热能与动力工程测试技术
填空（每空1分，共30分）
1.在热能与动力工程领域中，需要测量的物理量主要有温度、压力、流量、功
率、转速等。
2.按照得到最后结果的过程不同，测量方法可以分为直接测量，间接测量和组
合测量。
3.按工作原理，任何测量仪器都应包括感受件，中间件和效用件。
4.测量误差按照产生误差因素的出现规律以及它们对测量结果的影响程度来
区分可以将测量误差分为系统误差，随机误差和过失误差。
5.系统误差的综合包括代数综合法、算数综合法和几何综合法。
6.金属应变式电阻传感器温度补偿的方法有桥路补偿和应变片自补偿。
7.自感式电感传感器分为变气隙式、变截面式和螺管式。
8.常见的光电转换元件包括光电管、光电池、光敏电阻和光敏晶体管。
9.使用较多的温标有热力学温标、国际实用温标、摄氏温标和华氏温标。
10.热力学温标T和摄氏温标t的转换关系273.15
11.可用于压力测量的传感器有压阻式传感器、压电式传感器和电容式差压传感
器。
12.流量计的类型有容积型流量计、速度型流量计和质量型流量计。
13.常用的量计的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管等。
二．名词解释（每题5分，共20分）
压阻效应（P66）
答：很多固体材料在受到应力作用后，电阻率发生变化，这种效应叫做压阻效应。
热电现象（79）
不同，则在回答：两种不同导体A和B组成闭合回路，若两连接点温度T和T
路中就产生热电动势。形成热电流，这种现象叫做热电现象
。
光生伏特效应（84）
答：在光线作用下使物体产生一定方向电动势成为光生伏特效应。
辐射温度
时，答：温度为T的物体全辐射出射度M等于温度为的绝对黑体全辐射出射度M
则温度称为被测物体的辐射温度。
激光多普勒效应
答：当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时，微粒散射的散射光频率将偏离入射光频率，这种现象叫做激光多普勒效应。
三．简答（每题5分，共20分）
1、测量仪器按照用途可以分为哪两类？其特点为？（P4）
答：测量仪器按其用途可以分为范型仪器和实用仪器两类。
范型仪器是准备用以复制和保持测量单位，或是用来对其他测量仪器进行标定和刻度工作的仪器。特点是精确度高，对它的保存和使用有较高要求。
实用仪器是供实际测量使用的仪器。又可以分为试验室用仪器和工程用仪器。特点是前者需要提供标定资料后者不需要，前者比后者有更高精确度。
2、简述常用消除系统误差的具体方法。（P27）
答：（1）交换抵消法；（2）替代消除法；（3）预检法
3、简述电阻式传感器的基本原理。(P63)
答：基本工作原理是将物理量的变化转换成敏感元件电阻值的变化，在经相应电路处理后，转换成电信号输出。
4、热电偶冷端温度补偿的方式有哪几种？
答：冷端温度恒温法，冷端温度补偿器法，冷端温度校正法和补偿导线法。
5、简述液柱式压力计的误差来源。（P123）
答：1.环境温度变化的影响；2.重力加速度变化的影响；3.毛细现象的影响；4.
其他误差，如安装误差，读数误差。
四、计算题（每题15分，共30分）
1、在一次内燃机负荷特性试验中，对某一特定工况的转速用数字式转速仪测出
2、用镍镉—镍硅热电偶测温时，其冷端温度30°C，用直流电位差计测得热电动势为(t,30)=38.5,求实际温度为多少？（请看P82冷端温度校正法）
热能与动力工程测试技术
一、填空（30X1）
1、仪器测量的主要性能指标：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、
指示滞后时间。P5
2、在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽量选择量程较小的
仪器，一般应使测量值在满刻度要求的2/3为宜。P5
3、二阶测量系统的阻尼比通常控制于ξ=0.6~0.8,对于二阶测量系统
的动态性能的两个重要指标是稳定时间和最大过冲量。P18
4、测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。
5、随机误差的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性。
6、热电偶性质的四条基本定律为均质材料定律、中间导体定律、中间
温度定律、标准电极定律。
7、造成温度计时滞的因素有：感温元件的热惯性和指示仪表的机械惯
性。P109
8、流量计可分为：容积型流量计、速度型流量计、质量型流量计。P161
9、扩大测功机量程的方法有：采用组合测功机、采用变速器。P208
10、除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技术有：热线（热膜）
测速技术、激光多普勒测速技术（）、粒子图像测速技术。
二、名词解释(5X4)
1、什么是测量仪器或测量系统的动态特性分析？作用？
答：P11，测量仪器或测量系统的动态特性分析就是研究测量时所产生的误差。它主要是以描述在动态测量过程中输出量和输入量之间的关系。
2、何为霍尔效应？
答：（参考）置于磁场中的金属（或带有电子的物质），当于两端通过电流时，另外两面会产生大小与控制电流I（A）和磁感应强度B(T)的乘积
成正比的电压(V),这一现象叫做霍尔效应。P90
3、何为亮度温度？
答：在波长为λ
m 的单色辐射中，若物体在温度T时的亮度B
λ
和绝对黑体
在温度为时的亮度
λ
相等，则把称为被测物体的亮度温度。
4、何为动压？静压？总压？P129
答：静压是指运动气流里气体本身的热力学压力。
总压是指气流熵滞止后的压力，又称滞止压力。
动压为总压与静压之差。
三、简答题(5X4)
1.为什么阶跃信号常用于低阶测量系统的时域动态响应的输入信号？
答：阶跃信号从一个稳定的状态突然过过渡到另一个稳态，对系统是一个严格的考验，（比其它输入信号更）易暴露问题。P17
2.简述金属应变式传感器的工作原理。
答：金属应变式传感器的工作原理是基于金属的电阻应变效应，即导体或半导体在外力作用下产生机械形变时，电阻值也随之产生相应的变化。
3.为什么在测量瞬时温度时采用的感温元件时间常数大小如何？为什么？，在测量平均温度时又如何？为什么？P110
答：感温元件的质量和比容越小，相应越快，故在测量瞬时温度时采用时间常数
小的感温元件；反之时间常数越大相应越慢，感温元件的温度越接近平均温度，
故测量平均温度时采用时间常数大的元件。
试画出皮托管的结构简图，说明皮托管的工作原理，并导出速度表达式（条件自
拟，不考虑误差）。P143144
四、计算题3X10
时τ60 120 180 240 300 360 420 480 540 600
温度305 284 260 241 223 198 181 160 140 118
1）写出温度随时间的线性回归方程。
解：（:可用计算器）
2）求铁块降至室温(20）的时间。
解：（略）
2、某压力表精度为1.5级，量程为0~2.0，测量结果显示为1.2，求：
1）最大引用误差. 解：最大
引用误差δ1.5%
2）可能出现的最大绝对误差△m 解：△±2×1.5±0.03
