浙江工业大学工程测试试题库部分.doc

装订线此处不能书写此处不能书写此处不能书写此处不能书写此处不能书写此处不能书写此处不能书写复习总结一、概念题1. 测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。2. 传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。3. 按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。4. 按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。5. 为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及补偿与修正技术。6. 传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性度。7. 传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。8. 对于一阶传感器系统，当其时间常数（或）越小，其频率响应特性越好。9. 激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输出。10. 金属电阻应变片的规格一般以面积（或长宽）和初始阻值表示。11. 用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：R=KR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，被测构件的应变量）12. 将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。13. 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，全桥接法可以得到最大灵敏度输出。14. 应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。15. 根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。16. 电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。17. 在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。18. 差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级线圈要求反向串接。19. 电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变压器电桥、调频电路、运算放大器电路。20. 压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。21. 压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看作是一个电荷源与一个电容器的并联。22. 压电传感器测量电路常接电压或电荷放大器。其中若传感器输出接电荷放大器，则其输出基本不受连接电缆长度的影响。23. 压电式传感器的测量电路中，前置放大器的作用是阻抗变换和信号放大。 24. 目前，用压电陶瓷制作的力传感器一般不能用于测量静态力，而只能用来测量动态力。25. 热电偶热电动势的形成是由于接触电动势和温差电动势共同作用的结果。26. 若组成热电偶的两导体材料相同，当参比端温度为20、工作端温度为100时，则其输出热电势为零。27. 热敏电阻的阻值与温度之间的关系称热敏电阻的热电特性。它是热敏电阻测温的基础。28. 热敏电阻其温度与阻值之间一般呈非线性关系，且一般不具有互换性。29. 请写出你所知的几种常见光电检测器件的名称：光敏电阻 、光敏二极管和光敏三极管（还有光电管、光电池、电荷耦合器件CCD）等。30. 隔离放大器有变压器耦合式、光电耦合式和电容耦合式三种，它们都起到隔离无用信号和放大有用信号的作用。31. 抗干扰是测试系统必须采用的技术。常用抗干扰技术包括：隔离技术、滤波技术、屏蔽技术和接地技术二、简答题（4小题，合计40分）1. 传感器的静态特性以及描述静态特性的主要技术指标？2. 传感器的动态特性以及描述动态特性主要技术指标？3. 金属电阻应变片半导应变片的工作原理有何区别？各有何优缺点？4. 应变片测量时为什么要进行温度补偿？常用温补方法有哪些？5. 电容式传感器的变换原理和结构型式？举例说明其应用。6. 压电传感器的特点及应用。7. 热电偶冷端补偿的必要性？常用冷端补偿有几种方法？8. 压阻效应和压电效应的区别？举例说明应用。9. 虚拟仪表组成？与传统的仪表相比，虚拟仪器优点？10. 虚拟仪器的主要组成（构成）？三、计算与分析题 (3小题，共36分)例1 一台精度为0.5级、量程范围6001200的温度传感器，它最大允许绝对误差是多少？