测试技术2012复习题

1、测试技术2012复习题一.填空题1时间常数是 一 阶传感器动态特性参数，时间常数越 小 ，响应越快，响应曲线越接近于输入阶跃曲线。2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。3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信号当时间尺度在压缩时，则其频带变 宽 其幅值变 小 。5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，应选用压阻效应工作的应变片，后者应变片阻值的相对变化主要由材料电阻率的相对变化来决定。6电感式和电容式传感器常采用差动方式，不仅可提高

2、灵敏度，且能改善或消除非线性。7. 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，将控制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 。9.某信号的自相关函数为，则该信号的均值为 0 ，均方根值为 10 。10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/min 。11. RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限截止频率越 小 。12. 频率混叠是由于 采样频率过低 引

3、起的，泄漏则是由于 信号截断 所引起的。13.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 。14.在为 0 情况下，自相关函数值达到最大值。15.已知某周期信号的周期为0.2s，则该信号的3次谐波分量的频率为 15 Hz。16.周期信号的频谱具有 离散 性， 谐波 性和衰减性。17.若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样信号的频谱会产生 频混 现象。18.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。19.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

4、的指标为 重复性 。20.电感式和电容式传感器常采用 差动 结构来提高其灵敏度，改善 非线性误差 。21.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。22.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 低通 滤波器 ，其上限截止频率与采样频率之间的关系应满足关系式 2fc fc1）。39、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。40.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和 阶跃响应法。41.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 静态测量

5、 和 动态测量 。42.测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。43.将电桥接成差动方式习以提高 灵敏度 ，改善非线性，进行 温度 补偿。44.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。45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。46绘制周期信号的单边频谱图，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 。47信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为 均方值，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。48确定性信号可分为周期信号和非周期信

6、号两类，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。49余弦函数只有 实频 谱图，正弦函数只有虚频谱图。50周期信号的傅氏三角级数展开式中：表示 余弦分量的幅值 ，表示 正弦分量的幅值 ，表示直流分量。51将电桥接成差动方式习以提高 灵敏度 ，改善非线性，进行 温度 补偿。52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。53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。54.测试技术是测量和实验技术的统称。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。55确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频

7、谱特点是 离散的 ，后者频谱特点是连续的。56绘制周期信号的单边频谱图，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 。57周期信号的傅氏三角级数中的是从0到展开的。傅氏复指数级数中的是从 到 展开的。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控制型的是（ 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，其齿盘应采用（ B ）材料制成。 A 金属 B 导磁 C

8、塑料 D 导电4测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（ D ）。A 精度 B 灵敏度 C 精密度 D 分辨力5数字信号的特征是（ B ）。A 时间上离散，幅值上连续B 时间、幅值上都离散C 时间上连续，幅值上量化D 时间、幅值上都连续6传感器灵敏度越高，表示该传感器（ B ）。A 工作频带越宽 B 单位输入引起的输出量越大C 线性范围越宽 D 允许的输入量越大7周期信号傅立叶级数中的各项系数表示各谐波分量的（ C ）。A 相位 B 周期 C 振幅 D 频率8A/D转换器的位数越多，则其（ B ）。A 分辨力越低 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

9、输出信号幅值为输入信号幅值的（ C ）时所对应的截止频率。A B 1 C D 1/210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11. 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12. 下列统计参数中，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理想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. 如果隔振台对低频激励起不了明显

10、的隔振作用，但对高频激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能力，称为 D 。A 量程 B灵敏度 C 精确度 D分辨力17已知变磁通式转速传感器的测速齿轮的齿数为30，若测得感应电动势的频率为300Hz，则被测轴的转速为 D 。A 300转/分 B 480转/分 C 900转/分 D 600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。A B 1 C D 1/219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 C 。A 泄漏误差越大 B 频率混

11、叠越严重C 采样点数越多 D 频域分辨率越低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，两信号的互相关函数呈周期变化，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，频率分辨率越低 B建立时间越长，频率分辨率越低C建立时间越短，频率分辨率越高 D建立时间越长，频率分辨率越高23若、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，为极板面积，在的条件下，该电容传感器灵敏度近似为 D 。A B C D24若瞬变信号的频谱为，则信

12、号(其中、均为正实常数)的频谱为 A 。A B C D 25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27单位脉冲函数的采样特性表达式为 A 。A B C D 28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

13、波31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减少 C.不变 D.变化不定32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33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下列函数表达式中，(B)是周期信号。ABC35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36非线性度是表示定度曲线(A)的程度。A偏离其拟合直线 B接近真值 C正反行程的不重合37一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围(B)。A越宽 B越窄

14、C不变38.下列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波纹管 D电阻应变片39.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该相交成（A）A.0 B45C90 D3040二阶装置引入合适阻尼的目的是（C）。A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为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，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减少 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.

