现代测试技术课程习题库

1、现代测试技术课程习题库1. 量具的作用是：,根据准确度的高低，又可分为、和O2. 标准电阻常采用四端接线法，目的是为了消除和的影响。3. 测量准备阶段的任务是4. 国际单位制(SI制)的基本单位是、开尔文(K)、摩尔(mol)和坎德拉(cd)o5- 一个完整的测量过程包括阶段.阶段和阶段。填空：1. 测量误差按性质分为误差、误差和误差、其中误差是可预知可修正的。2. 随即误差的统计特性为 、和o3. 置信度是表征测量数据或结果可信赖程度的一个参数，可用和来表示。4. 指针式仪表的准确度等级是根据误差划分的，若用级150V电压表测量某电压，读书为，被测电压的相对误差是o5. 对某电阻进行无系差等

2、精度重复测量，所得测量列的平均值为斜标准偏差为Q,测量次数15次，平均值的标准差为Q,当置信因子K=3时，测量结果的置信区间为o6. 某4位半数字电压表的允许误差为土 (% S+3个字)，用该表测量某电压读数为，被测电压的绝对误差为V,相对误差另%;7. 在等精度重复测量中，测量列的最佳可信赖值是&替代法的特点是9. 用安法测量电阻，已知 l/= 100V,1 V ； Z = 0. 5 A , Z= 0. 01A ,则电阻R = UH的绝对误差 R为。10. 对某电压做无系统误差等精度独立测量，测量值服从正态分布。已知被测电压的 真值Uo=,标准差O (U)=,按99% (置信因子&二)可能性

3、估计测量值出现的范围：11. Rx=150Q, ARx=Q； R2=100Q, AR2=Q,则两电阻并联后总电阻的绝对误差为o计算题：1. 已知 RX=15OQ, ARi=Q； 1(2=1000, AR2=Q,试求(1) 两电阻串连后的总电阻的绝对误差X和相对误差71(2) 两电阻并连后的总电阻的绝对误差亠和相对误差了22. 已知x = 2.00.1,y = 3.00.2,求z = x3yI/2的绝对误差和相对误差。3. 对某电阻进行15次无系差等精度重复测量，测得数据为，单位为，试求：(1) 平均值和标准差；(2) 用拉依达准则判别该测量列中是否含有粗大误差的测量值，若有重新计算平均值 和标

4、准差；(3) 平均值的标准差；(4) 在置信概率为时，写出测量结果的表达式。4. 负载两端的电压，当用内阻为R产50k的电压表测量，读数为UF100V,当用内阻 为&=100k的电压表测量，读数为U2=109V,试求： .被测电压的开路电压 .测量读数Ul、U2的方法误差 少和U3 (相对误差)；.若电压表量程为150V,等级指数为，6的测量误差2o5-现校准为量程100mV,表盘刻度为100等份毫伏表，数据如下:被校表示值Ux (mV)102030405060708090100标准表示值Uo (mV)绝对误差U (mV)修正值 c (mV)试求： .计算各校准点的绝对误差和修正值，并填入表中

5、； .确定被校表的准确度等级； .若用该表测量某电压，读数为mV,测量值的绝对误差和相对误差； .中的误差属于什么误差可以消除吗如何消除(引用误差，选用准确程度更高的 仪表测量)6. 某四位半数字电压表，量程为2V,工作误差为=(%几+2个字)用该表测量时，读数分别为和，试求两种情况下的测量误差。从计算结果中可得到什么启示(在选用仪表时，要兼顾仪表的量程和准确度等级)7. 检定一台Am=5A, s =的电流表，在Ax=2. 0A处，其ZAm=O. 1A,问此电流表精 度是否合格&有五位数字电压表一台，基本量程5V档的基本误差为%Ux %Um,求满度误 差相当于几个字9. 测量一个约80V的电压

