鄭州大學(xué)測(cè)試技術(shù)考試題型

1、1. 可用于動(dòng)態(tài)非接觸測(cè)量的傳感器有渦流式和電容式傳感器，可用于接觸式測(cè)量的有壓電式傳感器和應(yīng)變片2. 壓電式傳感器測(cè)量電路的兩種形式：電壓放大器和電荷放大器3. 幅值調(diào)制的過(guò)程在時(shí)域上是調(diào)制波與載波的相乘的過(guò)程，常見(jiàn)到的調(diào)副裝置有電橋4. 測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性在時(shí)域中用脈沖響應(yīng)函數(shù)描述，在頻域中用頻率響應(yīng)函數(shù)描述5. 測(cè)試系統(tǒng)的組成部分：傳感器，中間變換裝置，顯示記錄裝置。傳感器將被測(cè)對(duì)象特性的物理量檢出并轉(zhuǎn)換成電量，然后傳輸給中間變換裝置，中間變換裝置對(duì)收到的電信號(hào)用硬件電路進(jìn)行分析處理和a/d變換后用軟件進(jìn)行計(jì)算，再將處理結(jié)果以電信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的方式傳輸給顯示記錄裝置，最后由顯示記錄裝置將

2、測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)提供給觀察者或者其他記錄裝置。6. 不進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，試分析周期相同的（T=100ms）的方波和正弦波的互相關(guān)函數(shù)是什么結(jié)果，請(qǐng)寫出分析結(jié)果和過(guò)程：其互相關(guān)函數(shù)應(yīng)該是周期T=100ms的余弦波。周期方波信號(hào)通過(guò)傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)后，其基頻為1/T。其他頻率成分均為基頻整數(shù)倍，周期與方波相同的正弦波信號(hào)只有一種頻率成分即1/T,.根據(jù)互相關(guān)函數(shù)同頻相關(guān)，不同頻不相關(guān)的特點(diǎn)，方波信號(hào)中除基頻外，其他頻率成分對(duì)應(yīng)的波形和正弦波的相關(guān)結(jié)果均為零，基頻對(duì)應(yīng)的波形和正弦波的相關(guān)結(jié)果為余弦波7. 當(dāng)時(shí)間尺度壓縮時(shí)，頻譜的頻帶加寬，幅值降低，反之則頻帶變窄，幅值增加。8. 測(cè)試裝置的靈敏度越高，測(cè)試

3、范圍越小。9. 變阻器式傳感器不適于小位移量的測(cè)量。10. 將時(shí)域信號(hào)進(jìn)行時(shí)移，頻域信號(hào)將會(huì)僅有相移。11. 壓電式傳感器是個(gè)高內(nèi)阻傳感器，因此要求前置放大器的輸入阻抗很高12. 表示隨機(jī)信號(hào)中動(dòng)態(tài)分量的統(tǒng)計(jì)常數(shù)是方差13. 半導(dǎo)體應(yīng)變片是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)原理工作的14. 自相關(guān)函數(shù)是一個(gè)偶函數(shù)15. 壓電材料按一定方向置放在電場(chǎng)中，其幾何尺寸發(fā)生變化，稱為逆壓電效應(yīng)16. 工程中常見(jiàn)的周期信號(hào)其諧波的幅值隨諧波的頻率增加而減小。17. 半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料壓阻效應(yīng)，她的靈敏系數(shù)比應(yīng)變式的靈敏系數(shù)大，電容式和電感式傳感器常用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，其作用是提高靈敏度，減少線性誤差

4、18. 在信號(hào)數(shù)字化處理中，為了防止頻率混疊，信號(hào)的最大頻率和采樣頻率之間的關(guān)系應(yīng)滿足fs2fh19. 屬于能量控制型的傳感器有電阻應(yīng)變計(jì)，電容式測(cè)振儀，電阻溫度計(jì)等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有熱電偶溫度計(jì)，彈性壓力計(jì)20. 在信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的過(guò)程中，為什么要對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行整周期截?cái)嗍谦@得準(zhǔn)確頻譜的先決條件？只有進(jìn)行整周期截?cái)?，才可以使分析頻譜落在簡(jiǎn)諧信號(hào)的頻率上，獲得準(zhǔn)確頻譜，另外，從概念上理解，bft的作用是將窗內(nèi)的信號(hào)向外嚴(yán)拓，只有事先對(duì)周期信號(hào)按照整周期截?cái)嗖艜?huì)延拓后的信號(hào)與原信號(hào)完全重合，不發(fā)生畸變，否則在k= nt處信號(hào)不能重合，出現(xiàn)畸變。21. 周期信號(hào)與瞬變非周期信號(hào)在頻域內(nèi)

