复习题
1 绪论
选择题：
1.依据机敏材料本身的物性随被测量的变化来实现信号转换的装置称为（ A ）
A.物理型传感器
B.结构型传感器
C.电桥
D.A/D转换器
2. 一个被测量与一个预定标准之间进行定量比较，从而获得被测对象的数值结果过程称为（ B ）
A．测试 B．测量 C. 试验 D．传感
3. 电测法具有测试范围广、精度高、灵敏度高、响应速度快等优点，特别适合于（ C ）
A．静态测试 B．线性测试 C. 动态测试 D．非线性测试
填空题：
1.测试泛指测量和试验两个方面的技术，是具有试验性质的测量，是测量和试验的综合。
2.测量是指一个被测量与一个预定标准之间进行定量比较，从而获得被测对象的数值结果，即以确定被测对象的量值为目的的全部操作，可分为直接比较法和间接比较法。
3.依据机敏材料本身的物性随被测量的变化来实现信号转换的装置称为物理型传感器。
4.随着新材料的开发，传感器正经历着从机构型为主向物性型为主的转变。
名词解释：
1.电测法
答：电测法是将非电量先转换为电量，然后用各种电测仪表和装置乃至计算机对电信号进行处理和分析的方法。
2. 间接比较法
答：间接比较法利用仪器仪表把待测物理量的变化变换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化。
3.直接比较法
答：直接比较法无须经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值。
简答题：
1.试述测量与测试的概念及其区别。
答：测量是指一个被测量与一个预定标准之间进行定量比较，从而获得被测对象的数值结果，即以确定被测对象的量值为目的的全部操作。测试是对信号的获取、加工、处理、显示记录及分析的过程。测量是被动的、静态的、较孤立的记录性操作，其重要性在于它提供了系统所要求的和实际所取得的结果之间的一种比较；测试是主动地、涉及过程动态的、系统的记
录与分析的操作，通过试验得到的试验数据成为研究对象的重要依据。
2. 简述电测法概念及其优点。 答：电测法是将非电量先转换为电量，然后用各种电测仪表和装置乃至计算机对电信号进行处理和分析的方法。电测法具有测试范围广、精度高、灵敏度高、响应速度快等优点，特别适合于动态测试。
2 测试系统的基本特性
选择题：
1. 为完成某种物理量的测量而由具有某一种或多种变换特性的物理装置构成的总体称为（ B ）
A.传感器
B.测试系统
C.电桥
D.A/D 转换器
2. 传感器在不考虑迟滞蠕变等因素的影响下，其静态特性方程
n n x a x a x a a y +++=2210中，定义为理论灵敏度的量为（ B ）
A 0a
B 1a
C 2a
D n a
3. 一阶系统的动态特性参数是（ C ）
A 固有频率
B 阻尼比
C 时间常数
D 灵敏度
4. 线性时不变系统当输入增加时，其输出也以输入增加的同样比例增加的特性是（ ）
A 迭加特性
B 微分特性
C 积分特性
D 齐次性
5. 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 ）
A 回程误差
B 绝对误差
C 相对误差
D 非线性误差
6. 一阶系统的阶跃响应中，超调量 （ D ）
A 存在，但<5％
B 存在，但<1
C 在时间常数很小时存在
D 不存在
7. 在测试系统的静态特性中，误差按照表示方法分为绝对误差、引用误差和（ B ）
A 回程误差
B 相对误差
C 随机误差
D 非线性误差
8. 在测试系统的静态特性中，误差按照性质和特点分为系统误差、随机误差和粗大误差。
A 回程误差
B 绝对误差
C 相对误差
D 粗大误差
9. 测试系统所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 分辨率
10. 多次重复测量中，测量值彼此之间的重复性或分散性大小的程度的是（ C ）
A 精确度
B 准确度
C 精密度
D 正确度
11. 测试系统的输入未发生变化时其输出产生变化的现象称为（ B ）
A 分辨率
B 漂移
C 死区
D 回程误差
12. 不失真测量条件除要求测量装置幅频特性是常值外，其相频特性要求满足（ A ）
A 相移与频率成正比
B 常值相移
C 任意相移
D 无特殊要求
13. 二阶线性测试系统的阻尼率越小，则其对阶跃响应的超调量（A ）
A 越大B越小C略有关系但可忽略不计D不好确定
14. 一阶系统的阶跃响应达到输入的63.2%时，所对应的时间为（B ）
A 1.5τ
B τ
C 63.2%τ
D 2τ
15. 二阶系统中引入合适的阻尼率的目的是（C ）
A 使得系统输出值稳定B使系统不共振
C获得较好的幅频、相频特性 D 获得好的灵敏度
16. 传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性，动态特性好的传感器（ B ）
A 其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小
B 其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近
C 其输出量中与被测输入量无关的不需要的变化小
