2011江苏大学机械工程测试技术-期末试题库(汇总)

绪论绪论 第一章第一章 一 选择题一 选择题 1 描述周期信号的数学工具是 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 A 相位 B 周期 C 振幅 D 频率 3 复杂的信号的周期频谱是 A 离散的 B 连续的 C 函数 D sinc 函数 4 如果一个信号的频谱是离散的 则该信号的频率成分是 A 有限的 B 无限的 C 可能是有限的 也可能是无限的 D 不能确定 5 下列函数表达式中 是周期信号 A 0 0 0 10cos5 t tt tx B tttx 10cos1020sin5 t C tetx t 20cos10 t D tttx 5cos102sin5 t 6 多种信号之和的频谱是 A 离散的 B 连续的 C 随机性的 D 周期性的 7 描述非周期信号的数学工具是 A 三角函数 B 拉氏变换 C 傅氏变换 D 傅氏级数 8 下列信号中 信号的频谱是连续的 A 3sin sin 21 tBtAtx B tttx50sin330sin5 C tetx t 0 sin D tttx 10cos1020sin5 9 连续非周期信号的频谱是 A 离散 周期的 B 离散 非周期的 C 连续非周期的 D 连续周期的 10 时域信号 当持续时间延长时 则频域中的高频成分 A 不变 B 增加 C 减少 D 变化不定 11 将时域信号进行时移 则频域信号将会 A 扩展 B 压缩 C 不变 D 仅有移项 12 已知 为单位脉冲函数 则积分的函数值ttx sin12 t dtttx 2 为 A 6 B 0 C 12 D 任意值 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 则也可以满足分析要求 A 放快 B 放慢 C 反复多放几次 D 不能 14 如果 根据傅氏变换的 性质 则有 1 t 0 0 tj ett A 时移 B 频移 C 相似 D 对称 15 瞬变信号 x t 其频谱 X f 则 X f 2表示 A 信号的一个频率分量的能量 B 信号沿频率轴的能量分布密度 C 信号的瞬变功率 D 信号的功率 16 不能用确定函数关系描述的信号是 A 复杂的周期信号 B 瞬变信号 C 随机信号 D 周期信号 17 两个函数和 把运算式称为这两个函数的 1 tx 2 tx dttxtx 21 A 自相关函数 B 互相关函数 C 卷积 D 互谱 18 时域信号的时间尺度压缩时 其频谱的变化为 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 19 信号 则该信号是 t etx 1 A 简单周期信号 B 随机信号 C 瞬变信号 D 复杂周期信号 20 数字信号的特性是 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 21 非周期信号的频谱是 A 连续的 B 离散的 C 基频的整倍数 D 非连续的 22 信号是信息的 A 载体 B 描述 C 形式 D 数量表示 23 脉冲函数的频谱是 A 均匀谱 B 非均匀谱 C 逐渐增高 D 逐渐降低 24 截断的方波信号的频谱是 A 离散谱 B 连续谱 C 低频谱 D 高频谱 25 方波信号的谐波频率是基波频率的 A 偶数倍 B 自然数倍 C 基数倍 D 小数倍 26 窗函数在时域变窄 则其频域的频带 A 缩小 B 加宽 C 不变 D 不确定 27 下面 的频谱与理想的白噪声频谱相同 A 低频噪声 B 高频噪声 C 随机噪声 D 函数 28 信号在时域的时移 则信号在频域 A 相移 B 不变 C 压缩 D 放大 29 信号的时域与频域描述方法是依靠 来确立彼此的关系 A 拉氏变换 B 傅氏变换 C 卷积 D 相乘 30 各态历经随机过程必须是 A 平稳随机过程 B 非周期性的 C 集合平均统计特征随时间周期性变化 D 连续的 31 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 A 不变 B 减小 C 增加 D 不确定 32 将信号在时域进行扩展 则信号在频域将 A 不变 B 扩展 C 压缩 D 相移 33 由几个频率不同的正弦信号合成的周期信号 合成信号的周期是 A 各信号周期的最小公倍数 B 各信号周期的最大公约数 C 各信号周期的平均值 D 都不对 二 填空题二 填空题 1 信号可分为 和 两大类 确定性信号 随机信号 2 确定性信号可分为 和 两类 前者的频谱特点是 后者的频谱特点是 周期信号 非周期信号 离散的 连续的 3 将确定行信号中那些不具有周期重复性的信号称为 非周期信号 4 工程中常见的周期信号 其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而 的 因此 没有必要取那些次数过高的谐波分量 减小 5 信号的有效值的平方称为 它描述测试信号的平均功率 均方值 6 两个时间函数和的卷积定义式是 1 tx 2 tx 12 x tx td 7 连续信号与单位脉冲函数进行卷积其结果是 tx 0 tt 0 tttx 0 x tt 8 6 单位脉冲函数的频谱所有频段上都是等强度的 这种频谱常称为 t 均匀谱 9 21 窗函数的频谱是 则延时后的窗函数的频谱应是 tw sincf 2 tw sin jf ecf 10 信号当时间尺度在压缩时 则其频带 其幅值 例 如将磁带记录仪 即是例证 展宽 降低 慢录快放 11 单位脉冲函数的频谱为 它在所有频段上都是 t 