（工程测试技术基础）温习题答案_2.docx

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1、（工程测试技术基础）温习题答案（工程测试技术基础）温习题答案一、选择题1信息与信号之间的关系是D。A信息与信号并列B信息与信号无关C信息包含信号D信息在信号之中2描绘周期信号的数学工具是B。A相关函数B傅氏级数C傅氏变换D拉氏变换3傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的C。A相位B周期C振幅D频率4关于信息和信号，下面的讲法正确的是C。A信息包含信号B信息与信号无关C信号是信息的载体D信息描绘了事物某物理量的变化经过5多种信号之和的频谱是C。A离散的B连续的C随机性的D周期性的6下列信号中，C信号的频谱是连续的。A12()sin()sin(3)xtAtBt?=+B ()5sin303sinxt

2、t=+C0()sinatxtet-=?7不能用确定函数关系描绘的信号是C。A复杂的周期信号B瞬变信号C随机信号8复杂的周期信号的频谱是A。A离散的B连续的C函数Dsinc函数9数字信号的特性是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10下列函数表达式中，B是周期信号。A5cos10()0xt?=?当t0当t0B()5sin2020cos10)xtttt=+(-A金属应变片B半导体应变片C压敏电阻14信号()1txte-=-，则该信号是C。A周期信号B随机信号C瞬变信号D频域信号15石英晶体沿机械轴遭到正应力时，则会在垂直于B的外表上产生电荷量

3、。A机械轴B电轴C光轴16图1所示信号属于功率信号的是D。矩形脉冲信号XttXtX图217将电阻应变片贴在C上，就能够做成测力、位移、压力等物理参数的传感器。A质量块；B导体；C弹性元件；D机械构件。18采样信号的特征是A。A时间上离散，幅值上连续；B时间上和幅值上都离散；C时间上和幅值上都连续；D时间上连续，幅值上离散量化19石英晶体的压电系数比压电陶瓷的C。A大得多B相接近C小得多20一般来讲，测试系统的灵敏度越高，其测量范围B。A越宽B越窄C不变21压电材料按一定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生变化，这称为D效应。A压电B压阻C压磁D逆压电22非线性度是表示定度曲线B的程度。A

4、接近真值B偏离其拟合直线C正反行程的不重合D输出零点偏离距离23在动态测试中，电桥的输出量通常采用B。A电阻量B电压量C电流量D电感量24电涡流式传感器是利用A材料的电涡流效应工作的。A金属导电B半导体C非金属DPVF225差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成(B)的变化装置，通过这一转换进而获得相应的电压输出。A线圈自感B线圈互感CLC调谐振荡DRC调谐振荡26为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用B。A电压放大器B电荷放大器C前置放大器27磁电式传感器是把被测物理量转换为D的一种传感器。A磁阻变化量B电荷量C电感变化量D感应电动势图128压电式振动传感器输出电压信

5、号与输入振动的C成正比。A位移B速度C加速度29沟通电桥的桥臂依次是Z1Z2Z3Z4,其平衡条件是DAZ1Z2=Z3Z4B|1|3|2|4|ZZZZ=CZ1Z3=Z2Z4D1324ZZZZ=30光敏晶体管的工作原理是基于B效应。A外光电B内光电C光生电动势31测试系统的第二个环节为信号调理，它的作用是C。A非电物理量转换为电量B从被测对象中提取被测对象状态和特征的相关信息C从电量电阻、电感、电容等转换为电量电压、电流32一般来讲，物性型的传感器，其工作频率范围A。A较宽B较窄C不确定33一传感器的灵敏度高，表示该传感器C。A允许输入量大；B工作频带宽；C单位输入量引起的输出量大；D线性范围宽3

6、4极距变化型电容式传感器是A型传感器。A构造B物性35金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由B来决定的。A贴片位置的温度变化B电阻丝几何尺寸的变化C电阻丝材料的电阻率变化36变极距型电容传感器的输出与输入，成A关系。A非线性B线性C反比D平方37不能用涡流式传感器进行测量的是(D)。A位移B材质鉴别C探伤D非金属材料38极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是由于B。A电容量微小影响灵敏度B灵敏度与极距的平方成反比，间距变化大则产生非线形误差C非接触测量39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精细度D分辨率40下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感

