第四、五章 信号调理、记录和显示
（一）填空题
1、 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为 输出的装置。
2、 在桥式测量电路中，按照 的性质，电桥可分为直流和交流电桥。
3、 在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化的 可将其分为半桥与全桥测
量电路。
4、 调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号 ，使高频信号的幅值随被测信
号的 而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的 。 5、 调频波的解调又称为 。
6、 调频是利用信号电压的 控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而 与信号电压成
正比。
7、 常用滤波器的上、下截止频率1c f 、2c f 的定义为 ，其带宽B
＝ ，若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为 。 8、 RC 低通滤波器中RC 值愈 ，则上截止频率愈低。
9、 为提高灵敏度，磁记录仪重放磁头的线圈匝数应 ，为补偿其微分特
性，重放放大器应采用 。
10、驱动振动子转动的动力是由被记录信号电流通过振动子线圈所产生
的 。 （二）选择题
1、 设有一电路，1R 是工作桥臂，2R ，3R ，4R 是固定电阻，且4321R R R R ===。工
作时1112R R R ∆+→，则电桥输出电压≈y e （ ）。0e 为电桥的电源电压。 （1）
01
14e R R ∆ （2）
01
12e R R ∆ （3）
01
1e R R ∆ （4）
01
12e R R ∆
2、 调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 。 （1）相乘 （2）相除 （3）相加 （4）相减
3、 电路中鉴频器的作用是 。
（1）使高频电压转变成直流电压 （2）使电感量转变为电压量 （3）使频率变化转变为电压变化 （4）使频率转变为电流
4、 一选频装置，其幅—频特性在∞→2f 区间近于平直，在02→f 区间急剧衰减，这叫
滤波器。
（1）低通 （2）高通 （3）带通 （4）带阻
5、 一带通滤波器，其中心频率是0f ，-3dB 带宽是B ，则滤波器的品质因数Q 等
于 。
（1）B f +0 （2）B f -0 （3）B f 0 （4）B f 0
6、 为测量和记录Hz 200的正弦信号，最好选用 型号的振动子比较合适。 （1）FC6－120 (2) FC6—120A (3)FC6—400 （4）FC6—1200
7、 为了改善重放磁头的电压输出信号，应后续 电路。 （1）放大 （2）微分放大 （3）积分放大 （4）频率调制
8、 记录一基频为f 的方波信号，应选用固有频率n f f 的光线示波器振动子。 （1）＝ （2）2≥ （3）10≥ （4）>>
9、 伺服式记录仪的特点是 。
（1）记录缓变信号幅值准确性高 （2）记录缓变信号幅值准确性低 （3）记录中频信号幅值准确性高 （4）记录高频信号准确性高
10、在选用振动子时，除了使阻尼比接近0.7 外，应使被测正弦信号的最高频率m f
振动子的固有频率n f 。
（1）＝ （2）>2倍 （3）≤（0.5~0.6）倍 （4）<0.1倍 （三）判断对错题（用√或×表示）
1、 平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。 （ ）
2、 调幅波是载波与调制信号的叠加。 （ ）
3、 带通滤波器的波形因数λ值越大，其频率选择性越好。 （ ）
4、 将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。 （ ） （四）简答和计算题
1、 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？
2、 调幅波的解调方法有哪几种？
3、 抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率如何确定？
4、 相关滤波器的的基本原理是什么？举例说明其工程应用。
5、 以阻值Ω=120R ，灵敏度2=S 的电阻丝应变片与阻值为Ω120的固定电阻组成电桥，
供桥电压V V 30=，若其负载电阻为无穷大，应变片的应变μεε2000=。 （1）求单臂电桥的输出电压及其灵敏度。 （2）求双臂电桥的输出电压及其灵敏度
6、 若)(t x 为调制信号，t f t y 02cos )(π=为载波，)(t x m 为调幅波（如图所示）
（1）利用傅里叶变换性质说明调幅过程的原理。 （2）画出载波与调幅波的双边频谱图。
第四章扫描电子显微分析与电子探针 （红色的为选做，有下划线的为重点名词或术语或概念） 1．名词、术语、概念：二次电子像，背散射电子像，吸收电子像（吸收电流像），X射线像，背散射电子衍射等。 2．扫描电子显微镜（简称“扫描电镜”，英文缩写“SEM”）一般由（）、（）、（）、（）、（）和（）等系统组成。 3．电子探针X射线显微分析（简称“电子探针”，英文缩写“EPMA”）检测特征X射线的谱仪有二种类型，即检测X射线波长和强度的谱仪叫（），检测X射线能量和强度的谱仪叫（）。 4．电子探针主要有三种工作方式，分别是（）分析、（）分析和（）分析。5．扫描电镜是利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号调制成像，类似电视摄影逐点成像方式。这各说法（）。 A．正确；B．错误 6．扫描电镜中图像的放大是由扫描系统实现的。