《现代测试技术》习题.doc

现代测试技术习题基本题型：填空题、判断题、问答题、名词解释、大题(计算题、作图题)一、填空题1.1 传感器主要由 、 与 三大部分构成。1.2 信号x(t)的正弦形式的傅里叶级数的系数a0= ，an= ，bn= ，An= ，n= 。1.3 傅里叶变换对1 ，当x(t)X(f)时，频移特性为 。1.4 傅里叶变换对(t) ，当x(t)X(f)时，时移特性为 。1.5 傅里叶变换对(t) ，当x(t)X(f)时，时移特性为 。1.6 组合压电元件在力学结构上是 形式，在电学结构上是 形式。1.7 光电效应可分为 效应、 效应与 效应。1.8 压电元件的常用结构形式在力学结构上是 形式，在电学结构上是 形式。1.9 热电偶总电动势是由 与 两种电动势组成，其中起主要作的是 电动势。1.10 按照滤波器工作目的可分为 、 、 与 4种基本类型。1.11 理想滤波器的条件是其通带的幅频特性为 ，而阻带的幅频特性为 。1.12 金属应变片的常用组桥形式主要有 电桥、 电桥与 电桥。1.13 信号的自相关系数x= ，自相关函数Rx()= 。1.14 对变极距式电容式传感器采用 结构可极大改善非线性特性，采用 方式可消除非线性特性。1.15 电感式传感器按结构参数的变化可分为 式、 式与 式三类。1.16 电容式传感器按结构参数的变化可分为 式、 式与 式三类。1.17 对测试系统实际特性的拟合可采用 拟合与 拟合。1.18 周期信号的自相关函数仍为 频率的周期函数，且保留了原信号的 信息，丢失了原信号的 信息。1.19 两同频周期信号的互相关函数仍为 频率的周期函数，且保留了原信号的 信息与 信息，丢失了原信号的 信息。1.20 实现不失真测试的频域条件(表达式)为 与 。时域条件是 。二、名词解释题2.1 应变效应、压阻效应、电涡流效应、金属应变效应、压电效应、霍尔效应、热电阻效应、热敏电阻效应、磁敏效应、磁阻效应、外光电效应、内光电效应、光生伏特效应2.2 测试系统的灵敏度、测试系统的线性度、零点漂移、回程误差、重复性误差2.3 信号的调制与解调、滤波、无失真传输三、简答题3.1 何谓能量信号与功率信号？一个信号是否可既是能量信号又是功率信号？一个信号是否可既不是能量信号又不是功率信号？为什么？3.2 二阶系统的阻尼比和固有频率n对二阶系统主要有什么影响？3.3 有限个周期信号之和是否一定为周期信号？为什么？3.4 传感器差动式比简单式有什么优点？3.5 何谓霍尔效应？其物理本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举出三个例子说明。3.6 压电式传感器主要适用于什么情况下工作？为什么？3.7 试给出光电耦合隔离放大器电路，它主要起何作用？3.8 试给出变压器耦合隔离放大器电路，它主要起何作用？3.9 直流电桥的双臂形式比单臂形式有什么优点？为什么？3.10 应变片应当如何组桥？试给出其相应电路图及输入输出关系式(不需要给出推导过程)，并进行比较分析。3.11 传感器检测电路中直接使用级间直接耦合式直流放大器与阻容耦合式交流放大器各有什么缺点？3.12 何谓测试系统不失真测试的条件？对一阶测试系统如何选取相应的不失真测试的频率范围？3.13何谓测试系统不失真?其时域条件和频域条件分别是什么？3.13 理想滤波器应当具有什么样的特点？3.14 与RC无源滤波器相比，RC有源滤波器具有什么样的特点？3.15 调频与调幅各有什么特点？3.16 相关分析是在什么范围内分析随机信号的方法？相关系数与相关函数各自描述了随机信号的什么特征？3.17变气隙式电容式传感器具有原理上的非线性特性，可采用什么方法减小非线性误差？采用什么方法可将非线性特性转化为线性特性？为什么？四、计算分析题4.1 试给出如图所示周期方波x(t)的单边频谱图。