7、元件D。A波登管B膜片C波纹管D电阻应变片41电感式传感器的工作原理是C。A应变电阻效应B压阻效应C电磁感应原理D压电效应42电阻应变片的输入为B。A力；B应变；C速度；D加速度43构造型传感器是依靠传感器C的变化实现信号变换的。A本身物理性质；B体积大小；C构造参数；D电阻值44互感型传感器本质上就是一个B。A电容器B变压器C测振仪D速度计45哪一种电容式传感器有线性误差？AA极距变化型B体积变化型C面积变化型D介质变化型46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。A0B45C90D3047电阻应变式传感器在使用时需要进行补偿的是B。A电阻B温度C力D电流4

8、8半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是C。A长度B截面积C电阻率D高通49调制能够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50线形装置的灵敏度是B。A随机变量B常数C时间的线性函数二、填空题1.信号能够分为确定性信号和随机信号两大类。2.信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为均方值，它描绘测试信号的强度信号的平均功率3.工程中常见的周期信号，其谐波分量幅值总是随谐波次数n的增加而衰减的，因而，没有必要去那些高次的谐波分量。4.确定性信号能够分为周期信号和非周期信号两大类，前者的频谱特点是离散的，后者的频谱特点是连续的。5.根据采样定理，采样信号频率fs与被测信

9、号最高频率fh之间应知足fs2fh关系。6.周期方波的傅氏级数：10021()(coscos3)3AxtAtt=+周期三角波的傅氏级数：2002411()(coscos3cos5)2925AAxttt=+，它们的直流分量分别是A和A/2。信号的收敛速度上，方波信号比三角波信号更慢。7.频谱是构成信号的各频率分量的集合，它完好地揭示了信号的频率构造。8.描绘周期信号的数学工具是傅里叶级数；描绘非周期信号的数学工具是傅里叶变换。9.根据鼓励电压的不同，电桥能够分为直流电桥和沟通电桥。10.压电式传感器一般用电荷放大器作为前置放大器。11.具有压电效应的材料称为压电材料，常用的压电材料有石英晶体和压

10、电陶瓷。12.根据载波受调制的参数不同，调制可分为调幅、调频和调相。13.已知一被处理的信号频率在3002500Hz范围内，则采样频率应至少大于5000Hz。14.现欲对某一信号进行数据收集，该信号频谱中的最高频率为1KHz。那么，根据采样定理的要求，完成一次数据收集所需要的时间不能大于500s。15.已知图2为直流电桥，uo为输入，uy为输出，其平衡条件R1R3=R2R4。u图116.电阻应变片的灵敏度表达式为/12/dRRSEdll=+，对于金属应变片来讲：S=1+2而对于半导体应变片来讲S=E。17.物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理化学性质的变化来实现信号的变换的；构造型传感器是依

11、靠传感器构造参数的变化而实现信号转换的。图218.半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。19.电容器的电容量0AC=，极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为：0A/2。20.A/D转换器是将模拟信号转换成数字信号的装置。21.在所学过的传感器中，试举出三个非接触式传感器电涡流式传感器、霍尔式传感器、光电式传感器22.极距变化型电容传感器存在着非线性度，为了改善非线性度及提高灵敏度，通常采用差动的形式。23.压电传感器的前置放大器的主要作用是将高输出阻抗变为低输出阻抗和对输出的微弱信号进行放大。24.传感器包括敏感元件和转换元件两部分。25.非周期信号，时域为xt，频域为()Xf，它

12、们之间的傅氏变换与逆变换关系式分别是：?-=dtetxfXftj2)()(，?-=tdfefXtxfj2)()(。26.由于2lim()TTTxtdt-?为有限值时，称()xt为能量信号。因而，瞬变信号属于能量，而周期信号则属于功率。27.差动变压器式传感器的两个次级线圈在连接时应反相串接。28.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。29.电阻应变式传感器通常以电桥为测量电路。30.沟通电桥的平衡条件是相对桥臂的阻抗的乘积相等31.振动三要素分别是幅值、频率、相位三、判定正误1.但凡频谱离散的信号必然是周期信号。X2.压电式加速度传感器由于产生的是静

