郑州大学测试技术考试题型.doc

_1. 可用于动态非接触测量的传感器有涡流式和电容式传感器，可用于接触式测量的有压电式传感器和应变片2. 压电式传感器测量电路的两种形式：电压放大器和电荷放大器3. 幅值调制的过程在时域上是调制波与载波的相乘的过程，常见到的调副装置有电桥4. 测试装置的动态特性在时域中用脉冲响应函数描述，在频域中用频率响应函数描述5. 测试系统的组成部分：传感器，中间变换装置，显示记录装置。传感器将被测对象特性的物理量检出并转换成电量，然后传输给中间变换装置，中间变换装置对收到的电信号用硬件电路进行分析处理和a/d变换后用软件进行计算，再将处理结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置，最后由显示记录装置将测量结果显示出来提供给观察者或者其他记录装置。6. 不进行数学推导，试分析周期相同的（T=100ms）的方波和正弦波的互相关函数是什么结果，请写出分析结果和过程：其互相关函数应该是周期T=100ms的余弦波。周期方波信号通过傅里叶级数展开后，其基频为1/T。其他频率成分均为基频整数倍，周期与方波相同的正弦波信号只有一种频率成分即1/T,.根据互相关函数同频相关，不同频不相关的特点，方波信号中除基频外，其他频率成分对应的波形和正弦波的相关结果均为零，基频对应的波形和正弦波的相关结果为余弦波7. 当时间尺度压缩时，频谱的频带加宽，幅值降低，反之则频带变窄，幅值增加。8. 测试装置的灵敏度越高，测试范围越小。9. 变阻器式传感器不适于小位移量的测量。10. 将时域信号进行时移，频域信号将会仅有相移。11. 压电式传感器是个高内阻传感器，因此要求前置放大器的输入阻抗很高12. 表示随机信号中动态分量的统计常数是方差13. 半导体应变片是根据半导体材料的压阻效应原理工作的14. 自相关函数是一个偶函数15. 压电材料按一定方向置放在电场中，其几何尺寸发生变化，称为逆压电效应16. 工程中常见的周期信号其谐波的幅值随谐波的频率增加而减小。17. 半导体应变片的工作原理是基于半导体材料压阻效应，她的灵敏系数比应变式的灵敏系数大，电容式和电感式传感器常用差动式结构，其作用是提高灵敏度，减少线性误差18. 在信号数字化处理中，为了防止频率混叠，信号的最大频率和采样频率之间的关系应满足fs2fh19. 属于能量控制型的传感器有电阻应变计，电容式测振仪，电阻温度计等，属于能量转换型的传感器有热电偶温度计，弹性压力计20. 在信号进行数字化处理的过程中，为什么要对周期信号进行整周期截断是获得准确频谱的先决条件？只有进行整周期截断，才可以使分析频谱落在简谐信号的频率上，获得准确频谱，另外，从概念上理解，bft的作用是将窗内的信号向外严拓，只有事先对周期信号按照整周期截断才会延拓后的信号与原信号完全重合，不发生畸变，否则在k= nt处信号不能重合，出现畸变。21. 周期信号与瞬变非周期信号在频域内的主要差别是是否连续22. 功率信号是指平均功率为有限值的信号，其能量是无限值，例如单自由度振动信号是功率信号23. 在描述系统的动态特性时，频率响应函数是用来描述系统的简谐输入和棋稳态输出的关系，脉冲响应函数可以作为系统的时域描述24. 调幅过程实际上是频谱的搬移过程，调幅装置实质上是乘法器，典型的装置有电桥，调幅过程在频域相当于调制波与载波的相乘过程，调幅装置实质上是一个乘法器25. 调频，振荡器输出的是等幅波，其其振荡频率偏移量和信号电压成正比，调频的解调又称为鉴频26. 二阶系统测试系统的固有频率wn2w,阻尼比多在0.6-0.7之间的原因？在wn2w时，曲线近似水平，线性好，响应快，kesei过小时，震荡强烈，不容易达到稳态，kesei1时，虽不发生震荡，也需要较长时间才能达到稳态Kesei在0.6-0.7时，能较快实现不失真测试，在宽广的频域范围内，减小输入和输出误差，提高响应速度27. 涡流传感器分为高频反射式和低频透射式两种类型，涡流传感器不可以探测水泥制品表面的缺陷。28. 为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，常用相敏检波器作为解调器29. 滤波器的截止频率就是其同频带的幅值-3bB处的频率30. 在高频段，恒带宽滤波器比恒带宽比滤波器的频率分辨率要高，通频带要窄31. 滤波器的分类：1：选频方式：低通，高通，带通，陷波或带阻滤波器四种类型，2.构成形式：有源和无源滤波器32. 压电式传感器采用电阻反馈式的电压放大器33. 金属丝电阻应变片和半导体应变片的区别在于前者利用导体形变引起电阻变化，后者利用电阻率变化引起电阻变化34. 电容式传感器有极距变化型，面积变化型，介质变化型，其中极据变化型的灵敏度最大35. 举出3个生活中接触到的测试技术应用实例：1，录音机上的麦克风采用电容传声器，按平板电容原理将声波转换成膜片的振动位移，导致电容变化，变换为电信号2.计算机鼠标上的光电传感器，利用发光二级管与光敏晶体管的组合来测量鼠标移动，鼠标内置2个带2盘的滚轴，小球滚动时带动了滚轴转动，通过孔盘对发光二级管发出光线的阻断在光敏晶体管上产生表示位移的电脉冲输出 。