这各说法（）。 A．正确；B．错误 7．所谓的环境扫描电镜就是指能在大气环境下工作的扫描电镜。这各说法（）。 A．正确；B．错误 8．扫描电镜的突出特点是所有的样品都能分析。这各说法（）。 A．正确；B．错误 9．通常所谓的扫描电子显微镜的分辨率是指二次电子像的分辨率。这各说法（）。 A．正确；B．错误 10．背散射电子像与二次电子像比较，其分辨率高，景深大。这各说法（）。 A．正确；B．错误 11．二次电子像的衬度主要来源于原子序数衬度。这各说法（）。 A．正确；B．错误 12．表面平整样品的背散射电子像的衬度主要来源于原子序数衬度。这各说法（）。 A．正确；B．错误 13．电子探针可以分析元素周期表上的所有元素。这各说法（）。 A．正确；B．错误 14．电子探针是一种微区成分分析方法。这各说法（）。 A．正确；B．错误 15．二次电子像的衬度主要来源于（）。 A．形貌衬度；B．原子序数衬度；C．质厚衬度；D．衍射衬度 16．表面平整样品的背散射电子像的衬度主要来源于（）。 A．形貌衬度；B．原子序数衬度；C．质厚衬度；D．衍射衬度 17．电子探针是一种（）。 A．微区元素成分分析方法；B．物相分析方法；C．结构分析方法；D．形貌分析方法18．所谓扫描电镜的分辨率是指（）像的分辨率。 A．背散射电子；B．吸收电子；C．特征X射线；D．二次电子 19．在扫描电镜中，下列二次电子像衬度最亮的区域是（）。 A．和电子束垂直的表面；B．和电子束成30o的表面；C．和电子束成45o的表面； D．和电子束成60o的表面。 20．简述扫描电镜的结构、原理、特点。
测试技术试题和答案 测试技术zz 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、对信号的双边谱而言，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 。 2、试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141n 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
第四章电涡流传感器思考题与习题答案 1. 单项选择题 1）欲测量镀层厚度，电涡流线圈的激励源频率约为___D___。而用于测量小位移的螺线管式自感传感器以及差动变压器线圈的激励源频率通常约为___B___。 A. 50~100Hz B. 1~10kHz C.10~50kHz D. 50kHz~1MHz 2）可以利用电涡流接近开关原理检测出___C___的靠近程度。 A. 人体 B. 水 C. 黑色金属零件 D. 塑料零件 3）电涡流探头的外壳用___B___制作。 A.不锈钢 B.塑料 C.黄铜 D.玻璃 4）当电涡流线圈靠近非磁性导体（铜）板材后，线圈的等效电感L___C___，调频转换电路的输出频率f___B___。 A. 不变 B. 增大 C. 减小 5）欲探测埋藏在地下的金银财宝，应选择直径为___D___左右的电涡流探头。欲测量油管表面和细小裂纹，应选择直径为___B___左右的探头。 A. 0.1mm B. 5mm C. 50mm D. 500mm 6）用下图的电涡流方法测量齿数Z=60的齿轮的转速，测得f=400Hz，则该齿轮的转速n等于___A___r/min。 A. 400 B. 3600 C. 24000 D. 60 两种测量转速的方法 a）电感b）磁电式（电磁感应式） 1－被测旋转体（钢质齿轮）2－导磁铁心3－绕组4－永久磁铁5－汽车发动机曲轴转子 z－齿数T－传感器输出脉冲的周期 2. 用一电涡流式测振仪测量某机器主轴的轴向窜动，已知传感器的灵敏度为25mV/mm。最大线性范围（优于2.5%）为5mm。现将传感器安装在主轴的右侧，如图a 所示。使用计算机记录仪记录下的振动波形如图b所示。问： 电涡流式测振仪测量示意图 1）轴向振动a m sin t的振幅a m为____A____。 A. 1.6mm B. 3.2mm C. 8.0mm D. 4.0mm 2）主轴振动的基频f是____A____Hz。
《传感器与测试技术》 第四章 4-1 某电容测微仪的传感器为变间隙式电容传感器，其圆形极板半径mm 4=r ，工作初始间隙m m 3.00=δ，问： ⑴ 工作时，如果传感器的间隙变化1±=?δμm ，那么传感器电容量变化多少？ ⑵ 如果测量电路的灵敏度m V/pF 1001=S ，记录仪的灵敏度为m V /52格=S ，当间隙 变化1±=?δμm 时，记录仪的指示变化多少？ 解： ⑴ 变间隙式电容传感器电容量的变化为 )m 101() m 103.0(])m 104([)F/m 1085.8(16232312200----?±???????=?-≈?πδδεεA C pF 10943.4F 10943.4315--?=?≈ ⑵ 根据⑴的结论，有 格格5.2)m V /5()m V/pF 100()pF 10943.4(3≈???=?- 4-2 电容传感器中灵敏度最高的是____A______。 A. 极距变化型 B. 面积变化型 C. 介质变化型 4-3 下图为一多极板平板电容器（各极板电容并联），极板之间的有效作用区域为正方形，边长m m 40=a ，极板初始间距m m 2.00=δ。若用此传感器测量位移x ，试求此传感器的灵 敏度（μF/m m ），画出传感器的输入输出特性曲线（极板间为空气，F/m 1085.8120-?=ε）。 0δ x 解： 本传感器可看成是三对相同的极板所构成的平板电容器的并联。总电容量为 δεδεε2 0033a A C == （δ为极板间距） 当被测位移x 使δ在0δ附近变化时，传感器的灵敏度近似为
