工程测试技术基础复习题

1、工程测试基础复习题复习题2015年4月27日第一部分： 传感器一、填空题一、填空题1.1.传感器按信号变换特性可分为（传感器按信号变换特性可分为（组合型组合型）、（）、（一体化型一体化型）。）。2.2.压电式传感器是利用某些物质的（压电式传感器是利用某些物质的（压电效应压电效应） 而工作的。而工作的。3 3. .电容器的电容量电容器的电容量 ，极距变化型的电容传感器其灵，极距变化型的电容传感器其灵敏敏度表达式为：（度表达式为：（ ）。）。4 4. .极距变化型的电容传感器存在着非线性度，为了改善（极距变化型的电容传感器存在着非线性度，为了改善（非非线性度）线性度）及提高传感器的灵敏度，通常采用

2、（及提高传感器的灵敏度，通常采用（差动联接差动联接 ）的型式的型式02d=dACS 第一部分： 传感器6.作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为 （敏感元件）敏感元件）。7.衡量传感器在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标为（重复性重复性）。8.当压电式传感器使用（电荷电荷 ）放大器，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。9.电荷放大器常用做（压电）压电）传感器的后续放大电路，该放大器的（输出电压）输出电压）与传感器产生的（电荷量）电荷量）成正比，与电缆引线所形成的分布电容无关。第一部分： 传感器10.电感式和电容式传感器常采用

3、（差动）差动）方式，不仅可提高（灵灵敏度）敏度），且能改善或消除（非线性）非线性）。11.电涡流传感器是利用（ 金属金属 ）材料的电涡流效应工作，可分为低频（ 透射透射） 式和高频（ 反射反射 ）式两种，其中前者常用于材料厚度的测量。12.已知霍尔式转速传感器的测速齿轮的齿数为20，若测得感应电动势的频率为300Hz，则被测轴的转速为 （900r/min900r/min）。）。13.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，主要类型有变面积式、（变极距式变极距式）和（变介电常数式变介电常数式）等。第一部分： 传感器二、选择题二、选择题1.1.能完成接受和实现信号转换的装置称（能

4、完成接受和实现信号转换的装置称（ ）。）。 A A传感器传感器 B B记录仪器记录仪器 C C实验装置实验装置 D D数据处理装置数据处理装置2.2.极距变化型电容传感器适用于测量微小位移是因为极距变化型电容传感器适用于测量微小位移是因为（ ）。）。A A电容量微弱、灵敏度太低电容量微弱、灵敏度太低B B需要做非接触测量需要做非接触测量C C传感器灵敏度与极距平方成反比，极距变化大则非线性传感器灵敏度与极距平方成反比，极距变化大则非线性 误差大误差大3.3.压电式传感器特别适合测量（压电式传感器特别适合测量（ ）。）。A A静态量静态量B B动态量动态量C C两者均可两者均可第一部分： 传感器

5、4.4.结构型传感器是依靠结构型传感器是依靠 （ ） 的变化实现信号变换的。的变化实现信号变换的。（1 1）本身物理性质）本身物理性质 （2 2）体积大小）体积大小 （3 3）结构参数）结构参数 （4 4）电阻值）电阻值5.5.不能用涡流式传感器进行测量的是不能用涡流式传感器进行测量的是 （ ）。）。（1 1）位移）位移 （2 2）材质鉴别）材质鉴别 （3 3）探伤）探伤 （4 4）非金属材料）非金属材料6.6.变极距面积型电容传感器的输出与输入，成（变极距面积型电容传感器的输出与输入，成（ ）关系。）关系。（1 1）非线性）非线性 （2 2）线性）线性 （3 3）反比）反比 （4 4）平方）

6、平方7.7.压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的（ ）产生变化。）产生变化。（1 1）固有频率）固有频率 （2 2）阻尼比）阻尼比 （3 3）灵敏度）灵敏度 （4 4）压电常数）压电常数第一部分： 传感器8.8.在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是介质影响的是 （ ） 传感器。传感器。（1 1）电容式）电容式 （2 2）压电式）压电式 （3 3）电阻式）电阻式 （4 4）电涡流式）电涡流式9.9.自感型可变磁阻式传感器，当气隙变化时，其灵敏度与之间自感型可

