北京工业大学2009—2010学年第二学期
测试技术基础试卷（闭卷）
班级 学号 姓名 成绩
一、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 。
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
(s i n c )(T
T W ωω=，则时延窗函数)(0t t w -的频谱为
。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。
二、选择题（20分，每题1分）
1. 描述传感器静态特性的指标有 D 。
A 幅频特性
B 稳定时间
C 动态范围
D 线性度 2. 下列统计参数中，用以描述随机信号波动范围的参数为 B 。 A 均值 B 方差 C 均方值 D 概率密度函数 3．信号的时域描述与频域描述通过 C 来建立关联。
A 拉氏变换
B 卷积
C 傅立叶变换
D 相乘 4．理想滤波器在通带内的幅频特性为 A 。
A 常数
B 零
C 零或常数
D 无法确定
5. 如果隔振台对低频激励起不了明显的隔振作用，但对高频激励却有很好的隔振作用，那么，隔振台属于 B 。
A 高通滤波器
B 低通滤波器
C 带通滤波器
D 带阻滤波器 6．测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为 D 。 A 量程 B 灵敏度 C 精确度 D 分辨力
7．已知变磁通式转速传感器的测速齿轮的齿数为30，若测得感应电动势的频率为300Hz ，则被测轴的转速为 D 。
A 300转/分
B 480转/分
C 900转/分
D 600转/分 8．滤波器的-3dB 截止频率指信号幅值衰减为输入幅值 C 对应的频率。 A
2 B 1 C 2/2 D 1/2
9．对连续信号进行采样时，若信号的记录时间不变，采样频率越高，则 C 。
A 泄漏误差越大
B 频率混叠越严重
C 采样点数越多
D 频域分辨率越低
10．压电式传感器目前多用于测量 D 。
A 静态力
B 温度
C 速度
D 加速度与动态力
11．当∞→τ时，两信号的互相关函数呈周期变化，说明两信号必定 B 。 A 为周期信号 B 含有同频率的周期成分 C 为非周期信号 D 含有不同频率的周期成分 12．滤波器的带宽越小，表示该滤波器 D 。
A 建立时间越短，频率分辨率越低
B 建立时间越长，频率分辨率越低
C 建立时间越短，频率分辨率越高
D 建立时间越长，频率分辨率越高
13．若0δ、δ?分别为变极距型电容式传感器极板间的初始极距和极距变化量，S 为极板面积，在1<
δεδ? B ．2δεδ? C ．0δεS D ．20
δεS 14．若瞬变信号)(t x 的频谱为)(f X ，则信号)(bt ax (其中a 、b 均为正实常数)的频谱为 A 。 A ()a f X b b B ()b f X a b C
()b f X a a
D )(a f X b a
15．测试系统动态特性的测定方法包括阶跃响应试验和 A 试验。
A 频率响应
B 脉冲响应
C 传递函数
D 任意输入响应 16．以下 C 的频谱为连续频谱。
A 周期矩形脉冲
B 正弦函数
C 矩形窗函数
D 周期方波 17．单位脉冲函数的采样特性表达式为 A 。 A
)(d )()(00t x t t t t x =-?