这种信号又称 1 等强度 白噪声 12 余弦函数只有 谱图 正弦函数只有 谱图 实频 虚频 13 计算积分值 dtet t 5 5 e 14 两个时间函数的卷积定义式是 12 x tx t和12 x tx td 15 单位脉冲函数与在点连续的模拟信号的下列积分 0 tt 0 t tf 这一性质称为 0 f tttdt 脉冲采样 0 tf 16 已知傅氏变换对 根据频移性质可知的傅氏变换为 1f tfj e 0 2 0 ff 17 已知傅氏变换对 和时 则当时 11 fXtx 22 fXtx 21 txtxtx X f 12 XfXf 三 名词解释三 名词解释 1 平稳随机过程 平稳随机过程是指其统计特征参数不随时间而变化的随机过程 四 计算题四 计算题 1 求下图所示三角波调幅信号的频谱 已知图中所示三角波的傅立叶变换为 2 sin 22 f c 解 图中所示调幅波是三角波与载波 的乘积 两个函数在时域中的乘积 对应其 0 cost 在频域中的卷积 余弦信号频谱为 00 1 2 ffff t f t 1 2 2 t 0 cos 三角波频谱为 2 sin 22 f c 则信号 f t 的频谱为 fF 2 00 1 sin 222 f cffff 22 00 sinsin 422 ffff cc 2 求被截断的正弦函数的傅立叶变换 0 sint Tt Ttt tx 0 sin 0 解 原函数可看作是正弦函数和矩形窗函数的乘积 即 txttx 00 sin tw 其中 0 twtxtx Tt Tt tw 0 1 又 000 jX dtetwW tj T T tj dte j ee TjTj sin2TcT 2 1 0 WXX sin2 2 1 00 TcTj TcTcjT sin sin 00 3 求被截断的余弦函数如下 求其傅立叶变换 9 分 0 cost Tt Ttt tx 0 cos 0 解 原函数可看作是余弦函数和矩形窗函数的乘积 即 txttx 00 cos tw 其中 0 twtxtx Tt Tt tw 0 1 又 000 X dtetwW tj T T tj dte T T tj j e j ee TjTj sin2TcT 2 1 0 WXX sin2 2 1 00 TcT TcTcT sin sin 00 4 求指数函数的频谱 0 0 at x tAeat 解 2 jft X fx t edt 2 0 atjft Aeedt 2 0 atjf Aedt 2 0 1 2 ajf t Ae ajf 1 2 A ajf 4 求正弦信号的均值和均方值 sin 0 txtx x 2 x 解 T T x dttx T 0 1 lim T dttx T 0 0 sin 1 0 T T x dttx T 0 22 1 lim T dttx T 0 22 0 sin 1 T dtt T x 0 2 0 22cos 1 2 2 2 0 x 5 求衰减振荡信号 的频谱 0 cos at x tet 0 0 ta 解 设 1 at x te 20 cosx tt 2 1 0 atjft Xfeedt 2 0 ajf t edt 1 2ajf 200 1 2 Xfffff 12 X fXfXf 00 11 22 ffff ajf 00 111 22 2 ajffajff 6 一时间函数及其频谱函数如图 1 2 所示 其最高频率为 函数 tf F m 试分别作出及其频谱函数的图形 分析当ttftx 0 cos m 0 tx X 时 的图形会出现什么情况 m 0 X 解 相当于信号与的调幅信号 其时域与频域结果如下图所示 tx tft 0 cos bb 图中 a 为调幅信号波形图 图 b 为调幅信号频谱图 当时 两边图形将 m 0 在中间位置处发生混叠 导致失真 7 图 1 3 所示信号 a t 及其频谱 A f 试求函数的傅氏变 0 1 cos2 f ta tf t 换 F f 并画出其图形 解 由于 0 0 1 cos2 cos2 f ta tf t a ta tf t 并且 fAtaFT 2 1 2 cos 000 fffftfFT 所以 00 00 1 2 11 22 F fA fA fffff A fA ffA ff 的频谱图如下图所示 fF 第二章第二章 一 选择题 2 测试装置的传递函数 H s 是装置动态特性在 中的描述 A 幅值域 B 时域 C 频率域 D 复频域 3 测试装置的频响函数 H j 是装置动态特性在 中的描述 A 幅值域 B 时域 C 频率域 D 复频域 4 用常系数微分方程描述的系统称为 系统 A 相似 B 物理 C 力学 D 线性 5 下列微分方程中 哪一个是线性系统的数学模型 A B 2 2 5 d ydydx tyx dtdtdt 2 2 d ydx y dtdt C D 2 2 105 d ydy yx dtdt x dt dx y dt yd 2 2 6 线性系统的叠加原理表明 A 加于线性系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响 B 系统的输出响应频率等于输入激励的频率 C 一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应 等于原信号的响应乘以该倍数 D 多个输入信号同时作用于系统所产生的响应 等于各个原信号的响应之和 7 测试装置能检测输入信号的最小变化能力 称为 A 精度 B 灵敏度 C 精密度 D 分辨率 8 一般来说 测试系统的灵敏度越高 其测量范围 A 越宽 B 越窄 C 不变 D 不一定 9 测试过程中 量值随时间而变化的量称为 