201415复习题与复习资料(学生)

测试技术课复习题一、填空类：（?分）1.测量系统的静态特性指标主要有。（?分）2.霍尔元件灵敏度的物理意义是。（?分）3.光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下效应,这类元件有；第二类是利用在光线作用下效应，这类元件有；第三类是利用在光线作用下效应，这类元件有。4.热电偶所产生的热电动势是电动势和电动势组成的，其表达式为Eab（T，T0）=。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在和之间，接入，它的作用。5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起，这种现象称为。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生，这种现象称为。（2分）6.变气隙式自感法感器，当街铁移动靠近铁心时，铁心上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分）7.仪表的精度等级是用仪表的（①相对误差②绝对误差③引用误差）来表示的。（2分）8.电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（①变面积型②变极距型③变介电常数型）外是线性的。（2分）9.电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax,其总电阻为Rmax，它的滑臂间的阻值可以用Rx=（①Xmax/xRmax,②x/XmaxRmax,③Xmax/XRmax④X/XmaxRmax）来计算，其中阻灵敏度Rr=（①2p(b+h)/At,②2pAt/b+h,③2A(b+b)/pt,④2Atp(b+h)）。（4分）10.传感器是__________________________________，传感器通常由直接响应于被测量的______和产生可用信号输出的______以及相应的组成。11.热电偶所产生的热电动势是由电动势和电动势组成。12.偏差式测量是指在的方法；零位测量是指_______________________________的方法；微差式测量是____________________________的方法。13.光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：第一类是利用在光线作用下__材料中电子溢出表面的_________现象，即外光电效应，___光电管以及光电倍增管_传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下材料电阻率发生改变的______现象，即内光电效应。光敏电阻传感器属于这一类。第三类是利用在光线作用下光势垒现象，即_光生伏特_____效应，光敏二极管及光敏三极管______传感器属于这一类。14.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的理想空载特性曲线具有严格的线性关系。假定电位器全长为Xmax，其总电阻为Rmax，它的滑臂间的阻值可以用Rx=来计算。假定加在电位器A、B之间的电压为Umax，则输出电压为Ux=。其电阻灵敏度RI=。电压灵敏度RU=。（7分）15.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械应力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（6分）16.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。霍尔式传感器可用来测量电流，磁场，位移，压力。（6分）17.测量过程中存在着测量误差。绝对误差是指测量值与被测量真实值之间的差值其表达式为；相对误差是指绝对误差与被测量真实值的比值其表达式为；引用误差是指绝对误差与测量仪表的上量限（满度）值A的百分比其表达式为。（7分）18.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=11.43㎜莫尔条纹的放大倍数K=573.2。（6分）19.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征。（5分）20.铂热电阻分度号为Pt100，则其在0℃时的电阻值是（）Ω21.测量的实质是一个比较的过程，即将被测量与和它同性质的标准量进行比较，获得()为（）的若干倍的数量概念。22.已知K型热电偶镍铬-镍硅，则其正极为（），负极为（）。23.分辨力是指传感器能够检出被测信号的最（）变化量，是指（）量纲的数。24.某温度传感器其测量范围为（），其量程为（）℃。25.热电偶热端和冷端的（）越大，热电偶的输出热电势就越大。26.选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选择的仪表量程为欲测量的（）左右为宜。