F/m m 10062.1F/m 10062.1)102.0()1040(1085.8331292 323122020-----?-=?-=?????-=-≈=δεδa d dC S 传感器的输入输出特性曲线如下图所示。 0C C 0
第一章 信号及其描述 (一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中,并依靠它们来传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量;而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点:离散的 ，谐波型 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ、均方值2x ψ，方差2x σ；。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱(相频谱）总是 奇 对称。 (二)判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。( v) 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ ｖ ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。( ｘ ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。( x ) 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ v ) (三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ｜x ｜和均方根值ｘｒms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ,和概率密度函数ｐ(ｘ)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数?? ?≥<=T t T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 (一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+=ωωj j H ,输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/２ ,幅值=y √2/2 ,相位=φ －４５ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和222 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。12３ 3、 为了获得测试信号的频谱,常用的信号分析方法有 傅里叶级数展开式 、 和 傅里叶变换 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时,该系统能实现 延时 测 试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高,就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置,其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 (二)选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2)线性度 (3）回程误差 (4)阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 3 响应的卷积。 (１）正弦 (2）阶跃 (３)脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ,则两环节串联组成的测试系统,其相频特性为 2 。 （1）)()(21ωωQ Q （2))()(21ωωQ Q + （3）) ()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4))()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中,超调量 4 。 (1）存在，但＜５％ （２)存在,但＜1 (３）在时间常数很小时存在 (4)不存在
各章节习题(后附答案) 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。（）
第四、五章 信号调理、记录和显示 （一）填空题 1、 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为 输出的装置。 2、 在桥式测量电路中，按照 的性质，电桥可分为直流和交流电桥。 3、 在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化的 可将其分为半桥与全桥测 量电路。 4、 调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号 ，使高频信号的幅值随被测信 号的 而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的 。 5、 调频波的解调又称为 。 6、 调频是利用信号电压的 控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而 与信号电压成 正比。 7、 常用滤波器的上、下截止频率1c f 、2c f 的定义为 ，其带宽B ＝ ，若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为 。 