3）示值相对误差δ
x
δ
x
=×100 ×100% =2.5%
3、采用热电偶测温度的时候，是将电动势转化为响应的温度而工作的。
已知测温计显示的两端电势差为E(
0),而当温度为t
时显示的电势
差为E(t
,0),求当温度为t时实际电动势E(t,0)（借此得到实际温度）是多少？
1、表压力和真空度都不是实际压力，只是仪表的读数。（√）
3、云母水位计显示的水位值要高于汽包的实际水位。（×）
5、在锅炉烟气中，除氧气外，其余成分的磁化率都是负值。（×）
6、角接取压适用于孔板和喷嘴，而法兰取压仅用于孔板（√）
7、涡轮流量变送器中的导流器的作用是改变流体方向。（×）
11、压电晶体在任何方向上有外力作用时都会产生压电效应。（×）
13、差压式水位计中平衡容器的作用主要是为了使水位稳定。（×）
14、喷嘴的取压方式主要采用法兰方式取压。（×）
16、采用全桥电路测量扭矩时，温度变化不会对输出电压有影响。（√）
17、顺磁性气体磁化率与压力成正比，和绝对温度平方成反比。（√）
18、半导体应变片的电阻变化量和材料的应变成线性关系。（×）
19、凝固性液体压力测量可以采用薄膜密封式测量仪器。（√）
20、精度含有精密度、正确度、准确度等概念，精密度高的，正确度不一定高；
正确度高的，精密度不一定高。（√）
21、热力学温标（绝对温标）中温度仅与热量有关,而与工质无关。（√）
22、半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，具有负的温度系数。（√）
24、弹簧管有压力信号时，其自由端会发生移动，与截面形状无关。（×）
25、对干燥气体测量应采用下方取压或侧面取压的方式。（×）
26、可压缩气流的速度是由总压和静压的差值决定的。（×）
27、平衡容器带加热套是为了让容器内水的密度接近饱和水的密度。（√）
28、化学发光气体分析仪只能测的浓度。（×）
32、氧化锆补偿式测量系统与定温式测量系统都有热电偶，作用相同。（×）
33、102是测量热电阻的三线制动圈仪表。（√）
34、利用热电偶测温，只要热电偶连接显示仪表的两个接点温度相同，那么仪表
的接入对热电势没有影响。（√）
三、选择题
1、表征仪表读数精密性的指标是（C）
A．灵敏度B．线性度C．分辨率D．准确度2．对于与热电偶配套的动圈表，下列叙述正确的是（B）
A．对于标准化热电偶，动圈表是通用的
B．动圈表必须与其相同型号的热电偶相配
C．动圈表的量程一般不能调整
D．动圈表测量的起始温度为0℃
3．用金属材料测温热电阻下列说法正确的是（D）
A．金属材料的密度盐碱对测温越有利
B．金属材料的强度超高对测温越有利
C．金属合金材料掺杂越均匀对测温越有利
D．金属纯度越高对测温越有利
4．在热力试验中，常用来测量微小正压、负压的差压的压力计是（A）A．U型管压力计B．单管式压力计C．斜管式压力计D．弹性式压力计5．标准节流件的直径比β越小，则（D）
A．流量测量越准确B．流体的压力损失越小C．要求水平直管段越长
D．流体的压力损失越大
6．涡轮流量计输出信号（B）
A．模拟B．数字C．电流D．电压
7．将被测差压转换成电信号的设备是（C）
A．平衡容器B．脉冲管路
C．差压变送器 D．显示器
8．当高频涡流传感器靠近铁磁物体时（C）
A．线圈的振荡频率增加B．线圈电阻增大
C．线圈的电感增大 D．线圈的电阻减小
9．标准节流装置的取压方式主要有（B D）
A．损失取压 B．法兰取压 C．理论取压
D．角接取压E．任意取压
10．下列对氧化锆氧量传感器的工作温度叙述正确的是（A B）
A．应高于600°C B．应保持恒温
C．应高于1150°C D．应低于600°C E．应高于1150°C 12．已知当地大气压, 表压力读数为, 则绝对压力P等于（c）。（a）- （b）-
（c）+
13．下面哪一种压力计不是弹性式压力计（d）
（a）膜片式压力计（b）膜盒压力计（c）波纹管压力计（d）应变式压力计14．对于平行板电容器，下面哪一个参数改变不能改变电容的值。（d）（a）极距（b）极板间遮盖面积（c）介电常数（d）极板厚度
15．下面哪种探针既可以做对向测量又可以做不对向测量（c）
（a）L形探针（b）U形探针（c）圆柱三孔型探针
16．用热线风速仪测量流速方向时，应选择气流方向角为（c）的热线。（a）0°（b）90°（c）45°（d）15°
17．下面有关热电偶总的热电势方向描述正确的是（a）
（a）沿着正热电极，由热端指向冷端（b）沿着正热电极，由冷端指向热端（c）沿着负热电极，由热端指向冷端
18．敞口式静压液面计测量时，液面高度和压力的关系表达式错误的是（b）（a）是压力表读数（b）是液面底部的绝对压力
（c）是液面底部与上部的压差
19．下面哪一种烟度计是反射光式烟度计（a）
（a）波许烟度计（b）哈特里奇烟度计
（c）烟度计（d）重量式烟度计
21．电接点水位计的测量原理是电极和氖灯构成回路，那么（b）。
（a）蒸汽的电阻大，处于饱和蒸汽中的电极接通，氖灯亮；
（b）蒸汽的电阻大，处于饱和蒸汽中的电极断路，氖灯不亮；
（c）水的电阻大，处于水中的电极断路，氖灯不亮；
（d）蒸汽的电阻小，处于饱和蒸汽中的电极接通，氖灯亮
一、填空（1分＊20=20分） 1．传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2．表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3．电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程直线位移。 5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 8．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9．热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10．金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形状的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12．传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器， 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14．铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15．减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16．空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的， 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管， 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18．把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称莫尔条纹。 19．霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输出。 20．磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21．霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分＊6=12分,5、6题答案不止一个） C 1.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比； C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式；
