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测试电路复习数据一、概念1、测试系统的静态指针：重复性、飘移、误差、精确度、灵敏度、分辨率、线性度、非线性度2、滤波器的主要特性：特征频率、增益与衰耗、阻尼系数与品质因子、灵敏度、群时延函数3、滤波器的三种逼近方法的特点：巴特沃斯逼近：基本原则是允许通带内有最为平坦，并且单调变化，其幅频特性为切比雪夫逼近：基本原则是允许通带内有一定波动量Kp，起幅频特性更接近矩形，其幅频特性为：贝塞尔逼近：这种逼近方法与两种不同，它主要侧重于相频特性，其基本原则是使通带内相频特性度最高，群时延函数最接近于常量，从而使相频特性引起的相位失真最小。4、传感器由敏感组件，转换组件和其它辅助组件组成。常用的弹性组件：弹簧管、薄膜式弹性组件、波纹管5、常用光电器件：光敏晶体管（光敏二极管 、光敏三极管）、光敏电阻6、采用应变片进行测量时如何进行温度补偿：由于温度变化所引起的电阻变化的器件所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，如不采取 必要的措施克服温度的影响，测量精度无法保证。温度补偿的方法分为桥路补偿和应变片自补偿两大类，桥路补偿法也称补偿片法。7、用金属应变片和半导体应变片的区别：半导体应变片电阻变化的主要原因是应变片的材料的电阻率变化。金属应变片的电阻变化的只要原因是应变片的几何尺寸决定的 。8、传感器的原理：电阻式传感器：是将被测量转变成电阻变化的一种传感器。当金属电阻丝受拉或受压时，电阻丝的长度和横截面积将发生变化，且电阻丝的电阻率也发生变化，因此导线的电阻值发生变化。电感式传感器：利用电磁感应原理，将被测的量转换成电磁线圈的自感或互感量变化的一种装置称为电感式传感器。电容式传感器：采用电容器作为传感元件，将不同的物理量的变化转换为电容量的变化，电容的表达式 ，由上式可以看出，改变A、任何一个参数都能引起电容值的变化，由此可以做出面积变化型、介质变化型、间隙变化型三种。压电传感器：一种有源传感器，即发电传感器。利用某些材料的压电效应，这些材料在受到外力作用时，某些表面会产生电荷，因此压电传感器常用来测压力、应力、加速度等，不适于静态测量。工作原理：当晶片受到外力作用而在两极上产生等量而极性相反的电荷时，便形成了相应的电场，由电容公式 ，如果施加的外力不变，而积聚在极板上的电荷无泄漏，则当外力持续作用时，电荷量保持不变，但当外力撤去时，电荷随之消失。光电传感器：将光量转换成为电量的器件为光电传感器先将被测的量的转换为光量，然后再将该光量转换为电量。光电传感器的工作基础是光电效应。霍尔传感器：9、信号调制：就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一个做为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。信号解调：在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。10、灵敏度S是测试系统静态特性的一个基本参数，定义为测试系统在静态条件下的输出增量Y与输入增量X之比，S=Y/X，对于线性系统，灵敏度就是其直线的斜率，S=Y/X=Y/X=bo/ao=常量；对于非线性系统，灵敏度就是该特性曲线的斜率，即S=dy/dx。若限额是系统的输入与输出具有相同量纲，其灵敏度就称为该系统的放大倍数。11、什么是调制信号、载波信号、已调信号？ 调制是给测量信号赋予一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。 用来改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位的信号称为调制信号。 在测控系统中，通常就用测量信号作调制信号。经过调制的载波信号叫已调信号。 12、什么是调幅？ 调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x的线性函数变化。调幅信号的数学表达式可写为：us=(Um+mx)coswct 13、什么是调频？调频就是用调制信号x去控制高频载波信号的频率。常用的是线性调频，即让调频信号的频率按调制信号x的线性函数变化。调频信号us的一般表达式可写为：us=Umcos(wc+mx)t 14、检波：从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。15、鉴频:对调频信号的解调，从调频信号中检出反映 被测量变化的调制信号称为频率解调或鉴频。16、脉冲调制是指用脉冲作为载波信号的调制方法。在脉冲调制中具有广泛应用的一种方式是脉冲调宽。 脉冲调宽的数学表达式为：B=b+mxUa) 调制信号b) 脉冲调宽信号txOxTBtO17、什么是检波？ 从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。 什么是包络检波？ 幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。18、何谓电桥放大电路？由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路 或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。有单端输入和差动输入两类。