4.2 试给出如图所示三角波x(t)的双边频谱图。 4.1题 4.2题4.3 试给出如图所示方波信号x(t)的单边频谱图。tx(t)0T-TA-A4.4 求函数x(t)=(t+a)+(t-a)+(t+a/2)+(t-a/2)的傅里叶变换。4.5 试利用 (t)1以及FT的性质求1、的傅里叶变换F(1)、F()。4.6 设有一变极距式电容式传感器，试完成以下任务。(1) 试给出该传感器的运算放大电路原理图。(2) 试给出该传感器的运算放大电路的输入输出关系式。(3) 从输入输出关系式结果中你能得出什么结论？4.7 设有一简单高通滤波器如图所示，试完成以下任务。(1) 试给出该高通滤波器的频率响应特性表达式。(2) 试给出该高通滤波器的截止频率fc的表达式。(3) 如果已知fc=50Hz，R=500，则该高通滤波器对应电容C应为多少？4.8 设有一简单低通滤波器如图所示，试完成以下任务。(1) 试给出该低通滤波器的频率响应特性表达式。(2) 试给出该低通滤波器的截止频率fc的表达式。(3) 如果已知fc=50Hz，R=500，则该低通滤波器对应电容C应为多少？4.9 已知信号x(t)=Asin(100t)，求互相关函数Rxy(t)，说明求解原因。4.10 设周期信号x(t)=x0sin(t+)，y(t)=y0sin(t+)，试求自相关函数Rx()与互相关函数Rxy()。从结果中你能得出什么结论？4.11 在对某测量装置进行定度时，得到该装置的输入-输出数据如下表所示，试计算该装置的非线性度和灵敏度。(说明采用了何种方法)输入xi0.10.20.30.40.50.60.70.80.9输出yi2.24.87.69.912.615.217.820.122.14.12 设有两温度场需要检测其温度T1与T2之平均温度T=(T1+T2)/2。拟采用两同型号的热电偶检测，在不考虑温差电动势的前提下试完成以下任务。(1) 试给出该测试系统的简单原理图。(2) 试分析并给出该测试系统的输入输出关系式以及平均温度T的表达式。4.13 设有一线位移x需用变面积式电感式传感器进行测试，试完成以下任务。(1) 试分别给出单电感式、差动式两种不同传感器的简单原理图。(2) 试分别给出单电感式、差动式两种不同传感器的输入输出关系式。(3) 从输入输出关系式结果中分析单电感式、差动式两种不同传感器的特性，该传感器能否测试位线移量x的方向？为什么？4.14 设有一变极距式电容式传感器，试完成以下任务。(1) 试给出该传感器的运算放大电路原理图。(2) 试给出该传感器的运算放大电路的输入输出关系式。(3) 从输入输出关系式结果中你能得出什么结论？4.15 设有周期信号x(t)=sin0t，请分别完成以下任务。(1) 试给出该信号的复指数傅里叶展开式。(2) 试给出该信号的幅值双边频谱图。(3) 试给出该信号的相位双边频谱图。4.16 设有周期信号x(t)=cos0t，请分别完成以下任务。(1) 试给出该信号的复指数傅里叶展开式。(2) 试给出该信号的幅值双边频谱图。(3) 试给出该信号的相位双边频谱图。五、设计分析题5.1 设有电感式变气隙式传感器，试完成以下任务。(1) 给出简单形式及差动形式的简单设计原理图。(2) 给出简单形式的输入输出关系式，并进行展开分析。(3) 给出差动形式的输入输出关系式，并进行展开分析。(4) 比较两种形式的展开输入输出关系式，你能得出什么结论？5.2设有电感式变面积式传感器，试完成以下任务。(1) 给出简单形式及差动形式的简单设计原理图。(2) 给出简单形式的输入输出关系式，并进行展开分析。(3) 给出差动形式的输入输出关系式，并进行展开分析。(4) 比较两种形式的展开输入输出关系式，你能得出什么结论？(注：上2题可将“电感式”改为“电容式”。 变面积式电容式可分为测量线位移和角位移两种不同情况)5.3设有一机械零件需要监测其偏转角，拟采用变面积电容式传感器，试完成以下任务。