⒈什么是测量？ 答：测量是人类对自然界中客观事物取得数量概念的一种认识过程。 ⒉测量方法有哪几类？直接测量与间接测量的主要区别是什么？ 答：测量方法有①直接测量（直读法、差值法、替代法、零值法）②间接测量③组合测量 直接测量与间接测量区别：直接测量的被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量的被测量的数值不能从测量仪器上读得，而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，经过运算得到被测量。 ⒊任何测量仪器都包括哪三个部分？各部分作用是什么？ 答：①感受件或传感器，作用:直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。 ②中间件或传递件，作用：“传递”、“放大”、“变换”、“运算”。 ③效用件或显示元件，作用：把被测量信号显示出来。 ⒋测量仪器按用途可分为哪几类？ 答：按用途可分为范型仪器和实用仪器两类。 ⒌测量仪器有哪些主要性能指标？各项指标的含义是什么？ 答：①精确度，表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反应。
②恒定度，仪器多次重复测量时，其指示值的稳定程度。 ③灵敏度，以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表示 ④灵敏度阻滞，灵敏度阻滞又称为感量，此量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。 ⑤指示滞后时间，从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间，称为指示滞后时间或称时滞。 ⒍测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么？ 答：①系统误差，特点：按一定规律变化，有确定的因素，可以加以控制和有可能消除。 ②随机误差，特点：单峰性、对称性、有限性、抵偿性，无法在测量过程中加以控制和排除。 ③过失误差，特点：所测结果明显与事实不符，可以避免。 ⒎什么叫随机误差？随机误差一般都服从什么分布规律？ 答：随机误差（又称偶然误差）是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差。 随机误差一般都服从正态分布规律。 ⒏试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用？ 答：①判别方法有莱依特准则、格拉布斯准则、t检验准则、狄克逊准则、肖维涅准则。 ②选用原则：1）从理论上讲，当测量次数n趋近∞（或n足够大）时，采用莱依特准则更为合适；若次数较少时，则采用格拉
第1章传感器与检测技术基础思考题答案 l.检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。 答:一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然,传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件,是检测系统最重要的环节,检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号.通常传感器输出信号是微弱的,就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作. 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节,主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2。传感器的型号有几部分组成,各部分有何意义？ 依次为主称(传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2; 转换原理—-用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3; 序号-—用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Ｑ不用）。 例：应变式位移传感器: C ＷＹ-ＹB—２0；光纤压力传感器：C Y—GQ—２. ３。测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量.此时输出电压认可表示为Ｕ0，U0＝U+△U,其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量,仪表必须有较大量程以满足Ｕ０的要求,因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准.测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表-—毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载,Ｅ１、R1和R w表示电位差计的参数.在测量前调整R１使电位
