测试技术复习题

复习题1 绪论选择题：1. 依据机敏材料本身的物性随被测量的变化来实现信号转换的装置称为（ A ）A.物理型传感器 B.结构型传感器C.电桥 D.A/D 转换器2. 一个被测量与一个预定标准之间进行定量比较，从而获得被测对象的数值结果过程称为（ B ）A测试 B测量 C. 试验 D传感3. 电测法具有测试范围广、精度高、灵敏度高、响应速度快等优点，特别适合于（ C ）A静态测试 B线性测试 C. 动态测试 D非线性测试填空题：1. 测试泛指测量和试验两个方面的技术，是具有试验性质的测量，是测量和试验的综合。2. 测量是指一个被测量与一个预定标准之间进行定量比较，从而获得被测对象的数值结果，即以确定被测对象的量值为目的的全部操作，可分为直接比较法和间接比较法。3. 依据机敏材料本身的物性随被测量的变化来实现信号转换的装置称为物理型传感器。4. 随着新材料的开发，传感器正经历着从机构型为主向物性型为主的转变。名词解释：1. 电测法答：电测法是将非电量先转换为电量，然后用各种电测仪表和装置乃至计算机对电信号进行处理和分析的方法。2. 间接比较法答：间接比较法利用仪器仪表把待测物理量的变化变换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化。3. 直接比较法答：直接比较法无须经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值。简答题：1. 试述测量与测试的概念及其区别。答：测量是指一个被测量与一个预定标准之间进行定量比较，从而获得被测对象的数值结果，即以确定被测对象的量值为目的的全部操作。测试是对信号的获取、加工、处理、显示记录及分析的过程。测量是被动的、静态的、较孤立的记录性操作，其重要性在于它提供了系统所要求的和实际所取得的结果之间的一种比较；测试是主动地、涉及过程动态的、系统的记录与分析的操作，通过试验得到的试验数据成为研究对象的重要依据。2. 简述电测法概念及其优点。答：电测法是将非电量先转换为电量，然后用各种电测仪表和装置乃至计算机对电信号进行处理和分析的方法。电测法具有测试范围广、精度高、灵敏度高、响应速度快等优点，特别适合于动态测试。2 测试系统的基本特性选择题：1. 为完成某种物理量的测量而由具有某一种或多种变换特性的物理装置构成的总体称为（ B ）A.传感器 B.测试系统C.电桥 D.A/D 转换器2. 传感器在不考虑迟滞蠕变等因素的影响下，其静态特性方程中，定义为理论灵敏度的量为（ B ）nxaxay210A B C D 12na3. 一阶系统的动态特性参数是（ C ）A 固有频率 B 阻尼比 C 时间常数 D 灵敏度4. 线性时不变系统当输入增加时，其输出也以输入增加的同样比例增加的特性是（ ）A 迭加特性 B 微分特性 C 积分特性 D 齐次性5. 系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差值称为（ A ）A 回程误差 B 绝对误差 C 相对误差 D 非线性误差6. 一阶系统的阶跃响应中，超调量 （ D ） A 存在，但5 B 存在，但1 C 在时间常数很小时存在 D 不存在7. 在测试系统的静态特性中，误差按照表示方法分为绝对误差、引用误差和（ B ）A 回程误差 B 相对误差 C 随机误差 D 非线性误差8. 在测试系统的静态特性中，误差按照性质和特点分为系统误差、随机误差和粗大误差。A 回程误差 B 绝对误差 C 相对误差 D 粗大误差9. 测试系统所能检测输入信号的最小变化能力，称为（ D ）A 精度 B 灵敏度 C 精密度 D 分辨率10. 多次重复测量中，测量值彼此之间的重复性或分散性大小的程度的是（ C ）A 精确度 B 准确度 C 精密度 D 正确度11. 测试系统的输入未发生变化时其输出产生变化的现象称为（ B ）A 分辨率 B 漂移 C 死区 D 回程误差12. 不失真测量条件除要求测量装置幅频特性是常值外，其相频特性要求满足（ A ）A 相移与频率成正比 B 常值相移C 任意相移 D 无特殊要求13. 二阶线性测试系统的阻尼率越小，则其对阶跃响应的超调量（ A ）A 越大 B 越小 C 略有关系但可忽略不计 D 不好确定14. 一阶系统的阶跃响应达到输入的 63.2%时，所对应的时间为（ B ）A 1.5 B C 63.2% D 215. 二阶系统中引入合适的阻尼率的目的是（ C ）A 使得系统输出值稳定 B 使系统不共振C 获得较好的幅频、相频特性 D 获得好的灵敏度16. 传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性，动态特性好的传感器 （ B ） A 其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小 B 其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近 C 其输出量中与被测输入量无关的不需要的变化小 D 其动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示17. 按照误差的特点和性质进行分类，可分为随机误差、系统误差和（ D ） A 理论误差 B 工具误差 C 人员误差 D 粗大误差18. 