传感与测试技术题部分参考答案.doc

传感与测试技术复习题一、填空题：1. 测量的最基本的形式是 比较 ，测量可分为 直接 和 间接测量 两类。2. 复杂周期信号展开为三角函数形式的傅立叶级数时，An表示谐波分量的 幅值 。3. 信号x(t)=x01sin5t+x02cos(100t+450)，则该信号的周期T= 2/5 。4. 频率不同的两个正弦信号，其互相关函数等于 0 。5. 在相关分析中，自相关函数保留了原信号的 幅值 和 频率 信息，互相关函数保留了原信号的 幅值 、频率 和 相位差 信息。6. 已知某信号的自相关函数，则该信号的均方值 100 。7. 随机信号的均值x、方差x2、均方值x2之间的关系是 x2 = x2 + x 。8. 若信号x(t)的傅立叶变换是X(f)，则x(kt)的傅立叶变换是。9. 复杂周期信号展开为三角函数形式的傅立叶级数时，a0表示 直流 分量，an表示 余弦 分量，bn表示 正弦 分量。10. 当信号的时间尺度压缩时，则其频带 展宽 ，幅值 降低 。11. 求周期信号、非周期信号频谱的数学方法分别是 傅里叶级数 和 傅里叶积分。12. 周期信号、非周期信号频谱的主要差别是 离散与连续 。13. 信号x(t)的均值表示信号中的 直流 分量。14. 周期信号的频谱具有的特点是 离散性 、 谐波性 和 收敛性 。15. 信号的互相关函数的峰值偏离原点位置，反映时延时相关程度 最高 。16. 当时延=0时，信号的自相关函数Rx(0)= 。17. 若信号满足，则其傅立叶级数中只有 余弦 项。18. 测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统，则称为 时不变 系统。19. 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 。20. 测试装置在稳态下，其输出信号的变化量与其输入信号的变化量之比值，称为 灵敏度。21. 已知某位移传感器，当输入量=10mm，其输出电压变化量=50mV，则其平均灵敏度为 5mV/mm 。22. 某测温系统由铂电阻温度传感器、电桥和记录仪三个环节组成，其灵敏度分别为0.4/、0.02V/、20mm/V，则该测温系统的灵敏度 0.16mm/ 。23. 二阶系统的动态性能参数为 阻尼比 和 固有频率 。24. 影响一阶装置动态特性参数是 时间常数 ，原则上希望它越 小 越好。25. 某测量系统的动态微分方程为，式中y为输出电压(V)，x为输入压力(Pa)，则该系统的静态灵敏度为，时间常数为 10 。26. 传感器的 敏感元件 是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件。27. 传感器的 转换元件 的作用是将敏感元件输出的非电量转换成电信号。28. 金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的 应变效应 。29. 热电偶式温度传感器的工作原理是基于导体的 热点效应 。30. 传感器一般由 转换元件和 敏感元件两部分组成。31. 导体a、b组成热电偶，当引入第三个导体时，只要保持其两端温度相同，对总电动势无影响，此结论称为 中间导体定律。32. 电桥按采用电源不同分为 直流 和 交流 电桥。33. 交流电桥的平衡条件是 对臂阻抗模之积相等，对臂阻抗相角之和相等。34. 直流电桥的平衡条件是 对臂电阻的乘积相等 。35. 电桥按被测电阻的接入方式不同分为 单臂、差动 和 全臂 电桥。36. 中间转换电路是将传感器的输出信号转换成易于测量和处理的 数字 信号。37. 幅度调制的过程在频域是 调制信号频谱与载波信号频谱 卷积的运算。38. 幅度调制的过程在时域是 调制信号与载波信号 相乘的运算。39. 滤波器带宽定义为 上下截止频率之间的频率范围 。40. 带通滤波器的中心频率f0与上截止频率fc2、下截止频率fc1间的关系是。41. 建立滤波器正确工作状态所需的上升时间与滤波器的 带宽 成反比。42. 滤波器因数的含义是滤波器幅频特性值为60dB处的带宽和 -3dB 处的带宽之比。43. RC低通滤波器的RC值 越大 ，则截止频率越低。44. RC低通滤波器的RC值越大，则截止频率 越低 。45. 用下列三种滤波器组分别连接成频谱分析仪：(1)倍频程滤波器；(2)1/10倍频程滤波器；(3)1/3倍频程滤波器。若覆盖频率范围一定，则（2）组频率分辨率最高。46. 滤波器分离信号中相邻频率成分的能力称为 频率分辨力 。47. 无源RC低通滤波器的截止角频率0= 1/RC 。48. 中心频率和带宽之比称为带通滤波器的 品质因数 。49. 当输入信号角频率=0(固有角频率)时，无源RC低通滤波器的A()= 0.707 。50. 测试信号中的最高频率为100Hz，为了避免发生混叠，时域中的采样间隔应小于 1/200s。51. 信号经截断后，其带宽将变为 无限大，因此无论采样频率多高，都将产生 混叠，从而导致误差。52. 影响一阶装置动态特性参数是 时间常数，原则上希望它越小越好。53. 