5、的主要差別是是否連續(xù)22. 功率信號(hào)是指平均功率為有限值的信號(hào)，其能量是無(wú)限值，例如單自由度振動(dòng)信號(hào)是功率信號(hào)23. 在描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，頻率響應(yīng)函數(shù)是用來(lái)描述系統(tǒng)的簡(jiǎn)諧輸入和棋穩(wěn)態(tài)輸出的關(guān)系，脈沖響應(yīng)函數(shù)可以作為系統(tǒng)的時(shí)域描述24. 調(diào)幅過(guò)程實(shí)際上是頻譜的搬移過(guò)程，調(diào)幅裝置實(shí)質(zhì)上是乘法器，典型的裝置有電橋，調(diào)幅過(guò)程在頻域相當(dāng)于調(diào)制波與載波的相乘過(guò)程，調(diào)幅裝置實(shí)質(zhì)上是一個(gè)乘法器25. 調(diào)頻，振蕩器輸出的是等幅波，其其振蕩頻率偏移量和信號(hào)電壓成正比，調(diào)頻的解調(diào)又稱為鑒頻26. 二階系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)的固有頻率wn2w,阻尼比多在0.6-0.7之間的原因？在wn2w時(shí)，曲線近似水平，線性好，響應(yīng)快，

6、kesei過(guò)小時(shí)，震蕩強(qiáng)烈，不容易達(dá)到穩(wěn)態(tài)，kesei1時(shí)，雖不發(fā)生震蕩，也需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)Kesei在0.6-0.7時(shí)，能較快實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試，在寬廣的頻域范圍內(nèi)，減小輸入和輸出誤差，提高響應(yīng)速度27. 渦流傳感器分為高頻反射式和低頻透射式兩種類型，渦流傳感器不可以探測(cè)水泥制品表面的缺陷。28. 為了能從調(diào)幅波中很好地恢復(fù)出原被測(cè)信號(hào)，常用相敏檢波器作為解調(diào)器29. 濾波器的截止頻率就是其同頻帶的幅值-3bB處的頻率30. 在高頻段，恒帶寬濾波器比恒帶寬比濾波器的頻率分辨率要高，通頻帶要窄31. 濾波器的分類：1：選頻方式：低通，高通，帶通，陷波或帶阻濾波器四種類型，2.構(gòu)成形式：有源

7、和無(wú)源濾波器32. 壓電式傳感器采用電阻反饋式的電壓放大器33. 金屬絲電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的區(qū)別在于前者利用導(dǎo)體形變引起電阻變化，后者利用電阻率變化引起電阻變化34. 電容式傳感器有極距變化型，面積變化型，介質(zhì)變化型，其中極據(jù)變化型的靈敏度最大35. 舉出3個(gè)生活中接觸到的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用實(shí)例：1，錄音機(jī)上的麥克風(fēng)采用電容傳聲器，按平板電容原理將聲波轉(zhuǎn)換成膜片的振動(dòng)位移，導(dǎo)致電容變化，變換為電信號(hào)2.計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)上的光電傳感器，利用發(fā)光二級(jí)管與光敏晶體管的組合來(lái)測(cè)量鼠標(biāo)移動(dòng)，鼠標(biāo)內(nèi)置2個(gè)帶2盤的滾軸，小球滾動(dòng)時(shí)帶動(dòng)了滾軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)孔盤對(duì)發(fā)光二級(jí)管發(fā)出光線的阻斷在光敏晶體管上產(chǎn)生表示位移的電脈沖

8、輸出 。3.教室中防火災(zāi)的煙霧報(bào)警器，利用氣敏半導(dǎo)體材料，當(dāng)他吸收了可燃?xì)怏w的煙霧時(shí)會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，放出熱量，使元件溫度相應(yīng)提高，電阻發(fā)生變化，從而將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出36. 電阻應(yīng)變片是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)37. 測(cè)試技術(shù)主要研究物理量的測(cè)量原理和測(cè)量信號(hào)分析處理方法38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.2.3求周期信號(hào)，通過(guò)傳遞函數(shù)為的裝置后所得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。解： 利用疊加原理及頻率保持性解題 ， ， ， ， ， 2.7將信號(hào)輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為的一階裝置后，試求其包括瞬態(tài)過(guò)程在內(nèi)的輸出的表達(dá)式。解： ， = 2.9試求傳遞函數(shù)分別為和的兩個(gè)環(huán)

9、節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度（不考慮負(fù)載效應(yīng)）解： ， ， 2.10想用一個(gè)一階系統(tǒng)作100Hz正弦信號(hào)的測(cè)量，如要求限制振幅誤差在5%以內(nèi)，則時(shí)間 單常數(shù)應(yīng)去多少？若用該系統(tǒng)測(cè)試50Hz正弦信號(hào)，問(wèn)此時(shí)的振幅誤差和相角差是多少？解： 由振幅誤差 即 ，當(dāng)，且時(shí) 此時(shí)振幅誤差 3-2 試舉出你所熟悉的五種機(jī)械式傳感器，并說(shuō)明它們的變換原理。解答：氣壓表、彈簧秤、雙金屬片溫度傳感器、液體溫度傳感器、毛發(fā)濕度計(jì)等。3-3 電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？應(yīng)如何針對(duì)具體情況來(lái)選用？解答：電阻絲應(yīng)變片主要利用形變效應(yīng)，而半導(dǎo)體應(yīng)變片主要利用壓阻效應(yīng)。電阻絲應(yīng)變片主要優(yōu)點(diǎn)是

