浙师大《工程测试技术基础》复习题及答案.docx

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一、选择题
1.
A
C.
2.
A
3.
A
4.
A
C.
5.
A.
信息与信号之间的关系是(D


描述周期信号的数学工具是(
)。
)。
傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的(
关于信息和信号,下面的说法正确的是(C信息包含信号B
信号是信息的载体D
多种信号之和的频谱是(C

)。
C.
6.
列信号中,(C)信号的频谱是连续的。
C.
C
C
)。
傅氏变换
)。
振幅

信息与信号无关
信息描述了事物某物理量的变化过程
随机性的

(t)=Asin(et+申)+Bsin(3et+申)
12
(t)=5sin30t+3sin、J50t
Cx(t)=e-at-sin®t

7.
不能用确定函数关系描述的信号是
C)。

B•瞬变信号

8.
A.
复杂的周期信号的频谱是(A

)。


9.
数字信号的特性是(B)。
、幅值上连续
、幅值上均离散
10.
A.
、幅值上都连续
、幅值上量化
列函数表达式中,(B)
是周期信号。
=]5逊咲当>0
10当t<0
(t)=5sin20it+10cosl0ut(—g<t<+o)
t
(t)=20e-adcos20兀t(—g<t<+8)(t)=1—et
(A)。
=Sin®0t+Sin叫t
=Con2t+Sin3'2t
=Si^'3t+Sin2t

的数学工具是(C)。



(
B)是基于压阻效应的。



信号x(t)=1-,则该信号是(C)。

石英晶体沿机械轴受到正应力时,则会在垂直于(B)的表面上产生电荷量。


16.
图1所示信号属于功率信号的是(D)。
)
图
tt
阶跃信号
指数衰减信号
图12
将电阻应变片贴在(C)上,就可以做成测力、位移、压力等物理参数的传感器。
质量块;;
;。
采样信号的特征是(A)。
时间上离散,幅值上连续;;
;,幅值上离散量化


(
C)。

B
.相接近

,
测试系统的灵敏度越高,
其测量范围(B)。



,其几何尺寸将随之发生变化,这称为(D)效应。
非线性度是表示定度曲线(B)的程度。
D•输出零点偏离距离


在动态测试中,电桥的输出量通常采用(B)。

电涡流式传感器是利用(A)材料的电涡流效应工作的。

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,通过这一转换从而获得相应的电压输出。


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)。

磁电式传感器是把被测物理量转换为(D)的一种传感器。


(C)成正比。

交流电桥的桥臂依次是Z1Z2Z3Z4,其平衡条件是(D)
==
光敏晶体管的工作原理是基于(B)效应。

测试系统的第二个环节为信号调理,它的作用是—C。
非电物理量转换为电量
从被测对象中提取被测对象状态和特征的相关信息
从非电量(电阻、电感、电容等)转换为电量(电压、电流)
一般来说,物性型的传感器,其工作频率范围(A)。
A•较宽B•
一传感器的灵敏度高,表示该传感器(C)。
;;
;
极距变化型电容式传感器是(A)型传感器。

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。
贴片位置的温度变化
电阻丝几何尺寸的变化
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。

不能用涡流式传感器进行测量的是(D)。

极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为(B)。
电容量微小影响灵敏度
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
非接触测量
39.
A.
40
A.
41.
(
电感式传感器的工作原理是(
D)。
A.
42.
A.
43
.
44
A.
45
A.
46
A.
(B力;;
结构型传感器是依靠传感器(
C.
)。
)。

;
)的变化实现信号变换的。


本身物理性质;;
结构参数;
互感型传感器实质上就是一个(
哪一种电容式传感器有非线性误差?(
对于单向应力状态的测量,贴应变片时0°°
)。

A)


