2026年测试技术模拟题含答案

2026年测试技术模拟题含答案一、单项选择题（每题2分，共15题，满分30分）1.某位移测试系统的输入位移范围为010mm，输出电压范围为05V，若系统的非线性误差为0.1%FS（满量程），则该系统的最大非线性绝对误差为（）A.5μVB.50μVC.500μVD.10μV2.测试装置能够检测输入信号的最小变化量，这个指标被称为（）A.灵敏度B.分辨力C.阈值D.回程误差3.对时域信号进行傅里叶变换时，若将时域信号压缩为原来的1/2，则其对应的频域信号会发生哪种变化（）A.压缩为原来的1/2B.扩展为原来的2倍C.不发生变化D.幅值压缩为原来的1/24.下列传感器中，属于有源（能量转换型）传感器的是（）A.压电式加速度传感器B.应变片式压力传感器C.电容式位移传感器D.霍尔式转速传感器5.为了抑制工业测试现场常见的50Hz工频干扰，通常需要设计哪种滤波器（）A.低通滤波器B.高通滤波器C.带阻滤波器D.带通滤波器6.粘贴式金属应变片的灵敏系数k与制作应变片的电阻丝本身的灵敏系数k0相比，二者的关系为（）A.k>k0B.k=k0C.k<k0D.不确定，随应变大小变化7.二阶测试系统通常调整到哪种工作状态，可同时获得较快的响应速度和较小的超调量，满足多数工程测试的要求（）A.欠阻尼B.过阻尼C.临界阻尼D.无阻尼8.周期信号的频谱具有的核心特点是（）A.连续性B.离散性C.周期性D.既连续又离散9.用电容式传感器测量液体液位时，其工作原理属于哪种变化方式（）A.变极板面积B.变极板间距C.变介质介电常数D.变极板电压10.若某信号的自相关函数满足R(τ)=A²（A为常数，τ为时延），则该信号为（）A.直流信号B.周期信号C.平稳随机信号D.单位脉冲信号11.下列四种误差中，属于随机误差的是（）A.传感器零点偏移未校准引入的误差B.环境温度长期漂移引入的误差C.测量人员对指针式仪表读数的估读误差D.传感器原理性近似引入的误差12.压电式传感器无法准确测量下列哪种物理量（）A.静态加速度B.动态冲击力C.高频振动加速度D.瞬变压力13.已知二阶测试系统的阻尼比ζ=0.707，当输入信号频率等于系统固有频率（即ω/ωn=1）时，系统的幅频特性值为（）A.0.5B.0.707C.1D.1.41414.对连续信号进行加窗截断处理时，必然会产生哪种效应，导致原信号的频谱发生展宽失真（）A.频谱泄露B.频率混叠C.栅栏效应D.吉布斯效应15.光栅传感器中，若光栅栅距为W，标尺光栅与指示光栅的夹角为θ（θ很小），则莫尔条纹的宽度B近似为（）A.B=WθB.B=W/θC.B=θ/WD.B=2Wθ单项选择题答案：1.C2.B3.B4.A5.C6.C7.A8.B9.C10.A11.C12.A13.B14.A15.B二、多项选择题（每题3分，共10题，满分30分，多选、少选、错选均不得分）1.测试系统的静态特性指标主要包括（）A.线性度B.灵敏度C.回程误差D.固有频率E.阻尼比2.下列传感器中，属于能量控制型（无源）传感器的有（）A.电阻应变式传感器B.电感式位移传感器C.电容式液位传感器D.压电式力传感器E.热电偶温度传感器3.电阻应变片测量中，产生温度误差的主要原因包括（）A.应变片电阻丝本身存在电阻温度系数B.试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数不一致C.环境温度变化会引起测量电路参数变化D.测量人员操作带来的偶然误差4.周期信号的傅里叶级数的基本展开形式包括（）A.三角函数展开形式B.复指数展开形式C.脉冲函数展开形式D.阶跃函数展开形式5.按照滤波器允许通过的信号频带范围划分，滤波器可分为（）A.低通滤波器B.高通滤波器C.带通滤波器D.带阻滤波器6.二阶测试系统的核心动态特性参数包括（）A.固有频率B.阻尼比C.线性度D.时间常数7.传感器静态标定过程中，需要标定的主要性能指标包括（）A.灵敏度B.非线性误差C.回程滞后误差D.重复性误差8.下列关于平稳随机信号的描述，正确的有（）A.各态历经随机过程可以用一次样本的时间平均统计特征代替总体统计特征B.平稳连续随机信号的频谱是连续的C.自相关函数可以用来检测淹没在随机噪声中的周期信号D.互相关函数保留了两个信号之间的相位差信息，可以用于时延测量9.压电式传感器常用的前置放大器主要包括哪两种类型（）A.