D 其动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示
17.按照误差的特点和性质进行分类，可分为随机误差、系统误差和（D ）
A 理论误差
B 工具误差
C 人员误差
D 粗大误差
18. 选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是（ D ）
A 阻抗匹配
B 增大输出量
C 减小输出量
D 接近不失真条件
19. 在典型二阶测试系统中比较合适的阻尼比是（A ）
A 0.707左右
B 远大于1
C 远小于1
D 等于1
20. 对压力传感器进行静态标定时，常采用活塞式压力计作为标准静态压力发生装置，其工作原理称为( A )
A 静重比较法
B 绝对比较法
C 相对比较法
D 直接比较法
21. 线性系统的迭加原理表明（C ）
A 加于线性系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响
B 系统输出响应的频率等于输入激励的频率
C 一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍数
D 一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应除以该倍数
填空题：
1. 线性时不变系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统稳态输出将为同一频率的谐波信号，这是线性系统的频率不变性。
2. 传感器在不考虑迟滞蠕变等因素的影响下，其静态特性方程
n n x a x a x a a y +++=2210中，定义为理论灵敏度的量为 。
3. 在测试系统的静态特性中，误差按照表示方法分为绝对误差、相对误差和引用误差。
4. 在测试系统的静态特性中，误差按照性质和特点分为系统误差、随机误差和粗大误差。
5. 漂移是指测试系统的输入未发生变化时其输出产生变化的现象。通常存在零度漂移和灵敏度漂移两种情况。
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。
7. 一阶系统的动态参数时间常数τ一般要求越 小 越好。
8. 幅频特性表示在稳态时，系统输出信号与输入信号的幅值之比，即描述了系统对不同频率的正弦输入信号在稳态情况下的放大特性。
9. 测试系统灵敏度越高，越容易受外界干扰的影响，测量范围也越窄。
10. 线性定常系统的频率特性是指零初始条件下稳态输出正弦信号与输入正弦信号的复数比。
11. 不失真测试条件要求测试系统静态放大倍数为常数，且不存在相位差。
12. 一台仪器的重复性很好，但测得的结果并不准确，这是由于存在 误差的缘故。P10
13. 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，该系统能实现不失真测试，此时系统的频率特性为=)(ωj H 。P22
名词解释：
答：灵敏度是指测试系统在静态条件下，响应量变化和与之相对应的输入量变化的比值。
2. 非线性度
答：非线性度是指测试系统实际输入-输出特性曲线与理想的输入-输出特性曲线接近或偏离的程度。
4.系统频率特性
答：线性定常系统的频率特性是指零初始条件下稳态输出正弦信号与输入正弦信号的复数比。
5. 回程误差
答：回程误差为同一输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值的最大值与全程输出范围的比值。
6. 粗大误差
答：粗大误差是一种明显歪曲实验结果的误差。
7.随机误差
答：随机误差是指在相同条件下，多次重复测量同一量时，其绝对值和符号变化无常，但随着测量次数的增加又符号统计规律的误差。
8. 测试系统的静态特性
答：测试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。
9. 测试系统的动态特性
答：测试系统的动态特性是指输入量随时间作快速变化时，系统的输出随输入而变化的关系。
10. 漂移
答：漂移是指测试系统的输入未发生变化时其输出产生变化的现象。
11. 幅频特性
答：幅频特性表示在稳态时，系统输出信号与输入信号的幅值之比，即描述了系统对不同频率的正弦输入信号在稳态情况下的放大特性。
12. 相频特性
答：相频特性表示在稳态时，输出信号与输入信号的相位差，即描述了系统对不同频率的正弦输入信号在相位上产生的相角滞后或超前的特性。幅频特性和相频特性总称为系统的频率特性。
13.死区
答：略。
1. 简述随机误差和粗大误差的概念和区别。
答：随机误差是指在相同条件下，多次重复测量同一量时，其绝对值和符号变化无常，但随着测量次数的增加又符号统计规律的误差。
2. 简述频率特性函数的物理意义。
答：频率特性函数的物理意义：频率特性反映了系统的内在性质，与外界因素无关，即当系统结构参数给定，频率特性随ω变换的规律也随之确定。频率特性描述了在不同频率下系统传递正弦信号的能力。在测量系统频率响应函数时，必须在系统响应达到稳态时才能测量。
3. 简述静态特性和动态特性的定义。