(A
°°
)。
测试装置能检测输入信号的最小变化能力,称为(D)。
15.
(B)。

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)。

调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。

线形装置的灵敏度是(B)。

测试装置能检测输入信号的最小变化能力,称为(D)。

一般来说,测试系统的灵敏度越高,其测量范围(B)。

测试过程中,量值随时间而变化的量称为(C)。

在一定条件下RC带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器(A)而成的。

测试装置的频响函数H(je)是装置动态特性在(C)中的描述。

二、填空题
信号可以分为确定信号和随机信号两大类。
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)
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,因此,没有必要去除那些高次的谐波分量。
确定性信号可以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。
根据采样定理,采样信号频率fs与被测信号最高频率fh之间应满足fs三2圻关系。
2A1
x(t)=A+—(coswt+—cos3wth—)
周期方波的傅氏级数:1兀030周期三角波的傅氏级数:
A4A11
x(t)=+(coswt+cos3wt+cos5+——)
22兀209025,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—。
频谱是构成信号的各频率分量的集合,它完整地揭示了信号的频率结构
描述周期信号的数学工具是傅里叶级数;描述非周期信号的数学工具—傅里叶变换—
按照激励电压的不同,电桥可以分为直流电桥—和交流电桥
压电式传感器一般用电荷放大器作为前置放大器。
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—压电陶瓷.
根据载波受调制的参数不同,调制可分为调幅—、週频-和调相。
—2500Hz范围内,则采样频率应至少大于5000Hz。
,该信号频谱中的最高频率为lKHz。那么,根据采样定理的要求,完
R1R3=R2R4
成一次数据采集所需要的时间不能大于500gso
已知图2为直流电桥,u为输入,u为输出,其平衡条件oy
图21
S==1+2u+九E
16.
17.
电阻应变片的灵敏度表达式为dl/1,对于金属应变片来说:S=_l+2v_,而对于
半导体应变片来说S=—九E—。
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;
结构—型传感器是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。
ggA
电容器的电容量C=-0厂,极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为:_-£»/§2
A/D转换器是将模拟信号转换成数字信号的装置。
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
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—动—的形式。
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
微弱信号讲行放大。
传感器包括敏感元件和,转换元件—两部分。
非周期信号,时域为x(t),频域为X(f),它们之间的傅氏变换与逆变换关系式分别是:X(f)=
fJx(t)e-j2兀ftdt广x(f)ej2兀ftdf
,x(t)=—
-J-J
因为limfTx2(t)dt为有限值时,称x(t)为—能量_信号。因此,瞬变信号属于」能量—,而
T*-T
周期信号则属于—功率—。
差动变压器式传感器的两个次级线圈在连接时应一反相串接。
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。
电阻应变式传感器通常以电桥为测量电路。
交流电桥的平衡条件是相对桥臂的阻抗的乘积相等
振动三要素分别是幅值、,频率—、相位
RC低通滤波器中的RC值越大,则其上限频带越—小。
电容式传感器有—极距变化型—、—面积变化型—和—介质变化型_3种类型。
霍尔元件是利用半导体元件的—磁敏—特性工作的。
可用于实现非接触式测量的传感器有—电涡流式传感器—和—霍尔式传感器—等。
一个理想的测试装置应具有单站值的、确定的—输入输出关系。
37•测试装置的特性可分为—静态—特性和—动态—特性。
三、判断正误
凡是频谱离散的信号必然是周期信号。(F)
压电式加速度传感器由于产生的是静电荷,且本身内阻很大,故不能用普通电表测量。(T)
调幅波可以看成是载波与调制信号的迭加。(F)
传感器是一种将电信号转换为另一种电信号的装置(F)。
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(F)。
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过程(F)。
压电式传感器用电荷放大器时输出电压与电缆长度无关(T)。
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。(F)
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。(F)
压电式加速度传感器特别适合测量动态量。(T)
模拟信号是幅值和时间都连续的信号。(T)
连续信号不但在时间上连续,而且在幅值上也连续。(F)
凡是频谱离散的信号必然是周期信号。(F)
量化是一个近似的过程,其误差与A/D转换器的位数有关。(T)
按信号的性质进行分类,瞬变信号属于确定性信号。(T)
测量装置的灵敏度越高,其测量范围就越大。(F)
直流电桥是否平衡与供桥电源电压有很大关系。(F)
在进行信号的A/D转换时,如果采样周期过大,则采样信号的频谱会发生混叠现象。
(T)
压电式传感器是一种能量控制型传感器。(F)
结构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。(F)
物性型传感器是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。(F)
电感式传感器是一种结构型传感器。(T)
压电式传感器是一种结构型传感器。(F)
电涡流式传感器可以进行动态非接触测量。(T)