13、电荷，且本身内阻很大，故不能用普通电表测量。V3.调幅波能够看成是载波与调制信号的迭加。X4.传感器是一种将电信号转换为另一种电信号的装置。X5.静态测量仅需要利用系统的静态性能指标，而动态测量只需要利用系统的动态性能指标X。6.所谓幅度调制，就是调制波的振幅在载波信号控制下发生变化的经过X。7.压电式传感器用电荷放大器时输出电压与电缆长度无关V。8.测量小应变时，应选用灵敏度高的金属丝应变片；测量大应变时，应选用灵敏度低的半导体应变片。V9.所有周期信号的频谱都是离散的，所有非周期信号的频谱都是连续的。X10.压电式加速度传感器十分合适测量动态量。V11.模拟信号是幅值和时间都连续的信号。V

14、12.连续信号不但在时间上连续，而且在幅值上也连续。X13.但凡周期信号的频谱必然是离散的。V14.量化是一个近似的经过，其误差与A/D转换器的位数有关。V15.按信号的性质进行分类，瞬变信号属于确定性信号。V16.测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。X17.直流电桥能否平衡与供桥电源电压有很大关系。X18.在进行信号的A/D转换时，假如采样周期过大，则采样信号的频谱会发生混叠现象。V19.压电式传感器是一种能量控制型传感器。X20.构造型传感器是依靠敏感元件材料本身物理化学性质的变化来实现信号的变换的。X21.物性型传感器是依靠传感器构造参数的变化而实现信号转换的。X22.电感式传感器是

15、一种构造型传感器。V23.压电式传感器是一种构造型传感器。X24.电涡流式传感器能够进行动态非接触测量。V25.测试工作是为了获取有关被研究对象的状态、运动和特征等方面的信息。V26.但凡频谱离散的信号，必然是周期信号。X27.确定性信号的频谱是离散的。X28.有限个周期信号之和必然构成新的准周期信号。X29.有限个周期信号之和构成的新信号频谱必然是离散的。V30.一个在时域内有限的信号，其频谱也是有限的。X31.确定了幅值、频率和相位，就能够确定一个单频信号。V32.信号在时域波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。V33.不能用明确的数学表达式描绘的信号称为非周期信号。X34.频域信号和时域

16、信号不可能是同一信号的描绘X35.电阻应变式传感器只用于测定构造的应力或应变。X36.若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。V37.差动变压器式传感器是一种电容式传感器。X38.所有周期信号都是功率信号。(V)39.离散信号是数字信号。(X)40.在直流电桥中，只要知足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积，则电桥一定处于平衡。(X)41.压电传感器要求后接的负载必须有高输入阻抗。V42.变面积型电容传感器的灵敏度不为常数。X43.随机信号是确定性信号。X44.金属丝应变片在测某一构件的应变时，其电阻的相对变化率主要由电阻材料的电阻率的变化决定。X4

17、5.误差能够被控制的很小甚至被完全消除。X基本概念题1.测试经过中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态测试。假如所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属构造型传感器。5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取下面技术措施：差动技术、平均技术以及补偿与修正技术。6.传感器的定度曲线或标定曲线与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性度。7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与

18、输入变化量之间的比值。8.对于一阶传感器系统，当其时间常数或越小，其频率响应特性越好。9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输出。10.金属电阻应变片的规格一般以面积或长宽和初始阻值表示。11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。由于：R=KR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，被测构件的应变量12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法能够得到最大灵敏度输出。14.应变片的

19、温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。16.电涡流接近开关构造简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。17.在差动式自感传感器中，若采用沟通桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。18.差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级线圈要求反向串接。19.电容传感器的转换电路包括：沟通电桥、变压器电桥、调频电路、运算放大器电路。20.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将机械能转换为电能。

20、可以反之实现逆向变换。21.压电传感器中压电晶片的等效电路，能够看作是一个电荷源与一个电容器的并联。22.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大器。其中若传感器输出接电荷放大器，则其输出基本不受连接电缆长度的影响。23.压电式传感器的测量电路中，前置放大器的作用是阻抗变换和信号放大。24.目前，用压电陶瓷制作的力传感器一般不能用于测量静态力，而只能用来测量动态力。25.热电偶热电动势的构成是由于接触电动势和温差电动势共同作用的结果。26.若组成热电偶的两导体材料一样，当参比端温度为20、工作端温度为100时，则其输出热电势为零。27.热敏电阻的阻值与温度之间的关系称热敏电阻的热电特性。它是热敏电

