长安大学测试与传感器技术试题库及答案

第 1 页 共 36 页测试与传感器技术试题(1)一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打 A“” ，错误的打 B“”。每小题 2 分，共 10 分)1.X-Y 记录仪可记录任何频率的信号。( B )2.分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( A )3.阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。( A )4.瞬态信号的频谱一定是连续的。( A )5.系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( B )二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题 2 分，共 10 分)1.信号 x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( A )A.周期信号 B.非周期信号 C.瞬态信号 D.随机信号*2.用共振法确定系统的固有频率时，在有阻尼条件下，( )频率与系统固有频率一致。A.加速度共振 B.速度共振 C.位移共振 D.自由振动3.压电式加速度计与测振仪之间可以串接的是( A )A.电荷放大器 B.A/D 转换器 C.相敏检波器 D.滤波器4.温度误差的线路补偿法是利用电桥( C )实现的。A.相邻桥臂同变输入电压相加 B.相邻桥臂差变输入电压相减C.相对桥臂同变输入电压相加 D.相对桥臂差变输入电压相加5.差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感 M( B )A.始终保持不变 B.随被测位移的变化而变化 C.不随被测位移的变化而变化 D.随线圈电流的变化而变化三、填空题(每空 1 分，共 30 分)1.若位移信号 x(t)=Acos(t+), 则其速度信号的振幅为_AW_，加速度信号的振幅为_AW2_。2.利用数字频率计测量振动频率时，一般对低频信号测_，高频信号测_。3.信号的频谱函数可表示为_幅值_频谱和_相位_频谱。4.用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不同，存在着_共振频率，_共振频率，_共振频率。5.高频情况下，多采用_压电式_测力传感器来测量激振力，而且在实验前需对测力系统进行_标定_。6.当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上，由于_压电_效应，在压电晶片两表面上就有_电荷_产生。7.阻抗头由两部分组成，一部分是_力_传感器，一部分是_加速度_传感器。它是用来测量驱动点_阻抗_的。8.阻容式积分电路中，输出电压从_电容 C_两端取出，RC 称为_积分_时间常数，RC 值越大，积分结果越_准确_，但输出信号_越小_。9.光线示波器的关键部件是_，通过它，可将按一定规律变化的_信号，转换成按同样规律变化的_摆动信号，从而记录测量结果。10.热电偶的热电势由_和_两部分组成。11.测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为_分辨率_。第 2 页 共 36 页12.具有质量为 M，刚度为 K 的振动体的固有频率为_。13.长度计量光栅是利用_莫尔条纹_来进行位移量的测量的，它具有_位移放大_和_平均光栅误差_的作用。四、简答题(每小题 5 分，共 20 分)1.为什么使用压电式传感器时必须配用阻抗变换器?2.简述金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理有何不同?3.简述电动式激振台的基本构造和工作原理。4.简述磁带记录仪的功能特点。五、计算题(每小题 10 分，共 30 分)1.求指数函数 x(t)=Ae-at(a0,t0) 的频谱；画出幅频图。2.已知一阶系统的频率响应为 H(j)= ,用该装置去测周期分别为 1S，2S，5S 的1+0.35j正弦信号，问它们的幅值误差各为多少?3.已知被测应变 (t)=A+Bcos10t,电桥输入电压为 ui(t)=Uicos1000t,采用半桥差动工作方式，试求(1)电桥输出信号的表达式，并说明该信号是什么波形； (2)画出该信号的幅频图。第 3 页 共 36 页测试与传感器技术试题（2）一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面括号内打 “” ，错误的打“” 。每小题 2分，共 10 分)1.动态应变仪的标定电桥的输出电压是采用半桥接法工作的。( )2.传感器的作用是用来实现由非电量到电量的转换。( )3.利用桥式电位差计测量热电偶的热电势时要消耗热电偶的能量。( )4.具有质量为 M，刚度为 K 的振动体的固有频率为 0= 。( )MK5.