6、。现有两块电压表，一块量程为300V,级，另一块量程100V, 级。问选哪一块好10. 被测电压约10V,现有：150V,级和 15V,级电压表两块，选择哪一块表测 量误差较小11. 用一台4位数字电压表的5V量程分别测量5V和电压，已知该仪表的基本误差为 %Ux土 1个字，求由于该表的基本误差引起的测量误差。12. 己知电阻上的电压和电流的误差分别为土和%,求电阻耗散功率的相对误差。13. 已知放大电路晶体管集电极电阻Rc。利用测量Rc上的压降UR,然后间接测得集 电极电流Ic=UR/Rco已知测量电压的误差是%,电阻的误差是%求测量电流的误 差。14. 有五个1000D电阻串联，若各电阻的

7、系统误差分别为：el = -lQ, 2=3Q, e3=2Q, e4=2Q, 5=1Q。求总电阻的绝对误差和相对误差。15. 电桥测电阻心，关系式为R严RRJR“若已知：R. =6151%Q, R产土0,R产士，试计算所得心的绝对误差和相对误差。16. 测电阻电路图如图所示：若电桥中&为标准可调电阻，利用交换心与&位置的方法进行两次测童。试证明心的测量值与R、及R2的误差&和A/?2无关。17. 方法测某电压：第一种方法测得(/产，测量值的标准偏差b(q)=；第二种方法测 得U产,测量值的标准差cr(t/2)=o求该电压的估计值及其标准差。1&对三个电容进行无系差、等精度、独立测量。首先，分别测

8、量C1和C2,得Cl= nF, C2= U F；然后测Cl和C3的并联值，读数为UF；最后测C2和C3的并联值，读数为uFo 试求各电容的估计值及其标准差。19. 一块级的电流表，量程为1A,经检定最大绝对误差为，问该表准确度是否合格20. 被测电压实际值为10V左右，现有量程为100V,级；15V,级的电压表各一块, 问选哪一块为好21. 测量某电压，测量数据/属正态分布，抑制其数学期望MQ)=50Y,标准偏差 b)r若要求置信概率为90%,求置信区间。22. 用图(a)和(b)所示两种电路测电阻心。若电压表内阻为心，电流表内阻为心， 求测量值&(=#)受电表内阻影响所产生的绝对误差和相对误

9、差，并对两种测量电路作出 评价。23. 用级，3V量程的直流电流表测得如图所示且点及b点对地电压分别为匕U严如根据对匕和匕的测量结果来求冬上的电压，其误差多大24. 用一台测量精度为土的压力变送器与一台模拟显示仪表组成压力测量系统，要 求测量精度不低于土，问应选用哪一精度等级的显示仪表25. 电阻的发热量 Q,关系式为0 = 0.24厂心，若已知=0.2%, = 0.1%, = 0,5%.求Q的测量标准不确定度。IRt26. 电阻的测量值中仅有随机误差，且属于正态分布，电阻的真值R. = 10Q ,测量值的标准差cr(R) = 0.2 ,试求出现在9.5-10.5Q之间的置信概率。27. 对某

10、电阻进行15次无系差等精度重复测量，测得数据为 单位为，试求：.平均值和标准差；.用莱以特准则.格罗布斯准则分别判别该测童列中是否含有粗大误差的测量值， 若有重新计算平均值和标准差； .平均值的标准差； .在置信概率为099时，写出测量结果的表达式。2&均匀分布的测量数据，置信区间表达式为M(x) -ccr(xM(x) + ca(x)；试求：(1) 当置信概率为100%时，C为何值(2) 若。=血，置信概率是多少29. 在相同的条件下，对某一热电偶所产生的电压进行等精密度测量，所得三组数据 为：第一组测量为5次，平均值为；第二组测量4次，平均值为；第三组测量6次，平均 值为。求测量结果的最可信

11、赖值。30. 对某电感进行12次等精密度测量，所得数据(单位为mH)为,，。试判 断其中有无粗大误差。填空：1. 测量系统的分辨力指的是O2. 测量系统的特性在时域内用描述，在频域内用描述，测量系统的动态特性是反映系统的能力。3. 已知某二阶系统的固有角频率为lCTnid/s,阻尼系数为，直流增益为1,则系统 的频率特性表达式为计算题：1. 测量系统的静态特性常用哪些指标来表示。2. 已知一热电偶的时间常数r = 10s,其数学模型近似为一阶系统，静态灵敏度 如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度变化规律为T = 500+20sin (2 n f)+ lOsin (2f21 ),其中，ft =

