测试技术2023年复习题

2023一.填空题时间常数τ是一阶传感器动态特性参数，时间常数τ越小，响应越快，响应曲线越接近于输入阶跃曲线。满足测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为一常数和相频特性与频率成线性关系。电荷放大器常用做压电传感器的后续放大电路，该放大器的输出电压与传感器产生的电荷量成正比，与电缆引线所形成的分布电容无关。4．当测量较小应变值时，应选用电阻应变效应工作的应变片，而测量大应变值时，来打算。电感式和电容式传感器常承受差动方式，不仅可提高灵敏度，且能改善或消退非线性。电涡流传感器是利用金属材料的电涡流效应工作，可分为低频透射式和高频反射式两种，其中前者常用于材料厚度的测量。8．在调制解调技术中，将掌握高频振荡的低频信号称为调制波，载送低频信号的高频振荡信号称为载波，将经过调制过程所得的高频振荡波称为已调制波。Rx为 10 。

()100cos，则该信号的均值为 0 ，均方根值022.当压电式传感器使用电荷放大器，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。23.抗混滤波器是一种足关系式低通滤波器，其上限截止频率f22.当压电式传感器使用电荷放大器，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。23.抗混滤波器是一种足关系式低通滤波器，其上限截止频率ff之间的关系应满。csRCRC频率混叠是由于采样频率过低引起的，泄漏则是由于信号截断所引起的。作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进展转换的元件称为敏感元件。在τ为 0 状况下，自相关函数值到达最大值。某周期信号的周期为0.2s，则该信号的3次谐波重量的频率为 15 。周期信号的频谱具有 离散 性， 谐波 性和衰减性。假设采样频率过低，不满足采样定理，则被采样信号的频谱会产生 频混 现象。在外力作用下，金属应变式传感器主要产生几何尺寸变化，而压阻式传感器主要是电阻率 发生变化，两者都引起 电阻值 发生变化。衡量传感器在同一工作条件下，对同一被测量进展屡次连续测量所得结果之间的不全都程度的指标为 重复性 。电感式和电容式传感器常承受 差动 构造来提高其灵敏度，改善非线性误差。描述一阶系统动态特性的参数是时间常数，其值越 小 ，则该系统频带越宽响应越快。24、测试信号调理电路主要有电桥电路、放大电路、调制解调电路。25、测试系统的静态特性指标有非线性度、灵敏度、回程误差 。26、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的斜率 。27、传感器按信号变换特性可分为组合型、一体化型。28、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合相邻相反、相对一样的变化，才能使输出有最大值。29、信号分析的过程主要包括：信号分析、信号处理。30、系统动态特性在时域可用传递函数来描述，在复数域可用频率函数来描述，在频域可用脉冲响应函数 来描述。31、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对差模信号有放大作用。32、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，缘由是导线间存在 分布电容。33、压控振荡器的输出电压是方波信号，其频率与输入的掌握电压成线性关系。34、调频波的解调又称鉴频 ，其解调电路称为 鉴频器 。35、滤波器的通频带宽和响应时间成 反比 关系。36、滤波器的频率区分力主要由其 宽带B 打算。37、对于抱负滤波器，滤波器因数λ＝1。38、带通滤波器可由低通滤波器〔f

〕和高通滤波器〔f〕串联而成〔f>f。c2 c1 c2 c139、测试系统的线性度和滞后度是由 系统误差引起的；而重复性误差是由 随机误差引起的。为了求取测试装置本身的动态特性，常用的试验方法是频率响应法和阶跃响应法。测试技术是测量和试验技术的统称。工程测量可分为 静态测量 和动态测量。测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。将电桥接成差动方式习以提高灵敏度 ，改善非线性，进展温度 补偿。为了 补偿温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻 桥臂上。调幅信号由载波的幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。绘制周期信号x(t)的单边频谱图，依据的数学表达式是 傅氏三角级数中的各项系数 ，而双边频谱图的依据数学表达式是傅氏复指数级数中的各项系数 。信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为均方值度(信号的平均功率)。

