2025年工程测试技术真题库及答案

2025年工程测试技术练习题库及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某应变片的灵敏系数为2.1，当承受ε=1500με的应变时，其电阻相对变化量ΔR/R约为（）A.0.315%B.0.21%C.0.42%D.0.15%答案：A解析：ΔR/R=Kε=2.1×1500×10⁻⁶=0.00315=0.315%2.压电式传感器测量电路中，电荷放大器与电压放大器相比，其主要优点是（）A.输出电压与电缆电容无关B.电路结构更简单C.适用于静态测量D.灵敏度更高答案：A解析：电荷放大器输出电压仅与电荷量和反馈电容有关，不受电缆分布电容影响，稳定性更好。3.为了测量旋转轴的扭矩，最适合的传感器是（）A.压阻式传感器B.磁电式扭矩传感器C.电感式位移传感器D.热电偶答案：B解析：磁电式扭矩传感器通过测量旋转轴上两个齿轮的相位差实现扭矩测量，适合动态旋转场景。4.测试系统的幅频特性A(ω)在通频带内为常数，相频特性φ(ω)为线性关系时，可实现（）A.幅值不失真B.相位不失真C.幅值和相位均不失真D.频率不失真答案：C解析：不失真测试要求A(ω)=A₀（常数），φ(ω)=-t₀ω（线性），两者需同时满足。5.下列哪种信号属于确定性信号？（）A.环境噪声B.正弦振动信号C.随机路面激励D.电子元件热噪声答案：B解析：正弦信号可用明确数学表达式描述，属于确定性信号；其余为随机信号。6.用一阶系统测量100Hz的正弦信号，若要求幅值误差不超过5%，则系统的时间常数τ应满足（）（已知一阶系统幅频特性A(ω)=1/√(1+(ωτ)²)）A.τ≤0.001sB.τ≤0.002sC.τ≤0.003sD.τ≤0.004s答案：A解析：幅值误差≤5%即A(ω)≥0.95，代入得1/√(1+(2π×100τ)²)≥0.95，解得τ≤0.001s。7.电涡流式传感器的工作原理基于（）A.压电效应B.压阻效应C.电磁感应D.热电效应答案：C解析：电涡流传感器利用金属导体在交变磁场中的电涡流效应，属于电磁感应原理。8.对某信号进行频谱分析时，若采样频率为10kHz，信号最高频率成分约为4kHz，则下列说法正确的是（）A.不会发生混叠B.会发生混叠C.需将采样频率降至8kHzD.需将信号最高频率提升至5kHz答案：A解析：根据奈奎斯特采样定理，采样频率需大于信号最高频率的2倍（10kHz>2×4kHz=8kHz），故不会混叠。9.测量温度时，若被测对象温度变化剧烈（如发动机燃烧室），最适合的传感器是（）A.铂电阻B.热电偶C.热敏电阻D.红外辐射温度计答案：D解析：红外温度计非接触测量，响应速度快，适合高温、动态场景。10.测试系统的静态特性指标中，回程误差反映的是（）A.输入输出曲线的重复程度B.输入输出曲线的偏离程度C.正反行程输入输出曲线的不重合程度D.测量结果的分散程度答案：C解析：回程误差（滞后）是指输入由小到大和由大到小变化时，输出曲线的不重合程度。11.下列哪种调制方式常用于将缓变信号转换为频带适合传输的信号？（）A.调幅（AM）B.调频（FM）C.调相（PM）D.脉冲编码调制（PCM）答案：A解析：调幅通过高频载波携带缓变信号，适合传输低频或直流信号。12.某加速度传感器的灵敏度为100mV/g（g为重力加速度），测量时输出电压为2V，则被测加速度约为（）A.20gB.10gC.5gD.2g答案：A解析：加速度=输出电压/灵敏度=2V/0.1V/g=20g。13.为了减小应变片测量中的横向效应误差，应选择（）A.短接式应变片B.箔式应变片C.丝式应变片D.半导体应变片答案：B解析：箔式应变片的横向栅丝短，横向效应小于丝式应变片，误差更小。14.测试系统的动态特性可以通过（）方法进行标定。A.阶跃响应法B.正弦响应法C.脉冲响应法D.以上均是答案：D解析：阶跃、正弦、脉冲信号是常用的动态特性标定输入信号。15.下列哪项不是数字信号处理的优势？（）A.抗干扰能力强B.便于存储和传输C.可实现复杂算法D.实时性要求低答案：D解析：数字信号处理通过计算机实现，实时性取决于算法复杂度，并非必然要求低。二、填空题（每题2分，共20分）1.传感器的基本组成包括敏感元件、________和转换电路。答案：转换元件2.信号调理电路的常见功能包括放大、滤波、________和阻抗匹配。答案：调制解调（或线性化处理）3.测试系统的静态特性指标主要有线性度、灵敏度、________和分辨力。答案：回程误差（或滞后）4.