3.教室中防火灾的烟雾报警器，利用气敏半导体材料，当他吸收了可燃气体的烟雾时会发生还原反应，放出热量，使元件温度相应提高，电阻发生变化，从而将烟雾信号转换为电信号输出36. 电阻应变片是基于金属导体的应变效应37. 测试技术主要研究物理量的测量原理和测量信号分析处理方法38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.2.3求周期信号，通过传递函数为的装置后所得到的稳态响应。解： 利用叠加原理及频率保持性解题 ， ， ， ， ， 2.7将信号输入一个传递函数为的一阶装置后，试求其包括瞬态过程在内的输出的表达式。解： ， = 2.9试求传递函数分别为和的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度（不考虑负载效应）解： ， ， 2.10想用一个一阶系统作100Hz正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5%以内，则时间 单常数应去多少？若用该系统测试50Hz正弦信号，问此时的振幅误差和相角差是多少？解： 由振幅误差 即 ，当，且时 此时振幅误差 3-2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。3-3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。3-4 有一电阻应变片（见图3-84），其灵敏度Sg2，R120W。设工作时其应变为1000me，问DR？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？图3-84 题3-4图1.5V解：根据应变效应表达式DR/R=Sge得DR=Sge R=2100010-6120=0.24W1）I1=1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA2）I2=1.5/(R+DR)=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA3）d=(I2-I1)/I1100%=0.2%4）电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量程不够，无法测量12.5mA的电流；如果采用毫安表，无法分辨0.025mA的电流变化。一般需要电桥来测量，将无应变时的灵位电流平衡掉，只取有应变时的微小输出量，并可根据需要采用放大器放大。3-5 电感传感器（自感型）的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取这些措施会带来什么样后果？解答：以气隙变化式为例进行分析。又因为线圈阻抗Z=wL，所以灵敏度又可写成由上式可见，灵敏度与磁路横截面积A0、线圈匝数N、电源角频率w、铁芯磁导率m0，气隙d等有关。如果加大磁路横截面积A0、线圈匝数N、电源角频率w、铁芯磁导率m0，减小气隙d，都可提高灵敏度。加大磁路横截面积A0、线圈匝数N会增大传感器尺寸，重量增加，并影响到动态特性；减小气隙d会增大非线性。3-6 电容式、电感式、电阻应变式传感器的测量电路有何异同？举例说明。解答：电容式传感器的测量电路自感型变磁阻式电感传感器的测量电路：电阻应变式传感器的测量电路：电桥电路（直流电桥和交流电桥）。相同点：都可使用电桥电路，都可输出调幅波。电容、电感式传感器都可使用调幅电路、调频电路等。不同点：电阻应变式传感器可以使用直流电桥电路，而电容式、电感式则不能。另外电容式、电感式传感器测量电路种类繁多。3-7 一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r4mm，工作初始间隙d=0.3mm，问：1）工作时，如果传感器与工件的间隙变化量Dd1mm时，电容变化量是多少？2）如果测量电路的灵敏度S1=100mV/pF，读数仪表的灵敏度S2=5格/mV，在Dd1mm时，读数仪表的指示值变化多少格？解：1）2）B=S1S2DC=1005(4.9410-3)2.47格3-9 试按接触式与非接触式区分传感器，列出它们的名称、变换原理，用在何处？解答：接触式：变阻器式、电阻应变式、电感式（涡流式除外）、电容式、磁电式、压电式、热电式、广线式、热敏电阻、气敏、湿敏等传感器。非接触式：涡电流式、光电式、热释电式、霍尔式、固态图像传感器等。可以实现非接触测量的是：电容式、光纤式等传感器。3-15 有一批涡轮机叶片，需要检测是否有裂纹，请举出两种以上方法，并阐明所用传感器的工作原理。涡电流传感器，红外辐射温度测量，声发射传感器（压电式）等。3-19 在轧钢过程中，需监测薄板的厚度，宜采用那种传感器？说明其原理。解答：差动变压器、涡电流式、光电式，射线式传感器等。51. 欲测试金属表面粗糙度，请分别选择两种传感器测试：1.电感位移式传感器，当传感器沿被测表面做匀速直线运动时，其内部垂直于工作表面的微观不