12、 l/80Hz, f2 = l/160Hz,试求该热电偶输出的最大值和最小值。3. 已知某一阶测量环节的转折频率f, = 100Hz, Ko=10,试求1) 测量系统的时间常熟T和转折角频率3 .2) 测量系统的频率特性W (jw)；3) 被测信号的频率范围式5Hz-200Hz,该测量系统产生的最大动态幅值误差Y；若使最大动态幅值误差Y的绝对值不超过1%,转折频率应为多少4. 系统的传递函数为：W(s) =1010-45 + 2试求：(1)系统的时间常数厂和直流增益K;(2)系统的转折频率人；(3) 求当测量信号的频率为转折频率的倍时，系统产生的动态幅值误差；欲将动态 幅值误差限制在5%,应釆

13、取什么措施简述实现步骤。5已知某测量系统的传递函数为W(s)=.，传感器的传递函数为10 厂+0.2x10= S + 1试问： .当被测信号的频率为(传感器的转折频率)时，将会产生多大的动态幅值误差 .只考虑传感器的动态特性时，动态幅值误差小于5%的最高信号频率是多少6. 一个测压记录系统框图如下: P压力传感器放大器X-Y记录仪AL .StS2K已知：SlOmv PY 最小可分辨幅度A L=0. 5mm,S2=10,分度值K=50mv cm1,记录仪最大记录幅度L=5cm , 求系统可测量最大压力与分辨率。7对一称重进行标定，得到重量与弹簧长度关系如下: 夕、7yltx(g)01002003

14、004005006007008009001000Oy(n)请确定输出与输入关系的实验模型及弹簧的灵敏度。&测量系统的灵敏度与分辨率有什么区别灵敏度高的测量系统是否分辨率也高为什 么9. 常用哪些指标来衡量测量系统的动态特性10. 某测量环节的微分方程为：竺血心+q dt s s试问：(1) 是几阶测量系统(2) 时间常数二(3) 写岀传递函数；(4) 写出频率(响应)特性；(5) 若可使参量P缩小10倍，即卩=佥,q增大10倍，即q =10q,那么该系统的时间常数厂将有何变化系统的工作频带将有何变 化11. 己知某测量环节的传函数WKS)、W2(S)oW1(S)=io45 + i101052

15、+ 0.2xl0-5+ 1(1) 试求相应的K. 0“ fr.狱或K、期、：值。(2) 由孔(S)、M(S)组成一测量系统。试问：当工作信号频率几= 159K/7?时将有多大的幅值动态误差7?12某测量环节的输入信号为一方波，其频率f=6HZ,在示波器上观察到方波幅值有 40格，再用示波器观察该测量环节的输出波形(阶跃响应)y(t)及其数值如下：时间tIt，2e3V4t，5t，6t，7t，817响应y(t)格试判断该测量环节是否为一阶系统它的时间常数厂=转折频率/r = ?该系统之(通) 频带是多少若输入被测信号的频率为/r时，输出信号的幅值频率误差/=若被测信号 的频率为io/r,输出信号幅

16、值将有多大变化写出频率特性表达式及微分方程式。13己知一热电偶的时间常数r = 10s,如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在 540C和500C之间按近似正弦曲线波动，周期为80s,静态灵敏度k=l,试求该热电偶输 出的最大值和最小值，以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。14.某铠装热电偶的时间常数为T =2s。用它由室温(209)插入沸水(100-C)中测量沸 水温度，问需经过多少时间热电偶的温度与沸水温度的差别(动态误差)才小于2%15有一个温度传感器，其微分方程为30 dy/dt + 3y =,其中y输出电压(mV), x一输入温度CC),试求该传感器的时间常数t和静态灵敏度k

