测试技术期末考点总体.doc

第一章习题一、 选择题1.描述周期信号的数学工具是傅氏级数。2. 傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的振幅 。3.复杂的周期信号的频谱是离散的。4.如果一个信号的频谱是离散的。则该信号的频率成分是可能是有限的，也可能是无限的。5.下列函数表达式中，.是周期信号。6.多种信号之和的频谱是随机性的。.描述非周期信号的数学工具是傅氏变换。.下列信号中，信号的频谱是连续的。.连续非周期信号的频谱是连续非周期的。10.时域信号，当持续时间延长时，则频域中的高频成分减少。11.将时域信号进行时移，则频域信号将会仅有移项。12.已知 为单位脉冲函数，则积分的函数值为12。13.如果信号分析设备的通频带比磁带记录下的信号频带窄，将磁带记录仪的重放速度放慢，则也可以满足分析要求。14.如果，根据傅氏变换的时移性质，则有。15.瞬变信号x（t），其频谱X（f），则X（f）表示信号沿频率轴的能量分布密度。16.不能用确定函数关系描述的信号是随机信号。17.两个函数，把运算式称为这两个函数的卷积。18.时域信号的时间尺度压缩时，其频谱的变化为频带变宽、幅值压低。19.信号 ，则该信号是瞬变信号.20.数字信号的特性是时间、幅值上均离散。二、填空题1. 信号可分为确定性信号和随机信号两大类。2. 确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者的频谱特点是离散的。后者的频谱特点是连续的。3. 信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为均方值，它描述测试信号的强度（信号的平均功率）4. 绘制周期信号x（t）的单边频谱图，依据的数学表达式是，而双边频谱图的依据数学表达式是。5. 周期信号的傅氏三角级数中的n是从0到+展开的。傅氏复指数级数中的n是从到+展开的。6. 周期信号x（t）的傅氏三角级数展开式中：表示余弦分量的幅值，表示正弦分量的幅值，表示直流分量，表示n次谐波分量的幅值，表示n次谐波分量的相位角,表示n次谐波分量的角频率。7. 工程中常见的周期信号，其谐波分量幅值总是随谐波次数n的增加而衰减的，因此，没有必要去那些高次的谐波分量。8. 周期方波的傅氏级数：周期三角波的傅氏级数：，它们的直流分量分别是A和A/2。信号的收敛速度上，方波信号比三角波信号更慢。达到同样的测试精度要求时，方波信号比三角波信号对测试装置的要求有更宽的工作频带。9. 窗函数（t）的频谱是，则延时后的窗函数的频谱应是10. 信号当时间尺度在压缩时，则其频带展宽其幅值降低。例如将磁带记录仪慢录快放即是例证。11. 单位脉冲函数的频谱为1，它在所有频段上都是等强度，这种信号又称白噪声。12. 余弦函数只有实频谱图，正弦函数只有虚频谱图。13. 因为为有限值时，称为能量有限信号。因此，瞬变信号属于能量有限，而周期信号则属于功率有限。14. 计算积分值：15. 两个时间函数的卷积定义式是16. 连续信号x（t）与单位脉冲函数进行卷积其结果是：。其几何意义是：把原函数图象平移至(0, to)。17. 单位脉冲函数与在点连续的模拟信号的下列积分：。这一性质称为脉冲采样。18. 已知傅氏变换对，根据频移性质可知的傅氏变换为19. 已知傅氏变换对：时，则=20. 非周期信号，时域为x（t），频域为，它们之间的傅氏变换与逆变换关系式分别是： ，x（t）= 。三、计算题1. 三角波脉冲信号如图1-1所示，其函数及频谱表达式为图1-1 求：当时，求的表达式。第二章习题一、选择题2.（非）线性度是表示标定曲线偏离其拟合直线的程度。3.测试系统的频响函数H（j）是该 测试系统的动态特性在频率域中的描述。5.下列微分方程中是线性定常系统的数学模型。6.线性定常系统（线性时不变系统）的叠加原理表明加于线性系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响。7.测试系统能检测输入信号的最小变化能力，称为分辨率。8.一般来说，测试系统的灵敏度越高，其测量范围越窄。10.线性系统 的灵敏度是常数。12.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系就是系统的相频特性。13.时间常数为的一阶装置，输入频率为 的正弦信号，则其输出与输入间的相位差是-45。14.测试装置的单位脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是傅氏变换对。16.对某二阶系统输入周期信号 ，则其输出信号将保持频率不变，幅值、相位可能改变 18.二阶系统的阻尼率越大，则其对阶跃输入时的响应曲线超调量越小。19.二阶装置引入合适阻尼的目的是获得较好的幅频、相频特性20.