二．简答题A类：1.光纤传感器的工作原理。答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。光纤传感器利用光导纤维，按其工作原理来分有功能型（或称物性型、传感型）与非功能型（或称结构型、传光型）两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导，而且具有测量的功能。非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件才能组成传感器。2.什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？说明热电偶测温原理及其工作定律的应用。分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法。答：=1\*GB3①热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）A、B串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不同的温度下，那么回路中就会存在热电动势。因而有电流产生相应的热电动势称为温差电动势或塞贝克电动势，通称热电动势。=2\*GB3②接触电动势：接触电动势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而在接触处形成的热电动势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。=3\*GB3③温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电动势。=4\*GB3④热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。=5\*GB3⑤热电偶三定律a中间导体定律热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端的温度相同，则对热电偶回路总的热电势不产生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。b中间温度定律任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T，冷端为T0时的热电动势等于该热电偶热端为T，冷端为Tn时的热电动势与同一热电偶热端为Tn，冷端为T0时热电动势的代数和。应用：对热电偶冷端不为0°C时，可用中间温度定律加以修正。热电偶的长度不够时，可根据中间温度定律选用适当的补偿线路。c参考电极定律如果A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体C（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（T，T0）时分别为EAC(T,T0)，EBC(T,T0)，那么在相同温度下，又A、B两热电极配对后的热电动势为EAB(T,T0)=EAC(T,T0)﹣EBC(T,T0)实用价值：可大大简化热电偶的选配工作。在实际工作中，只要获得有关热电极与标准铂电极配对的热电动势，那么由这两种热电极配对组成热电偶的热电动势便可由上式求得，而不需逐个进行测定。=6\*GB3⑥误差因素：参考端温度受周围环境的影响。措施：①0°C恒温法②计算修正法（冷端温度修正法）③仪表机械零点调整法④热电偶补偿法⑤电桥补偿法⑥冷端延长线法3.人们说，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势，为什么？答：传感器在经历了模拟量信息处理和数字量交换这两个阶段后，正朝着智能化、集成一体化、小型化方向发展，利用微处理机技术使传感器智能化是在20世纪80年代新型传感器的一大进展，通常称之为SMART传感器。它有如下功能和特点：=1\*GB3①功能自补偿功能：如非线性、温度误差响应时间等的补偿。自诊断功能：如在接通电源时自检。微处理器和基本传感器之间具有双向通信功能，构成一死循环工作系统。信息存储和记忆功能。数字量输出和显示。=2\*GB3②优点：精度高，可通过软件来修正非线性，补偿温度等系统误差，还可补偿随机误差，从而使精度大为提高。有一定的可编程自动化能力。包括指令和数据存储、自动调零、自检等。功能广。智能传感器可以有多种形式输出，通过串口、并口、面板数字控制数或CRT显示，并配打印机保存资料。功能价格比大。在相同精度条件下，多功能智能传感器比功能普通的传感器性能价格比大。由此可见，智能（SMART）化设计是传感器传统设计中的一次革命，是世界传感器的发展趋势。4.简述电阻应变片式传感器的工作原理。答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。5.什么是传感器静态特性？答：传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。