测试技术习题与题解(2011版勘误表)
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------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.相移回答错误!正确答案: D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.3B.2C.1D.2.5回答错误!正确答案: B变极距面积型电容传感器的输出与输入,成( )关系。
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()收藏A.以上说法均不正确B.在欠阻尼状态下,一阶系统具有衰减正弦震荡,而二阶系统不存在C.在欠阻尼状态下,二阶系统具有衰减正弦震荡,而一阶系统不存在D.在阻尼状态下,二阶系统具有衰减正弦震荡,而一阶系统不存在回答错误!正确答案: C从时域上看,系统的输出是输入与该系统()响应的卷积。
第一章1答:测试技术是实验科学的一部分,主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法,是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段,起着人的感官的作用。
2答:测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。
传感器将被测物理量检出并转换为电量,中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析,显示记录装置则测量结果显示出来,提供给观察者或其它自动控制装置。
3答:在工程领域,科学实验、产品开发、生产监督、质量控制等,都离不开测试技术。
测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域。
4答:例如:全自动洗衣机中用到如下传感器:衣物重量传感器,衣质传感器,水温传感器,水质传感器,透光率光传感器(洗净度) 液位传感器,电阻传感器(衣物烘干检测)。
第二章1答:信号波形是指被测信号幅度随时间的变化历程。
2答:从信号描述上分为:确定性信号与非确定性信号;从信号的幅值和能量上分为:能量信号与功率信号;从分析域上分为:时域与频域;从连续性分为:连续时间信号与离散时间信号;从可实现性分为:物理可实现信号与物理不可实现信号。
3答:可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。
不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。
4答:在所分析的区间(-∞,∞),能量为有限值的信号称为能量信号,能量不是有限值的信号称为功率信号。
5答:周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号,但不保留原信号的相位信息。
6答:信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)。
时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况,除单频率分量的简谐波外,很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。
信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小,能够提供比时域信号波形更直观,丰富的信息。
7答:周期函数展开为傅立叶级数的物理意义: 把一个比较复杂的周期信号看成是许多不同频率的简谐信号的叠加。
测试技术课后习题答案测试技术课后习题答案在学习过程中,课后习题是巩固知识的重要环节。
通过解答习题,学生可以检验自己对知识的掌握程度,并加深对相关概念的理解。
然而,有时候我们可能会遇到一些难题,无法找到正确的答案。
在这种情况下,我们可以寻求一些测试技术来帮助我们解答问题。
本文将探讨一些常见的测试技术,并提供一些习题的答案解析。
首先,我们来介绍一种常用的测试技术——试探法。
试探法是一种通过尝试不同的答案来逐步逼近正确答案的方法。
当我们遇到一道难题时,可以先试探一些可能的答案,然后通过排除法来确定最终的正确答案。
例如,假设我们遇到一道数学题,要求求解一个未知数的值。
我们可以先试探一些常见的数值,然后代入方程进行计算,最终找到满足方程的解。
另一种常见的测试技术是反证法。
反证法是一种通过假设问题的否定来证明问题的正确性的方法。
当我们遇到一道难题时,可以假设问题的反面,然后通过逻辑推理来证明这个假设是错误的,从而得出问题的正确答案。
例如,假设我们要证明一个数是质数,我们可以先假设这个数是合数,然后通过因式分解等方法来推导出矛盾,从而证明这个数是质数。
除了试探法和反证法,还有一些其他的测试技术可以帮助我们解答难题。
比如,归纳法是一种通过找出问题中的规律,然后应用这个规律来解决问题的方法。
当我们遇到一道需要找出规律的题目时,可以观察已知条件之间的关系,然后推测出未知条件的取值。
再比如,递推法是一种通过已知条件来推导出未知条件的方法。
当我们遇到一道需要找出递推关系的题目时,可以根据已知条件逐步推导出未知条件的取值。
接下来,我们提供一些习题的答案解析,以帮助读者更好地理解测试技术的应用。
请注意,以下习题的答案仅供参考,具体解答方法可能有多种。
1. 一辆汽车以每小时60公里的速度行驶,行驶了3小时后,还剩下120公里的路程。
求这段路程的长度。
解析:根据已知条件,汽车行驶了3小时后,还剩下120公里的路程。
根据速度和时间的关系,我们可以得出汽车行驶的总路程为60 * 3 = 180公里。