∞
∞
-δ B )()(*)(00t t x t t t x -=-δ
C )()(*)(t x t t x =δ
D 1)(?t δ 18．属于物性型传感器为 D 。
A 应变式传感器
B 电感式传感器
C 电容式传感器
D 压电式传感器 19．可以实现非接触振动测量的传感器为 B 或者C 。
A 应变式传感器
B 电感式传感器
C 电容式传感器
D 压电式传感器
20．动态电阻应变仪中相敏检波电路的作用是 B 。
A 幅值调制
B 幅值解调
C 频率解调
D 滤波 三、计算题（共30分）
1．已知周期矩形脉冲信号的傅立叶级数展开式为：∑∞
-∞
==
n t
jn e
T
n c T
t x 0)(
sin )(ωπττ
，其时域波形和频谱如下图所示。其中周期矩形脉冲的周期为T ，脉冲宽度为τ。（10分）
（1） 若25.0=τms ，ms 1=T ，该周期矩形脉冲信号的带宽为 4000 Hz ，谱线间隔为
1000 Hz 。
（2） 若矩形脉冲幅度和宽度τ保持不变，周期变为ms 2=T 时，其带宽为 4000 Hz 、谱线
间隔为 500 Hz ，频谱最大幅度为 0.125 。
2．若要求100Hz 正弦信号通过某一阶滤波器后，幅值误差小于5％，问该一阶滤波器的时间常数最大为多少？120Hz 正弦信号通过该滤波器后，幅值误差为多少？(6分)
解：滤波器作为一阶系统，有
11)(+=
s s H τ 和 2
12]
)2(1[1
)(f f H πτ+= 对于同一频率f ，τ越大，测量误差越大，令 f =100Hz, 测量误差小于5%，即
95.0)(>f H ，求出41023.5-?<τ。
所以该滤波器的时间常数最大取为4
1023.5-?=τ。
120Hz 正弦信号通过该滤波器时，有93028.0)(=f H ，即幅值误差为6.972%。
3．某等截面梁（泊松比为0.3）受单向拉力F 作用，将灵敏系数为2.4的四个应变片粘贴在梁上，如下图所示。(1) 请利用粘贴的四片应变片组成全桥（绘制电桥图），实现拉力F 的测量。(2) 若供桥电压为8V ，应变片R 1和R 3产生应变为150με（1με＝1×10-6），问电桥输出电压是多少？ (8分)
R1
R2
解：
)(4
)(411114321μεεμεεεεεε+++=-+-=
K e
K e e i i o mV V K e K e i i 872.1)3.01(101504.228)1(2)11(4611=+???=+=+++=-μεμμε
4．利用压电式传感器组成加速度测量系统。其中压电式传感器的灵敏度cp S =9.00Pc/g ，它与灵敏度为VC S =0.005V/Pc 的电荷放大器联接后，接到灵敏度为XV S =20mm/V 的示波器上显示。试画出该加速度测量系统的方框图，并计算系统总灵敏度S 。（6分） 解：
g mm V mm Pc V g Pc S S S S XV VC CP /9.0/20/005.0/0.9=??=?
?=
四．分析应用题（20分）
1．何为系统不失真测试条件？根据右图所示二阶系统的幅频特性和相频特性曲线，说明如何选择二阶系统动态特性参数及工作频带？（6分）
解：不失真测试条件：幅频特性为一常数，相频特性与频率成线性的关系。
对于一个二阶系统来说，在
3.00
<ωω
的范围内，系统的幅频特性接近一条直线，其幅值变化不超过10%，但从相频曲线上看，曲线随阻尼比的不同剧烈变化。其中当ξ接近于零时相位为零，此时可以认为是不失真的。而当ξ在8.0~6.0范围内时，相频曲线可以近似认为是
一条起自坐标系原点的斜线。
2．周期信号的傅立叶级数表达式的物理含义为：周期信号可以分解成众多具有 不同频率 的 谐波 信号，该周期信号可以利用傅立叶级数中的某几项之和逼近。下图为周期方波在不同阶次谐波逼近波形，请问，基波频率为 250Hz ，图 a 逼近中谐波阶次更高。（4分）
图(a) 图(b)
1 2 3 4 5 6 7 -1.5
-1.0
-0.5
0 0.5
1.0 1.5
幅度/V
时间/ms
1 2 3 4 5 6 7 -1.5
-1.0
-0.5
0.5 1.0
1.5
幅度/V
时间/ms
0 0 8 9 10
8 9 10
3．下图为采用某一种传感器测量不同的非电量的示意图。图中被测物体2均为金属材料制成，1为传感器。试问：（6分） （1）该种传感器是何种传感器？ （2）图中分别测量的是哪些非电量？ （3）总结该种传感器的两个优点。
（a ） （b ） （c ）
答：（1）涡流传感器
（2）（a ）测转速，（b ）测材料的厚度，（c ）计数 （3）结构简单，使用方便，非接触测量等优点
4. 已知某位移传感器的位移测量值右侧表所列，其拟合直线为x y 8.62.2+-=，试问： 此拟合直线能否满足线性误差小于5%的要求？(4分)
答：根据已有拟合直线，计算当x 取不同值时，对应的y 值 及误差为：
当0=x 时， 2.28.622.2-=+-=x y ， 对应误差为-2.2 当85.1=x 时，38.108.622.2=+-=x y ， 对应误差为0.38 当45.3=x 时，26.218.622.2=+-=x y ， 对应误差为0.26 当92.4=x 时，256.318.622.2=+-=x y ， 对应误差为1.256 当22.6=x 时，096.408.622.2=+-=x y ， 对应误差为0.096 当37.17=x 时，916.478.622.2=+-=x y ， 对应误差为-2.084
所以，最大误差出现在当0=x 时，此时误差2.2max -=?L 线性误差为%5%4.4%10050
2
.2%100max <=?=
??=Y
L L δ，故此拟合直线能满足线性误差小于5%的要求。
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
一、填空（1分＊20=20分） 1．传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2．表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3．电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程直线位移。 5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 8．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9．热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10．金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形状的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12．传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器， 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14．铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15．减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16．空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的， 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管， 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18．把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称莫尔条纹。 19．霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输出。 20．磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21．霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分＊6=12分,5、6题答案不止一个） C 1.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比； C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式；