A 准静态量 B 随机变量 C 动态量 D 静态量 10 线性装置的灵敏度是 A 随机变量 B 常数 C 时间的线性函数 D 时间的非线性函数 11 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 则该系统 12 H s Hs 总的传递函数为 若两个环节并联时 则总的传递函数为 A B 12 H sHs 12 H sHs C D 12 H sHs 12 H sHs 12 输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系就是 A 幅频特性 B 相频特性 C 传递函数 D 频率响应函数 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 1 差是 A 45 B 90 C 180 D 45 14 测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是 A 卷积 B 傅氏变换对 C 拉氏变换对 D 微分 15 时不变线性系统的频率响应函数等于 A 系统的正弦输出与正弦输入比 B 系统稳态正弦输出的傅氏变换与正弦输入的傅氏变换之比 C 用虚指数函数表示系统稳态正弦输出与正弦输入之比 D 系统稳态正弦输出的拉氏变换与正弦输入的啦氏变换之比 16 对某二阶系统输入周期信号 则其输出信号将保持 000 sin x tAt 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 幅值 频率 相位均不变 17 二阶装置 用相频特性中 90 时所对应的频率 作为系统的固有频率的估 n 计值 则值与系统阻尼频率 的大小 A 有关 B 无关 C 略有关系 D 有很大关系 18 二阶系统的阻尼率 越大 则其对阶越输入的时的响应曲线超调量 A 越大 B 越小 C 不存在 D 无关 19 二阶装置引入合适阻尼的目的是 A 是系统不发生共振 B 使得读数稳定 C 获得较好的幅频 相频特性 D 使系统稳定 20 不失真测试条件中 要求幅频特性为 A 线性 B 常数 C 是频率的函数 D 没有要求 21 不失真测试条件中 要求幅频特性为 而相频特性为 A 线性 B 常数 C 是频率的函数 D 没有要求 22 测试装置的频响函数 H jw 是装置动态特性在 中的描述 A 幅值域 B 频域 C 复频域 D 时域 23 测试装置传递函数 H s 的分母与 有关 A 输入量 x t B 输入点的位置 C 装置结构 D 输出点的位置 24 非线性度是表示定度曲线 的程度 A 接近真值 B 偏离其似合直线 C 正反行程不重合 D 回程误差 25 用二阶系统作测试装置 为使系统响应最快 其固有频率 A 越小越好 B 越大越好 C 0 6 0 7 之间最好 D 负值最好 26 测试系统的传递函数和 A 具体测试系统的物理结构有关 B 具体测试系统的物理结构无关 C 输入信号有关 D 输出信号有关 27 灵敏度越高的测试系统 A 系统越稳定 B 回程误差越小 C 漂移越大 D 非线性误差越小 28 用一阶系统作测试装置 为了获得最佳的工作性能 其时间常数 A 越小越好 B 越大越好 C 0 6 0 7 之间最好 D 负值最好 二 填空题 1 H s 与输入 x t 及系统的初始状态无关 它只表达系统的 传输 特性 2 一阶装置的时间常数 原则上 越小越好 3 测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统 则称为 系统 时不变 4 测试装置的特性可分为 特性和 特性 静态特性 动态特 性 5 测试装置的静态特性指标有 和 灵敏度 非线性度 回程误差 6 描述测试装置动态特性的数学模型有 等 微分方程 传递函数 频率响应函数 7 测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统 则称为 系统 若其输入 输出呈线性关系时 则称为 系统 时不变 线性 8 线性系统中的两个最重要的特性是指 和 线形叠加性 频率 保持性 9 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 y x 灵敏度 10 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 11 测试装置对单位脉冲函数 t 的响应 称为 记为 h t h t 的傅 氏变换就是装置的 脉冲响应函数 频率响应函数 12 满足测试装置不失真测试的频域条件是 和 0 AA 或幅频特性为常数 相频特性为线性 13 为了求取测试装置本身的动态特性 常用的实验方法是 和 阶跃响应法 频率响应法 14 二阶系统的主要特征参数有 和 固有频率 阻尼比 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 原则上希望它 时间常数 越小越好 17 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 y tx th t 三 名词解释三 名词解释 1 分辨力 引起测量装置的输出值产生一个可觉察变化的最小输入量 被测量 变化值称为分辨力 2 灵敏度 当装置的输入 x 有增量 x 变化时 相应的输出 y 有增量 y 变化 把 y 与 x 的比值 定义为灵敏度 3 线性度 实际特性曲线与参考直线偏离的程度称为线性度 四 计算题 1 求周期信号通过传递函数为的装置后所得 451000cos 2 