测试装置的频率响应函数为，则|表示的是 幅频特性 ，它是 频率特性 的函数。二、选择题1描述周期信号的数学工具是（ B ），描述非周期信号的数学工具是（ C ）。A相关函数 B傅氏级数 C傅氏变换 D拉氏变换2傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（ C ）。A相位 B周期 C振幅 D频率3复杂周期信号的频谱是（ A ）。A离散的B连续的 C函数 Dsinc函数4将时域信号进行时移，则频域信号将会（ D ）。 A扩展 B压缩 C不变 D仅有移相5不能用确定函数关系描述的信号是（ C ）。 A复杂周期信号 B瞬变信号 C随机信号 D周期信号6时域信号的时间尺度压缩时，则其频谱的变化为（ B ）。A频带变窄、幅值增高 B频带变宽、幅值压低 C频带变窄、幅值压低 D频带变宽、幅值增高7信号 ，则该信号是（ C ）。 A周期信号 B随机信号 C瞬变信号 D复杂周期信号8数字信号的特征是（ B ）。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9测试装置的频响函数是装置动态特性在（ C ）中描述。A幅值域 B时域 C频率域 D复数域10如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 和，则该系统总的传递函数为（ C ）。若两个环节并联时，则总的传递函数为（ A ）A B C D11时间常数为的一阶装置，输入频率为1/的正弦信号，则其输出与输入间的相位差是（ A ）。 A45 B90 C180 D012对某二阶系统输入周期信号，则输出（ C ）A幅值不变，频率、相位改变 B相位不变，幅值、频率改变 C频率不变，幅值、相位改变 D频率、幅值、相位皆不变13.已知为单位脉冲函数，则积分的函数值为（ C ）。A6 . 0 C12 D.任意值14如果，根据傅氏变换的（A ）性质，则有。A 时移 B频移 C相似 D对称15. 半导体应变片主要是利用半导体材料的（ B ） A.形变 B.电阻率的变化 C.弹性模量的变化 D.泊松比的变化16直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将（ C ）。A增大 B减小 C不变 D变化不定17将两个中心频率相同的滤波器串联，可以（ B ）。A使分析频带扩大 B使滤波器的选择性变好，但使相移增加 C幅频、相频都得到改善 D幅频、相频都不改善18在一定条件下RC带通滤波器可看成是低通滤波器与高通滤波器（ A ）而成的。A串联 B并联 C串并联 D叠加19理想滤波器的滤波因素=（ C ）。 A1 B0 C1 D520倍频程滤波器是一种（ D ）滤波器。 A高通 B低通 C恒带宽 D恒带宽比21自相关函数是一个（ B ）函数。 A奇 B偶 C非奇非偶 D三角22如果一信号的自相关函数呈现一定周期的不衰减，则说明该信号（ B ）。 A均值不为零 B含有周期分量 C是各态历经的 D是随机的23正弦信号的自相关函数是（ A ），余弦信号的自相关函数是（ C ）。 A同频余弦信号 B脉冲信号 C偶函数 D正弦信号24把连续时间信号进行离散化时产生混叠的主要原因是（ B ）。 A记录时间太长 B采样间隔太宽 C记录时间太短 D采样间隔太窄25两个不同频的简谐信号，其互相关函数为（ C ）。 A周期信号 B常数 C零 D不确定26正弦信号 的自相关函数为（ A ）A B C D27余弦信号 的自相关函数为（ B ）A B C D28检测的任务是从复杂的信号中提取（C）。 A正弦信号 B频域信号 C有用信息 D噪声信号29传感器的灵敏度高，表明该传感器（ C ）。A工作频带宽 B线性范围宽 C单位输入引起的输出大 D允许的输入量大30单臂直流电桥的非线性误差=（ A ）。 A B C0 D31仅使频率fc1fc2之间的信号通过，应采用（ D ）滤波器。 A带阻 B低通 C带通 D高通32在A/D转换器中，若被采样模拟信号的最高频率分量为fm，则采样频率fS应（ D ）。 A= fm B fm C2 fm33概率密度函数提供了随机信号（ B ）的信息。 A沿频率轴分布 B沿幅值域分布 C沿时域分布 D沿强度分布34响应时间通常规定为，从干扰发生起到被调参数进入稳定值的（ C ）范围内并不再越出时为止所经历的时间。 A10% B1% C5% D15%35电桥按（ C ）分类可分为直流电桥和交流电桥。A被测电阻的接入方式 B工作方式 C不同的电桥电源 D不同种类的电桥阻抗36载波频率为f0，调制信号的最高频率为fm，两者的关系为（ B ）。 Af0=fm Bf0fm Cf01 B=1 C1 D任意43电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转变为（ C ）的输出。 A电阻 B电容 C电压或电流 D电荷44仅使频率0fc之间的信号通过，应采用（ B ）滤波器。 A带阻 B低通 C带通 D高通 45仅使频率fc之间的信号通过，应采用（ D ）滤波器。 A带阻 B低通 C带通 D高通46概率密度函数是在（ C ）域上描述随机信号的统计特征参数。 