《测试技术》期末考试样卷及参考答案（评分标准） 一、填空题：（每空１分，共２０分） 1、动态信号的描述可在不同的域中进行，它们分别是 时域 、 频域 和 幅值域 。 2、周期信号的频谱是 离散 的；在周期信号中截取一个周期，其频谱是 连续 的。 3、周期性方波的第2条谱线代表方波的 3 次谐波。 4、影响二阶测试装置动态特性的参数为 固有频率 和 阻尼比 。 5、动态测试中，保证幅值不失真的条件是 幅频特性为常数 ，保证相位不失真的条件是 相频特性与频率呈线性关系 。 6、半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的 压阻效应 来工作的，压电式传感器的工作原理是基于 压电 材料的 压电效应 来工作的。 7、调幅波经相敏检波后，即能反映出 调制信号 电压的大小，又能反映其 相位 。 8、动圈式磁电指示仪表的工作频率比光线示波器的工作频率 低 ，这是由它们的 固有频率决定的。 9、对具有最高频率为f c 的时域信号x(t)进行采样，采样频率为f s ，若要采样后的信号频谱不产生混叠，则必须满足f s ≥2 f c 。 10、时域信号的 截断 将导致能量泄漏。 11、频域采样将导致 栅栏效应和时域周期延拓 。 二、简答或名词解释：（每小题4分，共24分） １、已知)sin(?ω+t 的概率密度函数为)1/(12 x -π，请写出)sin(0t x a ω+的概率密度函数表达式，并画出其图形。 答：概率密度函数表达式：))(/(12 20a x x --π （表达式或图形正确可得3分） ２、线性系统。 答：输入、输出关系可用常系数线性微分方程描述的系统。 或：具有迭加特性和频率保持特性的系统。 ３、频率保持特性。 答：线性系统输出信号频率恒等于输入信号频率。 ４、已知一信号的频谱如图所示，请写出其对应的时域函数x(t)。
1、热电偶测温的原理、基本定律及应用、热电偶测温冷端温度补偿方法 （温差电动势可以忽略不计，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势） 热电偶回路的热电动势只与组成热电偶的材料及两端接点的温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。导体材料确定后，热电动势的大小只与热电偶两端的温度有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的基本原理。 (1) 均质导体定律 如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零；反之，如果有热电动势产生，两个热电极的材料则一定是不同的。根据这一定律，可以检验两个热电极材料的成分是否相同(称为同名极检验法)，也可以检查热电极材料的均匀性。 (2) 中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体C，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。 (3) 标准电极定律
如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就可知。为分度表的制作提供理论基础 (4) 中间温度定律 热电偶在两接点温度分别为T、T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度分别为T、Tn和接点温度分别为Tn、T0时的相应热电动势的代数和。为分度表的应用提供理论基础 由于热电偶产生的电势与两端温度有关，只有将冷端温度保持恒定才能使热电势正确反映热端的被测温度。由于有时很难保证冷端温度在恒定0℃，故常采取一些冷端补偿措施。 1.冷端恒温法 (1) 冰点槽法 (2) 其它恒温器 2.补偿导线法：将冷端延伸到温度恒定的场所 3.计算修正法 4.电桥补偿法
5.显示仪表零位调整法 6.软件处理法 2、霍耳传感器的工作原理、特点 原理：半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直 于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。作用在半导体薄片上的磁场强度B越 强，霍尔电势也就越高。霍尔电势用下式表示： 特点： 1、为提高灵敏度, 霍尔元件常制成薄片形状。 2、要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。 3、只有半导体材料适于制造霍尔片。 4、霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 5、霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。
热工测试作业 第一章 1-1、测量方法有哪几类，直接测量与间接测量的主要区别是什么？(P1-2) 答：测量的方法有：1、直接测量；2、间接测量；3、组合测量。 直接测量与间接测量的主要区别是直接测量中被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量种被测量的数值不能直接从测量仪器上读得，需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，然后经过运算得到被测量的数值。 1-2、简述测量仪器的组成与各组成部分的作用。(P3-4) 答：测量仪器由感受器、中间器和效用件三个部分组成。 1、感受器或传感器：直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号； 2、中间器或传递件：最简单的中间件是单纯起“传递”作用的元件，它将传感器的输出信号原封不动地传递给效用件； 3、效用件或显示元件：把被测量信号显示出来，按显示原理与方法的不同，又可分模拟显示和数字显示两种。 1-3、测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么？（P5-6） 答：测量仪器的主要性能指标有：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。 1、精确度：表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反映； 2、恒定度：仪器多次重复测试时，其指示值的稳定程度，通常以读数的变差来表示； 3、灵敏度：以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例来表示。 4、灵敏度阻滞：又称感量，是以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。 5、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间。 1-4、说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。（P6-7） 答：计算机测控系统基本组成部分有：传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数（A/D）和数/模（D/A）转换及微机。 1、信号调理器：完成由传感器输出信号的放大、整形、滤波等，以保证传感器输出信号成为A/D转换器能接受的信号； 2、实现多路信号测量，并由它完成轮流切换被测量与模/数转换器的连接； 3、采样保持器：保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度； 4、A/D转换器：将输入的模拟信号换成计算机能接受的数字信号； 5、D/A转换器：将输入的数字信号换成计算机能接受的模拟信号。 1-5、试述现代测试技术及仪器的发展方向。(P6、P9) 答：计算机、微电子等技术迅速发展，推动了测试技术的进步，相继出现了智能