答：测试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。测试系统的动态特性是指输入量随时间作快速变化时，系统的输出随输入而变化的关系。
4. 简述测试系统静态特性的主要定量指标。
答：表征测试系统静态特性的主要定量指标有：精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移和死区等。
5. 简述测试系统静态特性定义并写出静态传递方程。
答：试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。（ 静态传递方程：)()(0
t x a b t y =
6. 试述精密度和准确度的概念和区别。
答：精密度表示多次重复测量中，测量值彼此之间的重复性或分散性大小的程度。准确度表示多次重复测量中，测量平均值与真值接近的程度。精密度反映随机误差的大小，随机误差愈小，精密度愈高；准确度反映系统误差的大小，系统误差愈小，准确度愈高。
7. 试述测试系统传递函数主要特点及适用范围。 答：传递函数具有如下主要特点：（1）传递函数与微分方程有直接联系；（2）传递函数对于物理性质截然不同的系统（元件），可以具有相同形式；（3）传递函数是复变量的有力真分式函数；（4）传递函数只表征系统（元件）本身的特性。传递函数只适合于描述线性定常系统，且不能反映非零初始条件下系统的自由响应运动规律。
计算题：
1. 某温度传感器特性方程为20dy/dt+5y=0.15x ，其中y 为输出电压（mV ），x 为输入温度（℃），求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。 解：
O 000.150.03mv/C 5
b k a =
== 1020
4s 5
a a τ=
==
2. 用时间常数为0.5的一阶装置进行测量，若被测参数按正弦规律变化，若要求装置指示值的幅值误差小于2%，问被测参数变化的最高频率是多少？如果被测参数的周期是2s 和5s ，问幅值误差是多少？ 解：一阶装置,有 1
1
)(+=
s s H τ 2
12])2(1[1
)(f f A πτ+=
令5.0=τ，有2
12])(1[1
)(f f A π+=
幅值误差小于2% , 应98.0)(>f A ，求出Hz f 06.0< 对被测信号：
周期是2s,Hz f 5.01=,537.0)(1=f A ，幅值误差为46.3% 周期是5s, Hz f 2.02=,847.0)(2=f A ，幅值误差为15.3%
3. 求周期信号x(t)= 1.8cos200t+1.6cos(50t-π/4)通过传递函数为
1
S 01.01
)S (H +=
的测量系统所得的稳态响应y(t)。
答：略。
4. 求周期信号)45100cos(2.010cos
5.0)(0
-+=t t t x 通过传递函数为
1
005.01
)(+=
s s H 的测量系统后的稳态响应。
答：由系统的传递函数H(S)得其幅、相频特性函数分别为：
2
)
005.0(11)(ωω+=
A ，)005.0arctan()(ωωφ-=
由于输入信号是周期简谐信号的叠加，根据线性系统的叠加原理和频率不变性。设：
)()(21t x t x t x +=）（，其中 t x t 10cos 5.0)(1=，)45100cos(2.0)(2?-=t t x (1) 对)(1t x ,其稳态输出)(1t y 的幅值和相角分别为： 5.05.0999.05.0)
10005.0(11)()()(2
1
1111≈?=??+=
?=ωωωZ A X
?-≈?-=+=8624.2)10005.0arctan(0)(0)(1111ωφωφx
)8624.210cos(5.0)(1?-=∴t t y
(2) 对)(2t x ，其稳态输出)(2t y 的幅值和相角分别为：
179
.02.08944.02.0)
100005.0(11)()()(2
22222≈?=??+=
=ωωωZ A Y
?-≈?-?-=565.71)100005.0arctan(45)(22ωφ
)565.71100cos(179.0))(100cos()()(22222?-=+=∴t t Y t y ωφω
由叠加原理，系统总的稳态输出：
()())565.71100cos(179.0)8624.210cos(5.0)(21?-+?-=+=t t t y t y t y
5. 将120Ω的一个应变计粘贴在低碳钢制的拉伸试件上，若试件的等效截面积为0.5×10- 4m2,低碳钢的弹性模量E=200×109N/m2，由50KN 的拉力所引起的应变计电阻变化为1.2Ω，试求该应变计的灵敏系数。 答：应变片电阻的相对变化为
01.01001
1202.1===?R R
柱形弹性试件的应变为
；005.0102105.010511
44
=????===-SE F E σ
ε
应变片的灵敏系数为
2005.001
.0/==
?=
ε
R
R K
6. 设一时间常数为3.5s 的温度传感器，从150℃水中突然取出，并插入1000℃沸水中，在插入15s 后，此时温度计的指示值为多少？ 答：一阶系统阶跃响应 指示值: 15
3.5
85(1)1583.83+15=98.83T
e
C -
=?-+≈?