A时间 B空间 C幅值 D频率47相关函数是在（ A ）域上描述随机信号的统计特征参数。 A时间 B空间 C幅值 D频率48功率谱密度函数是在（ D ）域上描述随机信号的统计特征参数。 A时间 B空间 C幅值 D频率49一传感器的微分方程为4dy/dt+2y=0.1x，其中y为输出电压，mV；x为输入温度，则该传感器的静态灵敏度为（ C ）。 A2mV/ B2/mV C0.05mV/ D0.05/mV50一压力测量系统由压电式压力传感器电荷放大器记录仪组成。压力传感器的灵敏度为10pC/kPa，电荷放大器的灵敏度为0.5V/pC，记录仪的灵敏度为20mm/V，该测量系统的总灵敏度（A ）。 A10mm/kPa B20mm/kPa C50mm/kPa D100mm/kPa三、简答题：1何为测量装置的静态特性？说明测量装置的静态特性常用指标有哪些？其含义各是什么？答：静态特性：在静态测量条件下描述实际测量装置与理想线性系统的接近程度指标：线性度：测量装置的输出与输入间保持比例关系的程度滞后：输入装置的输入量从小至大再从大到小变化时，所获得输出量不一致的程度重复性：在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测量时，其测量结果间不一致的程度灵敏度：测量装置在静态条件下，输出量的变化量和输入量的变化量之比2从时域与频域两方面描述测量装置不失真测试条件? 什么叫采样定理？它在信号处理中起到什么作用？答：当一个测量装置，起输出此式表明这个装置输出的波形和输入波形精确的一致，只是幅值放大了倍和在时间上延迟了而已，这种情况，被认为测量装置具有不失真测量的特性。从频域上看，如要求装置的输出波形不失真，则其幅频和相频特性硬分别满足常数，。采样定理：为了避免混叠以使采样处理后仍有可能准确的恢复其原信号，采样频率fs必须大于最高频率的两倍，。3 简述传感器的组成及各部分的作用是什么？答：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。 传感器的组成：传感器一般是由敏感元件、传感元件和转换电路三部分组成。敏感元件：直接可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件。转换元件：敏感元件的输出就是转换元件的输入，它把输入转换成电路参量。 基本转换电路：上述的电路参量进入基本转换电路中，就可以转换成电量输出。 传感器只完成被测参数到电量的基本转换。4 什么是结构型传感器？有什么特点，试举例说明。什么是物性型传感器？有什么特点，试举例说明。答：物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的（水银的热水银温度计）。结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的（电容式传感器）。5 金属电阻应变片与半导体应变片工作原理有何不同？答：金属导体在外力作用下发生机械变形时，电阻值随其机械变形的变化而变化，即电阻应变效应。半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，即压阻效应。6 按照选频方式，滤波器的分类及幅频特性曲线？答：低通滤波器：从0f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。高通滤波器：与低通滤波相反，从频率f1，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。带通滤波器：它的通频带在f1f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。带阻滤波器：与带通滤波相反，阻带在频率f1f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。7 实际滤波器的主要参数有哪些？答：纹波幅度、截止频率、带宽、品质因数、倍频程选择性、滤波器因数8 说明测试系统的组成及各部分的作用。答：1）传感器 从被测对象中接受能量信息，并将其转换成电信号的装置。2）变换及测量装置 把传感器送来的微弱电信号变换放大成具有一定功率的电压或电流信号，输出推动下一级的记录、显示及分析处理装置。3）记录、显示及分析处理装置 把变换及测量装置送来的电信号不失真地记录和显示及分析处理。4）激励装置 人为地模拟某种条件，把被测对象中的某种信息激发出来以便检测。9运用电阻应变片进行测量为什么要进行温度补偿?答：电阻应变片测量应变时，会产生温度效应，温度变化引起应变片阻值的变化使测量结果产生误差，因此要进行温度补偿。10 在使用应变仪时有人试图在工作电桥的桥臂上，增加应变片数以提高灵敏度，试问半桥双臂各串联一片应变片和半桥双臂各并联一片应变片，能否提高灵敏度？为什么？答：电桥的电压灵敏度为即电桥的输出电压与电阻的相对变化成正比。由此可知: (1).半桥双臂各串联一片 虽然桥臂上的电阻变化增加1倍，但桥臂总电阻也增加1倍，其电阻的相对变化没有