0 ttx 0 05 0 051 s H s s 到的稳态响应 解 0 005 0 0051 s H s s 2 1 A 1 arctan 98 0 1000005 0 1 1000005 0 1000 2 A 0 31 11 1000005 0 1 arctan 1000 稳态响应为 31 11451000cos 98 0 2 00 tty 69 331000cos cos96 0 0 t 2 某一阶测量装置的传递函数为 若用这一测量装置测量频率为 2Hz 的正弦 1 0 041s 信号 试求其幅度误差 解 1 0 041 H s s 2 1 1 2 A f f 2 1 2 1 0 0422 A 0 894 其幅度误差 1 0 894 100 10 6 3 用一个一阶测量装置测量 100Hz 的正弦信号 如果要求振幅的测量误差小于 5 问 此仪器的时间常数应不大于多少 7 分 解 1 分 1 1 H s s 1 分 2 1 1 2 A f f 2 分 2 1 100 1 5 1 2100 A 3 分 s 4 1023 5 4 试求传递函数为和的两个环节串联后组成的系统的传递函 1 5 3 50 5s 2 22 41 1 4 n nn ss 数及系统总的灵敏度 解 当两环节串联时 系统的总传递函数为 21 sHsHsH 22 2 4 1 41 5 05 3 5 1 nn n sss 4 1 17 123 22 2 nn n sss 求当 S 0 时的两传递函数之值 2 22 0 0 411 5 3 0 41 3 50 51 4 n snn s sss 两环节串联后系统的总灵敏度为 S 3 0 41 123 5 用图示装置去测周期为 1s 2s 5s 的正弦信号 问幅值误差是多少 R 350K C 1 F 解 根据基尔霍夫定律 因为 1 i u ti t dtRi t C 并且 o o u t u tRi t i t R 所以有 1 o io u t u tu tdt CR 两边拉氏变换后得 1 1 1 1 o io o i Us U sUs RCs UsRCs H s U sRCs RCs 这是一个高通滤波器 当时 36 350 10100 35RC 2 0 35 0 351 0 35 0 351 0 35 0 35 1 s H s s j H j j H jA 幅值相对误差 1 1 100 ooo oo XYY rA XX 式中 输入信号幅值 o X 输出信号幅值 o Y 当 T 2s 时 111 1 222 0 91 9 fAr T 当 T 1s 时 222 0 74 26 Ar 当 T 5s 时 333 2 0 4 60 5 Ar 第三章第三章 一 选择题一 选择题 1 电涡流式传感器是利用什么材料的电涡流效应工作的 A 金属导电 B 半导体 C 非金属 D 2 PVF 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 A 电压放大器 B 电荷放大器 C 前置放大器 D 电容放大器 3 磁电式绝对振动速度传感器的数学模型是一个 A 一阶环节 B 二阶环节 C 比例环节 D 高阶环节 4 磁电式绝对振动速度传感器的测振频率应 其固有频率 A 远高于 B 远低于 C 等于 D 不一定 5 随着电缆电容的增加 压电式加速度计的输出电荷灵敏度将 A 相应减小 B 比例增加 C 保持不变 D 不确定 6 压电式加速度计 其压电片并联时可提高 A 电压灵敏度 B 电荷灵敏度 C 电压和电荷灵敏度 D 保持不变 7 调频式电涡流传感器的解调电路是 A 整流电路 B 相敏检波电路 C 鉴频器 D 包络检波电路 8 压电式加速度传感器的工作频率应该 其固有频率 A 远高于 B 等于 C 远低于 D 没有要求 9 下列传感器中哪个是基于压阻效应的 A 金属应变片 B 半导体应变片 C 压敏电阻 D 磁敏电阻 10 压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的 成正比 A 位移 B 速度 C 加速度 D 频率 11 石英晶体沿机械轴受到正应力时 则会在垂直于 的表面上产生电荷量 A 机械轴 B 电轴 C 光轴 D 晶体表面 12 石英晶体的压电系数比压电陶瓷的 A 大得多 B 相接近 C 小得多 D 不确定 13 光敏晶体管的工作原理是基于 效应 A 外光电 B 内光电 C 光生电动势 D 光热效应 14 一般来说 物性型的传感器 其工作频率范围 A 较宽 B 较窄 C 较高 D 不确定 15 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 来决定的 A 贴片位置的温度变化 B 电阻丝几何尺寸的变化 C 电阻丝材料的电阻率变化 D 电阻丝材料长度的变化 16 电容式传感器中 灵敏度最高的是 A 面积变化型 B 介质变化型 C 极距变化型 D 不确定 17 极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为 A 电容量微小影响灵敏度 B 灵敏度与极距的平方成反比 间距变化大则产生非线性误差 C 非接触测量 D 两电容极板之间距离变化小 18 高频反射式涡流传感器是基于 和集肤效应来实现信号的感受和变化的 A 涡电流 B 纵向 C 横向 D 压电 19 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 效应 A 压电 B 压阻 C 压磁 D 逆压电 20 下列传感器中 能量转换型传感器是 A 光电式 B 应变片 