2012测试技术复习题1

1、2012测试技术复习题第一章绪论 信号分析基础1. 测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。测试技术研究的主要内容为：被测量的测量原理、测量方法、测 量系统以及数据处理四个方面。2. 测量是指确定被测对象属性量值为目的的全部操作。3. 测试是具有试验性质的测量，或者可以理解为测量和试验的综合。4. 一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。传感器将被测物理量(如压力、温度、流量)检出并转换为电量； 中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行放大、调理、信号分离、分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析；显示记录装置则测量结果显示

2、出来，提供给观察者或其它自动控制装置。5.信号波形:被测信号信号幅度随时间的变化历程称为信号的波形。6.信号的分类从信号描述上分-确定性信号与非确定性信号；从信号的幅值和能量上-能量信号与功率信号；从分析域上-时域与频域；从连续性-连续时间信号与离散时间信号；从可实现性-物理可实现信号与物理不可实现信号。7.可以用明确数学关系式描述的信号称为 确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。&周期信号：在确定性信号中，经过一定时间可以重复出现的信号x(t)二 x(t nT) n 二-123谐波信号：在周期信号中，按正弦或余弦规律变化的信号。谐波信号的 三要素指幅值、频率和初相角。非周期

3、信号：在不会重复出现的信号。准周期信号：由多个周期信号合成，但各信号频率不成公倍数。x(t) =sin(t) sin * 2t，能量为有限值的信号称为能量信号,旳 2x2(t)dt:般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。功率信号:在所分析的区间(-，能量不是有限值，此时，研究信号 的平均功率更为合适。J：X2(t)dt C2等式两边实部与虚部分别相等得到如下电桥平衡方程组；2?1爲-尽血邑=邑、叮6b43. 调制与解调解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。对应于信号的三要素：幅值、频率和相位，根据载波的幅值、频率和相位随 调制信号而变化的过程，调制可以分为调幅、调频和调相。其波形分别称为调幅

4、 波、调频波和调相波。幅度凋制(AM)y(t)二A*x(t)cos(2ft )频率调制(FM)y(t)二 Acos(2二f0x(t) * t )相位调制(PM)y(t) = Acos(2 ft o x(t)调幅是将一个高频正弦信号(或称载波)与测试信号相乘，使载波信号幅值 随测试信号的变化而变化.44. 频率调制的优缺点：因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中。缺点是占频带宽度大，复杂。调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要 求带宽的20倍；调频系统较之调幅系统复杂，因为频率调制足一种非线性调制。45. 为保证采样后信号能真实地保留原

5、始模拟信号信息，信号采样频率必须至少 为原信号中最高频率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为 采样定理。46. 低通滤波器，只允许0fc2 (上截止频率) 的频率成分通过，而大于f2的 频率成分衰减为零；高通滤波器与低通滤波器相反，它只允许fc1 (下截止频率)的频率成分通过，而fvfcl的频率成分衰减为零；带通滤波器只允许fc1fc2之间的频率成分通过，其他频率成分衰减为零;带阻滤波器与带通滤波器相反，它将fc1fc2之间的频率成分衰减为零，其 余频率成分几乎不受衰减地通过。高通滤波器的幅频特性可以看作为低通滤波器做负反馈而得到，即 A2(f)=1- A1(f);带通滤波器的幅频特性可以看作

6、为带阻滤波器做负反馈而获得； 带通滤波器为低通滤波器和高通滤波器串联而成；带阻滤波器是低通和高通滤波 器的并联而成。49.不失真测试系统条件的幅频特性和相频特性应分别满足：A( 3 )=Ao=常数(3 )=-t0 31. 应变片的灵敏系数与电阻丝(敏感栅)的灵敏系較有何不同T为什么7(1) 一般情况下，应变片的灵敏系数小于电阻丝的灵敏系数*(刃原因是：D当应变片粘貼于弹性体表面或者直按将应变片粘贴于砺则试件上时，由于基底和帖结剂的弹性扌莫量与敏感 栅的弹性模量之间有差别等原因，弹性体或试件的变形不可能全部均匀地传递到敏感刃丝栅转角及接线的影响。2.金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？

7、答：前者利用金属形变引起电阻的变化*而后者是利用半导体电阻率变化引起电 阻的变化压阻效应).3. 试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。答:(1) 不同点：1)自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；2)差动变压器式传感器把 被测非电量的变化转换成互感系数的变化。(2) 相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、截面型和螺管性三种类型。4. 右自感式传感器中，螺管式自感传感器的灵敏度最低，为什么在实际应用中却 应用最广泛？答：(1)在自感式传感器中，虽然螺管式自感传感器的灵敏度最低，但示值范围大、线 性也较好；同时还具备自由行程可任意安排、制造装配方便、可互换性好等

8、优点。由于具备了这些优点，而灵敏度低的问题可在放大电路方面加以解决，故目前 螺管式自感传感器应用中最广泛。5. 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，仅几十个卩应，小的甚至只有几个卩旺。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 床也有几个卩让，最大的可达上百个冲J。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，使输岀不真买，给测量带来误差。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

9、导线输岀是直流电压信号，不受分布电容的影响，(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。7.什么是物性型传感器?什么是结构型传感器?试举例说明。答：(1) 物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的。例如利用水 银的热胀冷缩现象制成水银温度计来测温；利用石英晶体的压电效应制成压电测力计等。(2) 结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。例如，电容式传感器依 靠极板间距离变化弓I起电容量变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感变化等。10.某电容传感器（平行极板电容

10、器）的圆形极板半径口 （mm）.工作初始极板间距离00=03（曲介质为 空气。问：a）如果极板间距离变化量Aa=l（mm）.电容的变化虽AC是多少？b）如果测虽电路的灵敬度勺=100Gnv/p臥谀数仪表的灵敏度&2=5（格/诃），在少二士l（um）时.谀数仪表的变 化量为多少？客1）己知60=8.85x1012 （f/h）,传感器的灵敏度为&心海警异85篇:常九宀曲2) Ay =kki = 1 553xl0“xl00x5二7&格)12.圆性形弹性元件，在拉.曹联合作用下，如題图416应变片应如何布片和正确接电桥才能测定拉力诵）弯矩黑并 能消除拉力和弯矩间的相互干扰？答：1）原则上仅需在圆柱弹性

11、元件上下表面各贴一片应变片R和Rj（见冬）.并与两阻值和应变片阻值相同的固定电 阻组成电桥。没有力、弯矩作用时，R】二R,电桥输岀电压为零。2）测拉力时，由于受拉，ARARj，测尊矩时，由于受弯，悩亠唱。测定拉力的电桥如图b，%和屯组成电桥的 相对眾 测定弯矩的电桥如图g峙和R?组成相邻臥 测拉力的电桥输岀电压将一朋1代入上式有5-2 R可见 馮互相抵消.对电桥的输岀无影响。2. 在使用灵敏度为80nC/MPa的压电式力传感器进行压力测量时，首先将他与増益为5mV/nC的电荷放大器 相连，电荷放大器接到灵敬度为25iWV的笔试记录仪上，试求该压力测试系统的灵敏度。当记录仪的输 出变化30血吋，压力变化为多少？2解，(1)求解串联系统的灵敏度。s =込 x s? xS3 = 80 x 5 x 25 = 10(mm/MPa)(2)求压力值。V 30F=l =