15、傅氏级数44下列信号中 C 信号的频谱是连续的。A BC.45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能力，称为( D )。A.精度 B灵敏度 C精密度 D.分辨率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49二阶装置，用相频特性中时所对应的频率作为系统的固有频率的估计值，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

16、系50.滤波器的上、下截止频率为，中心频率；则它们的关系是( A )。A= B= C.=三、简答题1根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。下图为这些滤波器的幅频特性，请分别标注出来。并列出4个实际滤波器的主要特征参数。 (a) 带通 (b) 高通 (c) 带阻 (d) 低通 主要特征参数（任选4个）：(1) 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下图为同一正弦信号分别用相同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采用以上哪个窗函数得到的，并说出这两种窗函数的主要特点。0Fs/2频率幅度0

17、Fs/2幅度频率 (a) 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，甚至出现负谱现象。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，使得频率分辨力下降。3.什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。（1）测量对象（2）传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，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。（3）中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号 进行传输、放大和转换

18、，使其适合显示、纪录、数据处理。（4）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）（5）显示、记录部分：作用是输出测试结果。4.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：相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)+E,其中H为材料的泊桑比，E为材料的弹性模量，(1+2H)是由几何尺寸变化引起的阻值变化，E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)，S1+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

19、。所以dR/R=E，SE。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。5.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。（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许范围内；b、传感器的分辨率（力）从数据上应小于测量要求的分辨率（力）c、满足实际要求的条件下，精度不宜过高。6.信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？答： 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； 尽可能减小或消除各种干扰。7.周期信号的频谱具有哪几个特点？答： 周期信

20、号的频谱是离散的。 每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。 各频率分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，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。因此，在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量。8.有人在使用电阻应变片时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在半桥上各串联一片的情况下，是否可以提高灵敏度？为什么？答：不能提高灵敏度。因为半桥双臂时，其输出电压为：当量桥臂各串联电阻应变片时，其电阻的相对变化量为即仍然没有发生变化，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。9.什么是调制

21、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）的控制下，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，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，调制波抗干扰能力强，也便于传输。10.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？答：在机械工程的测试过程中，常见的参数测量有：应力的测量；应变的测量；扭矩的测量、振动信号的测量；声强测量；声发射测量；位移的测量；流量的测量；压力的测量等。四.计算题1. 一阶系统受到一个阶跃输入

22、的作用，在2秒时达到输入最大值的20%，试求：测试系统的时间常数和当输出达到最大值的95%时，需多长时间？解： 当输出达到最大值的95%时，2求下图周期性锯齿波的傅立叶级数，并绘出其频谱图。tT/2-T/21-10x(t)解： 3.求周期余弦信号的均值、均方值、自相关函数和自谱。解：均值均方值自相关函数自谱4有一薄壁圆管式拉力传感器如下图所示。已知其弹性元件材料的泊松比为0.3，电阻应变片和阻值相同，且灵敏系数均为2，应变片贴片位置如图所示。若受拉力作用，问：(1) 欲测量拉力的大小，应如何正确组成电桥？请画出相应的电桥。(2) 当供桥电压，时，输出电压是多少（）？ 解：(1) 为了测量力P大小，测试电桥应如下图所示连接：(2) 设R1、R2、R3、R4应变分别为1，2，3，4。因为泊松比=0.3，故R3、R4的应变3=4=-1=-0.3300=-905一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径为4mm，工作初始间隙0.3mm，介电常数为8.8510-12F/m，试求：(1) 工作中，若传感器参与工作的间隙变化量为2，电容变化量是多少？(2) 若