压电式传感器不能用于静态测量的原因是________。答案：电荷会通过测量电路泄漏5.一阶系统的时间常数τ越小，其响应速度越________。答案：快6.为了抑制50Hz工频干扰，应选用________滤波器。答案：陷波（或带阻）7.应变片电桥中，采用半桥双臂接法时，输出电压是单臂接法的________倍。答案：28.磁电式速度传感器的工作原理基于________定律。答案：电磁感应（或法拉第电磁感应）9.信号的时域分析主要关注________、峰值、有效值等参数。答案：幅值（或时间历程）10.测试误差按性质可分为系统误差、随机误差和________。答案：粗大误差三、简答题（每题6分，共30分）1.简述电感式传感器的工作原理及主要类型。答案：电感式传感器基于电磁感应原理，通过被测对象引起磁路磁阻变化，导致线圈电感量改变，从而将位移等非电量转换为电感量变化。主要类型包括变气隙式（变磁阻式）、变面积式和螺管式（差动变压器式）。2.说明测试系统不失真测试的条件，并解释其物理意义。答案：不失真测试需满足两个条件：①幅频特性A(ω)=A₀（常数），即各频率成分幅值放大相同倍数；②相频特性φ(ω)=-t₀ω（线性关系），即各频率成分相位延迟与频率成正比（或时间延迟t₀为常数）。物理意义是输出信号与输入信号波形完全一致，仅幅值缩放和时间延迟。3.比较热电偶与热电阻在温度测量中的优缺点。答案：热电偶优点：测量范围宽（-200℃~2000℃）、响应快、适合高温；缺点：需要冷端补偿，输出信号小（mV级）。热电阻优点：精度高（如铂电阻）、线性好、输出信号大（Ω级）；缺点：测量范围较窄（-200℃~850℃）、需恒流源供电，不适合超高温。4.简述数字信号处理中“加窗”的作用及常用窗函数的类型。答案：作用：截断无限长信号为有限长，抑制频谱泄漏。常用窗函数：矩形窗（主瓣窄但旁瓣高）、汉宁窗（主瓣宽但旁瓣衰减快）、海明窗（折中主旁瓣特性）、布莱克曼窗（旁瓣衰减更大但主瓣更宽）。5.分析应变片测量时温度误差的来源及补偿方法。答案：温度误差来源：①应变片电阻随温度变化（电阻温度系数）；②被测材料与应变片线膨胀系数不同，导致热应变。补偿方法：①电桥补偿法（半桥双臂接相同应变片，一片受温度影响一片既受温度又受应变）；②温度自补偿应变片（选择特定敏感栅材料，使电阻温度系数与线膨胀系数匹配）；③环境温度控制（如恒温箱）。四、综合题（每题10分，共20分）1.设计一个基于电阻应变片的桥梁应力测试系统，要求：（1）画出系统组成框图；（2）说明各部分的作用；（3）分析可能的误差来源及改进措施。答案：（1）系统组成框图：应变片→信号调理（桥路、放大、滤波）→数据采集卡→计算机（数据处理、显示）。（2）各部分作用：应变片：粘贴在桥梁测点，将应力转换为电阻变化；信号调理：桥路（将电阻变化转换为电压）、放大器（放大微弱信号）、滤波器（抑制噪声）；数据采集卡：将模拟信号转换为数字信号；计算机：存储、分析数据，计算应力值。（3）误差来源及改进：温度误差：应变片与桥梁材料膨胀系数差异，导致虚假应变。改进：采用温度自补偿应变片或电桥补偿法。电磁干扰：桥梁附近电磁场干扰信号。改进：使用屏蔽电缆，接地良好，增加低通滤波器。应变片粘贴质量：胶层厚度不均或粘贴不牢导致应变传递误差。改进：严格按工艺粘贴，选择高强度胶黏剂。桥路非线性：电桥输出与应变成非线性关系（尤其大应变时）。改进：采用恒压源供电并限制应变范围，或软件修正非线性。2.某测试系统的传递函数为H(s)=1/(τs+1)（一阶系统），τ=0.05s。（1）求其幅频特性A(ω)和相频特性φ(ω)；（2）当输入信号x(t)=5+3sin(20t)+2sin(100t)时，求稳态输出y(t)；（3）分析该系统对不同频率成分的响应差异。答案：（1）幅频特性A(ω)=1/√(1+(ωτ)²)；相频特性φ(ω)=-arctan(ωτ)。（2）输入信号由直流（0Hz）、20rad/s（约3.18Hz）、100rad/s（约15.9Hz）成分组成。直流成分（ω=0）：A(0)=1，φ(0)=0°，输出y₀=5×1=5；20rad/s成分：ωτ=20×0.05=1，A(20)=1/√2≈0.707，φ(20)=-45°，输出y₁=3×0.707sin(20t-45°)≈2.121sin(20t-45°)；100rad/s成分：ωτ=100×0.05=5，A(100)=1/√(1+25)=1/√26≈0.196，φ(100)=-arctan(5)≈-78.7°，输出y₂=2×0.196sin(100t-78.7°)≈0.392sin(10