17、。16用一只时间常数t=的一阶传感器去测量周期分别为Is. 2s和3s的正弦信号， 问幅值相对误差为多少17.已知某二阶系统传感器的自振频率fo=2OkHz,阻尼比C=,若要求传感器的输出幅 值误差小于3%,试确定该传感器的工作频率范围。1&用铜-康铜热电偶与数字电压表组成测温系统：己知：(1)当温升厶丁二厶。r,热偶输出热电势=；(2)数字电压表最低位为lOuVo试问该测温系统能否达到o.rc的分辨率19要想测量509的温度同时又要求有Oc的分辨率，采用8位A/D能否实现20个测温系统釆用8位A/D进行模数变换，如果要求具有0.05C分辨率，那么相应满度的温度值是多少21某压力传感器在温度T

18、= (25 士 5 ) C时的静态标定数据如下:1) 试求：零点SO、满量程输出值.灵敏度、分辨率；2) 计算：最小二乘法线性度6L s滞后6H、重复性5R；3) 给出“压力传感器静态标定实验数据处理”报告。、F XVBD (mV)、01正向反向2正向反向3正向反向22.被测信号频率f400Hz,要求| Y那么测量系统的固有频率fO或固有角频率30至少应多大如果能确知阻尼比g=,那么测量系统的fO或30又至少应多大？23测量系统的时间常数t =2min,将组成该测温系统的测量温度传感器插入被测温 场中后2分钟时读数，读数的相对误差有多大如果改为插入后5分钟时读数，读数的相对 误差有多大24己知

19、某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz,阻尼比C=,若要求传感器的输 出幅值误差小于3%,试确定该加速传感器的最高工作频率范围。25用一只时间常数为的一阶传感器去测量周期分别Is、2s和3s的正弦信号。问 幅值误差为多少？26若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试，如幅值误差要求限制在5%以内，则 时间常数应取多少若在该时间常数下，同一传感器作50Hz正弦信号的测试，这时的幅值 误差和相角差有多大27.把灵敏度为404X 10、c/Pd的压电式力传感器与一台灵敏度调到pc的电荷放大 器相接，求其总灵敏度。28, 已知一阶系统，其频率响应函数=IF朽卩(“)=弋比爼鱼试分析当测定信号x(t

20、)=sin(t)+sin(5t)时，有无波形失真现象。29想用一个一阶系统做100Hz的正弦信号测量，如要求限制振幅误差在5%以内，那 麽时间常数因应取为多少若用该系统测量50Hz的正弦信号，问此时的振幅误差和相角差 是多少30.对于二阶装置，设计时为何要取阻尼比T二31. 设一力传感器为二阶环节。已知其固有频率为800Hz,阻尼比为 = 当测量幅 值为10kg,频率为400Hz的力参量时，其测得的信号幅值为多少32. 有两个温度计，一个响应快，能在5s内达到稳定，一个响应慢，需要15s内才 能达到稳定，请问两个温度传感器谁的时间常数小33用一个时间常数为的一阶装置去测量周期分别为Is, 2s

21、, 5s的正弦信号，问幅值 误差是多少34压差变送器的技术指标为：量程柱，输出电流为（420）mA.试求：灵敏度；当被测压 差变化柱时，输出电流A 1= （3）当负载电阻A=500Q时，被测压力由0变至柱时，输出电压数 值的变化范围是多少圧弟变送器35. 测得某放大器的输入一输出关系如下表所示，试求它的放大倍数K.输入输出36. 用铜一康铜热电偶与数字电压表组成测温系统：已知：（1）当温升Af=50dC,热电偶输出热电势A =；（2）数字电压表最低位为lOPVo试问：该测温系统能否达到0.1C的分辨力37. 要想测量50C的温度同时又要求有0.1C的分辨力，采用8位A/D能否实现3&被测信号（

22、力）的频率f=400Hz （正弦），由一个二阶系统的力传感器（固有频率 灯800Hz）来测量，在阻尼比/=和两种情况下求幅值比S3）,相位差0 3）,再计算相 应的幅值动态误差尸和相位误差0。39. 某一加速度传感器的动态特性由以下微分方程描述：匚 + 3.0x103 i!l + 2.25xl010y = ll .Ox 10慎dr2dr其中：r-输出电荷量，PC （皮库），l输入加速度，m/s2试确定该传感器的5,匚，攵值；若允许动态幅值误差小于5%,求被测信号的最高 f 和 /fro40. 已知一热电偶的时间常数r=10s,用它来测一炉温，炉温在540C5009之间近 似按正弦规律波动，波动