8、 RC 低通滤波器中RC 值愈 ，则上截止频率愈低。 9、 为提高灵敏度，磁记录仪重放磁头的线圈匝数应 ，为补偿其微分特 性，重放放大器应采用 。 10、驱动振动子转动的动力是由被记录信号电流通过振动子线圈所产生 的 。 （二）选择题 1、 设有一电路，1R 是工作桥臂，2R ，3R ，4R 是固定电阻，且4321R R R R ===。工 作时1112R R R ?+→，则电桥输出电压≈y e （ ）。0e 为电桥的电源电压。 （1） 01 14e R R ? （2） 01 12e R R ? （3） 01 1e R R ? （4） 01 12e R R ? 2、 调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 。 （1）相乘 （2）相除 （3）相加 （4）相减 3、 电路中鉴频器的作用是 。 （1）使高频电压转变成直流电压 （2）使电感量转变为电压量 （3）使频率变化转变为电压变化 （4）使频率转变为电流
第三章 常用传感器 （一）填空题 1、 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）。 2、 金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用 引起的电阻 变化，后者利用 变化引起的电阻变化。 3、 为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影 响，实际应用时常常采用 工作方式。 4、 压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式： 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。 5、 涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的 效应。 6、 压电式传感器是利用某些物质的 而工作的。 （二）选择题 1、 电阻应变片的输入为 。 （1）力 （2） 应变 （3）速度 （4）加速度 2、 结构型传感器是依靠 的变化实现信号变换的。 （1）本身物理性质 （2）体积大小 （3）结构参数 （4）电阻值 3、 不能用涡流式传感器进行测量的是 。 （1）位移 （2）材质鉴别 （3）探伤 （4）非金属材料 4、 变极距面积型电容传感器的输出与输入，成 关系。 （1）非线性 （2）线性 （3）反比 （4）平方 5、 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 。 （1）长度 （2）截面积 （3）电阻率 （4）高通 6、 压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的 产生变化。 （1）固有频率 （2）阻尼比 （3）灵敏度 （4）压电常数 7、 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是 传感器。 （1）电容式 （2）压电式 （3）电阻式 （4）电涡流式 8、 光电倍增管是利用 效应制成的器件。 （1）内光电 （2）外光电 （3）光生伏特 （4）阻挡层 （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（ ） 2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（ ） 3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（ ） 4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（ ） （四）简答和计算题 1、 哪些传感器可选作小位移传感器？ 2、 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么？涡流式传感器能否测 量大位移量？为什么？ 3、 电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？ 4、 电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是 什么？ 5、 压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？ 6、 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？
各章节习题(后附答案) 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()(0ϕω+=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 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)()(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。（ ） （四）简答和计算题 1、 什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？
