《测试技术》5.常用传感器(完整版)
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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:通过模型试验或现场实测,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|-w和j-w图。
解:(1)方波的时域描述为:(2) 从而:2 . 求正弦信号的绝对均值和均方根值。
解(1)(2)3.求符号函数和单位阶跃函数的频谱。
解:(1)因为不满足绝对可积条件,因此,可以把符合函数看作为双边指数衰减函数:其傅里叶变换为:(2)阶跃函数:4. 求被截断的余弦函数的傅里叶变换。
解:(1)被截断的余弦函数可以看成为:余弦函数与矩形窗的点积,即:(2)根据卷积定理,其傅里叶变换为:5.设有一时间函数f(t)与其频谱如图所示。
第三章常用的传感器传感器:感受或响应特定的被测量,并按照一定规律将其转换为易于测量、传输和处理的电信号输出的器件。
传感器的组成:传感器的核心部分是传感元件。
传感元件是把感受的非电量转换为电信号的器件。
1、元件式传感器传感元件直接感受被测量的传感器,传感元件就是一个独立的传感器,这种传感器称为元件式传感器。
2、结构式传感器如果传感元件感受的并不是被测量,而是一个与被测量有一定关系的某非电量。
那么,在传感元件之前必须有一个将被测量转换为传感元件能够接收的这个非电量的器件。
我们将其称为敏感元件或传递环节。
也就是说,这种传感器由以上两个环节组成,称其为结构式传感器。
第一节传感器的分类1、按被测量分类:位移传感器、力传感器、温度传感器、压力传感器、流量传感器、速度传感器等;2、按传感器的工作原理分类:机械式、电气式、光学式、流体式等;3、按信号变换特性分类:(1)物性型:依靠敏感元件材料本身的物理化学性质的变化来实现变换的(2)结构型:依靠传感器结构参数的变化来实现变换的4、按信号分类:数字式和模拟式;5、按敏感元件与被测对象之间的能量关系分类:(1)能量转换型:也称无源传感器,是直接由被测对象输入能量使其工作的。
(2)能量控制型:也称有源传感器,是从外部提供辅助能量使其工作的,并且由被测量来控制外部供给能量的变化。
第二节机械式传感器一、应用范围:机械工程中常见的传感器见表3-1(P56)原理举例见图3-3(P58)二、机械传感器作成的机械式指示仪表的特点优点:结构简单,可靠,使用方便,价格低廉,读书直观等缺点:受间隙影响,惯性大,固有频率低,只适用于测量缓变或静态被测量。
第三节电阻式传感器电阻式传感器是一种把被测量转换为电阻变化的传感器。
按照工作原理可分为变阻器式和电阻应变片式两类。
一、变阻器式传感器1、原理:它通过改变电位器的触头位置,把位移转换为电阻的变化。
根据下式R=ρL/A式中,ρ为电阻率,L为电阻丝的长度,A为电阻丝的截面积。
《测试技术》2024考试题型及复习资料一、填空(2分*5=10分)测试的基本概念1.测试技术是(测量)和(试验)技术的统称。
测试的目的是( 获取被测对象信息)测量的目的是获取被测对象的(量值))。
2.按误差的性质(统计特征)分,测量误差可以分为:(系统误差、粗大误差和随机误差)。
按误差的表示方法分,误差可以分为:(绝对误差、相对误差和引用误差)3.信号频谱的特点:周期信号频谱的特点(离散非周期)/非周期(连续非周期)周期信号的频谱特点是:(离散性、谐波性和收敛性)。
周期信号的频谱是(离散)的,非周期信号的频谱是(连续)的。
非周期信号x(t)的傅里叶变换X(jf)是(频谱密度函数)联系信号时域与频率的数学工具是(傅里叶变换)信号在时域时移,其频谱在频域(相移),幅频(不变)4.测试系统的静态特性指标的定义,具体指标的定义在静态测量情况下,(测量装置的静态特性)描述实际测量装置与(理想线性时不变系统)的接近程度;5.测量装置的静态特性指标有:(线性度、灵敏度、回程误差、迟滞、分辨力)等。
6.精度等级为0.1级的电压表,表示该电压表的引用误差为(±0.1%)7.(非线性度)是指测量装置输入输出之间的关系与理想比例关系的偏离程度。
8.一阶测试系统适用于测量(低频或缓变)的被测量9.为了减小误差,在实际测试中,一固有频率为2kHz的二阶测试系统,适用于测量频率不超过(2/3kHz)的信号10.按型号的变换特征来分,玻璃管温度计属于(物性)型传感器。
电容传声器属于(结构)型传感器。
11.极距变化性的电容式传感器,器灵敏度与极距成(反比)12.交流电阻桥的实质是一个(乘法器/幅值调制器)器。
输出是(调幅波)13.信号调理包括(电桥、调制与解调和滤波放大)14.所谓平稳随机过程是指其(统计指标)不随时间的变化而变化的随机过程。
15.直接作用于被测量,并能够按一定的规律将被测量转换成同种或别种两只输出的器件称之为(传感器)。
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x rms 。
2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=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2sin )(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。