C 电容式 D 电感式 21 测试工作的任务主要是从复杂的信号中提取 A 干扰噪声信号 B 正弦信号 C 有用信息 D 频域信号 22 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 23 莫尔条纹光栅传感器是 的 A 数字脉冲式 B 直接数字编码式 C 调幅式 D 调频式 24 磁电式绝对振动速度传感器的动态数学模型是 A 一阶环节 B 二阶环节 C 比例环节 D 积分环节 25 电涡流传感器是利用被测 的电涡流效应 A 金属导电材料 B 非金属材料 C PVF2 D 陶瓷材料 26 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 27 极距变化型电容传感器的灵敏度与 A 极距成正比 B 极距成反比 C 极距的平方成正比 D 极距的平方成反比 28 压电式加速度传感器的工作频率应 其固有频率 A 远高于 B 等于 C 远低于 D 不确定 29 调频式电涡流传感器的解调电路是 A 电荷放大器 B 相敏检波器 C 鉴频器 D 鉴相器 30 高频反射式电涡流传感器 其等效阻抗分为等效电阻 R 和等效电感 L 两部分 M 为 互感系数 当线圈与金属板之间距离 减少时 上述等效参数变化为 A R 减小 L 不变 M 增大 B R 增大 L 减小 M 增大 C R 减小 L 增大 M 减小 D R 增大 L 增大 M 增大 31 为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响 可采用 A 电压放大器 B 电荷放大器 C 相敏检波器 D 鉴相器 32 在测量位移的传感器中 符合非接触式测量且不受油污等介质影响的是 传感 器 A 电容式 B 压电式 C 电阻式 D 电涡流式 33 半导体热敏电阻随温度上升 其阻值 A 上升 B 下降 C 保持不变 D 变为 0 34 为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度 应选用 放大器 A 电压 B 电荷 C 微分 D 积分 35 涡流式位移传感器的输出与被测对象的材料 A 无关 B 不确定 C 有关 D 只限于测铜 36 磁电式绝对振动速度传感器测振频率应 其固有频率 A 远高于 B 等于 C 远低于 D 不确定 37 自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时 其输出灵敏度 A 提高很多倍 B 提高一倍 C 降低一倍 D 降低很多倍 38 变间隙式电容传感器测量位移量时 传感器的灵敏度随 而增大 A 间隙的减小 B 间隙的增大 C 电流的增大 D 电压的增大 40 压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的 成正比 A 位移 B 速度 C 加速度 D 时间 41 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 很大 B 很低 C 不变 D 随意 42 半导体应变片的灵敏度和电阻应变片的灵敏度相比 A 半导体应变片的灵敏度高 B 二者相等 C 电阻应变片的灵敏试验高 D 不能确定 43 若石英晶体沿机轴受到正应力 则会在垂直于 的面上产生电荷 A 机轴 B 电轴 C 光轴 D 都不 44 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 A 很低 B 很高 C 较低 D 较高 45 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 46 随电缆电容的增加 压电式加速度计的输出电荷灵敏度 A 相应减小 B 比例增加 C 保持不变 D 不确定 47 压电式加速度计 其压电片并联可提高 A 电压灵敏度 B 电荷灵敏度 C 电压和电荷灵敏度 D 电流灵敏度 48 的基本工作原理是基于压阻效应 A 金属应变片 B 半导体应变片 C 压敏电阻 D 压电陶瓷 49 可变磁阻式电感传感器 当线圈匝数 N 及铁芯截面积 0确定后 原始气隙 0 越小 则电感 L A 越小 B 满足不失真条件 C 阻抗匹配 D 越大 50 压电晶体式传感器其测量电路常采用 A 电压放大器 B 电荷放大器 C 电流放大器 D 功率放大器 二 填空题二 填空题 1 涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的 感应电 动势 2 磁电式传感器是把被测物理量转换为 的一种传感器 涡电流效应 3 将压电晶体置于外电场中 其几何尺寸也会发生变化 这种效应称之为 逆压电效应 4 利用电阻随温度变化的特点制成的传感器叫 热电阻传感器 5 可用于实现非接触式测量的传感器有 和 等 涡流式 电容式 6 电阻应变片的灵敏度 表达式为 对于金属应变片来说 S 12 dR R SE dl l 而对于半导体应变片来说 S 12 SSE 7 当测量较小应变值时应选用 效应工作的应变片 而测量大应变值时应 选用 效应工作的应变片 压阻效应 应变效应 8 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 0 A C 2 0 A d dC S 9 差动变压器式传感器的两个次级线圈在连接时应 反相串接 10 光电元件中常用的有 和 光敏电阻 光敏晶体管 光电池 11 压电传感器在使用 放大器时 其输出电压几乎不手电缆长度变化的影响 电荷 12 超声波探头是利用压电片的 