7、变磁阻式传感器，当气隙变化时，其灵敏度与之间的关系是：的关系是： 。（1 1） （2 2） （3 3） （4 4）10.10.按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量控制型的是按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量控制型的是（ C C ）。）。A A 电阻传感器电阻传感器 B B 电感传感器电感传感器 C C 光电传感器光电传感器 D D 电容传感器电容传感器1kk2k2k第一部分： 传感器11.11.变磁通感应式传感器在测量轴的转速时，其齿盘应采用变磁通感应式传感器在测量轴的转速时，其齿盘应采用（ B B ）材料制成。）材料制成。A A 金属金属 B B 导磁导磁 C C 塑料塑料 D D

8、 导电导电12.12.传感器灵敏度越高，表示该传感器（传感器灵敏度越高，表示该传感器（ B B ）。）。A A 工作频带越宽工作频带越宽 B B 单位输入引起的输出量越大单位输入引起的输出量越大C C 线性范围越宽线性范围越宽 D D 允许的输入量越大允许的输入量越大13.13.描述传感器静态特性的指标有描述传感器静态特性的指标有( D ) ( D ) A A幅频特性幅频特性 B B稳定时间稳定时间 C C动态范围动态范围 D D线性度线性度第一部分： 传感器14.14.压电式传感器目前多用于测量压电式传感器目前多用于测量 ( D ) ( D )A A 静态力静态力 B B 温度温度 C C

9、速度速度 D D 加速度与动态力加速度与动态力 15.15.属于物性型传感器为属于物性型传感器为( D )( D )A A应变式传感器应变式传感器 B B电感式传感器电感式传感器 C C电容式传感器电容式传感器 D D压电式传感器压电式传感器16.16.可以实现非接触振动测量的传感器为可以实现非接触振动测量的传感器为 ( B or C ) ( B or C )A A应变式传感器应变式传感器 B B电感式传感器电感式传感器 C C电容式传感器电容式传感器 D D压电式传感器压电式传感器第一部分： 传感器17.17.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的

10、（ B B ）成）成正比。正比。A A、位移、位移 B B、速度、速度 C C、加速度、加速度18.18.传感器的主要功能是传感器的主要功能是( A )( A )。A A 检测和转换检测和转换 B B 滤波和放大滤波和放大 C C 调制和解调调制和解调 D D 传输和显传输和显示示19.19.在测量位移的传感器中，符合非接触测量而且不受油污在测量位移的传感器中，符合非接触测量而且不受油污等介质影响的是等介质影响的是( D )( D )传感器。传感器。A A 电容式电容式 B B 压电式压电式 C C 电阻式电阻式 D D 电涡流式电涡流式20.20.压电式传感器特别适合测量（压电式传感器特别适

11、合测量（ B B ）。）。A A静态量静态量B B动态量动态量C C两者均可两者均可21.21.电荷放大器是供压电式传感器专用的一种（电荷放大器是供压电式传感器专用的一种（ A A ）A A前置放大器前置放大器 B B后置放大器后置放大器C C检测元件检测元件D D滤波电路滤波电路三、判断题三、判断题1.1.面积变化型电容传感器的灵敏度为常数。面积变化型电容传感器的灵敏度为常数。2.2.涡流传感器属于有源传感器。涡流传感器属于有源传感器。3.3.滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。4.4.涡流式传感器属于能量控制型传感器。涡流式传感器属于能量控制型传

12、感器。5.5.面积变化型电容传感器的灵敏度为常数。面积变化型电容传感器的灵敏度为常数。第一部分： 传感器第一部分： 传感器四、问答题四、问答题1 1. .下图为采用某一种传感器测量不同的非电量的示意图。图中被测物体下图为采用某一种传感器测量不同的非电量的示意图。图中被测物体2 2均为金属材料制成，均为金属材料制成，1 1为传感器。试问：（为传感器。试问：（6 6分）分）（1 1）该种传感器是何种传感器？）该种传感器是何种传感器？（2 2）图中分别测量的是哪些非电量？）图中分别测量的是哪些非电量？（3 3）总结该种传感器的两个优点。）总结该种传感器的两个优点。答案：答案：（1 1）涡流传感器）涡