绪论 1 .举例说明什么是测试？ 答：(1) 测试例子： 为了确定一端固定的悬臂梁的固有频率，我们可以采用锤击法对梁进行激振，再利用压电传感器、电荷放大器、波形记录器记录信号波形，由衰减的振荡波形便可以计算出悬臂梁的固有频率。（2）结论： 由本例可知：测试是指确定被测对象悬臂梁的属性—固有频率的全部操作，是通过一定的技术手段—激振、拾振、记录、数据处理等，获取悬臂梁固有频率的信息的过程。 2. 测试技术的任务是什么？ 答：测试技术的任务主要有: 通过模型实验或现场实测，提高产品质量； 通过测试，进行设备强度校验，提高产量和质量； 监测环境振动和噪声，找振源，以便采取减振、防噪措施； 通过测试，发现新的定律、公式等； 通过测试和数据采集，实现对设备的状态监测、质量控制和故障诊断。 3. 以方框图的形式说明测试系统的组成，简述主要部分的作用。 （1）测试系统方框图如下： （2）各部分的作用如下： 传感器是将被测信息转换成某种电信号的器件；
●信号的调理是把来自传感器的信号转换成适合传输和处理的形式； ●信号处理环节可对来自信号调理环节的信号，进行各种运算、滤波和分析； ●信号显示、记录环节将来自信号处理环节的信号显示或存贮。 ●模数（A/D）转换和数模（D/A）转换是进行模拟信号与数字信号相互转换，以便用计 算机处理。 4.测试技术的发展动向是什么? 传感器向新型、微型、智能型方向发展； 测试仪器向高精度、多功能、小型化、在线监测、性能标准化和低价格发展； 参数测量与数据处理向计算机为核心发展； 第一章 1求周期方波的傅立叶级数（复指数函数形式），画出|c n|-ω和ϕ-ω图。 解：(1)方波的时域描述为：
4-1 （a ）i m m x U x x x x U = x i m U U x x = ∴ （b ）m b m a x x U x x U U 210+= （c ）221210m m m x x x U x x x x U U == 4-2解：该表在1000kPa 时满量程，此时设B 点向下移动x cm 电流表以外做戴维南等效： 开路时，V 5.2=A U ，(V)-2.555 5.2x x U B =⨯-= 开路电压 (V))5.2(5.2x x U AB =--= 等效电阻（去掉5V 电压源，短接） 500 ) 100250)(100250(250)5 500 250//()5 500 250()500//500(0x x x x R -++=-++= 即： 此时电流表满量程100div ，即I=100μA=10-4A 4 10 05 .625500 ) 100250)(100250(250-=+-++ = ∴x x x I 解得μm 1000cm 1.0==x 若B 点下移500μm ，则压力 )kPa (50010001000 500=⨯= x p 4-3解：2 6Ebh Fl = ε （参见P110，公式4-43） R1、R2的应变：)(200010 10 310210201066 3 5 3 1μεε=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= --- R3、R4的应变：)(120010 10 310210121066 3 5 3 2μεε=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= --- ∴ )(4.10010 200021001006 11Ω=⨯⨯⨯+=+=-εRk R R )(6 .9910 200021001006 12Ω=⨯⨯⨯-=-=-εRk R R
第四章 一、选择题 1.在动态测试中，电桥的输出量通常采用 。 A ．电阻量 B ．电压量 C ．电流量 D ．电感量 2.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 3.为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是 。 A.半桥双臂各串联一片电阻应变片 B.半桥双臂各并联一片电阻应变片 C.适当提高电桥的电源电压 D.增大应变片的初始电阻值 4.为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，传感器的两个电容应当连接成 。 A.并联电路 B.串联电路 C.电桥电路 5.交流电桥的供桥电压频率为0f ，输入信号的最高频率为m f 。它们之间关系应满足 。 A.m f f =0 B.m f f <0 C. m f f ≥0D ．m f f 》0 6.调幅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 7.在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是 。 A.恢复载波信号 B.恢复调制信号的幅值和极性 C.恢复已调制渡 D ．恢复调制信号的幅值 8.要使RC 低通滤波器的通带加宽，则RC 值应 。 A.增加 B.减少 C.不变 9.在一定条件下RC 带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器 而成的。 A.串联 B.并联 C.串并联 D.叠加 10.理想滤波器的滤波因素=λ 。 A.－l B. O C. l 二、填空题 1.调制有 、 和 三种类型，将调制高频振荡的缓变信号称为 ， 载送缓变信号的高频振荡称为 ，经调制后的高频振荡波称为 。 2.调幅装置实质上是一个 ，典型调幅装置是 。 3.调幅波的解调器是 ，调频波的解调器称为 。 4.调幅波经相敏检波后，既能恢复信号电压的 ，又能反映其 。 5.RC 低通滤波器中的RC 值越大，则其上限频带越 。 6.高通滤波器的截止频率c f ，在 条件下可作为 用，在 条件下，可 作为微分器用。 7．滤波器因素=λ ，理想滤波器的=λ 。 8.带通滤波器的中心频率0f 与上、下截止频率间的关系是 。