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19. 在典型二阶测试系统中比较合适的阻尼比是（ A ）A 0.707 左右 B 远大于 1 C 远小于 1 D 等于 120. 对压力传感器进行静态标定时，常采用活塞式压力计作为标准静态压力发生装置，其工作原理称为( A )A 静重比较法 B 绝对比较法 C 相对比较法 D 直接比较法21. 线性系统的迭加原理表明（ C ）A 加于线性系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响B 系统输出响应的频率等于输入激励的频率C 一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍数D 一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应除以该倍数填空题：1. 线性时不变系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统稳态输出将为同一频率的谐波信号，这是线性系统的频率不变性。2. 传感器在不考虑迟滞蠕变等因素的影响下，其静态特性方程中，定义为理论灵敏度的量为 。nxaxay2103. 在测试系统的静态特性中，误差按照表示方法分为绝对误差、相对误差和引用误差。4. 在测试系统的静态特性中，误差按照性质和特点分为系统误差、随机误差和粗大误差。5. 漂移是指测试系统的输入未发生变化时其输出产生变化的现象。通常存在零度漂移和灵敏度漂移两种情况。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。7. 一阶系统的动态参数时间常数 一般要求越 小 越好。8. 幅频特性表示在稳态时，系统输出信号与输入信号的幅值之比，即描述了系统对不同频率的正弦输入信号在稳态情况下的放大特性。9. 测试系统灵敏度越高，越容易受外界干扰的影响，测量范围也越窄。10. 线性定常系统的频率特性是指零初始条件下稳态输出正弦信号与输入正弦信号的复数比。11. 不失真测试条件要求测试系统静态放大倍数为常数，且不存在相位差。12. 一台仪器的重复性很好，但测得的结果并不准确，这是由于存在 误差的缘故。P1013. 当测试系统的输出 与输入 之间的关系为 时，该系统能实现)(ty)(tx)()(0txAty不失真测试，此时系统的频率特性为 。P22jH名词解释：1. 灵敏度答：灵敏度是指测试系统在静态条件下，响应量变化和与之相对应的输入量变化的比值。2. 非线性度答：非线性度是指测试系统实际输入-输出特性曲线与理想的输入- 输出特性曲线接近或偏离的程度。4. 系统频率特性答：线性定常系统的频率特性是指零初始条件下稳态输出正弦信号与输入正弦信号的复数比。5. 回程误差答：回程误差为同一输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值的最大值与全程输出范围的比值。6. 粗大误差答：粗大误差是一种明显歪曲实验结果的误差。7. 随机误差答：随机误差是指在相同条件下，多次重复测量同一量时，其绝对值和符号变化无常，但随着测量次数的增加又符号统计规律的误差。8. 测试系统的静态特性答：测试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。9. 测试系统的动态特性答：测试系统的动态特性是指输入量随时间作快速变化时，系统的输出随输入而变化的关系。10. 漂移答：漂移是指测试系统的输入未发生变化时其输出产生变化的现象。11. 幅频特性答：幅频特性表示在稳态时，系统输出信号与输入信号的幅值之比，即描述了系统对不同频率的正弦输入信号在稳态情况下的放大特性。12. 相频特性答：相频特性表示在稳态时，输出信号与输入信号的相位差，即描述了系统对不同频率的正弦输入信号在相位上产生的相角滞后或超前的特性。幅频特性和相频特性总称为系统的频率特性。13. 死区答：略。简答题：1. 简述随机误差和粗大误差的概念和区别。答：随机误差是指在相同条件下，多次重复测量同一量时，其绝对值和符号变化无常，但随着测量次数的增加又符号统计规律的误差。2. 简述频率特性函数的物理意义。答：频率特性函数的物理意义：频率特性反映了系统的内在性质，与外界因素无关，即当系统结构参数给定，频率特性随 变换的规律也随之确定。频率特性描述了在不同频率下系统传递正弦信号的能力。在测量系统频率响应函数时，必须在系统响应达到稳态时才能测量。3. 简述静态特性和动态特性的定义。答：测试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。测试系统的动态特性是指输入量随时间作快速变化时，系统的输出随输入而变化的关系。4. 简述测试系统静态特性的主要定量指标。答：表征测试系统静态特性的主要定量指标有：精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移和死区等。5. 简述测试系统静态特性定义并写出静态传递方程。答：试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。 （静态传递方程： )()(0txabty6. 试述精密度和准确度的概念和区别。