电桥的和差特性

复习题库专业（班级）一、选择题(每小题2分，共10分)1.非周期信号的频谱是( a )A.连续的B.离散的C.基频的整数倍D.脉冲函数2.周期信号的自相关函数必为（ A ）A．周期偶函数 B．非周期偶函数C．周期奇函数 D．非周期奇函数3.已知函数x(t)的傅里叶变换为X（f），则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（ B ）4.将电阻应变片贴在( c )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。

A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件5.一阶系统的动态表征参数是( d )A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.时间常数6.某周期偶函数f(t)，其傅立叶级数中 ( A )A 不含正弦分量B 不含余弦分量C 仅有奇次谐波分量D 仅有偶次谐波分量7.一阶系统的动态表征参数是( d )A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.时间常数8.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（ C ）A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片9.属于传感器动态特性指标的是（ D ）A．重复性 B．线性度 C．灵敏度 D．带宽10.按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ A ）A．光电式传感器 B．电容式传感器C．压电式传感器 D．磁电式传感器1.不属于二阶系统的动态动特性指标的是( a ) --3A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.带宽2.下列描述不正确的( b ) --3A.周期信号可以展开无数个谐波信号之和形式B.非周期信号不可以展开无数个谐波信号之和形式C.周期信号谱线只出现在基波频率的整数倍D.非周期信号的谱线是连续的3.不属于热电偶定律的（ d ） --3A.中间导体定律B.中间温度定律C.参考电极定律,D.和差特性4.在测量电路中，一般使用（ b ）热敏电阻进行温度补偿，以提高精度。

机械测试技术习题⼀、填空题（每空1分，共20分）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。

3、两个时域函数1()x t 、2()x t 的卷积定义为 12()()x t x t d ττ-? 。

5、测试系统的静态特性指标有灵敏度、线性度、回程误差。

6、滤波器的频率分辨⼒主要由其带宽决定。

7、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝ 1。

8、半导体应变⽚是根据压阻效应原理⼯作的。

9、传感器按⼯作原理可分为应变式、电容式、电感式、压电式等。

10、⽯英等晶体沿⼀定⽅向施加外⼒使之变形时，晶体内产⽣极化，使得表⾯出现电荷，形成电场。

当外⼒去掉时，表⾯⼜重新回复到原来不带电状态，这种现象称为正压电效应。

11、根据载波受调制的参数的不同，调制可分调幅、调频、调相。

12．电感式传感器常可分为⾃感式、互感式等。

⼀、填空（1×20）1.连续3. 12()()x t x t d ττ-?5. ⾮线性度、灵敏度、回程误差6. 带宽7.18. 压阻效应9.应变式、电容式、电感式、压电式、（或热电式等）10.正压电效应11.调幅、调频、调相12磁阻式、电涡流式、（或差动变压器式）2、δ函数的频谱是均匀谱。

3、周期信号可按三⾓函数分解成下列形式：)cos cos ()(0010t n b t n a a t x n n n ωω++=∑∞=，其中，0a = ，n a = ，n b = 。

4、使信号中特定的频率成分通过，⽽衰减其他频率成分的电路称滤波器。

5、信号可分为确定性信号和随机信号，也可分为模拟信号和数字信号。

6、滤波器的品质因素Q 与带宽B 的关系是。

7、对于实际滤波器，滤波器因数λ范围⼀般是（1，5）。

8、⾦属应变⽚是根据应变效应原理⼯作的。

9、传感器按结构可分为结构型、物性型等。

11、根据滤波器的选频作⽤分，滤波器可分为低通、⾼通、带通、带阻。

12．信号分析的⼿段主要有相关分析、功率谱密度分析等。

2.均匀谱 ;sin )(;cos )(;)(2/2/022/2/022/2/10---===T T T n T T Tn T T T tdt n t x b tdt n t x a dt t x a ωω4．滤波器5．随机、数字6. 0f Q B =7. （1，5）8．应变效应9.结构型、物性型 11.低通、⾼通、带通、带阻12．相关分析、功率谱密度分析⼀、填空题（每空0.5分，共15分）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。