4.1 传感器在测试系统中的作用是什么？传感器分类有哪些？ 作用：传感器能检测物理量、电量和化学量等信息，并把其转换成计算机能够理解额电信号。 分类： 1.传感器按所属学科可分为物理型、化学型和生物型传感器等。 2.传感器按转换原理可分为电阻式、电感式、电容式、电磁式、光电式、热电式、压电式、 霍尔式、微波式、激光式、超声式、光纤式及核辐射式传感器等。 3.传感器按用途可分为温度、压力、流量、重量、位移、速度、加速度、力、电压、电流、 功率传感器等。 4.传感器按转换过程中的物理现象可分为结构型和物性型传感器等。 5.传感器按转换过程中的能量关系可分为能量转换型和能量控制型转换器等。 6.传感器按输出量的形式可分为模拟式和数字式传感器等。 7.传感器按功能可分为传统型和智能型传感器等。 8.传感器按输出参数可分为电阻型、电容型、电感型、互感型、电压（电势）型、电流型、 电荷型及脉冲（数字）型传感器等。 9.传感器按输出阻抗大小可分为低输出阻抗型和高输出阻抗型传感器等。 4.2 总结本章，介绍各种传感器的工作原理、测量电路、结构及使用特点和应用实例。 1.机械式传感器 工作原理：机械式传感器的输入量可以是力、压力、温度等物理量，而输出则为弹性元件本身的弹性变形，这种变形经放大后可带动仪表指针偏转，借助刻度指示出被测量的大小。特点：结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等。 应用实例：用于测力或侧重的环形测力计、弹簧秤等；用于测量流体压力的波纹膜片、波纹管等；用于温度测量的双金属片等 2.电阻式传感器 工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种传感器。 （1）电位器式电阻传感器 如果电阻丝直径和材质一定时，则电阻值R随导线长度L的变化而变化。 特点：结构简单、尺寸小、性能稳定、受环境影响小、不需要放大、滑线变阻器式传感器精度可达0.1%。 应用实例：重量的自动检测-配料设备、煤气包储量检测等。
机械工程测试技术 课后习题及答案 第一章传感器及检测系统的基本概念 1、检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用 2、怎样选择仪表的量程大小？ 3、测量误差可以分为哪几类？引起各类误差的原因是什么？ 4、传感器按照被测物理量来分，可以分为哪几种？ 5、某电路中的电流为10A，用甲乙两块电流表同时测量，甲表读数为10.8A，乙表读数为9.5A，请计算两次测量的绝对误差和相对误差。 6、用1.0级量限100V的电压表甲，0.5级量限250V的电压表乙分别测量某电压，读数皆为80V，试比较两次测量结果的准确度。 7、有三台测温仪表，量程均为0～800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？ 解答： 1、一个完整的工程检测系统包括：传感器、信号调理电路、信号处理电路和显示记录部分。 各部分作用： 传感器——感受被测量，并将其转换为电信号； 信号调理电路——将传感器输出信号进行放大和转换； 信号处理电路——对电信号进行计算和分析； 显示记录部分——显示记录测试结果。 2、应根据被测量的大小，兼顾仪表的准确度等级和量程，使其工作在不小于满度值2/3以上的区域。 3、测量误差可以分为：系统误差、随机误差和疏失误差三类。引起的原因如下: 系统误差——仪器误差、零位误差、理论误差、环境误差和观察者误差等 随机误差——温度、磁场，零件摩擦、间隙，气压和湿度的变化，测量人员分辨本领的限制等 疏失误差——操作、读数、记录和计算等方面的人为误差等 4、传感器按被测物理量可以分为：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。 5、绝对误差：△I= I﹣I=10.8-10=+0.8A；△I= I﹣I=9.5-10=﹣0.5A
测试技术传感器第四章题型小结 一、选择题 1. 电涡流式传感器是利用什么材料的电涡流效应工作的。（ A ） PVF A. 金属导电 B. 半导体 C. 非金属 D. 2 2. 为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（B ）。 A. 电压放大器 B. 电荷放大器 C. 前置放大器 D. 电容放大器 3. 磁电式绝对振动速度传感器的数学模型是一个（B ）。 A. 一阶环节 B. 二阶环节 C. 比例环节 D. 高阶环节 4. 磁电式绝对振动速度传感器的测振频率应（A ）其固有频率。 A. 远高于 B. 远低于 C. 等于 D. 不一定 5. 随着电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度将（C ）。 A. 相应减小 B. 比例增加 C. 保持不变 D. 不确定 6. 压电式加速度计，其压电片并联时可提高（B ）。 A. 电压灵敏度 B. 电荷灵敏度 C. 电压和电荷灵敏度 D. 保持不变 7. 调频式电涡流传感器的解调电路是（C ）。 A. 整流电路 B. 相敏检波电路 C. 鉴频器 D. 包络检波电路 8. 压电式加速度传感器的工作频率应该（C ）其固有频率。 A. 远高于 B. 等于 C. 远低于 D. 没有要求 9. 下列传感器中哪个是基于压阻效应的？（ B ） A. 金属应变片 B. 半导体应变片 C. 压敏电阻 D. 磁敏电阻 10. 压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（B ）成正比。 A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 频率 11. 石英晶体沿机械轴受到正应力时，则会在垂直于（B ）的表面上产生电荷量。 A. 机械轴 B. 电轴 C. 光轴 D. 晶体表面 12. 石英晶体的压电系数比压电陶瓷的（C ）。 A. 大得多 B. 相接近 C. 小得多 D. 不确定 13. 光敏晶体管的工作原理是基于（ B ）效应。 A. 外光电 B. 内光电 C. 