3 传感器及其应用
选择题：
1. 光电池的工作原理是基于（ B ）
A 外光电效应
B 光生伏特效应
C 光电导效应
D 热电效应
2. 光敏电阻传感器的工作原理是基于（ A ）
A 内光电效应
B 外光电效应
C 压阻效应
D 应变效应
3. 能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或者装置称为（A ）
A 传感器
B 滤波器
C 转换器
D 电桥
4. 有关传感器定义描述正确的是（A ）
A 传感器是测量装置，能完成检测任务
B 传感器的被测量只能是电量
C 传感器输出不含待测的原始信号
D 传感器转换过程是不可复现的
5. 下面属于电参量式传感器的是（D ）
A 磁电式传感器
B 压电式传感器
C 热电式传感器
D 电容传感器
6. 下面属于发点式传感器的是（D ）
A 电阻传感器
B 电感传感器
C 电容传感器
D 压电传感器
7. 金属导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象称为（D ）
A 光电效应
B 压电效应
C 压阻效应
D 应变效应
8. 单晶半导体材料在沿某一轴向收到外力作用时，其电阻率随之发生变化的现象称为（）
A 光电效应
B 压电效应
C 压阻效应
D 应变效应
9. 下面对热电阻式传感器描述正确的是（C ）
A 金属丝热电阻传感器适用于高温测量
B 热敏电阻是线性元件
C 通过热敏电阻的电流及其两端的电压不服从欧姆定律
D 在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，多采用铂电阻进行测温
10. 下面对湿敏电阻传感器描述正确的是（D ）
A 湿敏电阻线性度好
B 湿敏电阻互换性好
C 湿敏电阻灵敏度低
D 目前主要有氧化锂湿敏电阻和有机高分子膜湿敏电阻
11. 下面对涡流式传感器描述正确的是（B ）
A 涡流式传感器频率范围小
B 低频投射式涡流传感器利用互感原理工作
C 涡流传感器为接触式测量
D 涡流传感器线性范围小
12. 计量光栅按照形状和用途不同分为长光栅和（C ）
A 透射光栅
B 反射光栅
C 圆光栅
D 振幅光栅
13. 光电编码器按其结构形式分为直线式编码器和（A ）
A 旋转式编码器
B 绝对式编码器
C 增量式编码式
D 电磁式编码器
14. 光电编码器按其检测原理分为电磁式编码器、光电式编码器和（D ）
A 旋转式编码器
B 绝对式编码器
C 增量式编码式
D 接触式编码器
15. 压电式传感器与一般电压放大器连接使用时，中间要加一级前置放大器，该放大器主要用来（ B ）
A 提高传感器灵敏度
B 实现高阻抗输入，低阻抗输出的变换
C 实现低阻抗输入，高阻抗输出的变换
D 实现高阻抗输入，高阻抗输出的变换
16. 欲测1000℃以上钢管的温度，可选的测温传感器为( D )
A 热敏电阻
B 铂电阻
C 铜电阻
D 热电偶
17. 金属丝应变片在测量某一构件的应变时，引起电阻的相对变化主要由（C ）
A 贴片位置的温度变化
B 电阻丝几何尺寸的变化
C 电阻材料的电阻率的变化
D 电阻截面积
18. 在光作用下，使电子逸出物体表面的现象称（B ）
A 内光电效应
B 外光电效应
C 热电效应
D 压电效应
19. 电容式传感器属于（C ）
A 能量转换型传感器
B 发电式传感器
C 结构型传感器
D 物性型传感器
20. 半导体应变片主要是利用半导体材料的（B ）
A 形变
B 电阻率的变化
C 弹性模量的变化
D 泊松比的变化
21. 压电式传感器的工作原理是（C ）
A 应变效应
B 压阻效应
C 压电效应
D 涡流效应
22. 为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（ B ）
A.电压放大器
B.电荷放大器
C.微分放大器
D.积分放大器
23. 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 ）
A.电容式
B.压电式
C.电阻式
D.电涡流式
24. 不能用涡流式传感器进行测量的是（D ）
A. 材质鉴别
B.探伤
C.位移
D.非金属材料
25. 变极距型电容式传感器，其灵敏度与极距（D ）
A.成正比
B.平方成正比
C.成反比
D.平方成反比
26. 下列传感器中不能做成差动结构的是（D ）
A.电阻应变式
B.自感式
C.电容式
D.电涡流式
27. 对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压（A ）
A.最大
B.最小
C.随机变化
D.中间点
28. 霍尔效应中，霍尔电势与（C ）
A.激磁电流成反比
B.激磁电流平方成反比
C.磁感应强度成正比
D.磁感应强度成反比
29. 热电偶中产生热电势的条件分别为（ B ）
A．两热电极材料相同
B．两热电板材料不同
C．两热电极的两端点湿度不同
D．两热电极的两端点温度相同
30. 下面关于磁阻效应描述正确的是（C ）
A．磁阻效应是垂直于电流方向的横向电压