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
第一至三章一、名词解释 测量:是人类对自然界中客观事物取得数量 观念的一种认识过程。它用特定的工具和方法，通 过试验将被测量与单位同类量相比较，在比较中确 定出两者比值。 稳态参数：数值不随时间而改变或变化很小 的被测量。 瞬变参数：随时间不断改变数值的被测量（非 稳态或称动态参数),如非稳定工况或过渡工况时 内燃机的转速、功率等。 模拟测量：在测量过程中首先将被测物理量 转换成模拟信号，以仪表指针的位置或记录仪描绘 的图形显示测量的结果(不表现为“可数”的形式) 。 数字测量：测量可直接用数字形式表示。通 过模／数（A／D)转换将模拟形式的信号转换成数 字形式。 范型仪器：是准备用以复制和保持测量单位， 或是用来对其他测量仪器进行标定和刻度工作的仪 器。准确度很高，保存和使用要求较高。 实用仪器：是供实际测量使用的仪器，它又 可分为试验室用仪器和工程用仪器。 恒定度:仪器多次重复测量时，其指示值稳定 的程序，称为恒定度。通常以读数的变差来表示 . 灵敏度:它以仪器指针的线位移或角位移与 引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表 示。 灵敏度阻滞:灵敏度阻滞又称为感量,感量是 足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量 的变化值。一般仪器的灵敏度阻滞应不大于仪器允 许误差的一半。 指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器 指示出该变化值所需的时间，又称时滞。 测量值与真值之差称为误差。 因子：在试验中欲考察的因素称为因子。因 子又可分为没有交互作用和有交互作用的因子，前 者是指在试验中相互没有影响的因子，而后者则在 试验中互相有制抑作用。 水平：每个因子在考察范围内分成若干个等 级，将等级称为水平 二、填空题 常用的测量方法有直接测量、间接测量、组 合测量。 测试中，被测量按照其是否随时间变化可以 分类稳态参数和瞬变参数。 有时被测参数的量或它的变化，不表现为“可 数”的形式，这时就不能用普通的测量方法，相应 的就出现了模拟测量和数字测量。 按工作原理，任何测量仪器都包括感受件， 中间件和效用件三个部分。 测量仪器按用途可分：范型仪器和实用仪器 测量仪器的性能指标决定了所得测量结果的 可靠程度，其中主要有：准确度、恒定度、灵敏度、 灵敏度阻滞、指示滞后时间等 在选用时，仪器的读数的变差不应超过仪器 的允许误差。 一般常采用试验方法来标定测量仪器的动态 特性。 仪器标定的内容及方法 前面已从理论上讲述了测量仪器的动态特性，但实 际上由于测量仪器本身的各种因素影响，难以用理 论分析方法正确地确定其动态特性。一般常采用试 验方法来标定测量仪器的动态特性。 其主要内容，一般为仪器的时间常数、无阻尼时仪 器的固有频率、阻尼比等。判断该测量仪器是一阶 还是二阶仪器。 其主要方法，一般有频率响应法、阶跃响应法、随 机信号法。 对一阶仪器，主要确定的动态特性参数为时 间常数τ。 二阶测量系统，标定目的主要是确定动态特 性参数：仪器的无阻尼固有频率ω0 和阻尼比ζ。 按照产生误差因素的出现规律以及它们对于 测量结果的影响程序来区分，可将测量误差分为三 类。系统误差:随机(偶然)误差:过失误差 : 具体的测量过程中，系统误差按其产生的原 因可分为； 仪器误差安装误差环境误差方法误差操作误 差动态误差 但往往也常采用如下方法来消除系统误差1. 交换抵消法2.替代消除法3.预检法 正交表分为标准表和混合型正交表 三、简答题 模拟测量：直观性强、简便、价格低；主要缺点 是测量精度低指示器读数误差大。但模拟信号含有 “仿真”的意思，分辨能力无限。 数字测量：测量精度高，操作方便，后处理方 便，但对硬件要求高，分辨力有限。 仪器的选用：应在满足被测量要求的条件 下，尽量选择量程较小的仪器，一般应使测量值在 满刻度的2/3以上为宜，并根据对被测量绝对误差 的要求选择测量仪器的精度等级。 零阶仪器的特点：不管x随时间如何变化， 仪器输出不受干扰也没有时间滞后，因此零阶仪器 (或传感器)可以认为有完全理想的特性。 时间常数τ是由热电偶的几何参数和热特性 确定，它的大小直接影响到滞后时间，τ越小表示 热惯性小，达到稳态值的时间越短；反之，时间就 越长。为进行可靠的动态测量，应使测量系统的时 间常数尽可能小。 为了提高响应速度而又不产生波动，二阶仪 器常采用＝0.6～0.8为最佳。这时幅频特性的平 直段最宽。而且在一定条件下，提高系统的固有频 率，响应速度会变得更快。 第四章 一、名词解释 ◆压电效应：是指某些结晶物质沿它的 某个结晶轴受到力的作用时，其内部有极化现 象出现，在其表面形成电荷集结，其大小和作 用力的大小成正比，这种效应称为正压电效 应。相反，在晶体的某些表面之间施加电场， 在晶体内部也产生极化现象，同时晶体产生变 形，这种现象称为逆压电效应。 ◆压电晶体：具有压电效应的晶体称为 压电晶体 ◆中间温度定律:用两种不同的金属组成 闭合电路，如果两端温度不同，则会产生热电 动势。其大小取决于两种金属的性质和两端的 温度，与金属导线尺寸、导线途中的温度及测 量热电动势在电路中所取位置无关。 ◆均质材料定律 :如用同一种金属组成 闭合电路则不管截面是否变化，也不管在电路 内存在什么样的温度梯度，电路中都不会产生 热电动势。 ◆中间导体定律 :在热电偶插入第三种 金属，只要插入金属的两端温度相同，不会使 热电偶的热电动势发生变化。 ◆标准电极定律:在热电偶插入第三种金 属，插入金属的两端温度不同，发生附加热电 动势后的总热电动势，等于各接点之间所产生 热电动势的代数和。 ◆光电效应：当具有一定能量E的光子 投射到某些物质的表面时，具有辐射能量的微 粒将透过受光的表面层，赋予这些物质的电子 以附加能量，或者改变物质的电阻大小，或者 使其产生电动势，导致与其相连接的闭合回路 中电流的变化，从而实现了光— ◆外光电效应:在光线作用下能使电子逸 出物质表面的称为外光电效应，属于外光电效 应的转换元件有光电管、光电倍增管等。 ◆内光电效应:在光线作用下能使物体电 阻率改变的称为内光电效应。属于内光电效应 的光电转换元件有光敏电阻以及由光敏电阻 制成的光导管等。 ◆阻挡层光效应:在光线作用下能使物体 产生一定方向电动势的称为阻挡层光电效应， 属于阻挡层光电效应的转换元件有光电池和 光敏晶体管等。 ◆用单位辐射通量不同波长的光分别照 射光电管，在光电管上产生大小不同的光电 流。这里，光电流I与光波波长λ的关系曲线 称为光谱特性曲线，又称频谱特性。 ◆霍尔效应: 金属或半导体薄片置于磁 场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场 的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍 尔效应。 ◆霍尔元件: 基于霍尔效应工作的半导 体器件称为霍尔元件，霍尔元件多采用N型 半导体材料。 ◆传感器是把外界输入的非电信号转换 成电信号的装置。 ◆金属电阻应变片的工作原理是基于金 属导体的应变效应 二、填空题 ◆结构型:依靠传感器结构参数的变化实 现信号转变. ◆能量转换型:直接由被测对象输入能量 使其工作. ◆能量控制型:从外部供给能量并由被测 量控制外部供给能量的变化. ◆常用传感器根据其作用原理的不同，可以分 为两大类。能量型” “参数型” ◆传感器的特性主要包括以下两种。静 态特性.表征传感器静态特性的主要参数有：线 性度、灵敏度、分辨力等。 ◆动态特性.测定动态特性最常用的标准 输入信号有阶跃信号和正弦信号两种。 ◆由于半导体应变片的温度稳定性差，使用时必 须采取温度补偿措施，以消除由温度引起的零漂 或虚假信号。在实际工作中，温度补偿的方法有 桥路补偿和应变片自补偿两类。 ◆常用可变磁阻式传感器的典型结构有:可变导 磁面积型、差动型、单螺管线圈型、双螺管线圈 差动型。 ◆按照电容式传感器的转换原理的不 同，可以分为 ◆极距变化型电容式传感器：变介电常 数型电容传感器：面积变化型电容传感器 ◆按工作原理不同，磁电感应式传感器 可分为恒定磁通式和变磁通式，即动圈式传感 器和磁阻式传感器。 ◆磁电感应式传感器只适用于动态测 量。 ◆磁阻式传感器：又称为变磁通式传感 器或变气隙式传感器，常用来测量旋转物体的
第一章检测技术的基础知识 一、填空题 1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。 2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。 3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。 4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值2/3 的区域。 5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。 7、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。（因为U≥2/3Umax） 二、选择题 1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。 A．传感器 B. 测量电路 C. 输出单元 2．构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。 A．转换元件B．敏感元件C．转换电路D．嵌入式微处理器 3．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为 D 的最为合理。 A．5.0级B．2.5级C．2.0级D．1.5级 4．有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。今欲测250℃的温度，选用量程为 C 的最为合理。A．0～1000℃B．300～500℃C．0～300℃D．0～500℃ 5．某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克 力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是Ｂ。 A．绝对误差B．示值相对误差C．满度相对误差D．精度等级 6．在选购线性仪器时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为 欲测量的Ｃ左右为宜。 A．3倍B．10倍C．1.5倍D．0.75倍 7．用万用表交流电压档（频率上限为5kHz）测量100kHz、10V左右的高频电压，发现示值不到2V，该误差属 于 B 。用该表主流电压档测量5号电池电压，发现每次示值均为1.8V,该误差属于 A 。 A．系统误差B．粗大误差C．随机误差D．动态误差 8．重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了Ｄ。 A．提高精度B．加速其衰老C．测试其各项性能指标D．提高可靠性能 9．电工实验中，采用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 B 测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于C 测量。 A．偏位式B．零位式C．微差式 三、计算题 1．有一温度计，它的测量范围为0~200℃，精度为0.5级，求： 1）该仪表可能出现的最大绝对误差。 2）当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。 2．已知待测拉力约为70N左右。现有两只仪表，一只为0.5级,测量范围为0~500N；另一只为1.0级，测量范围 为0~100N。问选用哪一只测力仪表较好？为什么？ 3．有一台测量压力的仪表，测量范围为（0~10）Mpa,压力与仪表输出电压之间的关系为U0=a0+a1p+a2p2,式中a0=1V， a1=0.6V/ Mpa，a2=-0.02V/Mpa2 求: 1)该仪表的输出特性方程; 2)该仪表的灵敏度表达式;
《机械工程测试技术基础》课程试题A 一、填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为静态测量和动态测量。 2.测量结果与被测真值之差称为绝对误差。 3.将电桥接成差动方式习以提高灵敏度，改善非线性，进行温度补偿。 4.为了补偿温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻。 5．调幅信号由载波的幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是傅式三角级数的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 7．信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为均方值，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和阶跃响应法。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 二、选择题（20分，每题2分） 1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将(C)。 A ．增大 B ．减少 C.不变 D.变化不定 2．调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是(D)。 A ．相关函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D.傅氏级数 4．下列函数表达式中，(C)是周期信号。 A ．5cos100()00t t x t t π?≥?=??