检验时某点最大绝对误差是，问此表是否合格？解：根据精度定义表达式%，并由题意已知0.5，（1200-600），得最多允许误差 0.5（1200-600）此温度传感器最大允许误差位。检验某点的最大绝对误差为，大于，故此传感器不合格。例2 变间距形平板电容传感器，当时，若要求测量线性度为0.1%。求：允许间距测量最大变化是多少？解：当变间距平板型电容传感器的2倍 C、（.-.）D、.1倍18、 为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（ ）放大器。 A、电压 B、电荷 C、微分 D、积分19、 当时,信号x（t）的自相关函数Rx（）呈周期性变化,说明该信号( )。A、为周期信号 B、含有周期成份 C、为离散信号 D、为非周期信号20、 正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息( )A、不变 B、丢失 C、移相 D、一定变为9021、 不能用确定的数学公式表达的信号是（）信号。 A、复杂周期 B、瞬态 C、非周期 D、随机22、 非线性度是表示定度曲线（ ）的程度。 A、接近真值 B、偏离其拟合直线 C、正反行程不重合 D、滞后现象23、 自相关函数一定是（ ）函数。 A、奇 B、偶 C、周期 D、非周期24、 为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，通常用（）做为解调器。A、鉴频器 B、整流器 C、鉴相器 D、相敏检波器25、 采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（ ）倍A、4 B、2 C、10 D、526、 压电式传感器前置放大器的主要作用是（ ）。 A、把传感器的低阻抗输出变换为高阻抗输出 B、把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出 C、调制传感器的输出信号D、对传感器的输出信号尽行检波27、在电桥测量电路中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，_D_接法可以获得最大的输出。A、单臂电桥B、差动半桥C、补偿电桥 D、全桥28、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用，以下说法错误的是_B_。A、将传感器的高阻抗输入变成低阻抗输出。B、将传感器的底阻抗输入变成高阻抗输出。C、将压电传感器的微弱信号放大。D、电压放大器和电荷放大器的区别在于电荷放大器带有一个深度负反馈。29、幅值调制装置实质是一个C、低通滤波器 、高通滤波器 、乘法器 、振荡器30、理想滤波器在通带内的幅频特性为A 、常数 、零 、零或常数 、无法确定31变极距型电容传感器的输出与输入，成（A ）关系。A.非线性 B.线性 C.反比 D.平方32如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大，则该窗函数的泄漏误差（A ）。A.越小 B. 越大 C.不定 D.不确定33不能用涡流式传感器进行测量的是( D )。A.位移 B.材质鉴别 C. 探伤 D.非金属材料34设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（C ）的频谱为X(ff0）。 A . B. C. D. 35压电式传感器后面的放大器的主要功能为（ C ）。 A.阻抗变换 B.信号放大 C. 阻抗变换和信号放大 D.不确定36一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（D） A. 加大一倍 B. 减小一倍 C. 不变 D. 加大两倍 37一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（） A. 加大一倍 B. 减小一倍 C. 不变 D. 加大两倍 三、填空题1、 若x(t)的傅立叶变换是X(f),则x(kt)的傅立叶变换是1/k*X(f/k)2、 测试装置输出波形无失真但有时间延迟的不失真测试条件是：装置的幅频特性为（常数），相频特性为（）=-t）。3、 x(t) 的频谱是X（f）,y(t)的频谱是Y(f),若在频域内X(f)与Y(f)作相乘运算，则对应在时域内x(t)与 y(t)应作_卷积_4、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有（线性 ）关系最佳。5、 压电式传感器是利用某些物质的_压电效应_而工作的6、 调幅波可以看作是载波与调制波的相乘。7、 为了提高便极距型电容传感器的灵敏度,线形度及减小外部条件对测量精度的影响，实际应用时常常采用差动式工作方式8、 频率不同的两个正弦信号,其互相关函数Rxy( )=(0 )9、 滤波器分离信号中相邻频率成份的能力称为（分辨能力），它取决于滤波器的（带宽 ）。