2，它描述测试信号的强点是连续的。余弦函数只有 实频 谱图，正弦函数只有虚频谱图。x(t的傅氏三角级数开放式中：a

表示余弦重量的幅值

表示正弦重量的幅值 ，a0

n n表示直流重量。将电桥接成差动方式习以提高灵敏度，改善非线性，进展温度补偿。调幅信号由载波的 幅值携带信号的信息而调频信号则由载波的 频率 携带信号的信息。调幅过程在频域相当于 频率搬移 过程，调幅装置实质上是一个乘法器。测试技术是测量和试验技术的统称。工程测量可分为 静态测量 和 动态测量 。测量结果与被测真值之差称为测量误差。确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 离散的 ，后者频谱特点是连续的。x(t)的单边频谱图，依据的数学表达式是傅氏三角级数中的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅氏复指数级数中的各项系数 。周期信号的傅氏三角级数中的n是从0到开放的傅氏复指数级数中的n是从 －∞ 到＋∞ 开放的。二.选择题1．离散、周期的时域信号频谱的特点是〔C〕的。A非周期、离散 B非周期、连续 C、周期、离散 D周期、连续2．按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量掌握型的是〔C。A电阻传感器 B电感传感器 C光电传感器 D电容传感器3．变磁通感应式传感器在测量轴的转速时，其齿盘应承受〔B〕材料制成。A金属 B导磁 C塑料 D导电4．测试装置能检测输入信号的最小变化力量，称为〔D。A精度 B灵敏度 C周密度 D区分力5．数字信号的特征是〔B。A时间上离散，幅值上连续C时间上连续，幅值上量化

B时间、幅值上都离散D时间、幅值上都连续传感器灵敏度越高，表示该传感器〔B。A工作频带越宽C线性范围越宽

B单位输入引起的输出量越大D允许的输入量越大周期信号傅立叶级数中的各项系数表示各谐波重量的〔C。A相位 B周期 C振幅 D频率A/D〔B。2A区分力越低 B转换精度越高 C转换速度越快 D转换时间越短9．滤波器的-3dB频率指输出信号幅值为输入信号幅值的〔C〕时所对应的截止频率。22A B1 C2

/2 D1/2不能用于材料厚度的非接触测量的传感器为〔C。A涡流式 B电容式 C压电式D光电式描述传感器静态特性的指标有 D 。A幅频特性 B稳定时间 C动态范围 D线性度以下统计参数中，用以描述随机信号波动范围的参数为 B 。A均值 B方差 C均方值 D概率密度函数13.信号的时域描述与频域描述通过 C 来建立关联。A拉氏变换 B卷积 C傅立叶变换 D相乘14．抱负滤波器在通带内的幅频特性为 A 。A常数 B零 C零或常数 D无法确定15.假设隔振台对低频鼓励起不了明显的隔振作用但对高频鼓励却有很好的隔振作用那么，隔振台属于 B 。A高通滤波器 B低通滤波器 C带通滤波器 D带阻滤波器16测试装置能检测输入信号的最小变化力量，称为 D 。A量程 B灵敏度 C准确度 D区分力17变磁通式转速传感器的测速齿轮的齿数为30，假设测得感应电动势的频率为300Hz，则被测轴的转速为 D 。2A300转/分 B480转/分 C900转/分 D600转/分18滤波器的-3dB截止频率指信号幅值衰减为输入幅值 C 对应的频率。22A B1 C2

/2 D1/219对连续信号进展采样时，假设信号的记录时间不变，采样频率越高，则 C 。A泄漏误差越大 B频率混叠越严峻C采样点数越多 D频域区分率越低20．压电式传感器目前多用于测量 D 。A静态力 B温度 C速度 D加速度与动态力21．当时，两信号的相互关函数呈周期变化，说明两信号必定 B 。A为周期信号 B含有同频率的周期成分C为非周期信号 D含有不同频率的周期成分22滤波器的带宽越小，表示该滤波器 D 。A建立时间越短，频率区分率越低 B建立时间越长，频率区分率越低C建立时间越短，频率区分率越高 D建立时间越长，频率区分率越高假设 、分别为变极距型电容式传感器极板间的初始极距和极距变化量，S为极板0面积，在1的条件下，该电容传感器灵敏度近似为 D 。 S S 2 20 0假设瞬变信号x(t)的频谱为X(f)，则信号ax(bt)(其中a、b均为正实常数)的频谱为A 。aX(faX(f)bB (fbbabb f a fC X( ) D X( )a a b a25测试系统动态特性的测定方法包括阶跃响应试验和 A 试验。A频率响应 B脉冲响应 C传递函数 D任意输入响应26．以下 C 的频谱为连续频谱。A周期矩形脉冲 B正弦函数 C矩形窗函数 D周期方波单位脉冲函数的采样特性表达式为 A 。A