实验一温度传感器动态标定实验 一．实验目的 1．掌握热敏电阻传感器和热电偶传感器动态性能测试方法。 2．了解根据阶跃响应曲线求取传感器动态特性指标的方法。 3．熟悉测温传感器动态标定系统的结构、组成和使用方法。 二．试验装置 1．被校热敏电阻传感器 2．标准热电偶传感器及数字显示仪表 3．被校热电偶传感器 4．补偿导线及冷接点恒温器 5．恒温水槽 6．保温瓶 7．恒温油槽或高温电炉 8．大气温度计 9.标准水银温度计2只 10.数字存储示波器 11.微型计算机（带GP-IB接口） 三．实验原理 传感器动态标定实验的任务是用动态激励信号激励传感器,使传感器产生动态响应,根据动态标定实验的结果求出一个近似的数学模型（如传递函数），来描述传感器的动态特性，并求出它的动态性能指标。 温度源为恒温水槽(或恒温油槽)，其温度值由标准水银温度计测出。阶跃温度的幅值大小可以通过调节恒温水槽(或恒温油槽)的温度得到。输出信号的阶跃响应由数字存储示波器记录，记录结果可由示波器观察，同时经RS-232或GP-IB接口进入计算机，由计算机内的软件包计算其动态数学模型与动态性能指标。 测取传感器的阶跃响应是获取传感器动态特性的方法之一。阶跃响应的平稳性、快速性和稳态精度可用如下性能指标描述： 时间常数T——输出上升到稳态值的63%所需要的时间。 响应时间T2——输出达到稳态值的95%或98%所需要的时间。 调节时间T s——在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带所用的最小时间。 峰值时间T p——阶跃响应曲线超出其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。 上升时间T r——阶跃响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需要的时间（对欠阻尼系统，通常指从0上升到稳态值所需要的时间）。 延迟时间T a——阶跃响应曲线上升到稳态值的50%所需要的时间。
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2 x 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()(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 ，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)()(0 t 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 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 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 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 3 。 （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 1 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。（ x ） 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。（ v ） 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。 （ v ） 4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（ v ） 5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（ x ） 6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（ x ） （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？ 2、 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？ 3、 测试装置实现不失真测试的条件是什么？ 4、 某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为 1 005.01)(+= s s H 。求其对周期信号)45100cos(2.010cos 5.0)(?-+=t t t x 的 稳态响应)(t y 。 5、 将信号 t ωcos 输入一个传递函数为s s H τ+= 11)(的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出)(t y 的表达式。 第三章 常用传感器 （一）填空题