10、 压电式传感器在使用电压前置放大器时，连接电缆长度改变，测量系统的灵敏度也发生变化11、 测试系统通常由（传感器 ），（信号的调理和转换 ）及（信号处理 ）所组成。12、 对连续时域信号作加窗截断处理，必然会引起频谱的（ 泄露）现象。13、 能用确切数学式表达的信号称为确定性信号，不能用确切数学式表达的信号称为随机信号。14、选择窗函数对信号进行截断时，应力求其频谱的主瓣宽度窄些，旁瓣幅度小些。15、根据滤波器的选频作用分，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。16、由函数卷积特性，任一函数x(t)与具有时移to的单位脉冲函数(tto)的卷积为x=(tto)，(t)函数的频谱密度函数为四、简答题1、 差动型变磁阻式电感传感器在使用时常把两个线圈接在电桥的两个相邻桥臂中，试问：（1）此电桥需接入何种激励电压？高频正弦电压（2）该电桥的输出电压是何波形？高频正弦波的幅值随传感器输出波的变化而变化（3）输出电压的幅值与传感器的什么量有关？灵敏度（4）输出电压大小能否反映被测量的方向？欲知被测量的方向，测量电路中应带有什么环节?不能，在测量电路之后接入差动相敏检波电路2、 在用应变仪测量机构的应力，应变时，如何消除由于温度变化所产生的影响？利用电桥的和差特性，将两片应变片分别接到测量机构的相对面上，并接入电桥中相邻的桥臂上，使得由于温度变化而导致的输出电压无用值相互抵消。3、把一个变阻器式传感器按如图接线，它的输入量是什么？输出量是什么？在什么条件下，它的输出量与输入量之间有较好的线性关系？ 输入量是被测量的位移。输出量是电压值。只有当变阻器 的最大电阻值与后接电路的输入电阻比值趋于0时，它的输出量与输入量之间有较好的线性关系4、金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何特点？前者是利用导体形变引起阻值变化，后者是利用半导体电阻率变化引起阻值变化。金属电阻丝应变片稳定性和温度特性好，但灵敏度系数小。 半导体应变片应变灵敏度大；体积小；能制成具有一定应变电阻的元件，但温度稳定性和可重复性不如金属应变片。5、简述压电效应现象；石英晶体所产生的横向和纵向压电效应产生的电荷聚集在哪里？其大小分别如何计算？某些物质在外力的作用下，不仅几何尺寸发生了变化，而且内部极化，某些表面上出现电荷，形成电场。当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这一现象称为压电效应现象。石英晶体所产生的众向压电效应产生的电荷聚集在与电轴 (X) 垂直的平面上，其大小为。石英晶体所产生的横向压电效应产生的电荷聚集在与电轴 (X) 垂直的平面上，其大小为。a、b分别为晶体片的长度和厚度。6、什么是调制，调制的目的是什么，如何实现对信号进行调幅和解调？调制是指利用某种低频信号来控制或改变一高频振荡信号的某个参数的过程。信号调理的的目的是（1）实现缓变信号的传输，特别是远距离传输 （2）提高信号传输中的抗干扰能力和信噪比，对信号进行调幅是将一个高频载波信号与被测信号相乘，使得高频信号的幅值随被测信号的变化而变化。可使用同步解调、相敏检波的方式来实现对信号进行解调。 7、试用方框图描述测试系统的组成，并简述测试工作的全过程。传感器将被测物理量(如噪声,温度等) 检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。 8、什么是负载效应？对于电压输出的环节，减轻负载效应的措施有哪些？当一个装置联接到另一装置上时，由于发生能量交换而使前装置的联接处甚至整个装置的状态和输出都将发生变化的现象称为负载效应。对于电压输出的环节，减轻负载效应的办法有:(1)提高后续环节(负载)的输入阻抗；(2)在原来两个相联接的环节之中，插入高输入阻抗、低输出阻抗的放大器，以便一方面减小从前环节吸取能量，另一方面在承受后一环节（负载）后又能减小电压输出的变化，从而减轻负载效应；(3)使用反馈或零点测量原理，使后面环节几乎不从前环节吸取能量。五、计算分析题1、试用相关分析的知识说明如何确定深埋在地下的输油管裂损的位置。裂损处可视作向两侧传播声响的声源，在两侧管道上分别安置传感器1和传感器2，并将两传感器信号输出端接到相关分析仪器上。因为放置传感器的两点距裂损处不等远，则漏油的音响传至两传感器就有时差，在互相关图上处有最大值，这个就是时差。由就可确定裂损处到两传感器中点的距离为，为音响在管道中的传播速度。2、简述霍尔效应现象，并说明如图所示利用霍尔传感器是如何测位移的？p1113、求周期信号x(t)=0.6cos(10t+30o)+0.3cos(100t-60o)通过传递函数为H(s)=1/(0.005s+1)的装置后所得到的稳态响应。