效应工作的 逆压电 13 压电传感器中的压电片并联时可提高 灵敏度 后接 放大器 而 串联时可提高 灵敏度 应后接 放大器 电荷 电压 电压 电 压 14 电阻应变片的电阻相对变化率是与 成正比的 应变值 15 电容式传感器有 和 3 种类型 其中 型 的灵敏度最高 面积变化型 极距变化型 介质变化型 极距变化型 16 霍尔元件是利用半导体元件的 特性工作的 霍尔效应 17 按光纤的作用不同 光纤传感器可分为 和 两种类型 功能型 传光型 三 名词解释三 名词解释 1 一块金属板置于一只线圈附近 相互间距为 当线圈中有一高频交变电流 通过时 i 便产生磁通 此交变磁通通过邻近金属板 金属板表层上产生感应电流即涡电流 涡电流产生的磁场会影响原线圈的磁通 使线圈的阻抗发送变化 这种现象称为涡流涡流 效应效应 2 某些物质在受到外力作用时 不仅几何尺寸发生变化 而且内部极化 表面上有电荷 出现 出现电场 当外力去除后 有重新恢复到原来状态 这种现象成为压电效应压电效应 3 金属材料在发生机械变形时 其阻值发生变化的现象成为电阻应变效应电阻应变效应 4 将霍尔元件置于磁场中 当相对的两端通上电流时 在另相对的两端将出现电位差 称为霍尔电势 此现象称为霍尔效应霍尔效应 5 当激光照射到运动物体时 被物体反射或散射的光频率即多普勒频率发生变化 且多 普勒频率与物体运动速度成比例 这种现象称为多普勒效应多普勒效应 6 某些半导体元件 当在相对的两端通上电流时 将引起沿电流方向电阻的变化 此现 象称为磁阻效应磁阻效应 7 传感器传感器是直接作用于被测量 并能按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出的 器件 8 半导体材料受到光照时 电阻值减小的现象称为内光电效应内光电效应 9 压阻效应压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时 其电阻率发生变化的现 象 10 在光照作用下 物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应外光电效应 11 在光的照射下使物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏打效应光生伏打效应 四 计算题四 计算题 1 把灵敏度为 404 10 6PC Pa 的压电力传感器与一台灵敏度调到 0 226mV PC 的电荷放 大器相接 求其总灵敏度 解 S 404 10 6PC Pa 0 226mV PC 9 13 10 5 mV Pa 2 进行某次动态压力测量时 所采用的压电式力传感器的灵敏度为 90 9nC MPa 将它与 增益为 0 005V nC 的电荷放大器相连 而电荷放大器的输出接到一台记录仪上 记录仪的 灵敏度为 20mm V 当压力变化为 3 5MPa 时 记录笔在记录纸上的偏移量是多少 解 S 90 9 0 005 20mm MPa 9 09 mm MPa 记录笔在记录纸上的偏移量 9 09 3 5mm 31 82mm 3 一电容测微仪 其传感器的圆形极板的半径 r 4mm 工作初始间隙 空气 0 0 3dmm 介质 试求 已知空气介电常数 12 8 85 10 F m 1 通过测量得到的电容变化量为 则传感器与工件之间由初始间隙 3 3 10CpF 变化的距离 2 如果测量电路的放大倍数 读数仪表的灵敏度格 则此 1 100 KVpF 2 5S mV 时仪表指示值变化多少格 解 1 极距变化型电容传感器灵敏度为 2 0 AC S 则 C A 0 2 212 12323 004 0 11085 8 10103 103 0 61 0 m 2 设读数仪表指示值变化格数为 m 则 格 3 12 100 5 3 10 1 5mSSC 4 有一钢板 原长 钢板弹性模量 使用 BP 3 箔式应变片1lm 11 2 10EPa R 120 灵敏度系数 S 2 测出的拉伸应变值为 300 求 钢板伸长量 应力l 及 如果要测出 1 应变值则相应的是多少 R R R R R 解 因为 则有 l l 64 6117 64 42 1 300 103 100 3 300 102 106 10 2 300 106 10 120 6 107 2 10 llmmm EPa R S R RR S 如果要测出 1 应变值 则 66 2 1 102 10 R S R 五 综合题五 综合题 1 设计一台检测钢丝绳断丝的仪器 用原理图表示 并简述其原理 答 利用霍尔元件来检测钢丝绳的断丝情况 其原理图如下图所示 其工作原理为 铁心对钢丝绳局部磁化 当有断丝时 在断口处出现漏磁场 霍尔元件经 过此磁场时 将其转换为一个脉动的电压信号 对此信号作滤波 A D 转换后 进入计算 机分析 识别出断丝根数及位置 2 请画出动态电阻应变仪的原理框图 简述其工作原理 并绘出出图中各点波形 答 动态电阻应变仪的工作原理为 试件在外力作用下变形 贴在它上面的电阻应变 tx 片产生相应的电阻变化 振荡器产生高频正弦信号 z t 作为电桥的工作电压 电桥输出 为信号 x t 与载波信号 z t 的乘积 即调制信号 xm t 此信号经交流放大后进行相敏检波 由振荡器供给的检波信号与电桥工作电压同频 同相位 相敏检波的结果再进行低通滤波 得到与原信号极性相同 但经放大了的信号 最后 该信号被显示或输入后续设备 tx 3 欲测量液体的静压 拟采用电容式传感器 试绘出可行方案的原理图 并简述其测量 原理 答 弹性膜片与另一金属板组成一电容 如图所 示 在压力的作用下 