第1章传感器与检测技术基础思考题答案 l.检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。 答:一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然,传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件,是检测系统最重要的环节,检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号.通常传感器输出信号是微弱的,就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作. 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节,主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2。传感器的型号有几部分组成,各部分有何意义？ 依次为主称(传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2; 转换原理—-用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3; 序号-—用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Ｑ不用）。 例：应变式位移传感器: C ＷＹ-ＹB—２0；光纤压力传感器：C Y—GQ—２. ３。测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量.此时输出电压认可表示为Ｕ0，U0＝U+△U,其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量,仪表必须有较大量程以满足Ｕ０的要求,因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准.测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表-—毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载,Ｅ１、R1和R w表示电位差计的参数.在测量前调整R１使电位
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
《测试技术》期末考试样卷及参考答案（评分标准） 一、填空题：（每空１分，共２０分） 1、动态信号的描述可在不同的域中进行，它们分别是 时域 、 频域 和 幅值域 。 2、周期信号的频谱是 离散 的；在周期信号中截取一个周期，其频谱是 连续 的。 3、周期性方波的第2条谱线代表方波的 3 次谐波。 4、影响二阶测试装置动态特性的参数为 固有频率 和 阻尼比 。 5、动态测试中，保证幅值不失真的条件是 幅频特性为常数 ，保证相位不失真的条件是 相频特性与频率呈线性关系 。 6、半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的 压阻效应 来工作的，压电式传感器的工作原理是基于 压电 材料的 压电效应 来工作的。 7、调幅波经相敏检波后，即能反映出 调制信号 电压的大小，又能反映其 相位 。 8、动圈式磁电指示仪表的工作频率比光线示波器的工作频率 低 ，这是由它们的 固有频率决定的。 9、对具有最高频率为f c 的时域信号x(t)进行采样，采样频率为f s ，若要采样后的信号频谱不产生混叠，则必须满足f s ≥2 f c 。 10、时域信号的 截断 将导致能量泄漏。 11、频域采样将导致 栅栏效应和时域周期延拓 。 二、简答或名词解释：（每小题4分，共24分） １、已知)sin(?ω+t 的概率密度函数为)1/(12 x -π，请写出)sin(0t x a ω+的概率密度函数表达式，并画出其图形。 答：概率密度函数表达式：))(/(12 20a x x --π （表达式或图形正确可得3分） ２、线性系统。 答：输入、输出关系可用常系数线性微分方程描述的系统。 或：具有迭加特性和频率保持特性的系统。 ３、频率保持特性。 答：线性系统输出信号频率恒等于输入信号频率。 ４、已知一信号的频谱如图所示，请写出其对应的时域函数x(t)。
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
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。（ ）
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
第一章检测技术的基础知识 一、填空题 1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。 2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。 3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。 4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值2/3 的区域。 5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。 7、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。（因为U≥2/3Umax） 二、选择题 1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。 A．传感器 B. 测量电路 C. 输出单元 2．构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。 A．转换元件B．敏感元件C．转换电路D．嵌入式微处理器 3．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为 D 的最为合理。 A．5.0级B．2.5级C．2.0级D．1.5级 4．有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。今欲测250℃的温度，选用量程为 C 的最为合理。A．0～1000℃B．300～500℃C．0～300℃D．0～500℃ 5．某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克 力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是Ｂ。 A．绝对误差B．示值相对误差C．满度相对误差D．精度等级 6．在选购线性仪器时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为 欲测量的Ｃ左右为宜。 A．3倍B．10倍C．1.5倍D．0.75倍 7．用万用表交流电压档（频率上限为5kHz）测量100kHz、10V左右的高频电压，发现示值不到2V，该误差属 于 B 。用该表主流电压档测量5号电池电压，发现每次示值均为1.8V,该误差属于 A 。 A．系统误差B．粗大误差C．随机误差D．动态误差 8．重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了Ｄ。 A．提高精度B．加速其衰老C．测试其各项性能指标D．提高可靠性能 9．电工实验中，采用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 B 测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于C 测量。 A．偏位式B．零位式C．微差式 三、计算题 1．有一温度计，它的测量范围为0~200℃，精度为0.5级，求： 1）该仪表可能出现的最大绝对误差。 2）当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。 2．已知待测拉力约为70N左右。现有两只仪表，一只为0.5级,测量范围为0~500N；另一只为1.0级，测量范围 为0~100N。问选用哪一只测力仪表较好？为什么？ 3．有一台测量压力的仪表，测量范围为（0~10）Mpa,压力与仪表输出电压之间的关系为U0=a0+a1p+a2p2,式中a0=1V， a1=0.6V/ Mpa，a2=-0.02V/Mpa2 求: 1)该仪表的输出特性方程; 2)该仪表的灵敏度表达式;
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，
《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?≥?=??
