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重要知识点：实验中拉压应力测试系统：拉力传感器、电桥盒、电桥、振荡器、放大器、相敏检波器、滤波器、转换和显示电路、A/D转换、信号分析应变片微应变供桥电压电阻应变片及其相关计算灵敏度及其计算前置放大器，电荷放大器电桥及接法及其灵敏度关系电容传感器、压电传感器半导体应变片、磁电式传感器传感器选用原则一、判断题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.漂移是由测试装置内部的温度变化和元器件性能的不稳定造成的 （ ）5.传递函数表征了一个系统的传递特性，它与输入量和初始条件有关 （ ）6.一低通滤波器与一高通滤波器串联即组成带阻滤波器，并联即组成带通滤波器 （ ）7.对于一阶测试装置，其时间常数越小，输出的响应速度就越快。（ ）8.调频是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比 （ ）9.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。（ ）10.金属电阻应变片是利用压阻效应进行工作的。（ ）二 、填空题1.测试装置的灵敏度是该标定曲线的_.2.直流电桥中_接法的灵敏度最高。3.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之和相等。4.半导体应变片的工作原理是基于_效应。5、典型的测试系统基本由三部分构成，即 、 和 。6、实际测试装置的静态特性主要指标是： 、 、 和回程误差。7、根据滤波器的选频作用可将滤波器分为四类： 、 、 和 。8、测量误差可分为 、 和 三种，其中前者一般通过真正仔细地测试是可以避免的。9、A/D转换器是将_信号转换成_信号的装置。10、传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过其 的能力。三 、单项选择题1.下列传感器可实现非接触测量的是（ ）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.压电式传感器是属于（ ）型传感器。A 参量型 B 发电型 C 电感型 D 电容型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（ ）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（ ）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6.低通滤波器的作用是（ ）。A 滤除低频信号 B 交流变直流C 直流变交流 D 滤除高频信号7.压电式传感器是高阻抗传感器，要求前置放大器的输入阻抗（ ）。A 不变B 很低C 很大D 随意8.当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（ ）A 变大 B 变小 C 不变 D 不定9.为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，常用（ ）作为解调器。A 鉴相器 B 鉴频器C 整流器D 变压器10.当U形管压差计的a端连通被测气体，b端连通大气压，若a端液面高于b端，高度差为h，则该h代表 （ ）A.被测气体的真空度 B.被测气体的真空度或负表压C.被测气体的绝对压 D.被测气体的表压四、简答题1、电桥的作用是什么？其有什么特性？特性的具体应用有哪些？ 2、简述传感器选用原则。3、选用合适的非接触式传感器测量发动机曲轴的转速，画出传感器布置示意图并说明其测量原理。五 、计算题1、用一个一阶系统作100Hz正弦信号测量。如果要求限制振幅误差在5%以内，则时间常数应取多少？（10分）2、 已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率f=72Hz，测量齿盘的齿数Z=36，求：（1） 被测轴的转速是每分钟多少转？ （5分）（2） 在上述情况下，如果计数装置的读数误差为1个数字，其最大转速误差是多少？（5分） 一、单项选择题 1.压电式传感器是属于（ ）型传感器。A 参量型 B 发电型 C 电感型 D 电容型2.低通滤波器的作用是（ ）。A 滤除低频信号 B 滤除高频信号 C 直流变交流 D 交流变直流 3.当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（ ）。 A 变大 B 变小 C 不变 D 不定 4. 极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（ ）。 A 成正比 B 平方成正比 C 成反比 D 平方成反比 5.一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 6. 若电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的直流测量用桥的输出是（ ）。 A. 直流信号 B. 正弦波 C. 调幅波 D. 脉动波 7. 交流电桥的桥臂依次是Z1 Z2 Z3 Z4,其平衡条件是（ ）。 A. Z1Z2=Z3Z4 B. C.Z1Z3=Z2Z4 D. 8.用电涡流传感器探测金属零件表面裂纹，则电涡流传感器是( )式的。 A. 互感和高频反射 B. 自感和低频投射C. 互感和低频投射 D. 自感和高频反射 9.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（ ） 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 10. 电容式传感器是将被测量的变化转换成 变化一种传感器 A.