弹性膜片发生变形 使电 容的极距发生变化 从而引起电容量的变化 电 容器接于具有直流极化电压的电路中 电容的变 化有高阻值电阻 R 转换为电压变化 电压输出与 膜片位移速度成正比 从而可测量液体压力 4 欲测量液体的动压 拟采用电感式传感器 试绘出可行方案的原理图 并简述其测量原理 答 采样差动变压器式传感器 如图所示 弹性体在压力作用下发生变形 推动与之相连 的差动变压器的衔铁在线圈内运动 由于引起线圈互感的变化而产生感应电动势差 此电 势差经交流放大 相敏检波 滤波等处理后输出 输出量反映压力的大小 5 欲测量液体的动压 拟采用电阻应变式传感器 试绘出可行方案的原理图 并简述其 测量原理 答 系统的原理框图如图所示 电阻应变片贴于平膜片上 在压力 P 的作用下 膜片发生 变形 致使应变片也发生相应的变形从而引起电阻变化 应变片置于电桥中 作为电桥的 桥臂 从而带来电桥输出电压的变化 振荡器产生高频正弦信号 作为电桥的工作电压 P 弹性体 P 电桥 放大相敏检波低通显示记录 振荡器 2 1 1 应变片 2 膜片 电桥输出为信号与载波信号的乘积 即调制信号 此信号经交流放大后进行相敏检波 由 振荡器供给的检波信号与电桥工作电压同频 同相位 相敏检波的结果再进行低通滤波 得到与原信号极性相同 但经放大了的信号 p t 最后 该信号被显示或输入后续设备 6 欲测量液体的动压 拟采用压电式传感器 试绘出可行方案的原理图 并简述其测量 原理 答 压电晶体在压力 P 作用下 由于发生机械变形而使两金属膜极板上集聚数量相等 极 性相反的电荷 形成电势差 由于该输出电压很微弱 且压电传感器本身内阻很大 因此 将此输出电压信号先经过高输入阻抗低输出阻抗的前置放大器放大 再经过一般放大器放 大和相敏检波后 输入显示仪表或记录器进行显示或记录 7 欲测量液体的静压 拟采用机械式传感器 试绘出可行方案的原理图 并简述其测量 原理 答 利用波登管的弹性来测量液体的静压力 其原理框图如图所示 液体从波登管的受压 端进入管内 使波登管在压力 P 的作用下发生变形 并在其末端产生与被测压力 P 呈近似 线性关系的位移 x 此位移量被与波登管末端相连的曲柄连杆机构转换成角度 并被与之 相连的齿轮副放大 最后由与齿轮副相连的指针指示出压力的大小 8 有一批涡轮机叶片 需要检测是否有裂纹 试绘出可行方案的原理图 并简述其测量 原理 答 利用涡流传感器来检测叶片裂纹 其原理框图如图所示 将涡轮机叶片放置在由涡流 传感器和电容 C 组成的谐振回路中 则谐振回路的频率 f 将随间隙 的变化而改变 让涡 轮机叶片沿与传感器线圈垂直的方向 一般为水平方向 如图所示 通过传感器磁场 当 裂纹处经过时 谐振频率将发生变化 振荡器提供稳定的高频信号电源 当谐振回路的谐 振频率与该频率相同时 输出电压最大 当谐振频率因裂纹而变化时 与电源频率失谐 输出信号的幅值也随 的变化而变化 相当于一个被 调制的调幅波 经放大 检波和滤 P 放大相敏检波显示记录 2 1 1 压电晶体 2 金属膜 前置 放大 P P 波登管连杆机构齿轮指针 x 波后 就可以得知涡轮机叶片的裂纹信息 9 在轧钢过程中 需检测薄板的厚度 可采样何种传感器 试简述其工作原理 答 可采样涡流传感器 原理图如图所示 系统的工作原理为 差动式测厚 将两涡流传 感器分别置于被测钢板的上下两边 位置固定 间隔为 H 设被测钢板厚度为 h 两涡流 传感器与被测钢板距离分别为 x1和 x2 涡流传感器和电容 C 组成谐振回路 则回路频率 f 将随间隙的变化而改变 使其输出电压幅值也随之变化 经放大 检波和滤波后 可得被 测距离 x1和 x2 将它们输入运算器中进行如下运算 即可实时监测钢板厚度 21 xxHh 10 如何利用光纤来测量声压 绘出可行方案的压力图 并简述其测量原理 答 利用马赫曾德尔干涉仪原理检测 光纤内发生的声 光相位调制 如图 所示 激光源光束经过分光镜以后 其一通过长螺卷状的检测光纤 检测 光纤在外界声压作用下 使经过其中 的光束产生相位变化 随后当它与另 一路经过参考光纤 亦呈螺卷状 的参 考光束进行叠加 并由光电管转换为 电信号 经适当的处理 便可获得光 相位变化和相应的声压值 11 如何利用电容式传感器来测量微小振动物体的振幅 绘出可行方案的压力图 并 简述其测量原理 答 Hh x1 x2 运算器 LC 谐 振回路 振荡器放大检波滤波 LC 谐 振回路 振荡器放大检波滤波 R 输出 R 可利用极距变化型电容传感器的原理来测量振动物体的振幅 其原理框图如图所示 传感器电容是振动器谐振回路的一部分 当被测物发生振动时 传感器的电容也随之改变 从而使振动频率发生变化 频率的变化经鉴频器变为电压变化 再经过放大后即可输出或 显示被测振幅的大小 12 有多种传感器均可进行转速测量 试举出其中的两种 并分别简述其测量原理 答 1 涡流传感器 其工作原理为 如图 a 所示 将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装 涡 流传感器置于一边 传感器线圈接入 LC 振荡回路 以回路的振荡频率 f 作为输出量 当凹口或突起转至 涡流传感器处时 由于间距 的变化 引起线圈电 感变化 从而使振荡频率 f 发生变化 相当于原振荡 频率 f 经被测频率 fx调制 通过鉴频器后即可得被测 频率 从而得到被测转速 2 磁阻式传感器 其工作原理为 如图 b 所示 将将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装 磁阻式传感器置于旋转体一边 当凹口或突起转至 传感器处时 