x(t)(tt0

)dtx(t0

) Bx(t)*(tt0

)x(tt)0Cx(t)*(t)x(t) D(t)1属于物性型传感器为 D 。A应变式传感器 B电感式传感器 C电容式传感器 D压电式传感器29．可以实现非接触振动测量的传感器为 B或者C 。A应变式传感器 B电感式传感器 C电容式传感器 D压电式传感器30．动态电阻应变仪中相敏检波电路的作用是 B 。A幅值调制 B幅值解调 C频率解调 D滤波直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将(C)。A．增大 B．削减 C.不变D.变化不定调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。A相乘 B．相加 C．相减 D.相除描述周期信号的数学工具是(D)。A．相关函数 B．拉氏变换 C．傅氏变换 D.傅氏级数34．以下函数表达式中，(B)是周期信号。A．x(t)A．x(t)0

当t0当t0B．x(t)20eatcos20t (t)C．x(t)5sin20t10cos10t (t)时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为(B)。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、幅值增高非线性度是表示定度曲线(A)的程度。偏离其拟合直线 B．接近真值 C．正反行程的不重合一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围(B)。A．越宽 B．越窄 C．不变以下哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件〔D〕A.波登管 B．膜片C．波浪管 D．电阻应变片对于单向应力状态的测量，贴应变片时，应变片的方向与主应力方向应当相交成〔A〕A.0° B．45°C．90° D．30°二阶装置引入适宜阻尼的目的是C。使系统不发生共振 B．使得读数稳定C．获得较好的幅频、相频特性41．为了保证明现极距变化型差动电容传感器的差开工作，传感器的两个电容应当连接成(A)。A．并联电路 B．串联电路 C．电桥电路42．要使RC低通滤波器的通带加宽，则RC值应(B)。A.增加 B．削减 C．不变43．描述非周期信号的数学工具是C 。A三角函数 B．拉氏变换 C.傅氏变换 D.傅氏级数以下信号中．C 信号的频谱是连续的。A．x(t)Asin(wt1

)Bsin(3wt2

) B．x(t)5sin30t3sin 50tC.x(t)eatsint0数字信号的特征是 B 。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46．测试装置能检测输入信号的最小变化力量，称为(D)。A.精度 B．灵敏度 C．周密度 D.区分率47．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〔B。A．卷积 B．傅氏变换对 C．拉氏变换对 D．微分48．多种信号之和的频谱是C。A.离散的 B.连续的 C.随机的D.周期的二阶装置，用相频特性中(w)900w作为系统的固有频率的估量值，该值与系统阻尼率的大小〔B。A．有关 B．无关 C．略有关系 D．有很大关系滤波器的上、下截止频率为f ,fc2 c1f f f

f0f

；则它们的关系是(A)。f ff=0

c2

f=c2 0 2

f0

=c2 c12三、简答题依据滤波器的选频作用，一般将滤波器分为低通、高通、带通和带阻滤波器。以下图为这些滤波器的幅频特性，请分别标注出来。并列出4A(A(f)11A(f)0 0fc1 fc2 f