第5章 模拟信号的调理与转换测试系统的一个重要环节是信号的调理与转换。

被测物理量经传感器后的输出一般了抑制干扰噪声、提高信噪比和方便后续的传输和处理，往往需要对这些电信号调电桥是将电阻、电容和电感等参数或电流输出的一种测量电路。

电桥电路简单可靠，且具，被广泛用作仪器测量电路。

电桥可分为5.直流R 桥的一条对角线两端a 和c 接入直流电源b 和d 上输出电压y e ，该输出可直接驱动指示仪表，也可接直的出为电信号。

由于测量过程中不可避免地遭受各种干扰因素的影响，为作调理和转换。

本章主要讨论模拟信号常用的调理与转换环节，包括电桥、制与解调、滤波器、以及数/模与模/数转换。

5.1 电桥的变化转换为电压有很高的精度和灵敏度，因此按其采用的激励电源类型分为直流电桥和交流电桥；按其工作方式又零值法（平衡电桥）和偏值法（不平衡电桥）。

1.1 直流电桥电桥如图5.1所示，纯电阻1R 、2、3R 和4R组成电桥的四个桥臂，在电o e ，而另一对角线两端入后续放大电路。

流电桥的输出端后接输入阻抗较大仪表或放大电路时，可视为开路，其输为零，此时有电流o 112e I R R =+，o2e I R R =图5.1 直流电桥结构形式34+ 由此可得出b 、d 两端输出电压158()()14o o 12341324o1234b ad R R U e e R R R R R R R R eR R R R ⎛⎞=−=−⎜⎟++⎝⎠−++ （5-1y e 为零，即当电桥平衡时，应有y a e U =）由式（5-1）可知，要使输出电压式（5-2）为直流电桥平衡公式。

直流电桥的工作原理是：四个桥臂中的一个或数个桥臂的阻值变化而引电各桥臂的阻值，可使输出电压（或电流）仅直流电桥的优点是：采用稳定性高的直流电源作激励电源；电桥的输出e 是直流成入工频干扰较5.入b 、d 测量。

电桥平衡条件下，检流计G 的指示为零变化时，电桥不平衡，检流计G 的电流不为零。

一、选择题、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.、、、、、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有和。

、时域法，相频法、时域法，幅频法、相频法，幅频法、时域法，频域法、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的。

、电阻应变效应、压电效应、电磁感应、霍尔效应、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。

、线性度、灵敏度、稳定性、回程误差、信息与信号二者间关系是。

、信息与信号相同、信息包含信号、信息在信号之中、信息与信号无关、当两信号的互相关函数在有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移时，相关程度。

、最低、最高、适中、一般、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的越小。

、被测量、输出量、频率特性、显示值、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取( )、干扰噪声信号、正弦信号、有用信号、频域信号、时域信号的时移，则频谱变化为（）、扩展、压缩、不变、相移、记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽( )、变窄，幅值压低、扩展，幅值压低、扩展，幅值增高、变窄，幅值增高、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( )、愈大愈好、愈小愈好、接近、接近、对二阶系统输入信号(),则系统稳态输出方程的通式为( ) 、(φ）(φ）、、＇＇、＇（φ＇１）＇（φ２＇）、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( )、电容式、压电式、电阻式、电涡流式、只使在～间频率的信号通过，应采用（）滤波器、带阻、带通、高通、低通、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( )振动子的固有频率、等于、>倍、≤（０.５０.６）、<０倍、为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（）放大器。

、电压、电荷、微分、积分、当τ→∞时,信号（）的自相关函数（τ）呈周期性变化,说明该信号( )。

、为周期信号、含有周期成份、为离散信号、为非周期信号、正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息( )、不变、丢失、移相、一定变为°、不能用确定的数学公式表达的信号是（）信号。

问答题1什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。

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（2） 传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。

是测试系统中的关键部件。

（3） 中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号 进行传输、放大和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。

（4） 信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理（如：计算、频谱分析、数据储存等）（5） 显示、记录部分：作用是输出测试结果。

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？相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)ε+λE ε,其中H 为材料的泊桑比，E 为材料的弹性模量，(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化，λE ε是由电阻率的变化引起的阻值变化。

不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R ≈(1+2H)ε，S ≈1+2H ；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。

所以dR/R=λE ε，S ≈λE 。

各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。

3选用传感器的原则是什么基本原则是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。

静态特性方面：a 、应使被测量的变化范围在传感器的线性范围以内，并保证线性误差在允许范围内；b 、传感器的分辨率（力）从数据上应小于测量要求的分辨率（力）c 、满足实际要求的条件下，精度不宜过高。