23、周期r=80s,静态灵敏度攵 =1,试求热电偶输出最大值与最小 值，以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。41 一阶传感器测量正弦信号，频率/,=100Hz,若|/| too-c时相应的灵敏度数值弘Sio. Stoo；(4) 测温期间电源电压波动求由此引入的最大测温误差Mr测温范围(0100)6.下图中的热电偶均为银锯一鎳硅热偶毫伏计示值：mV4. IV30CmVCuCu匕严导线冰瓶7釆用鎳铅一镰硅热偶组成一个测温系统，所用A/D变换器为10位,且满量程输入 电压值为。试求：(1) A/D变换器的量化值；(2)欲使测温系统分辨率为0.1-C,需加放大器的放大倍数是多少(3) 该测温系统的测

24、温范围有多大8试件的轴向应变ex=,表示有多大的微应变又若已知试件轴向微应变为2000微 应变，那么试件的轴向相对伸长率为百分之几9.用S型热电偶测量温度，其参比端温度为309,测得热电势E(t，30)=,问被测温度 为多少10用K型热电偶测量温度，参比温度为25-C,被测温度为705-C,问热电势为多少11当热电偶用补偿导线与显示仪表连接时，若补偿导线的极性相反，将会出现什么 现象12以PtlOO测量温度，并用如下图的电位法测量系统，要求测量范围为0600C,测量精度不低于1%。请选定Ptioo的精度级；决定测就电流I、放大器放大倍数以及A/D 的转换精度。图电位法测量系统EVbVd13.

25、某等臂电桥接有一个200Q电阻的工作应变片，灵敏度系数K=2,电桥的电源电 压6V,输入被测应变e =A1/1 = 350 u e ,试求用内阻分别为20kIkQ、250Q的 电压表测量时各表指示的输出电压值。14. 右图为一单臂测温电桥。Rs为测温热 敏电阻，初始时Rs与R均为150 0, R为固定 精密电阻，r为可调电阻箱用来调节电桥平衡, E=+6 伏。(1) 测温前，你如何使电桥达到平衡(2) 桥路平衡后，又加入两根50米长电 缆，你如何利用本桥路测定电缆的电阻值rl(3) 如果己知电缆单位长的电阻值为 Q/m,那么加入电缆后桥路输出的不平衡电压 Vb-Vd=(4) 如果电缆线与传感器

26、接触不良(按断开 考虑人桥路输出Vb-Vd=(5) 在未接电缆时，不慎将可调电阻r短 路(r=0),这时桥路输出Vb-Vd=15. 己购得硅压阻式压力传感器及其配套恒流电源，己知参数为：桥臂电阻Q,恒流 源供电电流5mAo试问该配套恒流源能否对桥臂电阻为800300 Q也要求5mA恒流供电的另两只传感器供电你若没有把握如何进行实验判断(不准用传感器直接试)16. 一个压阻式压力传感器，试验前做了如下检查测试：用万用表量得四条引线间的电阻值如下：R (红，兰)900Q；R (红、绿)900 Q；R (红、黄)Q1200Q；试判断该全桥压阻式压力传感器是否正常桥臂阻值R=画出桥路，指出供电端与输出

27、端。17灵敏度为C的热电偶与电压表相连接，电压表接线端是50若电位计上读数是60mV,热电偶的热端温度是多少已知某一热敏电容的温度与电容值的实测数据如下:7TC)5060708090100109119C(pF)842725657561491433352333试用曲线拟合法求其数学表达式，以及当匸859时的电容值。19.已知镰铅像硅热偶、热电势Eab(100-C, 0-C)=,它的配用补偿导线为铜、康铜,已知铜-康铜热偶热电势Ecn(100-C, oc)=,试问由补偿导线产生的测温误差有多大20.热电阻的特性为=100(1 + 0.385/)0,测量系统见图2-3,电流源输出5 mA,标 准电阻

