检测与转换 自动检测 传感器 复习题.doc

1 填空题:1.同频的正弦信号和余弦信号,其相互相关函数是(存在 )的.2.压电式传感器使用(电荷)放大器,此方法使传输电压几乎不受电缆长度的影响.3.中心频率能自动跟随某参考信号频率而变化的滤波器成为(恒带宽比)滤波器.4.一阶系统的时间常数为T,被测信号的频率为1/T,则信号经过测试系统后,输出信号与输入信号的相位差为(-45o).5.变间距式电容传感器的灵敏度与(极距平方)成反比,所以适合于微小位移的测量.变面积式电容传感器的灵敏度与(极距)成反比,所以不适合微小位移的测量.6.测试系统的静态特性有(线性度)、（灵敏度）、（回程误差）。7某信号能够用明确的数学关系式来描述，可以准确预计其来任意时刻的值，则该信号称为（确定性信号）。8可变磁阻式传感器的灵敏度与气隙大小的关系是：气隙越小，灵敏度（越大）。9从信号的周期性来看，有阻尼衰减的自由震动信号是有（周期衰减）特性的信号。10数字信号是指明时间和幅值都具有（量化）特性的信号。11虽然信号可在时域或频域中描述，但是其（能量）是不变的。12带滤波器的中心频率F=500HZ，负3分贝点的带宽B=10HZ，则该滤波器的品质因数Q=（50）。13周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有（收敛性 ）和（ 谐波性）特性。14压电式传感器是利用某些材料的（压电 ）特性来制作的传感器。15正弦信号的自相关函数是一个同频的（余弦 ）函数。16A/D转换是将（模拟 ）信号转换成（ ）信号的装置。17直流电桥的平衡条件是（数字 ）。18磁带记录仪快录慢放将使重放信号的频带（压缩 ）。19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 ）发生变化。20当被测量是一个单向向量，要求传感器单向灵敏度（高 ），其横向灵敏度（低 ）。 21时域为常数M的信号，其频谱是（2m（w）。22各态历经随机过程任一单个样本函数的（时间 ）平均统计特征等于该过程的（集合 ）平均统计特征。23周期信号的频谱具有（离散 ）特点，瞬变非周期信号的频谱具有（连续）特点。27一阶系统的动特性参数是（时间常数 ），为使动态响应快，该参数（小 ）。24测试系统应包括（传感器）、（测量电路）、（前置放大器）、（信号调整）、（数据显示）等五个部分。25测量装置的特性描述有（ 静）态特性描述和（动 ）特性描述。26由信息与信号的关系可知，信号是信息的（载体 ）。27根据采样定理，被测信号的频率W1与测试系统的固有频率W2关系是（W2=2W1 ）。28表示无用信息的信号又称之为（噪声）或（干扰 ）。29信号在时域被压缩，则该信号在频域中的（频带 ）成分将增加。30模似信号是指时间和幅值都具有（连续）特性的信号。 31物性型传感器的最大特点是（ 需要电源）。32变间隙式电容式传感器常作成差动的，其主要目的之一是（提高线性度 ），目的之二是（提高灵敏度 ），目的之三是（ 减小干扰）。33各态历经平稳随机信号的均值表示信号的（直流（或均值）分量；方差表示信号的（波动 ）分量。34描述周期信号的工具是（富式级数 ）。35获得周期性时域信号的频谱用（富式级数 ）的数学工具。36获得非周期时域信号的频谱用（富式变换 ）数学工具。 37若测试装置实现不失真测量，则该装置的幅频特性是：A（w)=(常数),该装置的相频特性是&（W）与W成（ 线形）或称（比例 ）关系。38半导体应变片传感器的工作原理是基于（压阻 ）效应；涡电流式传感器的工作原理是利用金属导体在交变磁场中的（涡电流）效应；压电式传感器的工作原理是利用某些材料的（压电）效应。39滤波器的分辨率越高，则测量信号时其响应速度（越慢 ）。 41低通滤器对输入信号的作用是（滤掉高频成分 ）。42调幅过程相当于频率的（平移/频谱搬移）过程。43概率密度函数提供随机信号沿（ 频率）分布的信息。44单位频宽上的幅值表示的是（谱密度 ）函数。45时域是实偶函数的信号，其对应的频域函数是（实偶 ）函数。46时域是实奇函数的信号，其对应的频域函数是（虚奇 ）函数。47频域是虚奇函数的信号，其对应的时域函数是（ 实奇）函数。48两个信号时域相乘，对应于频域函数是各自频域的（卷积 ）。49用时域窗来截取连续信号，窗越宽则主瓣（越窄 ）。50窗函数的选择应力求其频谱的（主瓣 ）窄些，（旁瓣幅值）小些。