不失真测试条件中，要求幅频特性为常数，而相频特性为线性。 二、填空题3.测试装置的静态特性指标有灵敏度、非线性度和回程误差等。4.某位移传感器测量的最小位移为0.01mm，最大位移为1mm，其动态线性范围是40dB。5.描述测试装置动态特性的函数有微分方程、传递函数、频率响应函数等。6.测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统，则称为定常（时不变）系统。若其输入、输出呈线性关系时，则称为线性系统。7.线性定常系统中的两个最重要的最基本的特性是指可叠加性和频率保持性。8.测试系统在稳态下，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，如果它们之间的量纲一致，则又可称为放大倍数。9.测试系统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。10.测试系统对单位脉冲函数（t）的响应，称为脉冲响应函数记为h（t），h（t）的傅氏变换就是装置的频率响应函数。11.满足测试系统不失真测试的频域条件是幅频特性为常数和相频特性为线形。12.为了求取测试系统本身的动态特性，常用的实验方法是阶越响应法和频率响应法。13.测试系统的动态特性在时域中用微分方程描述，在频域中用频率响应函数描述。14.二阶系统的主要特征参数有静态灵敏度、固有频率和阻尼率。15.已知输入信号 x（t）=30cos（30t+30）， 这时一阶装置的A（）=0.87， =-21.7，则该装置的稳态输出表达式是：y（t）=26.1cos（30t+8.3） 。16.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。17. 动圈式检流计是一个转子弹簧系统，是一个二阶系统，此二阶系统的工作频率范围是18.输入x（t），输出y（t），装置的脉冲响应函数h（t），它们三者之间的关系是 ；卷积关系19.测试装置的频率响应函数为H（j），则H（j）表示的是幅频特性，H（j）表示的是相频特性，它们都是频率的函数。20.信号x（t）=，输入到一个时间常数=0.5的一阶装置，则该装置的稳态输出幅值A= 3，相位滞后=-60。典型例题例1. 现有指针式电流计4只，其精度等级和量程分别为2.5级100、2.5级200、1.5级100、1.5级1mA，被测电流为90时，用上述4只表测量，分别求出可能产生的最大相对误差（即标称相对误差），并说明为什么精度等级高的仪表测量误差不一定小，仪表的量程应如何选择。解：4块表的相对误差分别为仪表量程选择应使仪表示值在满量程的1/3以上。例5.求周期信号x（t）=0.5cos10t+0.2cos（100t-45），通过传递函数为 的装置后得到的稳态响应。解：设式中，当系统有输入时，则输出为，且式中， ，同样可求得当输入为时，有输出为，且此装置对输入信号x（t）具有线形叠加性。系统输出的稳态响应为：第三章 一、选择题1.电涡流式传感器是利用金属导体材料的电涡流效应工作的。2.为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用电荷放大器。3.磁电式振动速度传感器的数学模型是一个比例环节4. 磁电式振动速度传感器的测振频率应远低于其固有频率。5. 压电式加速度计，其压电片并联时可提高电荷灵敏度。6.下列传感器中半导体应变片是基于压阻效应的。7.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的速度成正比。8.石英晶体沿机械轴受到正应力时，则会在垂直于电轴的表面上产生电荷量。9.石英晶体的压电系数比压电陶瓷的小得多10.光敏晶体管的工作原理是基于内光电效应。11.一般来说，物性型的传感器，其工作频率范围较窄。12.金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由电阻丝几何尺寸的变化来决定的。13.电容式传感器中，灵敏度最高的是面积变化型。A.面积变化型 B.介质变化型 C.极距变化型14.高频反射式涡流传感器是基于.涡电流和集肤的效应来实现信号的感受和变化的。15.压电材料按一定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生变化，这称为逆压电效应。二、填空题1.可用于实现非接触式测量的传感器有磁电式传感器和光电式传感器等。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+2，而对于半导体应变片来说S=E。3.具有压电效应的材料称为压电材料，常用的压电材料有石英晶体和压电陶瓷。4.当测量较小应变值时应选用电阻效应工作的应变片，而测量大应变值时应选用压阻效应工作的应变片。