惯性式压电加速度传感器的输出电荷正比于质量块的加速度。( )二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题 2 分，共 10 分)1.下列传感器可实现非接触测量的是( C )传感器。A.压电式加速度 B.电动式速度 C.电磁式速度 D.电阻应变式2.描述周期信号频谱的数学工具是( A )A.傅立叶级数 B.傅立叶变换 C.拉氏变换 D.三角函数3.表示测量装置的静态输入与输出之间关系的实验曲线称为( B )A.理论直线 B.标定曲线 C.理论标定曲线 D.幅频曲线4.要使装置的输出波形形状不失真，须使该输出波形的各正弦分量的相位滞后( D )A.相等 B.与角频率成反比 C.与角频率无关 D.与角频率成正比5.使用数字频率计测量信号时，在( )情况下测周法比测频法合理。A.被测信号频率很低 B.被测信号频率很高 C.被测信号频率变化较大 D.被测信号频率恒定三、填空题(每空 1 分，共 20 分)1.测试装置的灵敏度是该标定曲线的_。2.热电偶的热电势包括两种不同导体接触时的_和同一导体两端处于不同温度时的_。3.直流电桥中_接法的灵敏度最高。4.交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的_相等，且相对桥臂阻抗的相角_相等。5.光线记录仪的振动子的输入信号只能是_。6.单位脉冲信号的幅值频谱是_。7.半导体应变片的工作原理是基于_效应。8.随机信号 x(t)的均值定义为 =_。9.若稳定振动位移信号为 x(t)=Asin(t+) ，则其稳定振动速度信号为 v(t)=_,加速度信号的振幅为_。10.用强迫振动法激励系统，当系统加速度幅值达到最大时，称为系统的_，此激振频率 d 与系统固有频率 之间的关系式为_。11.正弦信号的均方根值与它的幅值比为_。第 4 页 共 36 页12.电动式速度传感器的线圈中产生的感应电动势正比于_。13.GZ-2 型测振仪配接电动式速度传感器时，经过仪器内部的_网络可将传感器测得的速度信号转换为_和_信号。14.温度误差的线路补偿法是利用电桥的_实现的。四、简答题(每小题 10 分，共 30 分)1.简述压电式传感器需要配置前置放大器的原因；常用的前置放大器有哪两种?各有何特点?2.画出动态应变仪的原理框图。若输入应变的波形为低频简谐信号，请注明各环节的输出信号的波形。3.差动变压器是哪一类传感器?它的工作原理和输出特性是什么?五、计算题(每小题 10 分，共 30 分) 1.写出图示阶跃信号的时域表达式，求它的频谱密度函数。2.某测试装置的频率响应函数为H(j)= 6750 2+1(j)j 2若输入信号为 X(t)=100sin(31.4t+30)+50sin(314t-20)，求稳态输出信号 Y(t)的表达式。3.根据图示电桥(1)写出电桥作电压输出时的和差特性公式。(2)若 R1=R2=R3=R4=120， R1=R3=0.3, R2= R4=0 时，输入电压为u0(t)=300sin(31416t),求输出电压 u(t)。第 5 页 共 36 页测试与传感器技术试题（3）一、填空题(每空 1 分，共 15 分)1. 如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为_测试。2. 确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量) 的 _和标准测试系统。3. 涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数 M 将_。4. 半导体应变片以压阻效应为主，它的灵敏度系数为金属应变片的_倍。5. 测量准静态力信号时，要求电荷放大器的输入阻抗_10 12() 。6. 周期信号展开为傅立叶级数后，其中 A0 表示直流分量的幅值，A n 表示_分量的幅值。7. 当 时，信号 x(t)的自相关函数 Rx()呈周期性变化，说明该信号为 _。8. LCD 是液晶显示器，是一种_功耗器件。9. A/D 卡的转换速率表示_ 。10. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_接法可以得到最大灵敏度输出。11. 一阶有源低通滤波器的主要优点是带负载能力强，主要缺点是_。为克服该缺点，可采用二阶或二阶以上有源低通滤波器。12. 绝对湿度给出了水分在空间的具体含量，而相对湿度给出了大气的_程度，它比绝对湿度使用更广泛。13. 氧化型气体吸附到 N 型半导体气敏元件上，将使截流子数目减少，从而使材料的电阻率_。14. 半导体温度传感器以 P-N 结的温度特性为理论基础。二极管感温元件利用 P-N 结在恒定电流下，其_与温度之间的近似线性关系实现。15. 图像处理的主要目的是_。二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题后的括号内。每小题 1 分，共 15 分)1. 