13、流传感器（2 2）（）（a a）测转速，（）测转速，（b b）测材料的厚度，（）测材料的厚度，（c c）计数）计数（3 3）结构简单，使用方便，非接触测量等优点）结构简单，使用方便，非接触测量等优点（a） （b） （c）第一部分： 传感器2 2. .选用传感器的原则是什么？选用传感器的原则是什么？ 基本原则是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。基本原则是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。（1 1）静态特性方面：）静态特性方面：a a、应使被测量的变化范围在传感器的线性范围以、应使被测量的变化范围在传感器的线性范围以内，并保证线性误差在允许范围内；内，并保证线性误差在允

14、许范围内；b b、传感器的分辨率（力）从数据上、传感器的分辨率（力）从数据上应小于测量要求的分辨率（力）应小于测量要求的分辨率（力）c c、满足实际要求的条件下，精度不宜过、满足实际要求的条件下，精度不宜过高。高。3 3. .试述传感器的定义、共性及组成。试述传感器的定义、共性及组成。答：（答：（1 1）传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出）传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；（信号的器件或装置；（2 2）传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、）传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量化学或生物特性，将非电量 (

15、(如位移、速度、加速度、力等如位移、速度、加速度、力等) )转换为电量转换为电量 ( (电压、电流、电容、电阻等电压、电流、电容、电阻等) )；（；（3 3）传感器的组成）传感器的组成: :传感器主要由敏感传感器主要由敏感元件和转换元件组成。元件和转换元件组成。第一部分： 传感器4 4. .简述变极距型电容传感器的工作原理简述变极距型电容传感器的工作原理( (要求给出必要的公式推导过程要求给出必要的公式推导过程) )。答：当传感器的答：当传感器的r r和和S S为常数，初始极距为为常数，初始极距为d0d0时，其初始电容量时，其初始电容量C0C0为为 若电容器极板间距离由初始值若电容器极板间距离

16、由初始值d0d0缩小了缩小了C C，则有，则有 （2 2） 由（由（2 2）式可知，传感器的输出时非线性的。）式可知，传感器的输出时非线性的。若时若时 ， ，则（，则（2 2）式可简化，）式可简化， ，此时，此时C C与与d d近近似呈线性关系。似呈线性关系。所以，在所以，在d/d0d/d0很小时，变极距型电容式传感器的输出（电容）与输入（位移）有很小时，变极距型电容式传感器的输出（电容）与输入（位移）有近似的线性关系。近似的线性关系。000dSCr（1 1）20000000111 ddddCddCddSCCCr10dd1120dd000ddCCC第一部分： 传感器5 5. .简述光纤传感器的

17、组成和工作原理。简述光纤传感器的组成和工作原理。答：光纤传感器由光源、（光纤或非光纤的）敏感元件、光纤、光探测答：光纤传感器由光源、（光纤或非光纤的）敏感元件、光纤、光探测器、信号处理系统等组成。器、信号处理系统等组成。其工作原理其工作原理: :由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数（温度、由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数（温度、压力、应变、振动等）作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一压力、应变、振动等）作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一性质（光强、波长性质（光强、波长/ /频率、相位、偏振态频率、相位、偏振态) )受到被测量的调制，调制后的受到被测量的调制

18、，调制后的光信号经过接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号，最后经光信号经过接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号，最后经过信号处理得到所需要的被测量。过信号处理得到所需要的被测量。五、分析计算题五、分析计算题1 1、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径板半径r=5mmr=5mm，假设与被测的初始间隙，假设与被测的初始间隙d d0 0=0.5mm=0.5mm。已知真。已知真空的介电常数等于空的介电常数等于8.854x108.854x10-12-12F/mF/m，求：，求：（1 1）如果传感器与工件的间隙变化量增大）如果传感