B．磁阻效应与材料性质无关
C．元件长宽比愈小，磁阻效应愈大
D．磁阻效应与几何形状无关
填空题：
1. 金属导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象称为应变效应。
2. 根据热敏电阻温度特性的不同，可将热敏电阻分为负温度系数热敏电阻、正温度系数热敏电阻和突变型温度系数热敏电阻。
3. 电感传感器按其转换方式的不同分为自感式、互感式和涡流式。
4. 当金属平面置于交变磁场中时，就会产生感应电流，这种电流在金属平面内式闭合的，称为涡流。
5. 光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，是以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的传感器。
6. 压电传感器主要利用纵向压电效应。
名词解释： 1. 热电效应
答：将两种不同的导体组成一个闭合回路，若两个结合点的温度不同，则在回路中就有电流产生，这种现象称为热电效应。
2. 霍尔效应
答：所谓霍尔效应是指当半导体中流过电流时，若在与该电流垂直的方向上外加一个磁场，则在于电流及磁场分别成直角的方向上会产生一个电压。这种现象称为霍尔效应。
3. 压阻效应 答：所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向收到外力作用时，其电阻率随之发生变化的现象。
4. 正压电效应
答：某些物质，沿一定方向对其施加外力，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，表面有电荷出现，形成电场；当外力去除后，又重新回复到原不带电状态，这种现象称为正压电效应。
简答题：
1. 画出压电传感器与电荷放大器相连的等效电路图，并说明电荷放大器的输出电压Uo 与传感器产生的电荷量Q 及反馈电容Cf 之间的关系。 答：略。P59
2. 何为电涡流效应？电蜗流的形成范围与哪些因素有关？被测体对涡流传感器的灵敏度有何影响？ 答：略。P47
3. 简述电容式传感器的原理及分类。 答：略。P39
4. 简述半导体应变片的优缺点。
答：半导体应变片的优点是体积小，灵敏度高，较金属应变片大数十倍，频率响应范围宽。其缺点是应变灵敏度随温度变化较大，大应变下的非线性以及安装不方便等，因此其使用范围受到一定限制。
计算题：
1. 某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离
)(3.00mm =δ，介质为空气。问：
(1) 如果极板间距离变化量)(1m μδ±=?，电容的变化量C ?是多少？
(2) 如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在
)(1m μδ±=?时，读数仪表的变化量为多少？
答：略。
2. 某加速度传感器的动态特性可用如下的微分方程来描述：
x y t
y t y 1010322100.111025.2d d 100.3d d ?=?+?+ 式中 y ——输出电荷量（pC ）
x ——输入加速度值（m/s 2
）
试确定该传感器的ω0、ξ和k 的大小。
答：静态灵敏度： 8889.410
25.2101110
10
00=??==a b k 阻尼比：
01.01
1025.223000210
2
01=??=
=
a a a ξ
自振角频率：
510
2
0105.11
1025.2?=?==
a a ω
3. 有一个温度传感器，其微分方程为
x y t
y
8.04d d 20
=+ 其中y 为输出电压（mV ），x 为输入温度(O C)，试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。 答： C mv/2.04
8
.0O 00===
a b k
s 54
20
01===
a a τ 4. 某变极距型电容传感器初始极板间距为δ0=2mm ，圆形极板半径为4mm ，介质为空气，试求其静态灵敏度。（m /F 1085.812
0-?=ε）
答：对变极距电容传感器
20
0A d dC
S δεε-≈δ=
25232m 1003.5)104(r A --?=π??=π=
故
m /F 1013.11)
102(1003.51085.8A S 112
35
12200----?=????=δεε-= 5. 一变面积型平面线位移电容传感器，两极板相互覆盖的宽度为4mm ，两极板的间隙为0.4mm ，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若极板相对移动1mm ，求电容变化量？（m /F 1085.8120-?=ε）
答：变面积型平面线位移电容传感器的静态灵敏度为
F/m 1085.810
4.0108
5.8104b S 11312
30----?=????=δεε=
若极板相对移动1mm ，则电容变化量为 F 1085.810110
85.8x S C 14311
---?=???=?=?