测试技术基础 一、判断题: 1.传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（） 2.当输入信号)(t x一定时，系统的输出)(t H，而与该系统的物理模型 y将完全取决于传递函数) (s 无关。（） 3. 所有非周期信号都是能量信号。（） 4.所有周期信号都是功率信号。（） 5. 所有随机信号都是非周期信号。（） 6.非周期信号的频谱都是连续的。（） 7.非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（） 8.模拟信号的幅值一定是连续的。（） 9.瞬态信号是能量有限信号。（） 10.瞬态信号是时间轴上的零平均功率信号。（） 11.直流信号被截断后的频谱是连续的。（） 12.信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（） 13.各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（） 14.直流信号具有无限的频谱。（） 15.幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（） 16.频响函数反映了系统响应的稳态过程。（） 17.频响函数反映了系统响应的稳态过程。（） 18.传递函数不仅反映了系统的稳态过程，还反映了系统响应的过渡过程。（） 19.若x(t)是限带信号，在被截断后必成为无限带宽的函数。( ) 20.一阶系统中常用时间常数τ作为响应上升时间。（） 21.稳态响应法不能用于一阶系统的动态特性测试。（） 22.测试系统的灵敏度越高测量性能越好。（） 23.若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。（） 24.金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的尺寸变化产生的。（） 25.在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D转换器的位数无关。（） 26.变间歇式差动变压器是一种电容式传感器。（） 27.涡流传感器分为高频透射式和低频反射式两种类型。（） 28.涡流式传感器属于能量控制型传感器（） 29.涡流传感器属于有源传感器。（） 30.压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（） 31.压电传感器要求后接的负载必须有高输入阻抗。（） 32.磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（） 33.为使四臂交流电桥平衡，若两相邻臂接入二电阻，另外两相邻臂应接入性质相同的阻抗元件。（） 34.半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。（） 35.使用电阻应变时，在半桥双臂各并联一片电阻应变片,可以提高灵敏度，这种做法正确。（） 36.在直流电桥中，只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积，则电桥一定处于平衡。( ) 37.平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。（） 38.若电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的交流测量用桥的输出是调幅波。
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。
XX大学200X——200X学年第一学期 《传感器与测试技术》期末考试试卷 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fc2、fc1，其带宽B = ；若其带宽为1/3倍频程则fc2 = fc1。 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。 A 复杂周期 B 非周期 C 瞬态 D 随机 2．平稳随机过程必须。 A 连续B统计特征与时间无关 C 各态历经 D 统计特征等于时间平均 3．一阶系统的动态特性参数是。 A 固有频率 B 阻尼比 C 时间常数 D 灵敏度 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 B 绝对误差 C 相对误差 D 非线性误差 5．电阻应变片的输入为。 A 力 B 应变 C 速度 D 加速度 6．用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。 A 传递函数 B 互相关函数 C 互谱密度函数 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。 A 电压 B 电荷 C 微分 D 积分 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。 A 电容式 B 压电式 C 电阻式 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。 A 重放速度放快 B 重放速度放慢 C 重放速度不变 D 多放几次 10. 一阶系统的阶跃响应中，超调量。 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 三、判断题（用√或×表示，在正确的题目对应的括号里填√，反之填×，每题1分，共10分） 1．（）非周期信号的频谱是连续的。 2．（）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。
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- ）。