由信息与信号的关系可知,信号是信息的 载体 。
可用数学关系式或图表精确描述的信号称为 确定 信号;反之,不采用瞬态响应法和 频率响应 法来分析。
接触式测温法是基于 热平衡 原理,非接触式测温法是基于 热辐射 原理。
x(t) 的频谱是X (f ),y(t)的频谱是Y(f),若在频域内X(f)与Y(f)作相乘运算,则对应在时域内x(t)与 y(t)应作__卷积___ 。
正弦信号的自相关函数是一个同频的 余弦 函数。
获得周期性时域信号的频谱用 傅里叶级数 的数学工具。
电磁屏蔽主要用来防止 高频 电磁场的影响。
时域是实奇函数的信号,其对应的频域函数是 虚奇 函数。
线性度越好的测试系统,测量范围越 大 。
衡量测试系统动态特性的重要指标是 、 、 等。
A/D 转换器是将__模拟____信号转换成____数字___信号的装置。
若采样频率过低,不满足采样定理,则采样离散信号的频谱会发生__混叠______现象。
中心频率能自动跟随某参考信号频率而变化的滤波器称为_跟踪_______滤波器。
对连续时域信号作加窗截断处理,必然会引起频谱的____泄露_______现象。
声波是一定频率范围内的可以在弹性介质中传播的波,低于20Hz 的声波称为_____次声___波,高于20kHz 的声波称为__超声_____波。
电容式传感器是将 被测物理量 转换成电容量变化的一种 结构型 传感器,可分为变极距型 、 变面积型 、 变介电常数型 。
x(t) 的频谱是X (f ),y(t)的频谱是Y(f),若在频域内X(f)与Y(f)作相乘运算,则对应在时域内x(t)与 y(t)应作_卷积____ 。
正弦信号的自相关函数是一个同频的 余弦 函数。
获得周期性时域信号的频谱用 的数学工具。
电磁屏蔽主要用来防止 高频 电磁场的影响。
时域是实奇函数的信号,其对应的频域函数是 虚奇 函数。
传递函数)(s H 传递函数是测试装置动特性的复频域描述,它表达了系统的 特性。
第一章 测试技术基础知识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:、、、、、、、。
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 x x x σ∧=±=±均值为8118i i x x ===∑标准偏差为s ==样本平均值x 的标准偏差的无偏估计值为ˆx σ== 所以082.440.014x =±第二章 信号描述与分析一个周期信号的傅立叶级数展开为12ππ120ππ()4(cos sin )104304n 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 104304n y t t t ==+ 所以:1)基频0π(/)4rad s ω=2)信号的周期02π8()T s ω==3)信号的均值42a = 4)已知 2π120π,1030n n n n a b ==,所以4.0050n A n π=== 120π30arctan arctan arctan 202π10n n nn bn a ϕ=-=-=-所以有0011π()cos()4 4.0050cos(arctan 20)24n n n n a n y t A n t n t ωϕπ∞∞===++=+-∑∑某振荡器的位移以100Hz 的频率在2至5mm 之间变化。
将位移信号表示成傅立叶级数,并绘制信号的时域波形和频谱图。
解:设该振荡器的位移表达式为()sin()s t A t B ωϕ=++由题意知100f Hz =振荡频率,所以有2200f ωππ==信号的幅值521.52A -== 信号的均值253.52B +== 信号的初相角0ϕ=所以有() 3.5 1.5sin(200)s t t π=+即该信号为只含有直流分量和基波分量的周期信号。
1.何为标定?标定可分为几种类型?静态标定的作用和意义有哪些?答:用已知的标准校正仪器或测量系统的过程称为标定。
根据标定时输入到测量系统中的已知量是静态量还是动态量,标定分静态标定和动态标定。
作用:(1)确定仪器或测量系统的输入-输出关系,赋予仪器或测量系统分度值。
(2)确定仪器或测量系统的静态特性标定。
(3)消除系统误差,改善仪器或测量系统的正确度。
通过标定,可得到测量系统的响应值yi和激励值xi之间的一一对应关系。
2.试证明:二阶测量系统当阻尼率ζ为0.7时,输入信号在0~0.58ωn的频率围,其幅频特性A(ω)的变化不超过5%。
答:二阶系统的幅频特性为Array当阻尼率ζ为0.7时,输入信号在0~0.58ωn的频率围,其幅频特性A(ω)的变化围为1~0.9535。
即A(ω)的最大变化率为4.65%,小于5%,命题得证。
3.欲测量某回路中一标称值为10Ω±1%电阻器的功率损耗P,可采用两种方法进行,一是只测电阻器两端的电压V,然后用公式P=V 2/R计算功率损耗;二是分别测量电阻器两端的电压V和流过电阻器的电流I,由公式P=VI计算电阻器上的功率损耗。
估算这两种方案的电功率误差,设V和I的测量结果为V=100±1%(V), I=10±1%(A)。
4.叙述测量系统实现不失真测量的条件。
在工程测试技术中如何保证测试系统的测试不失真?答:其幅频和相频特性应分别满足:A(ω)=A0=const ,φ(ω)=-t0ω即为实现不失真测试的条件。
对一阶测试系统而言,测试系统的时间常数τ原则上越小越好。
对二阶测试系统而言,其特性曲线中有两段值得注意。
一般而言,在ω<0.3ωn围,φ(ω)的数值较小,而且φ(ω)- ω特性接近直线。
A(ω)在该围的变化不超过10%,因此这个围是理想的工作围。