0fc1 f

1A(A(f)A(f)fc1 fc2 f

fc2 f度幅度幅度幅0Fs/20Fs/2频率频率带通 (b) 高通 (c) 带阻 (d) 低通主要特征参数〔任选4个：截止频率(2)带宽(3)纹波幅度(4)品质因子(5)倍频程选择性(6)滤波器因数2．以下图为同一正弦信号分别用一样时宽的矩形窗和汉宁窗截断后得到的频谱图。请指出下面二个频谱图分别承受以上哪个窗函数得到的，并说出这两种窗函数的主要特点。汉宁窗 (b) 矩形窗答：矩形窗的特点：主瓣比较集中。但旁瓣较高，并有负旁瓣，导致变换中带进了高频干扰和泄漏，甚至消灭负谱现象。汉宁窗的特点：主瓣较宽，旁瓣较低，衰减速度也较快。但带宽加宽，使得频率区分力下降。什么是测试？说明测试系统的构成及各组成局部的作用。答：测试是测量和试验的综合，是一种争论型的探究型的、论证型的测量过程，也是猎取信息的过程。测量对象传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了肯定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。是测试系统中的关键部件。中间转换电路〔信号调理电路：作用是将传感器的输出信号其适合显示、纪录、数据处理。信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理〔如：计算、频谱分析、数据储存等〕显示、记录局部：作用是输出测试结果。说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？答：一样之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)ε+λEε,其中H为材料的泊桑比，E为材料的弹性模量，(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化，λEε是由电阻率的变化引起的阻值变化。不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R≈(1+2H)ε，S≈1+2H；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。所以dR/R=λEε，S≈λE。各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。选用传感器的原则是什么？根本原则是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。〔1〕静态特性方面：a、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b、传感器的区分率〔力〕从数据上应小于测量要求的区分率〔力c、满足实际要求的条件下，精度不宜过高。信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？答：①各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系，并尽量不失真；②尽可能减小或消退各种干扰。7.周期信号的频谱具有哪几个特点？答：①周期信号的频谱是离散的。②每条谱线只消灭在基波频率的整倍数上，基波频率是各重量频率的公约数。③各频率重量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。工程中常见的周期信号，其谐的谐波重量。提高灵敏度。试问，在半桥上各串联一片的状况下，是否可以提高灵敏度？为什么？答：不能提高灵敏度。由于半桥双臂时，其输出电压为：1Ru uo 2i R2R R当量桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为 2R R即仍旧没有发生变化，故灵敏度不变。要提高灵敏度只能将双臂电桥改为全桥连接。这时u uR。o i R什么是调制和解调？为什么要调制？〔5分〕答：所谓调制，就是在调制信号〔测试信号〕的掌握下，使载波信号〔工作信号〕的某些参数〔如幅值、频率、相位〕发生变化的过程。解调，就是从已调制波中恢复出调制信号的过程一般的被测量，如力、位移、应变等，经传感器检测变换后，常常是一些缓变的电信号。经过调制后，承受沟通放大，比直接用直流放大，效果好；另外，调制波抗干扰力量强，也便于传输。在机械工程中常见的有哪些参数的测量？振动信号的测量；声强测量；声放射测量；位移的测量；流量的测量；压力的测量等。四.计算题2秒时到达输入最大值的20%，试求：测试系统的时间常数和当输出到达最大值的95%时，需多长时间？txyt t 2tx解： 1eτ1eτ20%2In0.8τyt

τ9s9t t91111eτxt1

1e1

95%9et10.059t9In0.0527s1

TtT求以下图周期性锯齿波

的傅立叶级数，并绘出其频谱图。T 2 2xx(t)1‥‥‥-T/2T/2‥‥‥t0-1解：a 0n4 2 8

8 costT/2

b T/

T/2tn

t

0 T/2

0 n T 0 T

02

T2 0n2k

0 T2

n 0 n 0 0 02n

n2 n2k1n

k整数xt2sin 1 t1sin3t1sin3t1sin5tt- sin2 π 0 2 0 3 0 4 0 5 0 πAbn nA2 nπ

0 n为奇数π nπ n为偶数nπ0 2 30 0

4 50 0

n 0 0

2 30

4 5 n0 0 0xtAcosωt的均值、均方值、自相关函数和自谱。解：均值

lim Acosωtdt01 T 1 Tx TT0 T01 T

1

2 A2

T1

A2均方值

lim x2tdt Acosωt dt

1cos2ωtdtx TT 0 T 0 T

02 21 T 1 T A2R

lim xtxtdt A2cosωtcosωtdt

cosωx TT 0 T 0 2S

x 2 0 0有一薄壁圆管式拉力传感器如以下图所示。其弹性元件材料的泊松比为0.3，电阻应R、R、RR

阻值一样，且灵敏系数均为2，应变片贴片位置如下图。假设受拉力1 2 3 4P作用，问：欲测量拉力P的大小，应如何正确组成电桥？请画出相应的电桥。当供桥电压ei

2V，1

300με时，输出电压eo

是多少〔1με1106〕？PR3R4PR3R4PR3R2R2R4R1R4e0R1R4e0RR23ei(2)R、R、R、R应变分别为ε，ε，ε，ε。1 2 3 4 1 2 3 4由于泊松比μ=0.3R、R的应变ε=ε=-με=-0.3×300=-903 4ΔR

3 4ΔR

1 1 e

2 3R R

Ke0 i1 2 3 4

1 2 3 4 i4一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径