答：精密度表示多次重复测量中，测量值彼此之间的重复性或分散性大小的程度。准确度表示多次重复测量中，测量平均值与真值接近的程度。精密度反映随机误差的大小，随机误差愈小，精密度愈高；准确度反映系统误差的大小，系统误差愈小，准确度愈高。7. 试述测试系统传递函数主要特点及适用范围。答：传递函数具有如下主要特点：（1）传递函数与微分方程有直接联系；（2）传递函数对于物理性质截然不同的系统（元件） ，可以具有相同形式；（3）传递函数是复变量的有力真分式函数；（4）传递函数只表征系统（元件）本身的特性。传递函数只适合于描述线性定常系统，且不能反映非零初始条件下系统的自由响应运动规律。计算题：1. 某温度传感器特性方程为 20dy/dt+5y=0.15x，其中 y 为输出电压（mV） ，x 为输入温度（） ，求该传感器的时间常数 和静态灵敏度 k。解：O0.15.3mv/Cbka1024s5a2. 用时间常数为 0.5 的一阶装置进行测量，若被测参数按正弦规律变化，若要求装置指示值的幅值误差小于 2%，问被测参数变化的最高频率是多少？如果被测参数的周期是 2s 和5s，问幅值误差是多少？解：一阶装置,有 1)(sH21)(ffA令 ，有5.021)()(ff幅值误差小于 2% , 应 ， 求出98.0AHzf06.对被测信号：周期是 2s, , ，幅值误差为 46.3%Hzf5.01537.)(1f周期是 5s, , ，幅值误差为 15.3%28402A3. 求周期信号 x(t)= 1.8cos200t+1.6cos(50t-/4)通过传递函数为的测量系统所得的稳态响应 y(t)。1S0.)(H答：略。4. 求周期信号 通过传递函数为)4510cos(2.cs5.0)( 0tttx的测量系统后的稳态响应。105.)(ss答：由系统的传递函数 H(S)得其幅、相频特性函数分别为：， 2)05.(1)(A )05.arctn()(由于输入信号是周期简谐信号的叠加，根据线性系统的叠加原理和频率不变性。设：，其中 ， )(21txttx）（ txt10cos5.)(1 )4510cos(2.)(tx(1)对 ,其稳态输出 的幅值和相角分别为： )(1t )(ty5.09.50)1.()()( 211 ZAX864.arctn011x)8624.cos(5.)(tty(2) 对 ，其稳态输出 的幅值和相角分别为：2tx(ty179.0284.0)15.)() 22 ZAY6.7)0.arctn(45(2)5.cos(91os)2tty由叠加原理，系统总的稳态输出： )6.710(.)864.0c(5.)(21 tttt5. 将 120 的一个应变计粘贴在低碳钢制的拉伸试件上，若试件的等效截面积为 0.510- 4m2,低碳钢的弹性模量 E=200109N/m2，由 50KN 的拉力所引起的应变计电阻变化为1.2，试求该应变计的灵敏系数。答：应变片电阻的相对变化为 01.12.R柱形弹性试件的应变为 ；5.05.014SEF应变片的灵敏系数为2./RK6. 设一时间常数为 3.5s 的温度传感器，从 150水中突然取出，并插入 1000沸水中，在插入 15s 后，此时温度计的指示值为多少？答：一阶系统阶跃响应指示值: 153.8()8.3+15=98.TeC3 传感器及其应用选择题：1. 光电池的工作原理是基于（ B ）A 外光电效应 B 光生伏特效应 C 光电导效应 D 热电效应2. 光敏电阻传感器的工作原理是基于（ A ）A 内光电效应 B 外光电效应 C 压阻效应 D 应变效应3. 能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或者装置称为（ A ）A 传感器 B 滤波器 C 转换器 D 电桥4. 有关传感器定义描述正确的是（ A ）A 传感器是测量装置，能完成检测任务 B 传感器的被测量只能是电量C 传感器输出不含待测的原始信号D 传感器转换过程是不可复现的5. 下面属于电参量式传感器的是（ D ）A 磁电式传感器 B 压电式传感器 C 热电式传感器 D 电容传感器6. 下面属于发点式传感器的是（ D ）A 电阻传感器 B 电感传感器 C 电容传感器 D 压电传感器7. 金属导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象称为（ D ）A 光电效应 B 压电效应 C 压阻效应 D 应变效应8. 单晶半导体材料在沿某一轴向收到外力作用时，其电阻率随之发生变化的现象称为（）A 光电效应 B 压电效应 C 压阻效应 D 应变效应9. 下面对热电阻式传感器描述正确的是（ C ） A 金属丝热电阻传感器适用于高温测量 B 热敏电阻是线性元件C 通过热敏电阻的电流及其两端的电压不服从欧姆定律D 在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，多采用铂电阻进行测温10. 下面对湿敏电阻传感器描述正确的是（ D ） A 湿敏电阻线性度好 B 湿敏电阻互换性好C 湿敏电阻灵敏度低D 目前主要有氧化锂湿敏电阻和有机高分子膜湿敏电阻11. 下面对涡流式传感器描述正确的是（ B ）A 涡流式传感器频率范围小 B 低频投射式涡流传感器利用互感原理工作C 涡流传感器为接触式测量D 涡流传感器线性范围小12. 计量光栅按照形状和用途不同分为长光栅和