6. 如果将120Ω的应变片贴在柱形弹性试件上，该试件的截面积为0.6×10-4m 2
，材料弹性模量E=2×101l
N/m 2
。若由5×104
N 的拉力引起应变片电阻变化为1.8Ω，求该应变片的灵敏系数。
答：应变片电阻的相对变化为
015.0120
8
.1R dR ==
柱形弹性试件的应变为
004.010
2106.0105AE F E 11
44=????==σ=ε-
应变片的灵敏系数为
75.3004
.0015
.0R dR S ==ε=
7. 用压电式加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知：加速度计灵敏度为8pC/g ，电荷放大器灵敏度为50mV/pC ，当机器最大加速度值为5g ，试求其输出电压幅值。(g 为重力加速度)
答：由题意知，振动测量系统（压电式加速度计加上电荷放大器）的总灵敏度
K=Kq ?Ku =8pC/g ×50 mV/pC=400mV/g
则当加速度值为2g 时，电压幅值为
Uo=K ?a=400mV/g ×5g=2V
应用题：
1. 根据你所学知识，设计几种工作原理不同的压力测量传感器（三种以上），并组建相应的
检测系统，说明各组成环节的作用或目的。
答：1）金属应变式传感器：将电阻应变片粘贴在各种弹性敏感软件上，当传感器承受压力作用时，传感器的阻值也发生相应的变化。
恒压源提供传感器的工作电压，电桥电路为传感器的转换电路，使机械变化量转变为电压信号，放大电路对信号进行放大，最后为采集显示部分。 2）半导体压阻式传感器
当半导体在某一方向上受力时，它的电阻率发生显著变化，这种现象称为半导体压阻现象，利用这一现象制作的半导体压阻式传感器可以用来检测压力。
3）压电式传感器
原理：压电式传感器是基于某些物质的压电效应原理而工作的。这些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形时，其表面会产生电荷，；弱将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态。 电荷放大器具有两个作用，一是将电压式传感器的微弱信号放大；二是将传感器高阻抗输出转变为低阻抗输出。
2. 采用某光电元件测量位移，其结构图如下：
设光电元件的输出为0.01v/mm ，放大器的放大倍数为500，该滤波器为1阶系统，时间常数τ＝0.001s ，ω＝1/5τ，该记录仪的灵敏度为10mm/v ，如果被测位移量最大为0.5mm ，问记录纸上记录的幅值偏移是多少？该系统灵敏度是多少？
答：最大幅值偏移：A=0.01×0.5×500×10＝25mm ； 灵敏度：k ＝25/0.5=50
3. 试画出典型智能传感器的结构图，并举例。 答：P87
压阻电桥
电压放大器
温度补偿电路
恒压源
应变电桥
放大电路 数据采集
显示
记录
光电元件
放大
滤波
记录仪
压电晶体 电荷放大器 显示输出 数据采集及显示
4. 请设计一数字转速计，画出其结构示意图并说明其工作原理和工作过程。
5. 对某压力容器进行压力测量，常用的压力电测量方法有：应变式及压电式，假设你选用的各类传感器、放大器（或调理器）及记录仪器均能满足测量要求，请回答以下问题： 分别选用压电式压力传感器及应变式压力传感器进行压力测量时，请画出测量系统的组成框图，并说明各功能组成单元的作用。 答：压电式测量系统：
各组成环节的作用：压电传感器是将压力信号转换成对应的电荷量；前置放大器作用：因为压电传感器本身产生的电荷量很小，而传感器内阻很大，因此输出信号十分微弱，所以传感器后面需要接高输入阻抗的放大器对信号进行放大和阻抗变换；信号处理：是对放大器出来的信号进一步放大检波等；最后接到显示、记录装置记录测得的信号。 应变式测量系统：
各组成环节的作用：应变式压力传感器是将压力转换成应变片的变化，使得应变片的电阻值发生变化；电桥测量电路的作用：由于应变片电阻的变化量很小，须接高精度的电桥测量电路，将电阻值转变为电压的变化；电阻应变仪：是对测量电桥输出的电压信号用一个高增益的放大器进行放大；输出显示、记录装置：对输出的信号进行记录和显示。
6. 对某压力容器进行压力测量，常用的压力电测量方法有：应变式及压电式，假设你选用的各类传感器、放大器（或调理器）及记录仪器均能满足测量要求，请回答以下问题： 选用压电式压力传感器组建测量系统时，请画出压电式传感器与相应调理器或放大器相连的等效电路图，说明各元器件的物理意义，并说明在实际使用中要注意哪些问题或事项。
答：压电传感器与电荷放大器连接的等效电路如右所示。
压电式压力传感器
输出显示、记录
前置放大器（电压放大器或电荷放大器）
-k
Q
C a
C c
C i
R f C f
U 0
应变式压力传感器 电桥测量电路 输出显示、记录装置 电阻应变仪
设放大器输入电容为C i 、传感器的内部电容为C a 和电缆电容为 C c 。 使用注意：
（1）传感器输出电缆与放大器相接时，为 防止场效应管烧坏，应先短接或放电。 （2）传感器与放大器相接时或测量时， 应进行归一化处理。
4 信号变换及调理
选择题：
1. 电阻、电感、电容等电参数变为电压或电流信号输出的一种测量电路称为（ A ）
A ．电桥
B ．滤波器 C. A/D 转换电路 D ．放大电路
2. 根据滤波器的选频特性，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和（ C ）
A ．有源滤波器
B ．数字滤波器 C. 带阻滤波器 D 一阶滤波器
3. 交流电桥平衡条件要满足（ A ）
A 两相对桥臂的阻抗模的乘积相等，阻抗角的和相等
B 两相对桥臂的阻抗模的和相等，阻抗角的和相等
C 两相对桥臂的阻抗模的乘积相等，阻抗角的乘积相等
D 两相对桥臂的阻抗模的和相等，阻抗角的乘积相等
4. 利用低频信号对高频信号的某特征参量进行控制或改变，使该特征参量随着缓变信号的规律变化的过程称为（ A ）
A ．调制
B ．解调
C 滤波
D 鉴频
5. 交流电桥供桥电压的频率0f 和输入信号的最高频率m f 的关系是（ D ） A ．m 0f f = B ．m 0f f ≥ C m 0f f < D m 0f f >>
