动化专业本科（四年学制），是学生的专业基础必修课。在机械制造领域，无论是在机械系统研究过程分析还是机械自动加工控制系统中，工程测试技术应用及其普遍，所以掌握必要的测试技术基础知识和技术基础，对做好机械制造专业的工作尤为重要。 2．课程教学内容方面侧重于测试技术基本知识、基本理论和基本方法，着重培养学生运用所学知识解决实际测量问题的实践能力。因此，本门课程的教学目标是：掌握非电量电测法的基本原理和测试技术；常用的传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法；测试信号的分析、处理方法。培养学生能够根据测试目的选用合适的仪器组建测试系统及装置，使学生初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能；掌握位移、振动、温度、力、压力、噪声等常见物理量的测量和应用方法；掌握计算机测量系统、虚拟仪器等方面的基础知识；并能了解掌握新时期测试技术的更新内容及发展动向，为进一步研究和处理机械工程技术问题打好基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1．要求掌握物理学上的电磁学理论知识、控制工程基础中的系统分析方法、电工学的电路分析理论。 2．要求掌握电工实验独立动手能力和仪器的操作能力。 3．掌握测试技术基本知识、基本技能，具备检测技术工程师的基本素质与能力，能应对生产和科研中遇到的测试系统设计以及传感器的选型、调试、数据处理等方面的问题，初步形成解决科研、生产实际问题的能力。 （三）实施说明 本课程是一门技术基础课，研究对象为机械工程中常见动态机械参数，主要讲授有关动态测试与信号分析处理的基本理论方法；测试装置的工作原理、选择与使用。为后续专业课、选修课有关动态量的实验研究打基础，并直接应用于生产实践、科学研究与日常生活有关振动噪声、力、温度等参量的测试中。 1．从进行动态测试工作所必备的基本知识出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识： （1）掌握信号的时域和频域的描述方法，重点阐述建立明确的频谱概念，掌握信号强度的表达式、频谱分析和相关分析的基本原理和方法，了解功率谱密度函数及应用和数字信号分析的一些基本概念。明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。 （2）测试装置的基本特性部分:掌握系统传递函数、频响函数以及一、二阶系统的静动态特性的描述及测试方法，掌握测试装置的基本特性评价方法和不失真条件，并能正确运用于测试装置分析和选择。
1、热电偶测温的原理、基本定律及应用、热电偶测温冷端温度补偿方法 （温差电动势可以忽略不计，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势） 热电偶回路的热电动势只与组成热电偶的材料及两端接点的温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。导体材料确定后，热电动势的大小只与热电偶两端的温度有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的基本原理。 (1) 均质导体定律 如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零；反之，如果有热电动势产生，两个热电极的材料则一定是不同的。根据这一定律，可以检验两个热电极材料的成分是否相同(称为同名极检验法)，也可以检查热电极材料的均匀性。 (2) 中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体C，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。 (3) 标准电极定律
如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就可知。为分度表的制作提供理论基础 (4) 中间温度定律 热电偶在两接点温度分别为T、T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度分别为T、Tn和接点温度分别为Tn、T0时的相应热电动势的代数和。为分度表的应用提供理论基础 由于热电偶产生的电势与两端温度有关，只有将冷端温度保持恒定才能使热电势正确反映热端的被测温度。由于有时很难保证冷端温度在恒定0℃，故常采取一些冷端补偿措施。 1.冷端恒温法 (1) 冰点槽法 (2) 其它恒温器 2.补偿导线法：将冷端延伸到温度恒定的场所 3.计算修正法 4.电桥补偿法
5.显示仪表零位调整法 6.软件处理法 2、霍耳传感器的工作原理、特点 原理：半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直 于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。作用在半导体薄片上的磁场强度B越 强，霍尔电势也就越高。霍尔电势用下式表示： 特点： 1、为提高灵敏度, 霍尔元件常制成薄片形状。 2、要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。 3、只有半导体材料适于制造霍尔片。 4、霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 5、霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。
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。
《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?≥?=??