(1) 给出简单单一形式与差动形式的简单设计原理图(差动形式要求给出相应的检测电路)。(2) 简介所给出的差动形式设计原理图中采用何种主要检测电路？有哪些主要组成部分？说明其功能。(3) 给出简单单一形式输入输出关系。(4) 给出差动形式输入输出关系。(5) 试比较简单单一形式与差动形式的输入输出关系，可以得到什么结论？5.4设有一机械零件需要监测其线位移偏移量，拟采用变面积电容式传感器，试完成以下任务。(1) 给出简单单一形式与差动形式的简单设计原理图(差动形式要求给出相应的检测电路)。(2) 简介所给出的差动形式设计原理图中采用何种主要检测电路？有哪些主要组成部分？说明其功能。(3) 给出简单单一形式输入输出关系。(4) 给出差动形式输入输出关系。(5) 试比较简单单一形式与差动形式的输入输出关系，可以得到什么结论？5.5 设有一大位移y需要检测，要求利用应变片作为传感器，试完成以下任务。(1) 给出采用梯形斜坡装置将大位移y转换为小位移x的简单装置设计原理图(要求标明各基本量)。(2) 说明将大位移y转换为小位移x的转换原理。(3) 如果梯形斜坡装置的斜率为，给出转换灵敏度K的表达式。(4) 给出大位移y与小位移x的转换关系式。(5) 应该如何选择灵敏度的范围？5.6 设采用热电阻检测温度，采用电桥作为基本转换电路，试完成以下任务。(1) 分别给出二线制和三线制电桥电路的简单原理图。(2) 分别给出二线制和三线制电桥电路的电压输出与热电阻阻值之间的关系式。(3) 比较二者的输入-输出关系式，你能得到什么结论？5.7 设有一流体需要测量其压力P，拟采膜片将流体压力P转换为位移量x，配接差动应变片将x转换为电阻改变量R，试完成以下任务。(1) 给出简单设计原理图。(2) 给出差动应变片采用何种主要检测电路。(3) 给出所采用的检测电路的输入电阻改变量R与输出电压改变量U之间的关系式。5.8 设有一流体需要测量其流速Q，拟采转子流量计将流量转换为位移量x，配合杠杆将x转换为y，配接差动应变片将y转换为电阻改变量R，试完成以下任务。(1) 给出简单设计原理图。(2) 给出x与y的关系。(3) 给出差动应变片采用何种主要检测电路。(4) 给出所采用的检测电路的输入与输出关系式。5.9 某旋转运动体由n对(2n片)磁性叶轮组成，试完成以下任务。(1) 设计利用霍尔式传感器测量叶轮转速的简单测量装置，要求给出其原理图。(2) 给出其基本测量电路(仅要求给出电路框图)。(3) 简述测量原理。(4) 给出其输入输出关系式。5.10 某旋转运动体由n片金属叶轮组成，试完成以下任务。(1) 设计利用电涡流式传感器测量叶轮转速的简单测量装置，要求给出其原理图。(2) 给出其基本测量电路(仅要求给出电路框图)。(3) 简述测量原理。(4) 给出其相应频率计算关系式。5.11 设有一机械轴需要测量其转速，拟采用光电透射式传感器，试完成以下任务。(1) 给出简单设计原理图。(2) 所给出的设计原理图中采用何种光电式传感器？它是基于什么效应工作的？(3) 简介所给出的设计原理图中有哪些主要组成部分，并说明其功能。(4) 简介所给出的设计原理图中采用何种主要检测电路，简单说明其工作原理。(5) 简介所给出的设计原理图的测量原理。5.12 设有一机械轴需要测量其转速，拟采用光电反射式传感器，试完成以下任务。(1) 给出简单设计原理图。(2) 所给出的设计原理图中采用何种光电式传感器？它是基于什么效应工作的？(3) 简介所给出的设计原理图中有哪些主要组成部分，并说明其功能。(4) 简介所给出的设计原理图中采用何种主要检测电路，简单说明其工作原理。(5) 简介所给出的设计原理图的测量原理。5.13 某旋转运动体由n片金属叶轮组成，试完成以下任务。(1) 设计利用电涡流式传感器测量叶轮转速的简单测量装置，要求给出其原理图