第二学期机械电测技术第2次作业答案

一、主观题(共38道小题)
1. 在时间域研究测试系统动态特性的数学模型为______，在频率域研究动态特性的数学模型为______，
在复数域为______。
参考答案：微分方程 频率响应函数 传递函数

2.
参考答案：

3. 在时间域内，系统实现不失真测试的条件为：________，在频率域内，系统实现不失真测试的条件为：
___________
。

参考答案：

4. 什么是传递函数？请简述传递函数的特点。
参考答案：
5.
参考答案：

6. 什么是负载效应？试举一例简单分析。
参考答案：

答：某装置（系统）由于后接另一装置而产生的种种现象，称为负载效应。
原因：
多环节串联、并联之后，各环节之间可能会产生相互影响，发生能量交换，故整个系统对外表现的特性就
不再简单的等于各环节特性的相加或相乘。

减轻负载效应的措施：
（1）提高后续环节的输入阻抗（2）加入阻抗变换电路（3）使用反馈或零点测量原理，使后面环节几乎
不从前一环节吸取能量
7. 想用一个一阶系统做100Hz余弦信号的测量，如要求限制振幅误差在3%以内，则时间常数应取多少？
若用该系统测试50Hz正弦信号，问此时的振幅误差和相角差是多少？
参考答案：
8.

参考答案：
9.
参考答案：
10. 传感器是指______的器件或装置，主要组成部分包括____元件和____元件。
参考答案：能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用信号输出 敏感 转换
11. 你学过的可实现非接触式测量的传感器有______、______，能量控制型的传感器有______、______，
能量转换型的传感器有______，能够用来测量加速度的传感器有______、______等。
参考答案：

电容传感器、热电偶传感器 电容传感器、电感传感器 热电偶传感器
电容传感器、电阻传感器
12. 从材料来看，常用的应变片包括______和______，它们的工作原理分别为______和______，能够测
量的非电物理量包括______和______等
参考答案：金属应变片 半导体应变片 应变效应 压阻效应 位移 力
13. 直流电桥的四个桥臂按顺时针方向依次为R1、R2、R3、R4，则该电桥的平衡条件为_______

参考答案：
14. 电感式传感器是利用电磁线圈的____和_____现象来进行工作的，能够测量的非电物理量包括____,_
___,____等。
参考答案：自感 互感 位移、速度、载荷
15. 自感式的电感传感器分为两种类型：_____和_____，灵敏度高的是______，线性度好的是______。
参考答案：变气隙型 变面积型 变气隙型 变面积型
16. 根据电容器变化参数的不同，可将电容式传感器分为三类，分别为：______、______、______，其
典型的测量电路有：______、______、______、______等。
参考答案：变面积型、变介质介电常数型和变极板间距型 电桥电路、调频电路、脉冲调宽电路和运算放大
器电路
17. 两种不同材料的导体组成一个封闭回路，如果两端结点的温度不同，则回路中就将产生一定大小的电
流，这个电流的大小与导体材料的性质以及结点温度有关，热电效应产生的电动势包括_______和______
_。
参考答案：温差电动势和接触电动势
18. 热电偶是指___________，短期测量温度可达到1800ºC的热电偶是___________。
参考答案：由两种不同材料的热电极构成封闭回路，当两端节点温度不同时该回路可产生一定的热电势的
温度测量传感器 双铂铑热电偶
19. 直流电桥的典型接桥方式有哪些？请分别画出其结构图并比较各种接桥方式下电桥的输出大小和灵敏
度。
参考答案：

20. 在电桥电路中，采用等臂电桥有何好处？
参考答案：
21. 金属应变片和半导体应变片的工作原理分别是什么？试分析它们的优、缺点。
参考答案：

答：金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用导体形变引起电阻的变化，后者利用半
导体电阻率变化引起电阻的变化。金属电阻应变片分辨率高，非线性误差小；温漂系数小；测量范围大，
可从弹性变形一直测至塑性变形（1%--2%），可超载达20%；既能测量静态应变，又能测量动态应变；
价格低廉，品种繁多，便于选择和大量使用，因此在各行各业都得到广泛应用。

半导体应变片突出的优点是灵敏度系数高，可测微小应变（一般600微应变以下）；机械滞后小；动态特
性好；横向效应小；体积小。

其主要缺点是：电阻温度系数大，灵敏度系数K随温度变化大；非线性严重；测量范围小。因此，在使用
时需采用温度补偿和非线性补偿措施。
22. 什么是零点残余电压？它对测量有何不良影响？
参考答案：
答： 当差动变压器铁心位于中间位置时，由于对称的两个二次线圈反向串联，理论上感生电动势大小相等、
方向相反，因而差动输出电压应该为零，但实际情况并不为零，总会有一个很小的输出电压U0，这个电压
一般称为“零点残余电压”。

零点残余电压的存在使得传感器输出特性在零位附近的范围内不灵敏，不利于测量，并会带来测量误差。
因而零点残余电压的大小是评定差动变压器性能优劣的重要指标。
23. 简述补偿导线的特点和作用。
参考答案：

答：在一定的温度范围内（0—100ºC），其热电性能与其所连接的热电偶的热电性能相同的一种廉价的
导线。

补偿导线的作用：
用廉价的补偿导线作为贵重金属热电偶的延长线，以节约贵重金属；将热电偶的冷端迁移至离被测对象较
远而且环境温度较恒定的地方，便于冷端温度的修正和减小测量误差；用较粗的补偿导线作为热电偶的延
长线，可以减小热电偶回路的电阻，以利于显示仪表的正常工作。
24.

参考答案：
25.
参考答案：

26.
参考答案：

27.
参考答案：

28. 求图（1）所示锯齿波信号（幅值为π，周期为T0）的频谱，并画出其单边谱和双边谱。
参考答案：
29.

参考答案：答：参见教材第9页例1-1
30.
参考答案：
31.
参考答案：
32. 测量仪表的基本功能包括_____、_____、_____、_____。
参考答案：变换功能、选择功能、比较功能、显示功能
33. 测量仪表的基本结构包括______、______、______。
参考答案：直接变换型结构、平衡变换型结构和差动变换型结构
34. 精确度简称_____，是____和_____的综合反映，二者缺一不可。
参考答案：精度 精密度 准确度
35. 国际单位制中的基本单位包括哪些？它们是哪些物理量的单位？

参考答案：
36. 什么是导出单位？试举例说明。
参考答案：答：由7个基本单位推导、组合而成的单位。例如：赫兹
37. 试画出差动变换型结构仪表的结构框图，并分析这种结构的优点。
参考答案：

38. 图（1）是平衡式电桥测量电路，请简述其工作过程并分析这种测量方法的优、缺点。
参考答案：
答：该电桥测量之前达到平衡状态，输出电压为零。测量时，被测量变化，电桥不平衡，输出电压不为零，
此时调整电阻R5，直至电桥重新回到平衡状态，电流表指示值为零。电阻R5的调整量与被测量的关系
事先已在刻度盘H上表定好，所以电流表指示值为零时，直接读取刻度盘H的值，即为被测量的大小。

特点：（1）测量精度高（2）没有负载效应（3）适合测量静态信号