6.改善传感器性能的技术途径有哪些？答：进行可靠性设计。其典型的设计程序如下：首先是明确可靠性指标，产品的可靠性指标应与产品的功能、性能一起被确定。可靠性指标应符合产品的特点，它可以是单一的可靠性特征值，也可以是由多个可靠性特征值构成的可靠性指标体系，确定产品可靠性指标以后的可靠性设计程序依次：建立系统可靠性模型；可靠性分配；可靠性分析；可靠性预测；可靠性设计和评审；试制品的可靠性试验和最终的改进设计。可靠性设计的原则是：首先要尽量简单，元件少、结构简单、工艺简单、使用简单、维修简单，其次是技术上成熟、选用合乎标准的原材料和元件、采用保守的设计方案。对于看似先进但不够成熟的产品或技术应持慎重的态度。采用局部失效不致对全局造成严重后果和预测可靠性高的方案。7.什么是系统误差？系统误差产生的原因是什么？如何减小系统误差？答：当我们对同一物理量进行多次重复测量时，如果误差按照一定的规律性出现，则把这种误差称为系统误差。系统误差出现的原因有：=1\*GB3①工具误差：指由于测量仪表或仪表组成组件本身不完善所引起的误差。=2\*GB3②方法误差：指由于对测量方法研究不够而引起的误差。=3\*GB3③定义误差：是由于对被测量的定义不够明确而形成的误差。=4\*GB3④理论误差：是由于测量理论本身不够完善而只能进行近似的测量所引起的误差。=5\*GB3⑤环境误差：是由于测量仪表工作的环境（温度、气压、湿度等）不是仪表校验时的标准状态，而是随时间在变化，从而引起的误差。=6\*GB3⑥安装误差：是由于测量仪表的安装或放置不正确所引起的误差。=7\*GB2⑺个人误差：是指由于测量者本人不良习惯或操作不熟练所引起的误差。减小系统误差的方法：=1\*GB3①引入更正值法：若通过对测量仪表的校准，知道了仪表的更正值，则将测量结果的指示值加上更正值，就可得到被测量的实际值。=2\*GB3②替换法：是用可调的标准量具代替被测量接入测量仪表，然后调整标准量具，使测量仪表的指针与被测量接入时相同，则此时的标准量具的数值即等于被测量。=3\*GB3③差值法：是将标准量与被测量相减，然后测量二者的差值。=4\*GB3④正负误差相消法：是当测量仪表内部存在着固定方向的误差因素时，可以改变被测量的极性，作两次测量，然后取二者的平均值，以消除固定方向的误差因素。=5\*GB3⑤选择最佳测量方案：是指总误差为最小的测量方案，而多数情况下是指选择合适的函数形式及在函数形式确定之后，选择合适的测量点。8.什么是传感器的可靠性？可靠性设计程序和原则是什么？答：传感器的可靠性是指传感器在规定条件、规定时间，完成规定功能的能力。可靠性设计程序：=1\*GB3①建立系统可靠性模型=2\*GB3②可靠性分配=3\*GB3③可靠性分析=4\*GB3④可靠性预测=5\*GB3⑤可靠性设计评审=6\*GB3⑥试制品的可靠性试验=7\*GB3⑦最终的改进设计可靠性设计原则：=1\*GB3①尽量简单、组件少、结构简单=2\*GB3②工艺简单=3\*GB3③使用简单=4\*GB3④维修简单=5\*GB3⑤技术上成熟=6\*GB3⑥选用合乎标准的原材料和组件=7\*GB3⑦采用保守的设计方案9.什么是传感器的失效？失效有哪几种？失效分析方法有哪几种？答：产品丧失完成规定功能能力所有状态及事件的总和叫失效。失效的分类：=1\*GB3①按失效发生场合分：试验失效、现场失效=2\*GB3②按失效的程度分：完全失效、局部失效=3\*GB3③按失效前功能或参数变化的性质分：突然失效、退化失效=4\*GB3④按失效排除的性质分：稳定性失效、间歇失效=5\*GB3⑤按失效的外部表现分：明显失效、隐蔽失效=6\*GB3⑥按失效发生的原因分：设计上的失效、工艺上的失效、使用上的失效=7\*GB3⑦按失效的起源分：自然失效、人为失效=8\*GB3⑧按与其它失效的关系分：独立失效、从属失效=9\*GB3⑨按失效浴盆曲线上不同阶段分：早期失效、偶然失效、耗损失效等失效分析的方法：=1\*GB3①失效模式、效应及危害度分析=2\*GB3②工艺过程FMMEA及质量反馈分析=3\*GB3③失效树分析方法二．简答题B类：1、试写出测试系统组成,并画出结构图.2、试说明下式各代表的含意:eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)3、试说明压电式传感器的基本原理、测量电路采用何种放大方式？4、试说明典型的NTC、PTC热敏电阻的特性曲线与金属铂电阻的特性关系？5、试说明测量长度、位移都应用哪些类型的传感器？举一例说明。6、试说明非电量检测系统的基本构成及功能，画出结构图。7、试说明热电阻与仪表电桥或放大器接线有几种方式各有何特点，并画图说明。8、试说明热电偶为什么要选用补偿导线？选用补偿导线时应注意哪些问题？9、试说明霍尔传感器由什么效应产生的霍尔电势，霍尔元件的符号和基本电路如何表示？10、半导体NTC、PTC、CTR热敏电阻与金属铂电阻各自特点是什么？11、试说明非电量检测系统的基本构成。12、试说明一阶传感器的动态响应特性主要取决于哪些动态特性指标？13、试说明信号的定义及分类。