19、器与工件的间隙变化量增大 d=d=1010 m m，电，电容变化量为多少容变化量为多少? ? （2 2）如果测量电路的灵敏度）如果测量电路的灵敏度K Ku u=100mV/pF=100mV/pF，则在间隙增，则在间隙增大大 d=d=1 1 m m时的输出电压为多少时的输出电压为多少? ?第一部分： 传感器第一部分： 传感器第二部分：信号调理 一、填空题1 1. .如果一个信号的最高频率为如果一个信号的最高频率为50Hz50Hz，为了防止在时域采样过，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于（程中出现混叠现象，采样频率应该大于（ 100100 ）HzHz。2.2.在调制解调技术中，

20、将控制高频振荡的低频信号称为在调制解调技术中，将控制高频振荡的低频信号称为 调调制波制波 ，载送低频信号的高频振荡信号称为，载送低频信号的高频振荡信号称为 ( (载波载波 ) )，将经，将经过调制过程所得的高频振荡波称为过调制过程所得的高频振荡波称为( (已调制波已调制波 ) )。3 3. .调频是利用信号电压的（调频是利用信号电压的（幅值幅值）控制一个振荡器，使其输）控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而出为等幅波，而 （频率频率）与信号电压成正比。）与信号电压成正比。4 4.RC.RC低通滤波器中低通滤波器中RCRC值愈（值愈（ 大大 ），则上截止频率愈低。），则上截止频率愈低。f第二部分：

21、信号调理题型二、选择题二、选择题1.1.在调制信号的解调过程中，相敏检波的作用是（在调制信号的解调过程中，相敏检波的作用是（ B B ）。）。A A恢复载波信号恢复载波信号 B B恢复调制信号的幅值和极性恢复调制信号的幅值和极性C C恢复已调制波恢复已调制波 D D恢复调制信号的幅值恢复调制信号的幅值2.2.为了使某一频率在为了使某一频率在f fC1C1ffC2C2间的信号通过，应采用（间的信号通过，应采用（ B B ）滤）滤波器。波器。A A带阻带阻B B带通带通C C高通高通D D低通低通3.3.要使要使RCRC低通滤波器的通带宽度加宽，则低通滤波器的通带宽度加宽，则RCRC值应（值应（

22、B B ）。）。A A增大增大B B减小减小C C不变不变第二部分：信号调理题型4.4.调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 （ ）。）。（1 1）相乘）相乘 （2 2）相除）相除 （3 3）相加）相加 （4 4）相减）相减5.5.电路中鉴频器的作用是（电路中鉴频器的作用是（ ）。）。1 1）使高频电压转变成直流电压）使高频电压转变成直流电压 2 2）使电感量转变为电压量）使电感量转变为电压量3 3）使频率变化转变为电压变化）使频率变化转变为电压变化 4 4）使频率转变为电流）使频率转变为电流6.6.一选频装置，其幅一选频装置，其幅频特性在频特性

23、在 区间近于平直，在区间近于平直，在 区间急剧衰减，这叫（区间急剧衰减，这叫（ ） 滤波器。滤波器。（1 1）低通）低通 （2 2）高通）高通 （3 3）带通）带通 （4 4）带阻）带阻2f02f第二部分：信号调理题型7.7.一带通滤波器，其中心频率是一带通滤波器，其中心频率是 ，-3dB-3dB带宽是带宽是B B，则滤波器，则滤波器的品质因数等于的品质因数等于 （1 1） （2 2） （3 3） （4 4） 8.8.测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（ D D ）。）。A A 精度精度 B B 灵敏度灵敏度 C C 精密度精密度 D D 分

24、辨力分辨力9.9.数字信号的特征是（数字信号的特征是（ B B ）。）。A A 时间上离散，幅值上连续时间上离散，幅值上连续B B 时间、幅值上都离散时间、幅值上都离散C C 时间上连续，幅值上量化时间上连续，幅值上量化D D 时间、幅值上都连续时间、幅值上都连续0fBf 0Bf 0Bf0Bf0第二部分：信号调理题型10.10.对连续信号进行采样时，若信号的记录时间不变，采样对连续信号进行采样时，若信号的记录时间不变，采样频率越高，则（频率越高，则（ C C ）。）。A A 泄漏误差越大泄漏误差越大 B B 频率混叠越严重频率混叠越严重C C 采样点数越多采样点数越多 D D 频域分辨率越低频