6. 鉴频的原理是将频率变化转变为（ A ）
A 电压幅值变化
B 电压相位变化
C 电压频率变化
D 电压幅值和相位变化
7. 从已调制波中不失真地恢复原有的低频调制信号的过程称为（ B ）
A ．调制
B ．解调
C 滤波
D 数模转换
8 将采样信号的电压幅值经过舍入或者截尾的方法变为只有有限个有效数字的数的过程称为（ C ）
A ．采样
B ．解调
C 幅值量化
D 编码
9. 下面对直流电桥描述正确的是（ D ）
A 直流电桥不易引入工频干扰
B 直流电桥适用于动态量的测量
C 直流电桥对导线连接方式要求较高
D 直流电桥的输出是直流量
10. 在调制解调技术中，将控制高频振荡信号的缓变信号称为（A ）
A．调制信号B．解调信号 C 载波信号 D 调幅波
11. 下面对A/D转换器描述正确的是（B ）
A A/D转换器位数越多，则量化增量越大，量化误差越小，分辨力越高
B A/D转换器位数越多，则量化增量越小，量化误差越小，分辨力越高
C A/D转换器位数越多，则量化增量越大，量化误差越大，分辨力越高
D A/D转换器位数越多，则量化增量越大，量化误差越大，分辨力越低
12. 下面对A/D转换器描述正确的是（B ）
A A/D转换器位数越多，则量化增量越大，量化误差越小，分辨力越高
B A/D转换器数字转换精度由最大量化误差决定
C A/D转换器转换时间越长，转换速度越高
D A/D转换器转换速度与转换器的位数无关
名词解释：
1.电桥
答：电桥是将电阻、电感、电容等电参数变为电压或电流信号输出的一种测量电路。
2. 幅值量化
答：幅值量化就是将采样信号的电压幅值经过舍入或者截尾的方法变为只有有限个有效数字的数的过程。
3. 滤波器
答：滤波器是一种选频装置，它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。
简答题：
1.简述电桥的定义及分类。
答：电桥是将电阻、电感、电容等电参数变为电压或电流信号输出的一种测量电路。根据供桥电源性质可分为直流电桥和交流电桥；按输出测量方式可分为平衡输出电桥和不平衡输出电桥。
2. 简述直流电桥平衡条件。
答：直流电桥平衡条件：两相对桥臂的电阻值的乘积相等。
3. 简述交、直流电桥平衡条件。
答：交流电桥平衡条件：两相对桥臂的阻抗模的乘积相等，阻抗角的和相等。直流电桥平衡条件：两相对桥臂的电阻值的乘积相等。
4. 何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡，桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条
件？ 答：略。
5. 简述A/D 转换的步骤及采样的概念。 答：A/D 转换包括3个步骤：（1）采样，即从随时间连续变化的信号转换为在时间上是离散的信号，称时域采样；（2）量化，即在幅值上转换成量化信号，称幅值量化；（3）编码，即把连续信号变成离散的时间序列。采样就是从连续信号中，每隔一定的间隔抽取一个样本数值，从而得到由一系列离散样值构成的离散信号的过程。
6. 简述采样定理。
答：为了避免混叠，以便采样后仍能准确地恢复原信号，采样频率s f 必须不小于信号最高频率c f 的2倍，这就是采样定理。
7. 试述直流电桥的优缺点。 答：直流电桥具有如下优点：（1）采用直流电源作为激励电源，而直流电压稳定性高；（2）电桥的输出时直流量，可用直流仪表测量，精度高；（3）电桥与后接仪表之间的连接导线不会形成分布参数，因此对导线连接方式要求较低；（4）电桥的平衡电路简单，仅需对纯电阻的桥臂调整即可。直流电桥的缺点易引入工频干扰，由于输出为直流量，故需对其作直流放大，而直流放大器一般比较复杂，易受零漂和接地电位的影响。
计算题：
1. 如题图所示，在等强度悬臂梁上对称位置粘贴电阻值R=120Ω,灵敏系数k=
2.0的应变片，构成全桥，供桥电压为5V ，在忽略横向效应的条件下，求最大输出电压Usc=10mV 时，力F 引起悬臂梁产生的应变ε应为多少με。
答：用4片同型号的应变片4321R R R R 、、、按题图的方式构成直流测量全桥时，由应变片
承受的应变4321εεεε、、、产生的输出电压为
)(4
1
4321εεεε--+?±=k U u B sc
其中B U 为供桥电压。
R 1
R 3
R 2
R 4
R 1(R 2)
R 3(R 4) R 2(R 4)
R 1(R 3)
F
当4应变片4321R R R R 、、、按题图的方式粘贴于等强度悬臂梁时，有
ε
εεε
εε-====4321
于是可得
ε??±=k U u B sc
按题目给定的条件取正号，有
ε??=k U u B sc
当V 1010mV 103μ?==sc u ，而V 5=B U 、2=k 时，可得
μεε 10002
510103
=??=?=k U u B sc
2. 以阻值，灵敏度的电阻丝应变片与阻值为的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大，当应变片的应变为1000时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压。 答：略。
5 信号分析与处理
选择题：
1. 由多个乃至无穷多个频率成分的谐波信号叠加而成，叠加后仍存在公共周期的信号是（ C ）
A ．周期信号
B ．谐波信号 C. 复杂周期信号 D ．准周期信号
2. 按信号的能量特征分类，可分为能量信号和（功率信号）
A ．功率信号
B ．谐波信号 C. 宽频信号 D ．偶信号
3. 按信号幅值随时间变化的连续性分类，可分为连续信号和（离散信号）
A ．功率信号
B ．窄频信号 C. 离散信号 D ．偶信号
4. 无法用精确的数学关系式表达，或无法确切地预测未来任何瞬间精确值的信号称为（随机信号）
A ．随机信号
B ．宽频信号 C. 连续信号 D ．偶信号
5. 信号均值x μ、方差x σ和均方值x φ具有下述关系( B )
A