51对周期信号进行（整周期）截断，是获得准确频谱的先决条件。52三角窗与矩形窗相比，主瓣宽度为矩形窗的（1/2 ），旁瓣（小），并且不会出现（负旁瓣）。53汉宁窗的旁瓣明显（减小），因此具有抑制（高频 ）的作用，但是（主瓣）较宽，致使（ 低频）分辨能力较差。54当测量系统的脉冲响应时，信号随时间的延长而（衰减），而许多噪声和误差的影响却是（恒定），所以开始部分的信噪比（高 ），随着信号的衰减，信噪比（减小 ）。55测试系统通常由_传感器_、_信号处理_、及_显示记录_所组成。56信息是被研究对象_运动_的特征，信号则是_信息_的截体。57测试技术包含了_测量_和_实验_两方面内容。58测试装置的特性可分为_静态_特性和_动态_特性。59测试装置的静态特性指标有_灵敏度_及_线形度_等。60引用相对误差为0.5%的仪表，其精度等级为_0.5_级。61描述测试装置动态特性的数学模型有_传递函数_。62测试装置以及被测试的系统的结构参数（如装置的质量、弹性刚度、阻尼系数、电感、电容、电阻、比热、热阻等）是不随时间而变化的，称为_时不变_系统，且装置或系统的输入输出呈线性关系，则称为_线形_系统。线性系统最重要的特性就是_迭加性_、_比例特性_及_频率保持特性_等。63将被测物理量转换成与之相对应的、容易传输和处理的信号的装置称之为_调制_。64测试装置在稳态下，输出信号变化量和输入信号变化量之比称之为装置的_灵敏度_。65测试装置输出信号的付里叶变换和输入信号的付里叶变换之比称为装置的_传递函数_。67测试装置对单位脉冲函数（t）的响应为h(t)，其拉氏变换就是测试装置本身的_（t）*h(t)_。68测试装置输出波形无失真但有时间延迟t的有失真测试条件是：装置的幅频特性为_常数_，相频特性为_-tw_；输出波形既不失真又无延迟的条件是：幅频特性为_常数_，相频特性为_0_。69半导体应变片工作原理是基于 压阻 效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数_大_。70压电式传感器有_中心压缩式_、_周边压缩式_等，参量式传感器有_电容_、_电感_、_霍耳_等。71压电式传感器常用的压电材料有_石英_、_压电陶瓷_等。72自感式传感器通过改变_气隙间隙_、_气隙面积_和_匝数_，从而改变线圈的自感量，可将该类传感器分为_改变隙间隙式_、_改变隙面积式_和_螺旋管式_。73差动变压器式传感器的工作原理是_利用互感M 的变化来反映被测量的变化_，故也称其为 互感 传感器。74电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主要类型有：极距变化型、_面积变化_等。75利用正电压效应，可制作_麦克风_、_测力传感器_等，利用逆压电效应，可制作_耳机_、_超声波发生器_等。76磁带记录仪快慢放将使重放信号的频带_拉伸_，慢录快放则使重放信号频带_压缩_。78已知x(t)和y(t)为两个周期函数，T为其共同周期，其互相关函数为_正弦信号_。79若采样频率过低，不满足采样定理，则采样离散信号的频谱会发生_混叠_现象。80对连续时域信号作加窗截熠处理，必然会引起频谱的_泄露_现象。81带通滤波器的上截止频率fc1 ,下截止频率fc2,其中心频率fc=_（fc1* fc2）0.5_。82带通滤波器的上截止频率fc2,下截止频率fc1, 若为1/3倍频程滤波器，则fc2与fc1的关系为fc2=_ fc1*21/3_.83在进行四臂交流电桥设计时，若某两个相对臂接入电阻，为满足电桥平衡条件，另两相对臂中一个用容抗，另一个用_感抗_.84附加传感器质量将使原被测振动系统的固有频率_减小_.85使用电阻应变仪时，想在半桥双臂各并联一片电阻应变片以提高灵敏度，这种做法是_错误_的（正确或错误）。86如果所测试的信号不随时间变化,这种测试称为_静态_测试，如果所测试的信号随时间变化很快， 这种测试称为_动态_测试.87统计特征参数不随时间而变化的随机过程属于_平稳_随机过程。88A/D转换器是将_模拟_信号转换成_数字_信号的装置。89若信号满足y(t)=kx(t)关系，其中k常数，则其互相关系数pxy()=_1_.90同频的正弦函数和余弦函数，其互相关函数Rxy()=_1_.91Sx(f)为输入信号的自谱，Sy(f)为输出信号的自谱，Sxy(f)为系统频响函数，则满足关系正常Sy(f)=_ （Sxy(f)）2 *_Sx(f).92中心频率能自动跟随某参考信号频率而变化的滤波器称为_恒带宽比_滤波器。