光生电动势 D. 光热效应 14. 一般来说，物性型的传感器，其工作频率范围（A ）。 A. 较宽 B. 较窄 C. 较高 D. 不确定 15. 金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由（B ）来决定的。 A. 贴片位置的温度变化 B. 电阻丝几何尺寸的变化 C. 电阻丝材料的电阻率变化 D. 电阻丝材料长度的变化 16. 电容式传感器中，灵敏度最高的是（C ）。 A. 面积变化型 B. 介质变化型 C. 极距变化型 D. 不确定 17. 极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为（B ） A. 电容量微小影响灵敏度 B. 灵敏度与极距的平方成反比，间距变化大则产生非线性误差 C. 非接触测量 D. 两电容极板之间距离变化小
第一章 测试技术基础知识 1.4 常用的测量结果的表达方式有哪3种？对某量进行了8次测量，测得值分别为： 82.40、82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46。试用第3种表达方式表示其测量结果。 解：1）常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于t 分布的表达方式和 基于不确定度的表达方式等3种 2）基于不确定度的表达方式可以表示为 0x s x x x n σ∧ =±=± 均值为 8 1 18i i x x ===∑82.44 标准偏差为 8 2 1 () 7 i i x x s =-= =∑0.04 样本平均值x 的标准偏差的无偏估计值为 ˆ8 x s σ ==0.014 所以 082.440.014 x =±
第二章 信号描述与分析 2.2 一个周期信号的傅立叶级数展开为 12ππ120ππ ()4( cos sin )104304 n n n n n y t t t ∞ ==++∑（t 的单位是秒） 求：1）基频0ω；2）信号的周期；3）信号的均值；4）将傅立叶级数表示成只含有正弦项的形式。 解：基波分量为 12ππ120ππ ()|cos sin 104304 n y t t t == + 所以：1）基频0π (/)4 rad s ω= 2）信号的周期0 2π 8()T s ω== 3）信号的均值 42a = 4）已知 2π120π ,1030 n n n n a b == ，所以 2222 2π120π( )() 4.00501030 n n n n n A a b n π=+=+= 120π30arctan arctan arctan 202π10 n n n n b n a ϕ=-=-=- 所以有 0011 π ()cos()4 4.0050cos(arctan 20)24n n n n a n y t A n t n t ωϕπ∞∞ ===++=+-∑∑
机械工程测试技术基础习题解答 教材：机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业出版社，2006年9月第3版第二次印刷。 绪 论 0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。 解答：教材P4~5，二、法定计量单位。 0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。 3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标 准传递到工作计量器具。 0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差） 0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。 ①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm 2 解答： ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈± ②6 0.00003/25.04894 1.197655/10±≈± ③0.026/5.482 4.743±≈‰ 0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书 INC-1(1980)》的要点是什么？ 解答： (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。 (2)要点：见教材P11。 0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答： (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而 引用误差=绝对误差/引用值 其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。量程越大，引起的绝对误差越大，所以在选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程。 (2)从(1)中可知，电表测量所带来的绝对误差=精度等级×量程/100，即电表所带来的绝对误差是一定的，这样，当被测量值越大，测量结果的相对误差就越小，测量准确度就越高，所以用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用。 (3)150V 的0.5级电压表所带来的绝对误差=0.5×150/100=0.75V ；30V 的1.5级电压表所带来的绝对误差=1.5×30/100=0.45V 。所以30V 的1.5级电压表测量精度高。