第一至三章一、名词解释 测量:是人类对自然界中客观事物取得数量 观念的一种认识过程。它用特定的工具和方法，通 过试验将被测量与单位同类量相比较，在比较中确 定出两者比值。 稳态参数：数值不随时间而改变或变化很小 的被测量。 瞬变参数：随时间不断改变数值的被测量（非 稳态或称动态参数),如非稳定工况或过渡工况时 内燃机的转速、功率等。 模拟测量：在测量过程中首先将被测物理量 转换成模拟信号，以仪表指针的位置或记录仪描绘 的图形显示测量的结果(不表现为“可数”的形式) 。 数字测量：测量可直接用数字形式表示。通 过模／数（A／D)转换将模拟形式的信号转换成数 字形式。 范型仪器：是准备用以复制和保持测量单位， 或是用来对其他测量仪器进行标定和刻度工作的仪 器。准确度很高，保存和使用要求较高。 实用仪器：是供实际测量使用的仪器，它又 可分为试验室用仪器和工程用仪器。 恒定度:仪器多次重复测量时，其指示值稳定 的程序，称为恒定度。通常以读数的变差来表示 . 灵敏度:它以仪器指针的线位移或角位移与 引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表 示。 灵敏度阻滞:灵敏度阻滞又称为感量,感量是 足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量 的变化值。一般仪器的灵敏度阻滞应不大于仪器允 许误差的一半。 指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器 指示出该变化值所需的时间，又称时滞。 测量值与真值之差称为误差。 因子：在试验中欲考察的因素称为因子。因 子又可分为没有交互作用和有交互作用的因子，前 者是指在试验中相互没有影响的因子，而后者则在 试验中互相有制抑作用。 水平：每个因子在考察范围内分成若干个等 级，将等级称为水平 二、填空题 常用的测量方法有直接测量、间接测量、组 合测量。 测试中，被测量按照其是否随时间变化可以 分类稳态参数和瞬变参数。 有时被测参数的量或它的变化，不表现为“可 数”的形式，这时就不能用普通的测量方法，相应 的就出现了模拟测量和数字测量。 按工作原理，任何测量仪器都包括感受件， 中间件和效用件三个部分。 测量仪器按用途可分：范型仪器和实用仪器 测量仪器的性能指标决定了所得测量结果的 可靠程度，其中主要有：准确度、恒定度、灵敏度、 灵敏度阻滞、指示滞后时间等 在选用时，仪器的读数的变差不应超过仪器 的允许误差。 一般常采用试验方法来标定测量仪器的动态 特性。 仪器标定的内容及方法 前面已从理论上讲述了测量仪器的动态特性，但实 际上由于测量仪器本身的各种因素影响，难以用理 论分析方法正确地确定其动态特性。一般常采用试 验方法来标定测量仪器的动态特性。 其主要内容，一般为仪器的时间常数、无阻尼时仪 器的固有频率、阻尼比等。判断该测量仪器是一阶 还是二阶仪器。 其主要方法，一般有频率响应法、阶跃响应法、随 机信号法。 对一阶仪器，主要确定的动态特性参数为时 间常数τ。 二阶测量系统，标定目的主要是确定动态特 性参数：仪器的无阻尼固有频率ω0 和阻尼比ζ。 按照产生误差因素的出现规律以及它们对于 测量结果的影响程序来区分，可将测量误差分为三 类。系统误差:随机(偶然)误差:过失误差 : 具体的测量过程中，系统误差按其产生的原 因可分为； 仪器误差安装误差环境误差方法误差操作误 差动态误差 但往往也常采用如下方法来消除系统误差1. 交换抵消法2.替代消除法3.预检法 正交表分为标准表和混合型正交表 三、简答题 模拟测量：直观性强、简便、价格低；主要缺点 是测量精度低指示器读数误差大。但模拟信号含有 “仿真”的意思，分辨能力无限。 数字测量：测量精度高，操作方便，后处理方 便，但对硬件要求高，分辨力有限。 仪器的选用：应在满足被测量要求的条件 下，尽量选择量程较小的仪器，一般应使测量值在 满刻度的2/3以上为宜，并根据对被测量绝对误差 的要求选择测量仪器的精度等级。 零阶仪器的特点：不管x随时间如何变化， 仪器输出不受干扰也没有时间滞后，因此零阶仪器 (或传感器)可以认为有完全理想的特性。 时间常数τ是由热电偶的几何参数和热特性 确定，它的大小直接影响到滞后时间，τ越小表示 热惯性小，达到稳态值的时间越短；反之，时间就 越长。为进行可靠的动态测量，应使测量系统的时 间常数尽可能小。 为了提高响应速度而又不产生波动，二阶仪 器常采用＝0.6～0.8为最佳。这时幅频特性的平 直段最宽。而且在一定条件下，提高系统的固有频 率，响应速度会变得更快。 第四章 一、名词解释 ◆压电效应：是指某些结晶物质沿它的 某个结晶轴受到力的作用时，其内部有极化现 象出现，在其表面形成电荷集结，其大小和作 用力的大小成正比，这种效应称为正压电效 应。相反，在晶体的某些表面之间施加电场， 在晶体内部也产生极化现象，同时晶体产生变 形，这种现象称为逆压电效应。 ◆压电晶体：具有压电效应的晶体称为 压电晶体 ◆中间温度定律:用两种不同的金属组成 闭合电路，如果两端温度不同，则会产生热电 动势。其大小取决于两种金属的性质和两端的 温度，与金属导线尺寸、导线途中的温度及测 量热电动势在电路中所取位置无关。 ◆均质材料定律 :如用同一种金属组成 闭合电路则不管截面是否变化，也不管在电路 内存在什么样的温度梯度，电路中都不会产生 热电动势。 ◆中间导体定律 :在热电偶插入第三种 金属，只要插入金属的两端温度相同，不会使 热电偶的热电动势发生变化。 ◆标准电极定律:在热电偶插入第三种金 属，插入金属的两端温度不同，发生附加热电 动势后的总热电动势，等于各接点之间所产生 热电动势的代数和。 ◆光电效应：当具有一定能量E的光子 投射到某些物质的表面时，具有辐射能量的微 粒将透过受光的表面层，赋予这些物质的电子 以附加能量，或者改变物质的电阻大小，或者 使其产生电动势，导致与其相连接的闭合回路 中电流的变化，从而实现了光— ◆外光电效应:在光线作用下能使电子逸 出物质表面的称为外光电效应，属于外光电效 应的转换元件有光电管、光电倍增管等。 ◆内光电效应:在光线作用下能使物体电 阻率改变的称为内光电效应。属于内光电效应 的光电转换元件有光敏电阻以及由光敏电阻 制成的光导管等。 ◆阻挡层光效应:在光线作用下能使物体 产生一定方向电动势的称为阻挡层光电效应， 属于阻挡层光电效应的转换元件有光电池和 光敏晶体管等。 ◆用单位辐射通量不同波长的光分别照 射光电管，在光电管上产生大小不同的光电 流。这里，光电流I与光波波长λ的关系曲线 称为光谱特性曲线，又称频谱特性。 ◆霍尔效应: 金属或半导体薄片置于磁 场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场 的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍 尔效应。 ◆霍尔元件: 基于霍尔效应工作的半导 体器件称为霍尔元件，霍尔元件多采用N型 半导体材料。 ◆传感器是把外界输入的非电信号转换 成电信号的装置。 ◆金属电阻应变片的工作原理是基于金 属导体的应变效应 二、填空题 ◆结构型:依靠传感器结构参数的变化实 现信号转变. ◆能量转换型:直接由被测对象输入能量 使其工作. ◆能量控制型:从外部供给能量并由被测 量控制外部供给能量的变化. ◆常用传感器根据其作用原理的不同，可以分 为两大类。能量型” “参数型” ◆传感器的特性主要包括以下两种。静 态特性.表征传感器静态特性的主要参数有：线 性度、灵敏度、分辨力等。 ◆动态特性.测定动态特性最常用的标准 输入信号有阶跃信号和正弦信号两种。 ◆由于半导体应变片的温度稳定性差，使用时必 须采取温度补偿措施，以消除由温度引起的零漂 或虚假信号。在实际工作中，温度补偿的方法有 桥路补偿和应变片自补偿两类。 ◆常用可变磁阻式传感器的典型结构有:可变导 磁面积型、差动型、单螺管线圈型、双螺管线圈 差动型。 ◆按照电容式传感器的转换原理的不 同，可以分为 ◆极距变化型电容式传感器：变介电常 数型电容传感器：面积变化型电容传感器 ◆按工作原理不同，磁电感应式传感器 可分为恒定磁通式和变磁通式，即动圈式传感 器和磁阻式传感器。 ◆磁电感应式传感器只适用于动态测 量。 ◆磁阻式传感器：又称为变磁通式传感 器或变气隙式传感器，常用来测量旋转物体的
------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（）
关于机械工程测试技术的 发展及其应用领地的探索 1、引言21世纪是一个伟大的世纪，对于一个学习机械工程类的学生而言，要想在这个充满魔力的世纪里大放光彩，为祖国的繁荣发展贡献出自己的一份力量，在市场逐渐趋于饱和状态的同时能够独立创新，迎合时代的发展，这就对我们当代大学生就提出了一个空前的挑战和机遇。 2，关于我国机械制造业的现状目前，我国机械制造业远远落后于世界发达国家，特别在高技术含量，大型高效或精密、复杂的机电新产品开发方面，缺乏现代设计理论和知识的积累，实验研究和开发能力较弱，停留在引进与仿制国外同类产品阶段，大部分关键机电产品不能自主开发和独立设计，仍然需要依靠进口或引进技术。造成这种情况的重要原因之一就是缺乏掌握现代设计理论知识，具有实验研究和创新开发能力的人才 工业设备在制造过程及整机性能测试中离不开各种机械量和几何量，有些工业设备在运行中还要经常对多种物量进行检测或监视，包括位移、速度、加速度、力、力矩、功率、压力、流量、温度、硬度、密度、湿度、比重、黏度、长度、角度、形状、位置、表面粗糙度、表面波形等，这些均属于物理量。实际生产、生活和科学实验中还会遇到化学量、生物量（包括医学），而所有这一切，从信号工程的角度来看，都需要通过传感器，将其转换成电信号（近代还可以转换成光信号），而后再进行信号的传输、处理、存储、显示、控制……，
从信息的角度看，这些信号连同声音和图象信息都是信息的源头，所以传感器和检测仪表、测量仪表是信息科学技术的三部分（信息获取、信息传输、信息处理）中的重要部分 为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集——传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。逐步在世界范围内掀起一股“检测传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产，检测传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。传感器技术包括敏感机理，敏感材料，工艺设备和计测技术四个方面约有30多种技术。随着微电子技术的发展，传感器技术发展很快，我国研发的力量尚需大量投入，特别要加强具存自主知识产权的传感器的创新开发。科研成果的转化及传感器生产产业化问题，在我国更是迫在眉睫的问题，在批量生产情况下，控制传感器产品性能（主要是稳定性、可靠性），使之合格率达到商业化产业要求，就需要有先进的制造工艺和自动化水平很高的工艺设备，因此应在开发专用工艺设备上下功夫，解决传感器生产产业化的“瓶颈”问题。在传感器的应用上，特别是新型传感器的应用上，还得大力推广，改革开放创造了市场经济条件，各种工业设备应用了先进的传感器，这扩大了传感器市场，也使我国新型传感器生产产业化有了动力。 在传感器生产产业化过程中，应该在引进国际技术和自主创新两方面都不放松。在引进国外先进技术中，可以提高自己的技术，