x x x σμφ+= B 2
22x
x x σμφ+= C x x x σμφ-= D 2x 2x 2x σ+μ=φ
7. 正弦函数的自相关函数仍是（正弦函数）
A ．正弦函数
B ．余弦函数 C. 正切函数 D 余切函数
8. 下列描述正确的是（D ）
A 相关函数与时间延迟无关
B 自相关函数是奇函数
C 正弦函数的自相关函数仍是正弦函数
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。
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。 （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 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。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 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶
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_____。
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
《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?≥?=??
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
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)]
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
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2 x 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 ，幅值 =y ，相位=φ 。 2、 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。 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)()(0 0t 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 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 。
------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（）
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
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t 0有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移t 0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fe 1～fe 2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) 21、 不能用确定的数学公式表达的信号是（随机）信号。 22、 非线性度是表示定度曲线（偏离其拟合直线）的程度。 23、 自相关函数一定是（偶）函数。 24、 为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，通常用（相敏检波器）做为解调器。 25、 采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（2 ）倍 26、 压电式传感器前置放大器的主要作用是（把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出）。 27、在电桥测量电路中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，___全桥___接法可以获得最大的输出。 28、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用，以下说法错误的是___将传感器的低阻抗输入变成高阻抗输出___。 29、幅值调制装置实质是一个乘法器 30、理想滤波器在通带内的幅频特性为常数 31．变极距型电容传感器的输出与输入，成（非线性）关系。 32．如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大，则该窗函数的泄漏误差（越小）。 33．不能用涡流式传感器进行测量的是(非金属材料)。 34．设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（C ）的频谱为X(f ＋f0）。 A . )(0t t x - B. )(0t t x + C. t f j e t x 02)(π- D. t f j e t x 0 2)(π 35．压电式传感器后面的放大器的主要功能为（阻抗变换和信号放大）。 36．一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输 出电压（加大两倍） 二、判断题
《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 ‘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
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）