14、试说明电阻应变计(片)的材料分类。15、试说明测量长度、位移都应用哪些类型的传感器？举一例说明。三．单项选择题：1、测试技术的基本任务是()。A、获取有用的信息；B、测量；C、获取数据；D、测量系统性能；2、从时域看，系统的输出是其输入与该系统（）的卷积。A、输出函数；B、测量参数；C、阶跃信号；D、脉冲响应函数；3、信号的时域描述，以（）为独立变量；A、幅值函数；B、傅立叶函数；C、频率或；D、时间()；4、如果一个信号的最高频率为50Hz，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（）Hz以上。A、50Hz；B、100Hz或50Hz2倍；C、50Hz的一半；D、10Hz；5、在桥式测量电路中，根据其（）的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。A、电阻；B、电桥；C、激励电压（或电源）；D、应变片；6、金属电阻应变片主要利用（）引起的电阻变化。A、导体机械形变；B、半导体电阻率的；C、电阻率的变化；D、半导体压阻效应；7、压电式传感器是利用某些物质的（）而工作的。A、压阻效应；B、压电效应；C、机械应变；D、电阻率变化；8、带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1，其带宽B=；若其带宽为1/3倍频程则fc2=（）。A、fc1；B、fc1；C、10fc1；D、fc1（或1.26fc1）；9、属于能量控制型的传感器有电阻式传感器、涡电流传感器、电容式传感器、（）等。A、热电偶传感器；B、压电传感器；C、电感式传感器；D、测速发电机；10、二阶系统的阻尼比的理想区间为（）A、0.1～0.2；B、0.3～0.5；C、0.6～0.8；D、0.9～1；11、信号的频域描述，以（）为独立变量。A、频率或；B、傅立叶函数；C、幅值函数；D、时间()；12、半导体应变片主要利用()引起的电阻变化。A、导体机械形变；B、半导体结构变化；C、表面电子的变化；D、半导体压阻效应；13、描述非周期信号的数学工具是（）A、三角函数；B、傅氏级数；C、傅氏变换；D、拉氏变换；14、两个正玄信号存在同频（）A、不一定相关；B、一定相关；C、一定不相关；D、相互独立；15、正玄函数的双边频谱是（）A、虚频谱；B、实频谱；C、指数频谱；D、脉冲频谱；设有一电路，是工作桥臂，，，是固定电阻，且。工作时，则电桥输出电压（）。为电桥的电源电压。A、；B、；C、；D、17、调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号（）。

A、相乘；B、相除；C、相加；D、相减；电路中鉴频器的作用是（）。A、使高频电压转变成直流电压；B、使电感量转变为电压量；C、使频率变化转变为电压变化；D、使频率转变为电流；一选频装置，其幅—频特性在区间近于平直，在区间急剧衰减，这叫（）滤波器。A、低通；B、高通；C、带通；D、带阻；一带通滤波器，其中心频率是，-3dB带宽是，则滤波器的品质因数等于（）。A、B、C、D、21、不能用确定的数学公式表达的信号是（）信号。A、复杂周期；B、非周期；C、瞬态；D、随机；22、平稳随机过程必须（）。A、连续B、统计特征与时间无关C、各态历经D、一阶系统的动态特性参数是（）。A、固有频率；B、阻尼比；C、时间常数；D、灵敏度；24、系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最大差值称为（）。A、回程误差；B、绝对误差；C、相对误差；D、非线性误差；25电阻应变片的输入为（）。A、力；B、应变；C、速度；D、加速度；26、（）用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。A、传递函数；B、互相关函数；C、互谱密度函数；D、相干函数；为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（）放大器。A、电压；B、电荷；C、微分；D、积分；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()传感器。A、电容式；B、压电式；C、电阻式；D、电涡流式；信号分析设备可分析的频率低于磁带记录仪记录信号的频率，可将磁带（），也可达到分析的目的。A、重放速度放快；B、重放速度放慢；C、重放速度不变；D、多放几次；30.一阶系统的阶跃响应中，超调量（）。A、存在，但<5％；B、存在，但<1；C、在时间常数很小时存在；D、不存在31、信号的频域描述，以（）为独立变量。A、频率或；B、傅立叶函数；C、幅值函数；D、时间()；32、半导体应变片主要利用()引起的电阻变化。A、导体机械形变；B、半导体结构变化；C、表面电子的变化；D、半导体压阻效应；33、描述非周期信号的数学工具是（）A、三角函数；B、傅氏级数；C、傅氏变换；D、拉氏变换；34、两个正玄信号存在同频（）A、不一定相关；B、一定相关；C、一定不相关；D、相互独立；35、正玄函数的双边频谱是（）A、虚频谱；B、实频谱；C、指数频谱；D、脉冲频谱；两环节的相频特性各为和，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为（）。