实验一温度传感器动态标定实验 一．实验目的 1．掌握热敏电阻传感器和热电偶传感器动态性能测试方法。 2．了解根据阶跃响应曲线求取传感器动态特性指标的方法。 3．熟悉测温传感器动态标定系统的结构、组成和使用方法。 二．试验装置 1．被校热敏电阻传感器 2．标准热电偶传感器及数字显示仪表 3．被校热电偶传感器 4．补偿导线及冷接点恒温器 5．恒温水槽 6．保温瓶 7．恒温油槽或高温电炉 8．大气温度计 9.标准水银温度计2只 10.数字存储示波器 11.微型计算机（带GP-IB接口） 三．实验原理 传感器动态标定实验的任务是用动态激励信号激励传感器,使传感器产生动态响应,根据动态标定实验的结果求出一个近似的数学模型（如传递函数），来描述传感器的动态特性，并求出它的动态性能指标。 温度源为恒温水槽(或恒温油槽)，其温度值由标准水银温度计测出。阶跃温度的幅值大小可以通过调节恒温水槽(或恒温油槽)的温度得到。输出信号的阶跃响应由数字存储示波器记录，记录结果可由示波器观察，同时经RS-232或GP-IB接口进入计算机，由计算机内的软件包计算其动态数学模型与动态性能指标。 测取传感器的阶跃响应是获取传感器动态特性的方法之一。阶跃响应的平稳性、快速性和稳态精度可用如下性能指标描述： 时间常数T——输出上升到稳态值的63%所需要的时间。 响应时间T2——输出达到稳态值的95%或98%所需要的时间。 调节时间T s——在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带所用的最小时间。 峰值时间T p——阶跃响应曲线超出其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。 上升时间T r——阶跃响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需要的时间（对欠阻尼系统，通常指从0上升到稳态值所需要的时间）。 延迟时间T a——阶跃响应曲线上升到稳态值的50%所需要的时间。
《测试技术》(第二版)课后 习题答案-_ -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
解： （1） 瞬变信号－指数衰减振荡信号，其频谱具有连续性和衰减性。 （2） 准周期信号，因为各简谐成分的频率比为无理数，其频谱仍具有离 散性。 （3） 周期信号，因为各简谐成分的频率比为有理数，其频谱具有离散 性、谐波性和收敛性。 解：x(t)=sin2t f 0π的有效值（均方根值）： 2 /1)4sin 41(21)4sin 41(21)4cos 1(212sin 1)(1000 00 00 00 000 020 2 000=-= - = -== =? ? ? T f f T T t f f T T dt t f T dt t f T dt t x T x T T T T rms ππππππ 解：周期三角波的时域数学描述如下：
（1）傅里叶级数的三角函数展开： ，式中由于x(t)是偶函数，t n 0sin ω是奇函数，则t n t x 0sin )(ω也是奇函数，而奇函数在上下限对称区间上的积分等于0。故 =n b 0。 因此，其三角函数展开式如下： 其频谱如下图所示： ? ????????+≤ ≤-≤≤- +=) (2 02022)(0000 0nT t x T t t T A A t T t T A A t x 2 1)21(2)(12/0002/2/00000= -==??-T T T dt t T T dt t x T a ??-==-2/000 02 /2/00 000cos )21(4cos )(2T T T n dt t n t T T dt t n t x T a ωω?????==== ,6,4,20 ,5,3,14 2sin 422222n n n n n π ππ?-=2 /2 /00 00sin )(2T T n dt t n t x T b ω∑∞ =+=102 2 cos 1 4 21)(n t n n t x ωπ ∑∞ =++=102 2)2sin(1 421n t n n πωπ (n =1, 3, 5, …）