4交流电桥达到平衡时必须满足的条件是什么？如何来实现交流电桥的平衡？答：两个条件：相对两臂阻抗之模的乘机应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相等。

实现：电阻平衡，电容平衡。

5简要说明如何求解测试装置动态特性的数学描述的3个函数，它们之间有何内在关系？答：对系统的微分方程做拉氏变换，传递函数为输出和输入的拉氏变换之商，另拉氏变换中的S=jw 即可求得频率响应函数，对传递函数进行拉氏反变换就可求得脉冲响应函数。

1、周期信号频谱的特点是离散性、谐波性和____收敛性___。

2、随机信号的动态分量可用它的方差表示。

3、模/数转换(A/D)过程的顺序是采样、量化和编码。

4、对连续时域信号作加窗截断处理，必然会引起频谱的___泄漏__现象。

5、时域信号的特征值有均值、均方值、方差等。

6、信号的频谱函数可表示为__幅值___频谱和___相位__频谱；系统的频率响应函数可表示为__幅频___特性和__相频__特性。

7、周期信号包括正弦信号和方波信号。

8、在周期信号的相关分析中，自相关函数保留了原正弦信号的幅值和频率信息，互相关函数保留了原信号的相位差信息。

9、测试按所测信号随时间的关系，可分为静态测试和___动态___测试。

10、模似信号是指时间和幅值都具有连续性特性的信号。

11、X（f）为x（t）的频谱，W（f）为矩形窗函数w（t）的频谱，二者时域相乘，则频域可表示为 x(f)*w(f) 。

12、在数字信号处理过程中，频混是由于采样频率过低引起的，泄漏是由于信号的加窗截断引起的。

13、信号的均值描述信号的直流分量，均方值描述信号的平均功率，方差描述信号的波动量。

14、描述周期信号频谱的数学工具是傅里叶级数。

描述非周期信号频谱的数学工具是傅里叶变换。

15、可用函数表达的信号是确定性信号，不可用函数表达的信号是非确定性信号。

16、某复杂周期信号的基频为0.1Hz，如取谐波的最高次数为25，则采样频率至少应为 0.4 Hz。

17、频谱图反映了信号的__幅值__和__相位___与___频率___的关系。

18、如果所测试的信号不随时间变化,这种测试称为__静态__测试，如果所测试的信号随时间变化很快，这种测试称为___动态___测试。

19、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。

20、A/D 转换是将 模拟 信号转换成 数字 信号的装置。

21、某复杂信号的各频率分量的频率为：50Hz, 100Hz, 500Hz, 1000Hz, 300Hz, 600Hz ，则采集此信号的采样频率至少为 2000HZ 。

《测试技术与信号处理》课程教学大纲课程代码：0806315008课程名称：测试技术与信号处理英文名称：Testing Technology and Signal Processing总学时：48 讲课学时：40 实验学时：8学分：3适用专业：机械设计制造及其自动化专业（汽车、城轨）先修课程：高等数学、工程数学、工程力学、机械设计基础、电工电子技术一、课程性质、目的和任务《测试技术与信号处理》是机械类专业的专业基础课和必修课程，也是机械大类专业的平台课程。

通过本课程的学习，要求学生初步掌握动态测试与信号处理的基本知识与技能，培养正确选用和分析测试装置及系统的能力，并掌握力、压力、噪声、振动等常见物理量的测量和应用方法，为进一步学习、研究和处理车辆工程技术中的测试问题打下基础。

二、教学基本要求本课程分为概论、信号描述、测试系统特性、常见传感器、信号的调理处理和记录、信号分析基础、常见物理量测量和计算机辅助测试几部分。

学完本课程应具有下列几方面的知识：(1) 掌握测量信号分析的主要方法，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) 掌握测试系统的静态特性、动态特性，不失真测量的条件，测试系统特性的评定方法，减小负载效应的措施。

(3) 掌握传感器的种类和工作原理，能针对工程问题选用合适的传感器。

(4) 掌握信号的调理、处理和记录的方法和原理。

(5) 掌握信号的相关分析、频谱分析原理与应用。

(6) 掌握温度、压力、位移等常见物理量的测量方法，了解其在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用。

(7) 了解计算机测试系统的构成，用计算机测试系统进行测量的方法、步骤和应该注意的问题。

三、教学内容及要求1. 绪论介绍测试系统的基本概念，测试系统的组成。

及测试技术的工程意义：在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用情况和测试技术的发展趋势。