A、；B、；C、；D、；37、一阶系统的阶跃响应中，超调量（）。A、存在，但<5％；B、存在，但<1；C、在时间常数很小时存在；D、不存在；38、忽略质量的单自由度振动系统是（）系统。A、零阶；B、一阶；C、二阶；D、高阶；39、一阶系统的动态特性参数是（）。A、固有频率；B、线性度；C、时间常数；D、阻尼比；用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值（）倍所经过的时间作为时间常数。A、0.632；B、0.865；C、0.950；D、0.982；41.某采购员分别在三家购买大米100㎏、苹果10㎏、巧克力1㎏，发现均缺少0.5㎏，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是（）。A.绝对误差B.精度误差C.相对误差D.测量误差42.用测速仪测量汽车的速度属于（）。A.接触式测量B.非接触式测量C.模拟式测量D.静态测量43.电阻式传感器是将被测量的变化转换为（）的变化。A.电容值B.电压值C.电感值D.电阻值44.特殊环节及重要场合使用的元件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了（）。A.提高精度B.加速其衰老C.测试其各项指标D.提高可靠性45.在传感器中能够直接感受被测物理量的是（）。A.测量转换电路B.敏感元件C.传感电路D.电桥电路46.附近建筑工地的打桩机一开动，数字仪表的显示就乱跳，这种干扰属于（B）。A.电磁干扰B.机械振动干扰C.热干扰D.湿度干扰47.电阻值随随着温度升高而降低的热敏电阻称之为（B）。A.正温度系数变化B.负温度系数变化C.临界突变型D.PTC型48.盛夏一到，有些基于计算机的检测装置就经常出现测量不稳定和死机现象，这种干扰属于（C）。A.电磁干扰B.机械振动干扰C.热干扰D.湿度干扰49.光伏检测技术主要利用了（D）。A.光化学效应B.感光效应C.光热效应D.光电效应50.在实验室中测量金属熔点时，冷端温度补偿采用（B），可减少测量误差。A.冷端补偿器法B.冰浴法C.计算修正法D.仪表机械零点调整法四．计算题A类：1、已知以阻值，灵敏度的电阻丝应变片与阻值为的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大，当应变片的应变为1000时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压。2、将一只灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60mV,求热电偶热端的温度为多少?3、用石英晶体加速度计测量机器的振动，已知加速度计的灵敏度为5pC/g（g为重力加速度），电荷放大器的灵敏度为50mV/pC，当机器振动达到最大加速度时，相应的输出幅值为2V，求机器的振动加速度。（1PC=10-12C）某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV；t→∞时，输出为100mV；在t=5s时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。4、想用一个一阶系统作100Hz正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5%之内，则时间常数应取多少？若用具有该时间常数的同一系统作50Hz正弦信号的测量，问此时振幅误差和相角差是多少？计算题B类：1.图示电荷放大器中Ca=100pF，Ra=∞，Rf=∞，Ri=∞，CF=10pF。若考虑引线电容CC影响，当A0=104时，要求输出信号衰减小于1%，求使用90pF/m的电缆，其最大允许长度为多少？答：解得2.将一只灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60mV,求热电偶热端的温度为多少?答：℃3.有一数字温度计，测量范围为－50～150℃,精度0.5级,求当示值分别为-20℃,100℃时的绝对误差和示值相对误差。答:1）绝对误差为：℃-20℃时相对误差为：100℃时相对误差为：4.欲测量250V电压，要求测量示值相对误差不大于±0.5%,问选用量程为250V电压表,其精度为那一级?若选用量程为300V和500V的电压表,其精度又分别为哪一级?答:4.绝对误差为：即选用精度为0.5级的250V电压表。则量程为300V的应用精度为0.4级，量程为500V的精度为0.25级。5.已知待测电压为400V左右,现有两只电压表,一只1.5级,测量范围0～500V;另一只0.5级,测量范围0～1000V,问选用那只表测量较好?为什么?答:5.第一只绝对误差为相对误差为第二只绝对误差为相对误差为