测试技术试题库 （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 2、传输的。这些物理量就是，其中目前应用最广泛的是电信号。 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、周期信号的频谱具有三个特点：， ，。 5、非周期信号包括信号和信号。 6、描述随机信号的时域特征参数有、、。 7、对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是对称，虚频谱（相频谱）总是对称。 8、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，幅值=y ，相位=φ。 9、试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2 22 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。为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、和。 10、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 。 11、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的越小。 12、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。 13、属于能量控制型的传感器有 等，属于能量转换型的传感器有等（每个至少举例两个）。 14、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用引起的电阻变化，后者利用变化引起的电阻变化。 15、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工作方式。 16、压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：放大器和放大器，后接放大器时，可不受连接电缆长度的限制。 17、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效应。 18、磁电式速度计的灵敏度单位是。 19、压电式传感器是利用某些物质的而工作的。
1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。 (2)220 2 2 (2) ()()(2) 2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞-==== =-+++??πππππππ ()X f = Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 1-5 求被截断的余弦函数0cos ωt (见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?≥的频谱密度函数为 1122 1()()j t at j t a j X f x t e dt e e dt a j a ∞ ∞ ----∞ -= == =++? ?ωωω ωω 根据频移特性和叠加性得： []001010222200222 000222222220000()()11()()()22()()[()]2[()][()][()][()] a j a j X X X j j a a a a j a a a a ??---+= --+=-??+-++?? --= -+-+++-++ωωωωωωωωωωωωωωωωωω ωωωωωωωω
机械工程测试技术基础(第三版)试卷集. 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连续的。 ２、均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差ζx2的关系是￠x2=H x2+óx2。 ３、测试信号调理电路主要有电桥、放大、调制解调电路。 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。 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） 三、计算题（共55分） １、已知信号x(t)=e-t (t≥0)， (1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。 (2) 求x(t)的自相关函数R x (η) 。（15分） ２、二阶系统的阻尼比ξ=0.2，求ω=ωn时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10％，应取多大阻尼比？。（10分）３、一电容传感器，其圆形极板r = 4mm，工作初始间隙δ0 =0.3mm， （1）工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±2μm，求电容的变化量。 （2）如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF，读数仪表灵敏度S2=5格/mv，在 Δδ=±2μm时，读数仪表的指示值变化多少格？ （ε0 = 8.85×10-12 F/m）(8分) ４、已知RC低通滤波器的R=1KΩ，C=1MF，当输入信号μx= 100sin1000t时， 求输出信号μy 。（7分） ５、（1）在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 （2）如被测量x(t) = sinωt，载波y(t)=sin6ωt，画出各环节信号的波形图。 (15分 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、问答题 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