28、100 Q, A/D转换器的输入电压0 2 V,测温上限200 C,试计算： .要求分辨率为0.2 C时，A/D转换器的位数； .放大器的放大倍数； .设单片机的测量码值为D (十进制)，写出温度/=/(D)表达式；附表I：银辂一謀硅热电偶特性(冷端温度为0C)11020304050607080901000100200五、1.构成虚拟仪器系统三大要素是、和O2.虚拟仪器的主要特点是和八、1. 对某个信号连续采样,2产 生为防止频谱混迭, 频 谱在数据采集单元前应加入 混 叠 的 原为抑制频谱泄漏采样窗长应等于3. 某信号的最高频率不大于，信号中最小频率的间隔为10HZo当选用采样点数为128

29、时，采用周期应为 _。4连续模拟信号釆样时，采样频率f,和信号最髙频率化之间须满足：,对周期为T的周期信号，为避免产生“泄漏”现象，应采取的措施是选择题：1. 在工频频率的采样测量方法中，已知相临的三个零点时刻分别为 心 仆、14;下标“+”和分别表示采样值大于零和小于零的时刻，采样 间隔100 S,若甲乙同学分别引用公式(a)、(b)计算被测周期，则甲乙同学的所得结果 的相对误差分别为%.A. 、； B. .； C. 1； D. 10. 5.2. 已知某信号的周期为20 ms ,最高谐波频率1kHz,要求频谱分辨率为50Hz,对该信号进行FFT分析，请综合考虑频谱混叠.泄漏及栅栏效应，采样间

30、隔和采样点数分别为A. 0. 5 ms 和 64； B. ms 和 40 ； C. ms 和 64； D. ms 和 128。七、八填空：1. 被测信号频率高于中介频率时，宜釆用法测量频率，反之，宜采用法测量频率。2-在相位测量时，用异或门鉴相克服平移所带来的误差。3. 测量电阻一般包括、和方法，其中测量小电阻时用方法，测量大电阻时用方法。问答题：画出实际电阻.电容、电感的等效电路图。九、1. 物质按磁性能可分为和三种。顺磁物质的磁导率 0,反磁物质的 0,而铁磁物质的 0O为了便于比较各种物质的导磁能力，我们引入一个，它是 与。的比值。2. 在工程上，常把铁磁物质称为,把顺磁物质与反磁物质称

31、为O3. 铁磁物质根据磁滞回线的形状及其在工程上的用途基本上分为大类。一类是，它的磁滞回线,磁导率O另一类是,它的磁滞回线O另外，还有一类磁性材料，它的磁滞回线的形状为矩形，把它称为O4. 铁磁材料的磁化状态不仅与当时所加的磁场有关，而且还与磁化的历史有关，因此在测量前有必要对样品进行,以消除磁化历史对测量的影响。5. 退磁方法包括 和o2空间磁场的常用测量方法是和;描述磁性材料磁特性的主要曲线有 和。十、1. 一般情况下，形成电磁干扰的要素有三个：一是;二是:三是2. 干扰与噪声耦合的表现形式一般包括、和O3 测量系统的干扰可分为和; 干扰的抑制措施有 和。4. 最佳接地方式为隔肉隔离換拟（旳地BC棋拟棋拟丨数字12:棋拟（佶号地数字地D设计题1.设计一个数字测温系统，采用钳热电阻Rt做测温传感器，已知若电阻的R-T关系 式为：Rr(T)=Ro(l+AT+BT2),其中：Ro=100QA=X10_SoC_1 B=X1O-7，C-2,要求测量温度范围为0-200*C,分辨率为ic,要求1) 画出所设计的测温系统的结果框图；并说明单元电路的作用；2) 画出所选用调理电路的电路图；3) 写出温度输入和调理电路输出之间的关系式；4) 计算证明你所设计的系统能达到测量范围和分辨力的要求；若所设计的系统为非线性系统，简要说明利用软件进行非线性修正的过程。2. 虚拟功率表的设计可选用器件：