为了抑制干扰，常采用的电路有( )A. A/D 转换器 B. D/A 转换器 C. 变压器耦合 D. 调谐电路2. 选择二阶装置的阻尼比 =0.707，其目的是( D )。A. 阻抗匹配 B. 增大输出量 C. 减小输出量 D. 接近不失真条件3. 自相关函数一定是( A )函数。A. 偶 B. 奇 C. 周期 D. 随机4. 用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可( B )A. 增加敲击力 B. 增加锤头硬度 第 6 页 共 36 页C. 增大锤重 D. 减小冲击力5. 记录磁带慢录快放，放演信号的频宽将( )A. 扩展，幅值减小 B. 变窄，幅值减小 C. 幅值增大 D. 变窄，幅值增大6. 无源 RC 低通滤波器从( B )两端引出输出电压。A. 电阻 R B. 电容 C C. 运算放大器 D. 电感 L7. 人工视觉系统图像处理中，对像素信息进行编码的作用是( )A. 滤去噪声 B. 传输和存储信息 C. 图像增强 D. 图像分割8. 载波频率为 f0，调制信号的最高频率为 fm，两者的关系为( C )A. f0=fm B. f0fm C. f0fm D. f01 B. xy()=1C.0 xy()1 D. xy()=0二、填空题(本大题共 5 小题，每小题 2 分，共 10 分)1.运算 100%是计算传感器_线性度_的公式。minaxLy2.当环境湿度改变时，必须对电容式传感器重新进行静态_。3.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的_相等。第 9 页 共 36 页4.红外图像传感器通常由红外敏感元件和电子_电路组成。5.在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶的_定律。三、问答题(本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分)1.压电式传感器往往采用多片压电晶片串联或并联方式，当采用多片压电晶片并联方式时，适合于测量何种信号?2.就某一确定的差动变压器式位移传感器而言，当激励电压的幅值恒定时，其输出电压的幅值和相位分别取决于被测位移的哪些信息?3.简述半导体 P-N 结温度传感器的工作机理。4.热电型红外光导摄像管与可见光光导摄像管在电路中所采用的前置放大器有何差别?为什么?5.有源滤波器与无源滤波器相比有哪些优点?四、计算题(本大题共 2 小题，每小题 15 分，共 30 分)1.某位移传感器在校准时测得的数据如下表，若该传感器的线性表达式为 x=a0+a1n，试用最小二乘法( )计算 a0 和 a1。N1i 2ii10xna(脉冲数 ni 10 20 30 40 50位移值 xi(mm) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.52.图示串联式测温电路，其中 Rt=R01+ (t-t0)为感温热电阻，R s 为常值电阻，E 为工作电压，U 0 为输出电压， =0.02/.当给定温度为 0，R t 的电阻值为 10k，若测温范围为 0400，输出电压 U0 的范围是 1V5V，试计算工作电压 E 和常值电阻 Rs 各取多少?()stRE五、应用题(本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分)1.用微型计算机、模/数转换(A/D)板、滤波器、电荷放大器、压电式力传感器和打印机组成一个测力系统，试画出该测力系统的方框图。2.图 1 所示矩形函数 x(t)的频谱为 X( )=Asinc( )，求图22 所示信号 y(t)的频谱，并画第 10 页 共 36 页出其幅值谱图。(sincx= )xsin测试与传感器技术试题（5）一、填空题(每空 2 分，共 20 分)1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用_作为传感器。2.红外图像传感器由红外敏感元件和_电路组成。3.在电阻应变片公式， =(1+2) +E 中， 代表_。dR4.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是_。5.当磁头相对于磁尺不动时，仍有感应电动势输出的是静态磁头，且输出电势的幅值由_所决定。6.动态标定的目的，是检验测试传感器的_指标。7.确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量) 的标准信号发生器和 _。8.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持_条件。9.热电偶电动势由_电动势和接触电动势两部分组成。10.采用_电源供电的电桥称为交流电桥。二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题 2 分，共 20 分)1.对压电式加速度传感器，