93声波为p，参考基准声压为p0，则声压级L=_ 20lg(p/p0 )_.94声强不I，参考基准声强为I0，则声强级LI=_10lg(I/I0 )_.95声场中某点若有两个声波通过，总声压级永远不会超过较大的声压级_10lg2_dB.96磁带记录仪记录信号频率为1200Hz，若使用上限频率为800Hz的放大器回放，为使信号不失真，应使磁带重放速度_=4/3倍_。97各态历经平稳随机信号的均值Ux表示信号的分量；方差x2描述信号的分量；均值Ux方差x2和均方值x2三者关系：_x2=_x2+x2_。98信号x=6sin2t输入=0.5的一阶装置，则稳态输出的幅值Y=_6_；相位滞后=_-45o_；输出信号y=_6sin(2t-45o)_。100 某测试系统的单位脉冲响应函数为h(t)，系统输入任意信号X(t)，其时域输出y(t)与h(t)的关系为：_y(t)=h(t)*x(t)_。101调幅过程相当于频率_平移_过程。调频波的解调器叫_鉴频_。102 概率密度函数提供随机信号沿_频率_分布的信息。、103频谱图反映了信号的_幅值_和_相位_与_频率_的关系。104二阶系统的固有频率越_高_，系统响应赶快，影响其超调量的因素是二阶系统的_阻尼系数_。105对于稳定的常系数线性系统，输入一正弦信号，则输出信号的频率与输入信号的频率_一致_，输出输入的幅值比是输入信号的_线形_函数，并反映在(jw)的_幅值_和_相位_。106电容传感器电容值与 间隙 成反比，当采用 比例运放 电路时可使其与输出电压成正比以实现位移测量。107数字信号处理中，窗函数的作用是_信号截取_。108均方差表示信号的_常值分量_，方差表示信号的_波动分量_。109信号中含有的无用成分称为_噪声_。110圆频率出现负数是代表角速度的_反方向_。 111设变阻器式传感器的总电阻为Rp，传感器后接电路的输入阻抗是RL，为减小后接电路对测量精度的影响，应使_Rp2fc C faf1),在f2和0f1之间急剧衰减，这叫（C）滤波器。 A.低通 B.高通 C.带通 D.带阻 82测试中所得到的信号经过调频后，其调频波的频率随（B）而变。 A.信号频率 B.信号幅值 C.信号相位 D.信号与载波间的频率差 83调频波是随信号而变化的（A） A.疏密不等的等幅波 B.疏密均匀的等幅波 C.疏密不等的调幅波 D.疏密均匀的调幅波 84周期函数议x(t)的自相关函数必为（A）函数。 A.周期 B.离散 C.连续 D.非周期 85同频、同相位的正弦信号与方波信号作互相关其结果为（B）信号。 A.正弦 B.同频正弦 C.方波 D.同频余弦 86一个时域有限区间内有值的信号，其频谱分布成（C） A.连续有限状 B.离散有限状 C.连续无限状 D.离散无限状 87功率谱反映了随机信号的（D） A.时域特性 B.频域恃性 C.幅值域特性 D.强度方面的特性 88在机械结构动态特性测试中，若加大系统的激振力，则测得系统的固有频率（B） A.增大 B.不变 C.减小 D.可能增大，也可能减小89具有_C_性质的平稳随机过程，称为各态历经随机过程。 A单个样本函数的时间统计特征恒定。 B该过程的集合平均统计特征恒定。 C单个样本函数的时间统计特征等于集合平均统计特征。D. 统计特征参数不随时间而变化。 90交流调幅电桥的载波频率通常是调制信号频率的_A_. A 10倍以上 B 1/10以下 C 0.7倍左右91当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（A）。 变大变小不变不定 92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 _D_。A 越小 B 满足不失真条件 C 阻抗匹配 D 越大93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(B )。 (A)很低 (B)很高 (C)较低 (D)较高 94压电式传感器常用的压电材料有(A )。 (A)石英晶体 (B)金属 (C)半导体 (D)钛酸钡95压电式传感器使用(B )放大器时,输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。 (A)调制放大器 (B)电荷放大器 (C)电压放大器 96压电元件并联连接时,(D )。 (A)输出电荷量小,适用于缓慢变化信号测量。 (B)输出电压大,并要求测量电路有较高的输入阻抗。 (C)输出电压小,并要求测量电路有较高的输入阻抗。 (D)输出电荷量大,适用于缓慢变化信号测量。97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_B_.A 电压放大器 B 电荷放大器 C 相敏检波器98压电式加速度计，其压电片并联可提高_B_. A 电压灵敏度 B电荷灵敏度 C 电压和电荷灵敏度99压电式加速度传感器的工作频率应_A_其固有频率。 A 远高于 B 等于 C 远小于100压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的_A_成正比。 A 位移 B 速度 C 加速度101光敏电阻受到光照射时,其阻值随光通量的增大而(D )A。(A) 变大 (B)不变 (C)变为零 (D)变小102半导体热敏电阻随着温度的上升,其阻值(A )A。(A) 下降 (B)上升 (C)保持不变 (D)变为零103常用的光电元件传感器包括( B )。(A)电荷耦合器 (B)光敏电阻 (C)压电晶体 (D)光敏晶体管104由许多个MOS电容器排列而成的,在光像照射下产生(B )的信号电荷,并使其具备转移信号电荷的自扫描功能,即构成固态图像传感器A) (A)电子 (B)空穴 C)磁场变化 D)光生载子105光纤传光主要条件是（ A ）A.N1N2 、CC B. N1N2 、IsinNA 、C C.N1、C D. N1N2 、C 、C106若热电偶的两极材料相同, 且TT0,则热电偶(B )。 （A）仅接触电势为零 （B）总的热电动势为零 （C）仅单一导体的热电势为零 （D）有电势输出107非接触式测温法的特点包括(BC )。 （A）改变被测物体的温度分布 （B）热惯性小 （C）动态测量反应快 （D）不受环境条件影响 108实际测温时热电偶的热电势主要是指（ D ） A) 温差电势 B) 中间接点电势C) 温差电势+接点电势 D) 接点电势三、简答题：1、直流电桥平衡条件是什么？交流电桥平衡条件是什么？试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需调电容平衡的原因？直流电桥的平衡条件是两相对桥臂电阻值的乘积相等；交流电桥平衡条件必须满足相对两桥臂阻抗模的乘积相等和阻抗角之和相等两个条件需调电容平衡的原因在于线间电容的存在2、影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些？提高其灵敏度可以采取哪些措施，带来什么后果？因素：介质的相对介电常数、两极板间的有限覆盖面积，两极板间的距离；措施：减小极距-后果：引起非线性误差。采用屏蔽线 采用防护环3、已知一周期信号的付氏级数展开式为：X(e)=-10+5cost+20cos(2t+/2)求：（1）该周期信号的均值。 （-10）（2）画出该信号的频谱图。 见课件4、下图是利用涡流式传感器测量物体位移的示意图。试问：（1）如果被测物体是塑料材料制成，此时位移测量是否可行？为什么？答：不行 因无涡流效应（2）为了能够对该物体的位移进行测量，应采取什么措施？并应考虑些什么？答：采用相应测量电路，注意信号频率不能太低5、画出平衡电桥的工作原理图，并简述其工作原理直流电桥有：单臂电桥连接，半桥连接，全桥连接相应原理见课本（红皮书P127，绿皮书P143）6为什么二阶装置的阻尼比多采用=0.60.8? 当二阶装置的阻尼比为=0.60.8 时，幅频特性A(w)的变化不超过5%，同时相频特性（）也接近直线，产生的相位失真也很小。基本满足不知真条件7时不变线性系统的五性是什么？迭加性 比例特性 微分特性 积分特性 频率保持特性8选用传感器的基本原则是什麽？在实际中如何运用这些原则？看书9 实际滤波器需哪些参数来描述它的基本特性。1. 通带内的幅频特性用平均值A0 来描述。2. 上、下截止频率用3dB 截止频率来描述3. 实际滤波器的选择性用倍频程选择性或滤波器因素来描述。4. 实际带通滤波器的分辨力，用滤波器品质因素Q 来描述。10根据滤波器的选频作用滤波器可分类为哪四种?根