改变磁路的磁阻 引起磁力线减弱或 增强 使线圈产生感应电动势 其频率即为被测件 的频率 从而可得其转速 3 霍尔传感器 其工作原理为 如图 c 所示 将将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装 霍尔元件和旋转体同置于磁场中 当凹口或突起转 至霍尔元件处时 引起磁场变化 霍尔元件将其转换为一个脉动电压信号 此脉动信号的 频率即为被测件的转动频率 从而可得被测件的转速 13 要测量一钢板的厚度 可用哪些传感器 试举出其中的两种 并分别简述其测量 原理 答 1 涡流传感器 其工作原理为 如图 a 所示 差 动式测厚 将两涡流传感器分别置于被测钢板的上下 两边 位置固定 间隔为 H 设被测钢板厚度为 h 两 涡流传感器测得其与被测钢板距离分别为 x1和 x2 则 被测钢板的厚度为为 21 xxHh 2 气动式传感器 其工作原理与涡流传感器类似 如图 b 所示 也可用差动式测厚 将气动量仪的两个测头分别置于被测件的上下两边 设两测头之间的间隔为 H 被测件厚度为 h 两气动 测头测得其与被测件之间距离分别为 x1和 x2 则被 测钢板的厚度为为 21 xxHh Hh x1 x2 a a b c b 14 设计利用霍尔元件测量转速的装置 并说明其原理 答 系统原理图如图所示 其工作原理为 将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装 霍尔元件和旋转体同置于磁场中 当凹口或突起转至霍尔元件处时 引起磁场变化 霍尔 元件将其转换为一个脉动电压信号 此脉动信号的频率即为被测件的转动频率 用调频振 荡器输出的频率作为调制信号对其进行调制 再经鉴频和放大后 可得被测件的频率 从 而可得其转速 15 设计用电涡流传感器实时监测扎制铝板厚度的装置 试画出装置的框图 简要说 明工作原理 答 利用差动式测厚原理 系统原理图如图所示 其工作原理为 将两涡流传感器分别置 于被测钢板的上下两边 位置固定 间隔为 H 设被测钢板厚度为 h 两涡流传感器与被 测钢板距离分别为 x1和 x2 涡流传感器和电容 C 组成谐振回路 则回路频率 f 将随间隙的 变化而改变 使其输出电压幅值也随之变化 经放大 检波和滤波后 可得被测距离 x1和 x2 将它们输入运算器中进行如下运算 即可实时监测钢板厚度 21 xxHh 16 为什么电容式传感器易受干扰 如何减小干扰 答 1 传感器两极板之间的电容很小 仅几十个 F 小的甚至只有几个 F 2 而传感器与电子仪器之间的连接电缆却具有很大的电容 如屏蔽线的电容最小的 l 米也 有几个 F 最大的可达上百个 F 这不仅使传感器的电容相对变化大大降低 灵敏度 也降低 更严重的是电缆本身放置的位置和形状不同 或因振动等原因 都会引起电缆本 身电容的较大变化 使输出不真实 给测量带来误差 3 解决的办法 一种方法是利用集成电路 使放大测量电路小型化 把它放在传感器内 部 这样传输导线输出是直流电压信号 不受分布电容的影响 Hh x1 x2 运算器 LC 谐 振回路 振荡器放大检波滤波 LC 谐 振回路 振荡器放大检波滤波 R 输出 R 调频 振荡器 限幅鉴频放大 输出 4 另一种方法是采用双屏蔽传输电缆 适当降低分布电容的影响 由于电缆分布电容对 传感器的影响 使电容式传感器的应用受到一定的限制 第四章第四章 一 选择题一 选择题 1 在动态测试中 电桥的输出量通常采用 A 电阻量 B 电压量 C 电流量 D 电感量 2 直流电桥同一桥臂增加应变片数时 电桥灵敏度将 A 增大 B 减少 C 不变 D 变化不定 3 为提高电桥的灵敏度 可采取的方法是 A 半桥双臂各串联一片电阻应变片 B 半桥双臂各并联一片电阻应变片 C 适当提高电桥的电源电压 D 增大应变片的初始电阻值 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 A 并联电路 B 串联电路 C 电桥电路 D 不确定 6 电阻应变仪常用交流供桥的原因是 A 为了提高电桥的灵敏度 B 为了使放大器设计简单及提高抗电源干扰能力 C 可以使用相敏检波电路 D 为了提高电路的稳定性 7 调制可以看成是调制信号与载波信号 A 相乘 B 相加 C 相减 D 相除 8 在调幅信号的解调过程中 相敏检波的作用是 A 恢复载波信号 B 恢复调制信号的幅值和极性 C 恢复已调制波 D 恢复调制信号的幅值 9 用一缓变的综合信号来调制一载波 cos20cos200e tAtBt 得到的调幅波的频带宽度为 sin2000 i u tEt A 1000 10 1000 10 HzHz B 1000 100 1000 100 HzHz C 1000 100 1000 100 HzHz D 1000 10 1000 10 HzHz 10 滤波器的带宽 B 和建立时间的乘积是 e T A 常数 B 信号频率的函数 C 随机变量 D 信号时间的函数 11 要使 RC 低通滤波器的通带加宽 则 RC 值应 A 增加 B 减少 C 不变 D 不确定 12 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 而成的 A 串联 B 并联 C 串并联 D 叠加 13 将两个中心频率相同的滤波器串联 可以 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 没有什么变化 14 理想滤波器的滤波因素 A 1 B 0 C 1 D 15 如甲滤波器2 5 乙滤波器3 5 则滤波器 的选择性 A