电压放大器B.电荷放大器C.运算放大器D.功率放大器10.下列传感器中，属于非接触式测量传感器的有（）A.红外测温传感器B.超声波液位传感器C.激光位移传感器D.应变式力传感器多项选择题答案：1.ABC2.ABC3.ABC4.AB5.ABCD6.AB7.ABCD8.ABCD9.AB10.ABC三、判断题（每题1分，共10题，满分10分）1.测试系统的灵敏度越高，其能够测量的输入范围（量程）就越大。（）2.时域信号沿时间轴平移，其傅里叶变换仅相位发生改变，幅值保持不变。（）3.电阻应变片的横向效应会导致应变片的灵敏系数下降，引入测量误差。（）4.为了避免频率混叠，只要采样频率大于信号最高频率即可满足要求。（）5.二阶测试系统的阻尼比越小，幅频特性的谐振峰越高，谐振频率越接近系统固有频率。（）6.服从正态分布的随机误差具有抵偿性，因此多次测量取平均值可以有效减小随机误差。（）7.变极距型电容传感器适合测量大位移范围的位移量，变面积型适合测量微小位移。（）8.周期信号的平均功率等于各次谐波的平均功率之和，满足帕塞瓦尔能量定理。（）9.压电式传感器的输出阻抗很高，因此需要前置放大器完成阻抗变换才能进行后续测量。（）10.金属应变片的工作原理基于压阻效应，半导体应变片的工作原理基于电阻应变效应。（）判断题答案：1.×2.√3.√4.×5.√6.√7.×8.√9.√10.×四、简答题（每题5分，共4题，满分20分）1.简述系统误差和随机误差的定义、特点，以及常见的减小消除方法。答：系统误差是指在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测量时，误差的大小和方向保持不变，或者按照确定的规律变化的误差。系统误差的核心特点是具有规律性，可重复性，能够被预测和校正。系统误差的主要来源包括仪器本身的精度偏差、测量方法原理的近似、环境参数偏离标准值、测量人员的固定操作习惯等。常见的消除减小方法包括：对测量仪器进行定期校准，引入修正值修正系统误差；改进测量方法，消除原理性误差；采用零点补偿、温度补偿等技术抵消固定规律的误差。随机误差是指在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测量时，误差的大小和方向随机变化，没有确定规律的误差。随机误差的核心特点是偶然性，单次测量误差不可预测，多次测量总体服从统计规律（多数服从正态分布），具有对称性、有界性和抵偿性。随机误差无法完全消除，只能通过统计方法减小，常见的方法是多次测量取平均值，利用随机误差的抵偿性，减小随机误差对测量结果的影响，同时也可以通过提高测量系统的抗干扰能力减小随机误差的幅度。2.什么是频率混叠？简述频率混叠产生的原因和避免方法。答：对连续时间信号进行离散采样时，不同频率的原信号经过采样后，得到的离散序列的频谱发生重叠，无法通过滤波还原原信号的频率成分，这种现象被称为频率混叠。频率混叠产生的核心原因是不满足奈奎斯特采样定理，即采样频率fs小于两倍信号最高频率fh，原信号中高于fs/2的高频成分会被折叠到fs/2以下的低频区间，与原低频区间的频谱重叠，导致后续信号处理无法区分原频率成分。工程中常见的混叠原因还包括：采样前没有对原信号进行滤波处理，原信号本身含有高于fs/2的频率成分，采样频率设置不合理等。避免频率混叠的主要方法有两种：第一，合理提高采样频率，根据奈奎斯特定理，采样频率需要满足fs>2fh，工程测试中通常为了保证精度，会将采样频率设置为信号最高频率的3~10倍，预留足够的频率余量，避免混叠；第二，在采样之前增加抗混叠低通滤波器，滤除原信号中高于fs/2的无用高频成分，避免高频成分折叠到低频区间，从信号源端消除混叠的可能性。3.简述电阻应变片温度误差的常用补偿方法。答：电阻应变片测量中，温度变化会引起应变片电阻变化，引入和被测应变无关的温度误差，常用的补偿方法主要分为三类：第一，温度自补偿法，这种方法是在制造应变片时，通过调整电阻丝的电阻温度系数，使得温度变化引起的电阻变化和线膨胀差引起的电阻变化相互抵消，实现温度自补偿。这种方法结构简单，成本低，但是只适合特定线膨胀系数的试件材料，通用性较差。第二，桥路补偿法，也称为补偿片法，这是工程中最常用的补偿方法，具体做法是将两个规格完全相同的应变片，一个粘贴在被测试件的受力位置作为工作片，另一个粘贴在和试件材料相同、不受外力的补偿块上，将两个应变片接入直流电桥的相邻桥臂。