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。(T)
凡是频谱离散的信号,必然是周期信号。(F)
确定性信号的频谱是离散的。(F)
有限个周期信号之和必然形成新的准周期信号。(F)
有限个周期信号之和形成的新信号频谱必然是离散的。(T)
一个在时域内有限的信号,其频谱也是有限的。(F)
确定了幅值、频率和相位,就可以确定一个单频信号。(T)
信号在时域波形有所变化,必然引起频谱的相应变化。(T)
不能用明确的数学表达式描述的信号称为非周期信号。(F)
频域信号和时域信号不可能是同一信号的描述(F)
电阻应变式传感器只用于测定结构的应力或应变。(F)
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。(T)
差动变压器式传感器是一种电容式传感器。(F)
所有周期信号都是功率信号。(T)
离散信号是数字信号。(F)
在直流电桥中,只要满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。(F)
压电传感器要求后接的负载必须有高输入阻抗。(T)
变面积型电容传感器的灵敏度不为常数。(F)
随机信号是确定性信号。(F)
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。
(F)
误差可以被控制的很小甚至被完全消除。(F)四、概念题
(测量和试验技术的统称)
(测量分为静态测量和动态测量,静态测量指不随时间变化的物理量的测量,动态测量指随时间变
化的物理量的测量)
(指在直接测量值的基础上,根据已知的函数关系,计算得出被测量的量值的测量)
直接测量(指无需经过函数计算,直接通过测量仪器得到被测量的测量)
测量误差(测量结果与被测量真值之差称为测量误差)
系统误差(在对同一被测量进行多次测量的过程中,出现某种恒定的或按确定的方式变化着的误差,就是系统误差)
随机误差(在对同一被测量进行多次测量的过程中,出现的某种正负号和绝对值以不可预知的方式变化着的误差,就是随机误差)
传感器(工程上把直接作用于被测量,并能按一定方式将其转换为同种或别种量值输出的器件,称为传
感器)
应变效应(金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生变化的现象称之为金属的电阻应变效应)
应变片的灵敏度系数(金属应变片的灵敏系数就是指输出电压变化与应力变化的比值)
正压电效应(某些晶体,在受到外力作用下,不仅几何尺寸发生变化,而且内部极化,某些表面上出现电荷,产生电场,即压电效应)
逆压电效应(将压电晶体置于外电场之中,其几何尺寸会产生一定的变化,即逆压电效应)■■
调制(调制是指利用某种低频信号控制或改变一高频振荡信号的某个参数的过程)
解调(解调是指从已调制信号中恢复出原低频调制信号的过程)
霍尔效应(当电流垂直于外磁场通过导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效)20^傅■变换
22•灵敏度(单位输入变化所引起的输出变化)
线性度(线性度指测量装置输入、输出之间的关系与理想比例关系的偏离程度)
回程误差(也称迟滞,描述测量装置同输入变化方向有关的输出特性)
五、简单题
周期信号的频谱有何特点?
(1)离散性周期信号的频谱是由不连续的谱线组成,每条谱线代表一个谐波分量。
(2)谐波性频谱中每条谱线只出现在基波频率的整数倍上,基波频率是各分量频率的公约数;
(3)收敛性各频率分量的谱线高度表示各次谐波分量的幅值或相位角。工程上常见的周期信号其谐波幅值总的趋势是随着谐波次数的增高而减小的。
测量误差是如何分类的?
按表示方法分有绝对误差和相对误差;按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差;按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差。
电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别?电阻丝应变片利用导体形变引起电阻变化,半导体应变片利用半导体电阻率变化引起电阻变化。
传感器有哪些组成部分?在检测过程中各起什么作用?
传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。各部分在检测过程中所起作用是:敏感元件是在传感器中直接感受被测量,并输出与被测量成一定
联系的另一物理量的元件,如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件,如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路
可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号
图3是一种传感器的工作原理图,试问这是何种形式的传感器?用图中符号简述其工作原理。
Wi
本题图所示为差动变压器式传感器的工作原理图。即利用互感原理将被测位移量转换为线圈互感的变化。其一次线圈W接入稳定交流电源,二次侧线圈W1、W2感应产生输出电压。当被测参数使互感M变化,测杆P在中间位置时,WoWl之间的互感与WOW2之间的互感相等,由于二次线圈Wl、W2反极性串联,感应电势e]=e2,e°=0,测杆上移后,WoWl的互感增大,WoW2互感减小,e>e,e>0,反之测杆下移后,e<0。
l20
什么叫调制?什么叫解调?在测量中为何要将信号先调制然后又解调?
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。调制的目的是为了便于信号的放大、处理和传输。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。
什么是采样定理?如何减少或消除混淆?
模拟信号转换为数字信号的过程称为采样,信号采样后其频谱产生了周期延拓,每隔一个采样频率
fs,重复出现一次。为保证采样后信号的频谱形状不混淆失真,采样频率必须大于信号中最高频率成分
的两倍(即f=〉2f)(在采样之前,使其先通过模拟低通滤波器滤去高频成分,使其成为带限信sTh
s
号),这称之为采样定理。
测量按测量值获得的方法进行分类有哪些?
直接测量——指无需经过函数关系的计算,直接通过测量仪器得到被测值的测量。(等精度直接测量
和不等精度直接测量);
间接测量——指在直接测量值的基础上,根据已知函数关系,计算被测量的量值的测量;
组合测量——指将直接测量或间接测量与被测量值之间按已知关系组合成一组方程(函数关系),通过
解方程组得到被测值得方法。
为什么说极距变化型电容传感器是非线性的?采取什么措施可以改善其非线性特性?