25、域分辨率越低第二部分：信号调理题型三、判断题三、判断题1.1.平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡（平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡（）2.2.调幅波是载波与调制信号的叠加。（调幅波是载波与调制信号的叠加。（ ）3.3.带通滤波器的波形因数值越大，其频率选择性越好。（带通滤波器的波形因数值越大，其频率选择性越好。（）4.4.将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。（将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。（）第二部分：信号调理题型四、问答题四、问答题1.1.有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在

26、工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在下列情况作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？下，是否可提高灵敏度？说明为什么？1 1）半桥双臂各串联一片；）半桥双臂各串联一片；2 2）半桥双臂各并联一片。）半桥双臂各并联一片。答案：电桥的电压灵敏度为答案：电桥的电压灵敏度为 ，即电桥的输出电压，即电桥的输出电压 和电阻的相和电阻的相对变化成正比。由此可知：对变化成正比。由此可知：1 1）半桥双臂各串联一片，虽然桥臂上的电阻变化增加）半桥双臂各串联一片，虽然桥臂上的电阻变化增加1 1倍，但桥臂总电阻也倍，但桥臂总电阻也增加增加1 1倍，其电阻的

27、相对变化没有增加，所以输出电压没有增加，故此法不倍，其电阻的相对变化没有增加，所以输出电压没有增加，故此法不能提高灵敏度；能提高灵敏度；2 2）半桥双臂各并联一片，桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一）半桥双臂各并联一片，桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一半，电阻的相对变化也没有增加，故此法也不能提高灵敏度。半，电阻的相对变化也没有增加，故此法也不能提高灵敏度。o/USR RoRUSR第二部分：信号调理题型2 2. .为什么在动态应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋为什么在动态应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？钮？答答：动态电阻应变仪采用高频交流电给

28、电桥供电，电桥工作在交流状态动态电阻应变仪采用高频交流电给电桥供电，电桥工作在交流状态，电桥的平衡条件为：，电桥的平衡条件为：Z Z1 1Z Z3 3=Z=Z2 2Z Z4 4|Z|Z1 1|Z|Z3 3|=|Z|=|Z2 2|Z|Z4 4| |， 由于导线分布、各种寄生电容、电感等的存在，光有电阻平衡是不能实由于导线分布、各种寄生电容、电感等的存在，光有电阻平衡是不能实现阻抗模和阻抗角同时达到平衡，只有使用电阻、电容两套平衡装置反现阻抗模和阻抗角同时达到平衡，只有使用电阻、电容两套平衡装置反复调节才能实现电桥阻抗模和阻抗角同时达到平衡。复调节才能实现电桥阻抗模和阻抗角同时达到平衡。3 3.

29、.试从调幅原理说明，为什么某动态应变仪的电桥激励电压频率为试从调幅原理说明，为什么某动态应变仪的电桥激励电压频率为10kHz10kHz，而工作频率为，而工作频率为01500Hz01500Hz？答：为了不产生混叠，以及解调时能够有效地滤掉高频成分，要求载波答：为了不产生混叠，以及解调时能够有效地滤掉高频成分，要求载波频率为频率为510510倍调制信号频率。动态应变仪的电桥激励电压为载波，频率倍调制信号频率。动态应变仪的电桥激励电压为载波，频率为为10kHz10kHz，所以工作频率（即允许的调制信号最高频率）为，所以工作频率（即允许的调制信号最高频率）为01500Hz01500Hz是合是合理的。理的。4231第二部分：信号调理题型4.4.调幅波是否可以看作是载波与调制信号的迭加？为什么？调幅波是否可以看作是载波与调制信号的迭加？为什么？答：不可以。因为调幅波是载波幅值随调制信号大小成正比变化，只有答：不可以。因为调幅波是载波幅值随调制信号大小成正比变化，只有相乘才能实现。相乘才能实现。5.5.什么是滤波器的分辨力？与哪些因素有关？什么是滤波器的分辨力？与哪些因素有关？答：滤波器的分辨力是指滤波器分辨相邻频率成分的能力。与滤波器带答：滤波器的分辨力是指滤波器分辨相邻频率成分的能力。与滤波器带宽宽B B、品质因数、品质