工作片会同时感受应变和温度变化，补偿片只感受温度变化，温度变化引起两个应变片的电阻变化大小方向相同，电桥输出会相互抵消，从而消除温度误差。在实际的差动测量中，两个应变片都感受大小相反的工作应变，不仅可以补偿温度误差，还能提高测量灵敏度，应用非常广泛。第三，热敏电阻补偿法，这种方法是在应变片的测量电路中串联一个合适参数的负温度系数热敏电阻，当温度升高时，应变片电阻升高，热敏电阻阻值降低，两者的电阻变化相互抵消，从而减小输出的温度误差，这种方法适合较大温度范围的测量场景，补偿精度较高。4.什么是莫尔条纹的放大作用？简述光栅传感器测量位移的工作原理。答：莫尔条纹是光栅传感器的核心效应，当两块参数相同的光栅（标尺光栅和指示光栅）以很小的夹角平行放置时，光栅的刻线会发生交叉，在垂直于刻线的方向上产生明暗相间的条纹，也就是莫尔条纹。当光栅的栅距为W，两块光栅的夹角为θ时，莫尔条纹的宽度B≈W/θ，由于θ很小，因此B远大于W，也就是栅距的微小变化会转化为莫尔条纹的大位移变化，这种将微小位移放大的特性就是莫尔条纹的放大作用。莫尔条纹的放大作用可以将光栅微米级的栅距变化转化为毫米级的莫尔条纹位移变化，方便光电元件检测，大大提高了测量的灵敏度。光栅传感器测量位移的工作原理为：光栅位移传感器主要由标尺光栅、指示光栅、光源、光路系统和光电检测元件组成，标尺光栅固定在被测运动部件上，指示光栅固定在传感器基座上。当被测部件带动标尺光栅相对于指示光栅移动一个栅距W时，莫尔条纹就会对应移动一个条纹宽度B，移动方向由光栅相对移动的方向决定。莫尔条纹的明暗变化经过光路系统聚焦后，被光电检测元件转换为周期性变化的电信号，通过计数电信号变化的周期数，就可以计算出标尺光栅移动的总位移，从而得到被测部件的位移量。五、计算分析题（每题15分，共2题，满分30分）1.已知某一阶压力传感器的时间常数τ=0.2s，现用该传感器测量周期T=0.5s的正弦压力信号，求测量的幅值相对误差为多少？若要求幅值相对误差不超过5%，则该传感器的时间常数最大不能超过多少？解：一阶测试系统的幅频特性表达式为：幅值相对误差的定义为，由于一阶系统的幅频特性恒小于1，因此。第一步，计算输入信号的角频率：代入时间常数τ=0.2s，得，因此幅频特性：幅值相对误差。第二步，求幅值误差不超过5%时的最大时间常数，要求，整理得：两边平方得：，进一步整理得：开方得，代入ω≈12.566rad/s，得：即传感器时间常数最大不能超过约0.026s才能满足误差要求。2.用电阻应变片测量悬臂梁的工作应变，已知应变片的灵敏系数k=2.0，应变片原始电阻R=120Ω，测量得到梁的工作应变ε=1000με，求应变片的电阻变化量ΔR。若将该应变片接成等臂直流单臂电桥，电源电压U=3V，求电桥的开路输出电压Uo为多少？解：根据电阻应变效应，应变片的电阻相对变化满足，因此电阻变化量。已知，代入参数得：对于等臂直流单臂电桥，四个桥臂原始电阻相等，即，工作应变片接在R1桥臂，当ΔR远小于R时，电桥开路输出电压的近似表达式为：代入U=3V，k=2.0，ε=1e-3，得：即电桥的开路输出电压为1.5mV。六、综合应用题（满分30分）某工业现场需要对运行中的车床主轴振动加速度进行测试，要求测量的频率范围为10~1000Hz，测试精度满足故障诊断要求，请设计完整的测试方案，说明各模块的选型、参数设置和工作原理。答：本次测试的对象是车床主轴的动态振动加速度，要求测量范围覆盖101000Hz，适合选择压电式加速度传感器作为敏感元件，原因如下：压电式加速度传感器依靠压电晶体的压电效应工作，属于有源传感器，输出灵敏度高，固有频率高，频率范围宽，通常可以覆盖几Hz到几万Hz的测量范围，完全满足本次测试101000Hz的要求，同时体积小，重量轻，安装方便，不会对主轴的振动产生附加质量影响，适合工业现场的旋转部件振动测量。相比于其他类型的加速度传感器，应变式加速度传感器固有频率低，适合测量低频大加速度，无法覆盖1000Hz的高频范围，电容式加速度传感器成本高，抗干扰能力差，因此压电式是最优选择。传感器之后的信号调理模块分为前置放大和滤波两部分：由于压电式加速度传感器输出的是电荷量信号，输出阻抗极高，因此需要选择电荷放大器作为前置放大器，电荷放大器的输出电压与输入电荷量成正比