（10分）解：根据线性系统的叠加特性以及同频率特性，可设稳态响应函数为y（t）=0.6A(10)cos(10t+30o+(10)+0.3A(100)cos(100t-60o+(100)由H(s)=1/(0.005s+1)可得H(j)=1/(j0.005+1)，则A()=1/,()=-arctan（）故A(10)= (10)= A(100)= (100)=4、有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？(11分)1） 半桥相邻双臂各串联一片；2）半桥相邻双臂各并联一片。5、试用相关分析的知识说明如何测量热轧钢带的运动速度。（10分）钢带表面的反射光经透镜聚焦在相距为d的两光电池上，当钢带上某一不反射点处经过透镜时，将会导致反射光强度的波动，再经光电池转换为电信号在进行相关处理。由于两光电池有间距，故反射光强度的波动有时差，由互相关图上可得处有最大值，这个就是时差，则该钢带的运动速度。6、用一个时间常数为0.35s的一阶测试系统，测量周期分别为5s、1s、2s的正弦信号，求测量的幅值误差各是多少?一阶系统的响应函数为H()=1/(j+1)，则幅频特性A()= 1/，故其测量的幅值误差为,代入值可得。7、已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源为，输入信号x(t)的幅值谱如图所示。电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号和低通滤波器输出信号幅值谱Xm(jf)、 Xe(jf)、 Xf(jf)。一、单选题（每小题2分，共20分）【得分： 】1电阻应变片的输入为 （ ） A. 力 B. 应变 C. 速度 D. 加速度2. 数字信号处理中，采样频率与限带信号最高频率间的关系应为（ ）。A. B. C. D.3.数字信号的特性是（ ）。A.时间上离散、幅值上连续 B.时间、幅值上均离散C.时间、幅值上都连续 D.时间上连续、幅值上量化4.一阶系统的动态特性参数是（ ）A.固有频率 B.阻尼比 C.时间常数 D.灵敏度5. 系统在全量程内，输入量由大到小时，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.回程误差 B.绝对误差 C.相对误差 D.非线性误差6.电涡流式传感器是利用（ ）材料的电涡流效应工作的。 A.金属导电 B.半导体 C.非金属 D.7.若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为 ，则该系统总的传递函数为（ b ）。若两个环节并联时，则总的传递函数为（ a ）。 A. B. C. D.8. 一选频装置，其幅频特性在区间近于平直，在区间急剧衰减，这叫（ ）滤波器。A. 低通 B. 高通 C. 带通 D. 带阻9直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将( )。A.增大 B.减少 C.不变 D.变化不定二、填空题（每空1分，共15分）【得分： 】1. 测试装置的输出信号拉氏变换与输入信号拉氏变换之比称为装置的 传递函数 。2. 电阻应变片的灵敏度表达式为，对于金属应变片来说：S= 1+2V ，而对于半导体应变片来说S= 。3. 电容式传感器有 极距变化型电容传感器、 面积变化型电容传感器和 介质变化型电容传感器 3种类型。4. 信号的时域描述，以时间（t）为独立变量；而信号的频域描述，以 频率f 为独立变量。5. 压电式传感器是利用某些物质的 压电 效应而工作的。6. 调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 相乘 。7. 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。8. 为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用 差动 工作方式。9. 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为 电压或电流 输出的装置。10. 频率不同的两个正弦信号，其互相关函数= 0 。11. 对周期信号进行 整周期 截断，这是获得准确频谱的先决条件。三、判断题（每小题1分，共20分）【得分： 】1. 非周期信号的频谱是连续的。 （ ）2. 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。 （ ）3. 调幅波是载波与调制信号的叠加。 ( )4. 涡流传感器属于有源传感器。 ( )5. 滑线变阻器式传感器不适用于微小位移量的测量。 （ ）6. 窗函数频谱的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信号所引起的误差越小。 （ ）7. 恒带宽滤波器的中心频率越高，其带宽越宽。 （ ）8. 压电式加速度计手持探针法测振时，加速度计的使用上限频率最低。 （ ）9. 压电式加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（ ）10.