电容量 B.电感量 C.介电常数 D.距离二、判断题所有周期信号都是功率信号。( )电阻应变式传感器只用于测定结构的应力或应变。（ ）频响函数反映了系统响应的稳态过程。（ ）4直流信号具有无限的频谱。（ ）5半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。（ ）6压电式传感器不一定要配接前置放大器。（ ）7若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。（ ）8在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D转换器的位数无关。（ ）9变间歇式差动变压器是一种电容式传感器。（ ） 10随机信号是确定性信号。（ ）三、填空题1一个完整的测试系统应包括：传感器、 以及 。2传感器包括 和 两部分。3. 系统实现动态测试不失真的频率响应特性满足 ， 或 。4测量结果通常可用 、 和 三种方式表达，其中 便于用数学分析方法进一步进行理论研究。5电桥是将 等参数的变化转换为 输出的一种测量电路。6测试技术包含了_ _和_ _两方面内容。四问答题1.何谓电桥灵敏度，其影响因素是什么？不同电桥接法，其电桥灵敏度可为多少？ 2.为什么许多传感器多做成差动式？试述本书中那些传感器常采用差动式接法。3.画出实际带通滤波器的幅频特性，并给出描述实际滤波器性能的基本参数。五计算题、用一阶测量仪器测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的测量误差小于5%，问仪器的时间常数T的取值范围。若用该仪器测50Hz的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是多少？ 2、试推导直流电桥的平衡条件R1R2=R3R4。3、一压电式压力传感器的灵敏度S190 Pc/Mpa，和一台灵敏度S20.005V/ Pc 的电荷放大器连接，电荷放大器的输出又接入一台灵敏度S320mm/V 的光线记录仪上记录。试绘出该测试系统的框图并计算其总的灵敏度S。一、判断题1、所有周期信号都是功率信号。( )2、若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。（ ）3、在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D转换器的位数无关。（ ）4、变面积型电容传感器的灵敏度不为常数。（ ）5、在直流电桥中，只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积， 则电桥一定处于平衡。（ ）6、涡流传感器分为高频透射式和低频反射式两种类型。（ ）7、若电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的交流测量用桥的输出是调幅波。（ ）8、随机信号是确定性信号。（ ）9、传递函数不仅反映了系统的稳态过程，还反映了系统响应的过渡过程。（ ）10、.为保证采样后信号能真实保留模拟信号信息，信号采样频率至少与原信号中最高频率相等。（ ）二 、填空题1、典型的测试系统基本由三方面够成，即 、 和 。2、实际测试装置的静态特性指标主要以： 、 和 。3、根据滤波器的选频作用可将滤波器分为四类： 、 、 和 。4、测量误差可分为 、 和 三种，其中前者一般通过真正仔细地测试是可以避免的。5、电桥是将 等参数的变化转换为 输出的一种测量电路。三 、简答题1、电桥的作用是什么？其有什么特性？特性的具体应用有那些？ 2、简述传感器选用原则。3、图1为某一测试装置的幅频、相频特性，当输入信号为时，输出信号不失真；当输入信号为时，输出信号失真。上述说法正确吗？ 图14、何谓回归分析的核心思想？回归分析需要解决的问题是什么？ 四 、计算题1、用一个一阶系统作100Hz正弦信号测量。(1)如果要求限制振幅误差在5%以内，则时间常数应取多少？(2)若用具有该时间常数的同一系统作50Hz信号的测试，此时的振幅误差和相角差各是多少？ 2、以阻值100，灵敏度k=4的电阻应变片与阻值为120的固定电阻组成电路，供桥电压为2V，在下图测试中应变片R1、R2的应变分别为+2000、-3000微应变。试求：（10分）1）R1,R2应变片电阻变化；2）仅由弯矩引起的输出电压多大？ 3）仅由力引起的输出电压多大？弯矩M力FR2R1弯矩M力F五 、综合题1、解释下面拉力测试系统的每一部份的作用，并画出信号变换图。动态电阻应变仪电桥盒微机A/D板拉力传感器五 、综合题1、解释下面拉力测试系统的每一部份的作用，并画出信号变换图。动态电阻应变仪电桥盒微机A/D板拉力传感器 图1应变仪原理框图一、选择题1、表示随机信号中动态分量的统计常数是（ ）。a.均方值； b.均值； c.均方差； d.概率密度函数2、既能检波又能检相的电路称为（ ）。a.桥式整流电路； b.相位鉴频电路； c.相敏检波器； d.直流放大器3、磁感应测速传感器中的速度线圈之所以用两个线圈串联而成，其作用主要为（ ） a.提高传感器的灵敏度及改善线性； b. 提高传感器的灵敏度及改善频响特性； c.改善传感器的频响特性及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； d. 提高传感器的灵敏度及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响；4、半导体应变片是根据（ ）原理工作的。a.电阻应变效应； b.压电效应； c.热阻效应； d.压阻效应5、要测量x(t)=50Sin40t+10Sin2000t的振动位移信号，为了尽量减少失真，应采用（ ）的惯性加速度计。