21、阻测温的基础。28.热敏电阻其温度与阻值之间一般呈非线性关系，且一般不具有互换性。29.请写出你所知的几种常见光电检测器件的名称：光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管还有光电管、光电池、电荷耦合器件CCD等。30.隔离放大器有变压器耦合式、光电耦合式和电容耦合式三种，它们都起到隔离无用信号和放大有用信号的作用。31.抗干扰是测试系统必须采用的技术。常用抗干扰技术包括：隔离技术、滤波技术、屏蔽技术和接地技术计算与分析题(3小题，共36分)例1一台精度为0.5级、量程范围6001200的温度传感器，它最大允许绝对误差是多少？检验时某点最大绝对误差是，问此表能否合格？解：根据精度定义表达式并由题意已知0

22、.5，1200-600，得最多允许误差0.51200-600此温度传感器最大允许误差位。检验某点的最大绝对误差为，大于，故此传感器不合格。例2变间距形平板电容传感器，当时，若要求测量线性度为0.1%。求：允许间距测量最大变化是多少？解：当变间距平板型电容传感器的常数为0=8.851012F/m解：单组式变面积型平板线位移电容传感器，其电容量的计算式为此题中b=6mm，=0.5mm，故静态灵敏度为：极板相对移动2mm，其电容变化量：例4压电式压力传感器灵敏度S1=9pC/Pa，将它和一台灵敏度为S2=0.005V/pC的电荷放大器连接，其后再接入灵敏度为S3=25mm/V的光线示波器，试绘出这个

23、测试系统的框图，并计算其总灵敏度？解：测试系统框图如下：根据灵敏度的定义，总灵敏度为：例5进行某次动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度K1为50.0pc/MPa，把它和一台灵敏度K2可调的电荷放大器连接，放大器的输出又接到一台灵敏度为K3=10mm/V的笔式记录仪上。试：绘出该测试系统的框图；若当压力变化为2.0MPa时，为使记录笔在记录纸上的位移不大于50mm，则电荷放大器的灵敏度K2应调至多大？解：计算方法同例3类似，省略具体解。例6一应变片的电阻R0=120，K=2.05，用作应变为800m/m的传感元件。(1)求R与R/R；(2)若电源电压Ui=3V，求其惠斯通测量电桥的非平

24、衡输出电压U0。例7以若干阻值，灵敏度k=2的电阻应变片与阻值的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V。当工作应变为3时，若要使输出电压大于12mV，问：可采用何种接桥方式？计算当输出阻抗为无穷大时，电桥的输出电压值？解：当灵敏度k=2、阻值的应变片遭到工作应变为3时的电阻改变量为：计算当输出阻抗为无穷大时，我们分别以半桥单臂、半桥双臂和全桥计算电桥的输出半桥单臂时：半桥双臂时：全桥时：显然，只能采用全桥电路；此时全桥电路输出为20mV.例8有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片以提高灵敏度。试问，在下列情况下：桥双臂各串联一片。半桥双臂各并联一片。能否可提高灵

25、敏度？讲明为什么？例9假如将100的应变片贴在柱形弹性试件上，该试件的截面积S=0.510-4m2，材料弹性模量E=2101lN/m2。若由5104N的拉力引起应变片电阻变化为1，求该应变片的灵敏系数K。解：试件在拉力F=5104N作用下，其横截面遭到的正应力为：在此应力作用下，相应的应变为：在此应变下，100的电阻应变片电阻变化为，即：故可求得应变片的灵敏度系数k为：例10将一只灵敏度0.08mV/的热电偶与电压表相连，电压表接线处温度为50。电压表上读数为60mV，求热电偶热端温度。解法1：根据题意，电压表上的毫伏数是由热端温度t，冷端温度为50产生的，即：Et，50=60mV又由于：Et，50=Et，0E50，0则：Et，0=Et，50+E50，060+500.0864mV所以热端温度64/0.08=800。解法2：已知热电偶灵敏度为常数0.08mV/，讲明所测温度与热电偶输出成线性关系，可设：E(T)=kT+A=0.08T+A其中：T为工作端温度，A是待定常数。因电压表接线端为50。则当测端温度也为50时，有：E50=0推出：A=4mV，故：E(T)=0.08T4当电压表测得数值为60mV时，即：60=0.08T4，T=800