5.电容器的电容量，极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为：。6. 极距变化型的电容传感器存在着非线性度，为了改善非线性度及提高传感器的灵敏度，通常采用差动连接的形式。7.差动变压器式传感器的两个次级线圈在连接时应极性反接。8.光电元件中常用的有光电管、光电池和光电晶体管。9.不同的光电元件对于不同波长的光源，其灵敏度是不同的。10.发电式传感器（也称能量转换型传感器）有压电式传感器、磁电式传感器等，而电参量式的传感器（也称能量控制型传感器）主要是电容式、电阻式和电感式等。11.压电传感器在使用电荷放大器时，其输出电压几乎不受电缆长度变化的影响。12.超声波探头是利用压电片的压电效应工作的。13.电阻应变片的电阻相对变化率是与其所受的纵向应变成正比的。14.电容式传感器有极距变化型、面积变化型和介质变化型3种类型，其中面积变化型的灵敏度最高。15 按光纤的作用不同，光纤传感器可分为结构型和物性型两种类型。例 .磁电式振动速度传感器的弹簧刚度K=3200N/m，测得其固有频率，欲将减为，则弹簧刚度应为多少？能否将此类结构传感器的固有频率降至1Hz或更低？解： （1） 所以 即 （2）若将固有频率降低至1Hz，则。为降低传感器的固有频率，则必须使活动质量块m加大，或降低弹簧K的刚度，使其在重力场中使用时会产生较大的静态变形，结构上有困难。例10.有一霍尔元件，其灵敏度把它放在一个梯度为的磁场中，如果额定控制电流是20mA，设霍尔元件在平衡点附近作0.01mm摆动，问输出电压可达到多少毫伏？解：霍尔元件的输出电势 例11.设计利用霍尔元件测量转速的装置，并说明其工作原理。解：设计装置如下图所示。当凸轮接近霍尔元件时，磁路磁阻减小，磁通变大；而在接近齿凹时，磁阻增大，磁通和磁感应强度减小。从而在霍尔元件的输出端产生脉冲变化的霍尔电势，经整形电路后产生记数脉冲，如下图，这样每经过一个齿，便产生一个记数脉冲。可测量被测轴转速。第四章习题1.在动态测试中，电桥的输出量通常采用电压量。2.直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将不变3.为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是适当提高电桥的电源电压4.为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，传感器的两个电容应当连接成电桥电路 5.交流电桥的供桥电压频率为，输出信号最高频率为。它们之间的关系应满足6.电阻应变仪常用交流供桥的原因是为了使放大器设计简单及提高抗电源干扰能力.调幅可以看成是调制信号与载波信号相乘.在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是恢复调制信号的幅值和极性.用一缓变的综合信号来调制一载波，得到的调幅波的频带宽度为（1000100）（1000100）10.要使RC低通滤波器的通带加宽，则RC值应减少11.在一定条件下RC带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器串联而成的。12.滤波器的上、下截止频率为，中心频率则它们的关系是。13.滤波器的3dB频率截止频率，是指信号幅值衰减为输入幅值的/2处的频率。14 重复频率为1000的方波，经过一截止频率为2000的理想低通滤波器后的输出量为1000的正弦波15. 光线示波器的振子的固有频率越高，其电流灵敏度越低 16.为了用分析仪或计算机进行测试数据的处理，再现记录实验数据，则应选用磁带记录仪1.交流供桥的应变仪电桥，在压应变时，假如已调波与载波相同，则在拉应变时，已调波与载波反相180，因而可利用相位跳变作比较基准进行相敏检波2.将电桥接成差动方式可以提高灵敏度，改善非线形，进行温度补偿。3.为了补偿温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻桥臂上。4.调幅信号由载波的幅值携带信号信息，而调频信号则由载波的频率携带信号信息。5.调制有调幅、调频、和调相三种类型，将调制高频振荡的缓变信号称为调制波，载送缓变信号的高频振荡称为载波，经调制后的高频振荡波称为已调波。6.调幅过程在频域相当于频率搬移过程，调幅装置实际上是一个乘法器，典型的调幅装置是交流电桥。7.调幅波经过相敏检波后，既能恢复信号电压的幅值，又能反映其极性。8.RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限频带越窄10.带通滤波器的中心频率与上、下截止频率间的关系是。11.RC微分电路实际上是一种低通滤波器，而RC积分电路实际