在ω>(2.5~3)ωn围φ(ω)接近180°且差值很小,如在实测或数据处理中采用减去固定相位差值或把测试信号反相180°的方法,则也可接近于不失真地恢复被测信号波形,若输入信号频率围在上述两者之间,则系统的频率特性受阻尼比ζ的影响较大,因此需做具体分析。
绪 论①测试技术是测量和试验技术的统称。
②静态测量是指不随时间变化的物理量的测量;动态测量是指随时间变化的物理量的测量。
③0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8μV②(25.04894±0.00003)g③(5.482±0.026)g/cm 2解答:①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈± ②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰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。
0-7 如何表达测量结果?对某量进行8次测量,测得值分别为:802.40,802.50,802.38,802.48,802.42,802.46,802.45,802.43。
《检测技术》部分习题答案第2章2-1 二阶系统的频率特性受阻尼比ξ的影响较大。
分析表明,ξ越小,系统对输入扰动容易发生超调和振荡,对使用不利。
在ξ=0.6-0.7时,系统在宽广的频率范围内由于幅频特性和相频特性而引起的失真小,系统可以获得较为合适的综合特性。
比如二阶系统在单位阶跃激励下时,如果阻尼比ξ选择在0.6-0.7范围内,则最大超调量不超过10%,且当误差允许在(5-2)%时趋于“稳态”的调整时间也最短。
2-2 频率特性是指测试系统反映出来的输出与输入幅值之比和两者之相位差是输入频率的函数的这样一个特性。
当测试系统的输入为正弦信号时,将该信号的输出与输入之比定义为频响函数。
工作频带是指测试装置的适用频率范围,在该频率范围内,仪器装置的测试结果均能保证达到其它相关的性能指针。
2-3 不失真测试要求测试系统的输出波形和输入波形精确相一致,只是幅值相对增大和时间相对延迟。
而实际的测试系统很难做到无限频带上完全符合不失真测试的条件,即使测取一个理想的三角波,在某一频段范围内,也难以完全理想地实现不失真测试。
三角波呈周期性变化,其测试装置的非线性度必然引起波形的畸变,导致输出失真。
由此只能努力使波形失真限制在一个允许的误差范围内,即做到工程意义上的不失真测量。
2-4 系统的总灵敏度为:90×0.005×20=9mm/Mpa 偏移量为:9×3.5=31.5mm2-5 由 ,得用该装置测量频率为50Hz 的正弦信号时, ,即幅值误差为1.3%相角差为:2-6()[]()()t10t 1000/t 2e 39.0t 40cos 05.0t 40sin 01.0t 4cos 34.0t 4sin 86.0e 39.096.75t 40sin 048.080.21t 4sin 93.0sin et sin )(1A )t (y ---+-+-=+-+-=-++=ϕϕωωττk ()()()()ωτϕωϕωωωωarctan a e t sin a 1)t (y s a s 1s Y 22at 2222-=++++=++=-注:设输入t Asin )t (x ω=2-7 由得输入信号的频率范围是:2-8 环节一的灵敏度为: 1.5/5=0.3 环节二的灵敏度为: 41故串联后的灵敏度为:0.3×41=12.32-9 由测量频率为400Hz 变化的力参量时 : 若装置的阻尼比为0.7,则:2-10第5章5-1 单侧厚度测量利用X射线在被测物体表面反射的强度与被测件的材料有关,且随被测件厚度的增大而增大的原理。
《测试技术》课后习题答案解析解:(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无理数,其频谱具有离散性、谐波性和收敛性。
解:x(t)=sin2t f的有效值(均方根值):2/1)4sin41(21)4sin41(21)4cos1(212sin1)(1000022=-=-=-===⎰⎰⎰TffTTtffTTdttfTdttfTdttxTxTTTTrmsππππππ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:0 T0/2-T0/21x(t)t. ... ..⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+≤≤-≤≤-+=)(2222)(nTtxTttTAAtTtTAAtx21)21(2)(12/2/2/=-==⎰⎰-TTTdttTTdttxTa⎰⎰-==-2/002/2/0cos)21(4cos)(2TTTndttntTTdttntxTaωω⎪⎨⎧===Λ,5,3,142sin422222nnnnπππ,式中由于x(t)是偶函数,tnsinω是奇函数,则tntxsin)(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=nb0。
因此,其三角函数展开式如下:其频谱如下图所示:(2)复指数展开式复指数与三角函数展开式之间的关系如下:Aϕ⎰-=2/2/0sin)(2TTndttntxTbω∑∞=+=122cos1421)(ntnntxωπ∑∞=++=122)2sin(1421ntnnπωπ(n=1, 3, 5, …)单边幅频谱单边相频谱)( 21=212121n 22000=-===+====nn n e n m n n n n n a barctg C R C I arctg a A b a C a A C φ0 ωI m C nω0 3ω0 5ω0 -ω0 -3ω0 -5ω0虚频谱解:该三角形窗函数是一非周期函数,其时域数学描述如下:用傅里叶变换求频谱。