a. fn=15Hz、=0.707; b. fn=1000Hz、=0.707 ; c. fn=50Hz、=0.04 ; d. fn=1000Hz、=0.046、在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象，称（ ）效应。 a.内光电； b.外光电； c.热电； d.阻挡层光电7、用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ）。a.图解法； b.最小二乘法； c.分值法； d.端点连线法8、半导体电阻应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由（ ）引起。 a.半导体电阻率的变化；b.半导体几何尺寸的变化；c.贴片位置的温度变化；d.供桥电源的变化9、（ ）传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。 a.差动变压器式； b.变间隙电容式； c.变阻器式； d. 电压式10、复杂周期信号的频谱是（ ）。a、离散谱； b. 连续谱； c. 函数； d. sinc函数二、判断题1、A/D转换就是把模拟信号转换成连续的数字信号。（ ）2、固有频率fn=600 Hz的振动子测量600Hz的谐波信号，输出不会失真。（ ）3、上升沿陡峭的气室压力曲线较上升沿缓慢的气室端面压力曲线所包含的高频分量丰富。（ ）4、一台仪器的重复性很好，但测得的结果并不准确，这是由于存在系统误差的缘故。（ ）5、对一个具有有限频谱（0fc）的连续信号采样，若满足 2fcTs1,采样后得到的输出信号能恢复为原来的信号。（ ）Ts为采样频率6、任何周期信号都由频率不同，但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。7、能量转换型传感器直接消耗被测对象的输入能量，因而必然造成被测对象状态的变化而产生测量误差。8、物性型传感器是利用敏感元件本身物理性质的变化来实现信号变换的。9、为提高测量精度，传感器的灵敏度越高越好。10、传感器的线性范围越宽，表明其工作量程越大。三、填空题1、压电式传感器是 换能器，即可将 能转换为 能，这是由于 效应；也可将 能转换为 能，这是根据 效应。 2、按工作原来的不同，电容式传感器可分为 、 和 三种类型。第一种常用于测量 ，第二种常用于测量 ，第三种常用于测量 。3、压电式传感器不能测量 被测量，更不能测量 。四、简答题1、何谓电桥灵敏度，其影响因素是什么？不同电桥接法，其电桥灵敏度可为多少？ 2、简述传感器选用原则。3、压电式传感器的测量电路中为什么要加入前置放大器？电荷放大器有何特点？五、计算题1、某压力测量系统由压电式传感器、电荷放大器和笔式记录仪组成。压电式压力传感器的灵敏度为 90 pC/kPa，将它与一台灵敏度调到 0.005 V/pC的电荷放大器相联。电荷放大器输出又接到灵敏度调成 20 的笔式记录仪上。试计算该测量系统的总灵敏度。2、有一电阻应变片，其灵敏系数 ，电阻 。设工作时其应变为 ，问其电阻变化 若将此应变片接成如图1所示电路，试求： (1) 无应变时电流表的示值;(2) 有应变时电流表的示值;(3)电流表示值的相对变化量; (4) 这一变化量能否从表中读出。 图 13、以阻值120，灵敏度k=4的电阻应变片与阻值为120的固定电阻组成电路，供桥电压为2V，在下图测试中应变片R1、R2的应变分别为+2000、-1000微应变。试求：1）应变片电阻变化；2）由弯矩引起的输出电压多大？ 弯矩M力FR2R1弯矩M力F3）由力引起的输出电压多大？ 六、综合题 请画出实验室的拉压力测试系统的组成、每一部分的工作原理，特别是动态电阻应变仪的工作原理及信号变化图。一、判断题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.漂移是由测试装置内部的温度变化和元器件性能的不稳定造成的 。 （ ）5.传递函数表征了一个系统的传递特性，它与输入量和初始条件有关。 （ ）6.一低通滤波器与一高通滤波器串联即组成带阻滤波器，并联即组成带通滤波器。 （ ）7.对于一阶测试装置，其时间常数越小，输出的响应速度就越快。（ ）8.调频是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比 。（ ）9.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。（ ）10.金属电阻应变片是利用压阻效应进行工作的。（ ）二 、填空题1.测试装置的灵敏度是该标定曲线的_.2.直流电桥中_接法的灵敏度最高。3.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之和相等。4.半导体应变片的工作原理是基于_效应。5、典型的测试系统基本由三部分构成，即 、 和 。6、实际测试装置的静态特性主要指标是： 、 、 和回程误差。7、根据滤波器的选频作用可将滤波器分为四类： 、 、 和 。8、测量误差可分为 、 和 三种，其中前者一般通过真正仔细地测试是可以避免的。9、A/D转换器是将_信号转换成_信号的装置。10、传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过其 的能力。三 、单项选择题1.下列传感器可实现非接触测量的是（ ）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.压电式传感器是属于（ ）型传感器。A 参量型 B 发电型 C 电感型 D 电容型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（ ）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（ ）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