1、测量方法:直接测量:凡就是被测量的数值可以从测量仪器上读出,常用方法１.直读法２.差值法3、替代法4、零值法 间接测量:被测量的数值不能直接通过测量仪器上读出,而直接测量与被测量有一定函数关 系的量,通过运算被测量的测值。 组合测量:测量中各个未知量以不同的组合形式出现,根据直接测量与间接测量所得的数据, 通过方程求解未知量的数值 2、测量仪器:可分为范型仪器与实用仪器 一、感受件:它直接与被测对象发生联系,感知被测参数的变化,同时对外界发出相应的信号。应满足条件:1、必须随测量值的变化发生相应的内部变化2、只能随被测参数的变化发出信号3、感受件发出的信号与被测参数之间必须就是单值的函数关系 二、中间件:起传递作用,将传感器的输出信号传给效用件常用的中间件:导线,导管 三、效用件:把被测信号显示出来。分为模拟显示与数字显示 3、测量仪器的主要性能指标: 一、精确度:测量结果与真值一致的程度,系统误差与随机误差的综合反映 二、恒定度:仪量多次重复测量时,其指示值的稳定程度 三、灵敏度:认仪器指针的线位移或角位移与引起变化值之间的比例 四、灵敏度阻滞:在数字测量中常用分辨率表示 五、指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器指示出现该变化值所需时间 4、传递函数就是用输出量与输入量之比表示信号间的传递关系。H(s)=Y(s)/X(s) 作用:传递函数描述系统的动态性能,不说明系统的物理结构,只要动态特性相似,系统可以有相似的传递函数串联环节:H(s)=H1(s)H2(s) 并联环节H(s)=H1(s)+H2(s) 反馈环节H(s)=Ha(s)/1+Ha(s)Hb(s) 5.测量系统的动态响应:通常采用阶跃信号与正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应,以了解测量系统的动态特性,依次评价测量系统 测量系统的阶跃响应:一阶测量系统的阶跃响应二阶测量系统的阶跃响应 测量系统的频率响应:一阶测量系统的频率响应二阶测量系统的频率响应 7、误差的来源:每一参数都就是测试人员使用一定的仪器,在一定的环境下按一定的测量方法与程序进行的,由于受到人们的观察能力,测量仪器,方法,环境条件等因素的影响,所得到的测量值只能就是接近于真值的近似值,测量值与真值之差称为误差。 8.误差分类; 一、系统误差:出现某些规律性的以及影响程度由确定因素所引起的误差特点:1随机性,不确定性2、必然存在性3、服从统计规律4、误差与测量的次数有关 二、随机误差:由许多未知的或微小的因素综合影响的结果特点:1、必然存在与测量结果之中2、完全服从统计规律3、大小正负误差有频率决定4、误差与测量的次数有关 三、过失误差:主要由测量者粗心,过度疲劳或操作不正确引起的。特点:1、无规律可循2包含过失误差的测量结果不可用 9.系统误差的由来:仪器误差,它就是由于测量仪器本身不完善或老化所产生的误差 安装误差,它就是由于测量仪器安装与使用不正确而产生的误差 环境误差,它就是由于测量仪器使用环境条件与仪器使用规定的条件不符而引起的 方法误差,它就是由于测量方法或计算方法不当所形成的误差, 操作误差,也称人为误差,它就是由于观察者天使缺陷或观察位置习惯偏向一方等引起的 动态误差,在测量瞬变值时,由于仪器指示系统的固有频率、阻尼等所反映的测量仪器的动态特性与被测瞬变量之间不匹配,而产生的振幅与相位误差
一、填空 1.仪表的灵敏度越高则（ C ） A.测量精确度越高 B.测量精确度越低 C.测量精确度越不能确定 D.仪表的线性度越好 2.造成测压仪表静态变差的因素是（ B ） A.弹性模量 B.弹性迟滞 C.材料的泊松比 D.温度特性 3.请指出下列误差属于系统误差的是（ C ） A.测量系统突发故障造成的误差 B.读书错误造成的误差 C.电子电位差计滑线电阻的磨损造成的误差 D.仪表内部存在摩擦和间隙等不规则变化造成的误差 4.用光学温度计测量物体温度，其示值（ B ） A.不受测量距离的影响 B.是被测物体的亮度温度 C.不受被测物体表面光谱发射率的影响 D.不受反射光影响 5.仪表的灵敏度越高则（ C ） A.测量精度越高 B.测量精度越低 C.测量精度不确定 D.仪表的线性度越好 6.表征仪表读书精密性的指标是（ C ） A.灵敏度 B.线性度 C.分辨率 D.准确度 7.用金属材料测温热电阻下列说法正确的是（ D ） A.金属材料的密度盐碱对测温越有利 B.金属材料的强度越高对测温越有利 C.金属合金材料掺杂越均匀对测温越有利 D.金属纯度越高对测温越有利 8.热电阻测温采用“三线制”接法其目的在于（ C ） A.使回路电阻为定值 B.获得线性刻度 C.消除连接导线电阻造成附加误差 D.使工作电流为定值 9.标准节流件的直径比β越小，则（ D ）
A.流量测量越准确 B.流量的压力损失越小 C.要求水平直管段越长 D.流量的压力损失越小 10.涡流流量输出______信号 ( B ) A.模拟 B.数字 C.电流 D.电压 11. 将被测压差差换成电信号的设备是（ C ） A.平衡容器 B.脉冲管路 C.压差变送器 D.显示器 12.过失误差处理方法通常为（ B ） A.示值修正法 B.直接别除法 C.参数校正法 D.不处理 13.欲用多根热电偶测量某房间内平均温度，一般采用什么的热电偶布置方式（ A ） A.并联 B.反接 C.串联 D.以上都不对 14.下列关于热电偶均质导体定律下列说法错误的（ D ） A.热电极必须采用均质材料 B.只能用两种不同材料的均质导体构成热电偶 C.热电势与热电极温度分布无关 D.热电势与热电极的截面积有关 15.热力学温度的符号是 B A．K B．T C．t D.℃ 16．准确度最高的热电偶是 ( A ) A．S型 B．K型 C．J型 D.E型 17．现有以下几种测温装置，在测汽轮机轴瓦温度时，最好选用（ C ） A镍铬一镍硅热电偶 B.充气压力式温度计 C．铂热电阻 D.铜—铜镍热电偶 一铂热电偶，设其E(300℃，500℃)为X，E (500℃，250℃)为) 18．有一铂铑 10 Y , E (250℃，0℃)为z，则 ( C ) A．X=Y=z B．X=Y≠z C. X≠Y≠z D.X≠Y=z 19．被测量为脉动压力时，所选压力表的量程应为被测量值的 ( C ) A．1.5倍 B．1倍 C. 2倍 D.2.5倍