10、性能穩(wěn)定，現(xiàn)行較好；主要缺點(diǎn)是靈敏度低，橫向效應(yīng)大。半導(dǎo)體應(yīng)變片主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)?。恢饕秉c(diǎn)是溫度穩(wěn)定性差、靈敏度離散度大、非線性大。選用時(shí)要根據(jù)測(cè)量精度要求、現(xiàn)場(chǎng)條件、靈敏度要求等來(lái)選擇。3-4 有一電阻應(yīng)變片（見(jiàn)圖3-84），其靈敏度Sg2，R120W。設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?000me，問(wèn)DR？設(shè)將此應(yīng)變片接成如圖所示的電路，試求：1）無(wú)應(yīng)變時(shí)電流表示值；2）有應(yīng)變時(shí)電流表示值；3）電流表指示值相對(duì)變化量；4）試分析這個(gè)變量能否從表中讀出？圖3-84 題3-4圖1.5V解：根據(jù)應(yīng)變效應(yīng)表達(dá)式DR/R=Sge得DR=Sge R=2100010-6120=0.24W1）I1

11、=1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA2）I2=1.5/(R+DR)=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA3）d=(I2-I1)/I1100%=0.2%4）電流變化量太小，很難從電流表中讀出。如果采用高靈敏度小量程的微安表，則量程不夠，無(wú)法測(cè)量12.5mA的電流；如果采用毫安表，無(wú)法分辨0.025mA的電流變化。一般需要電橋來(lái)測(cè)量，將無(wú)應(yīng)變時(shí)的靈位電流平衡掉，只取有應(yīng)變時(shí)的微小輸出量，并可根據(jù)需要采用放大器放大。3-5 電感傳感器（自感型）的靈敏度與哪些因素有關(guān)？要提高靈敏度可采取哪些措施？采取這些措施會(huì)帶來(lái)什么樣后果？解答：以氣隙變化式為例進(jìn)行

12、分析。又因?yàn)榫€圈阻抗Z=wL，所以靈敏度又可寫成由上式可見(jiàn)，靈敏度與磁路橫截面積A0、線圈匝數(shù)N、電源角頻率w、鐵芯磁導(dǎo)率m0，氣隙d等有關(guān)。如果加大磁路橫截面積A0、線圈匝數(shù)N、電源角頻率w、鐵芯磁導(dǎo)率m0，減小氣隙d，都可提高靈敏度。加大磁路橫截面積A0、線圈匝數(shù)N會(huì)增大傳感器尺寸，重量增加，并影響到動(dòng)態(tài)特性；減小氣隙d會(huì)增大非線性。3-6 電容式、電感式、電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路有何異同？舉例說(shuō)明。解答：電容式傳感器的測(cè)量電路自感型變磁阻式電感傳感器的測(cè)量電路：電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路：電橋電路（直流電橋和交流電橋）。相同點(diǎn)：都可使用電橋電路，都可輸出調(diào)幅波。電容、電感式傳感器都可使

13、用調(diào)幅電路、調(diào)頻電路等。不同點(diǎn)：電阻應(yīng)變式傳感器可以使用直流電橋電路，而電容式、電感式則不能。另外電容式、電感式傳感器測(cè)量電路種類繁多。3-7 一個(gè)電容測(cè)微儀，其傳感器的圓形極板半徑r4mm，工作初始間隙d=0.3mm，問(wèn)：1）工作時(shí)，如果傳感器與工件的間隙變化量Dd1mm時(shí)，電容變化量是多少？2）如果測(cè)量電路的靈敏度S1=100mV/pF，讀數(shù)儀表的靈敏度S2=5格/mV，在Dd1mm時(shí)，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？解：1）2）B=S1S2DC=1005(4.9410-3)2.47格3-9 試按接觸式與非接觸式區(qū)分傳感器，列出它們的名稱、變換原理，用在何處？解答：接觸式：變阻器式、電阻應(yīng)變式、電感式（渦流式除外）、電容式、磁電式、壓電式、熱電式、廣線式、熱敏電阻、氣敏、濕敏等傳感器。非接觸式：渦電流式、光電式、熱釋電式、霍爾式、固態(tài)圖像傳感器等?？梢詫?shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量的是：電容式、光纖式等傳感器。3-15 有一批渦輪機(jī)葉片，需要檢測(cè)是否有裂紋，請(qǐng)舉出兩種以上方法，并闡明所用傳感器的工作原理。渦電流傳感器，紅外輻射溫度測(cè)量，聲發(fā)射傳感器（壓電式）等。3-19 在軋鋼過(guò)程中，需監(jiān)測(cè)薄板的厚度，宜采用那種傳感器？說(shuō)明其原理。解答：差動(dòng)變壓器、渦電流式、光電式，射線式傳感器等。51. 欲測(cè)試金屬表面粗糙度，請(qǐng)分別選擇兩種傳感器測(cè)試：1.電感位移式