应用于何种场合？应用于电参量式传感器，如电感式、电阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大，或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输出放大了的电压信号。 19、何谓测量放大电路？在测量控制系统中，用来将传感器输出的微弱电压、电流或电荷信号放大到足以进行各种转换处理、或推动指示器、记录仪以及各种控制机构的电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。20什么是仪用放大电路？在测量控制系统中，用来讲传感器输出的微弱电压、电流或电荷信号放大到足以进行各种转换处理或推动指示器记录仪器以及各种控制机构的电路肠胃测量放大电路，亦称仪用放大电路。21、在进行信号的幅值调制时，为了较好的将调制信号与载波信号分离，通常要求：载波信号的频率大于十倍的调制信号的频率。22、采样定理：采样频率至少应该大于模拟信号最高频率的两倍。（一般是7-10倍）。23、二极管和三极管检波的别称是峰值检波和平均值检波。24、调制信号的一般表达式：25增益调整电路有几种请列举：三种，手动调整、自动调整、程控。26、电阻应变片受拉受压时电阻如何变化？受拉电阻增大，受压电阻减小27、热电阻温度系数是很大的负数，且特性曲线是非线性的。28、滤波器的几种类型和特征分布情况：类型：按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器；功能分：低通、高通、带通、带阻；电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊组件构成的无源滤波器、RC有源滤波器；传递函数；微分方程阶数分：一阶、二阶、高阶29、通带、阻带截频、转折频率：特征频率：通带截频fp=wp/(2p)为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。阻带截频fr=wr/(2p)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。转折频率fc=wc/(2p)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。( 20lg(1/0.707)=-3 dB )固有频率f0=w0/(2p)为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。 30、几种电压比较器的特点：过零：(单阈值比较器)UR为零时则为过零比较器-鉴零器，加钳位电路可构成一种最简单的模数转换器，是模拟电路和数字电路的桥梁。求和：阈值可变比较电路，优点：阈值可变，优点：振铃现象对于差动型比较电路同样存在此缺点。滞回：两个阈值：单方向单阈值窗口：单方向多个阈值，可用来检测输入信号是否在某两个电平之间。 多阈值比较电路31、压电传感器原理：一种有源传感器，即发电传感器。利用某些材料的压电效应，这些材料在受到外力作用时，某些表面会产生电荷，因此压电传感器常用来测压力、应力、加速度等，不适于静态测量。工作原理：当晶片受到外力作用而在两极上产生等量而极性相反的电荷时，便形成了相应的电场，由电容公式 ，如果施加的外力不变，而积聚在极板上的电荷无泄漏，则当外力持续作用时，电荷量保持不变，但当外力撤去时，电荷随之消失。二、设计分析题： 自举电路： 自举电路是利用回馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。 差动充入电桥放大电路： 如图一 只有1时，才近似成线性关系，适用于精度不高的场合。 峰值检测电路：如图二1、电路分析 高输入阻抗线性全波整流电路：是不是所有情况下都要求放大电路具有高的输入阻抗？ 高输入阻抗电路常应用于传感器的输出阻抗很高的测量放大电路如如电容式、压电式传感器的测量放大电路。并不是所有情况下都需要很高的输入阻抗，因为输入阻抗越高，输入端的噪声也越大，所以，输入阻抗应与输出阻抗相匹配，以达到最大信噪比为最佳。 精密整流型全波相敏检波电路：如图三 函数型运算电路：如题1函数型运算电路可实现被测参数的线性化运算，比较典型的非线性函数有以下图四 3种-+NR2=R1uoR1uR (1+)uaubRRR图一 差动充入电桥放大电路N1UiUoUCR1VDSCN2图二峰值检测电路CR4uoR1R2R3Uc-+N1-+N2R3V1V2uAUcusR2图三 精密整流型全波相敏检波电路ouiuoouiuoouiuo限幅型扩展型倒数型图四 函数型运算电路设计一个运算电路，要求输出电压和输入电压的运算关系式为 uo=10uI1-5uI2-4uI3解：UI1应作用于同相输入端，UI2和UI3为反相输入端，选取Rf=100K欧，R3/R2/Rf=R1/R4,则uo=Rf(UI1/R1-UI2/R2-UI3/R3)2、电路设计：平均值计算线性函数（加减法运算）三、简答题：1、采用应变片时，为什么要进行温度补偿？如何补偿？答：应变片的电阻值不仅随着应变而且也随温度的变化而改变；应变片与之相粘连的衬底材料的热膨胀现象不同，从而即使材料未收到外部载荷的作用，也会在应变片中又发出应变和阻值的变化；应变片与被测试件的线膨胀系数不同。电阻式应变片进行温度补偿的条件：采用的温度补偿片贴在相同材质上的材料上；补偿片应与工作应变片相同的温度环境；补偿片接在与工作应变