工程測試技術試題

1、1. 測試裝置的靜態(tài)特性指標主要有靈敏度、線性度、回差、精確度一階系統(tǒng)的動態(tài)參數是時間常數，二階系統(tǒng)的動態(tài)參數是 時間常數和阻尼比。2測試裝置的幅頻特性描述的是輸出信號與輸入信號幅值比隨輸入信號頻率變化的關系， 相頻特性描述的是輸出信號與輸入信號相位差隨輸入信號頻率變化的關。 2. 表征測試裝置動態(tài)特性的頻率響應特性應包括_幅頻特性，和_相頻特性。 3. 將信號x(t)=6sin2t輸入時間常數=0.5 的一階裝置，則穩(wěn)態(tài)輸出的幅值Y0 = ，相位滯后0=_，輸出信號y(t)= 。 當測量較小應變值時，應選用根據 壓阻效應工作的 半導體應變片，而測量大應變值時應選用根據 電阻應變 效應工作的

2、金屬電阻應變片。 4. 常用的應變片有半導體 與 金屬絲 兩大類。對于金屬電阻應變片來說：S=1+2 ，而對于半導體應變片來說 S LE 。前一種應變片的靈敏度比后一種 低 5. 金屬電阻應變片的電阻相對變化主要是由于電阻絲的 幾何尺寸 變化產生的。6. 差動變壓器式傳感器工作時，如果鐵芯做一定頻率的往復運動，其輸出電壓是 調制 波。7. 差動變壓器式位移傳感器是將被測位移量的變化轉換成線圈_互感_系數的變化,兩個次級線圈要求_反向_串接。 11交流電橋的平衡條件為 相對橋臂阻抗之模的乘積相等 和 阻抗角和相等 ，因此，當橋路相鄰兩臂為電阻時，則另外兩個橋臂應接入 電阻 性質的元件才能平衡。

3、12自感式傳感器通過改變 氣隙 、 面積和 有效線圈匝數 從而改變線圈的自感量，可將該類傳感器分為 變氣隙式自感式傳感器 、 變面積式自感傳感器 和 螺管式自感傳感器 。13壓電傳感器在使用 電荷 放大器時，其輸出電壓幾乎不受電纜長度變化的影響。 14壓電傳感器中的壓電片并聯(lián)時可提高 電荷 靈敏度，適用于測量 緩變 信號和以 電荷 為輸出量的場合。而串聯(lián)時可提高 電壓 靈敏度，適用于以 電壓 為輸出量的場合。 15壓電傳感器在使用前置放大器時，連接電纜長度的改變，測量系統(tǒng)的 靈敏度 也將發(fā)生變化。 16壓電式傳感器是 雙向可逆型 換能器，即可將 機械 能轉換為 電 能，這是由于 壓電 效應；也

4、可將 電 能轉換為 機械 能，這是根據 逆壓電 效應。 8. 壓電傳感器前置放大器的作用是把傳感器輸入的高阻抗變?yōu)榈妥杩馆敵龊?把傳感器的微弱信號放大9. 周期信號的頻譜是 離散 的，非周期信號的頻譜是 連續(xù) 的；非周期信號的頻譜可以借助于數學工具 傅立葉變換 而得到。10. 在非電量的電測技術中，總是將被測的物理量轉換為_電_信號。 11. 組成熱電偶的條件是 兩電極材料不同 和 兩電極有溫度差 。12. 測試系統(tǒng)的特性可分為 靜態(tài) 特性和 動態(tài) 特性。13. 能用確切數學表達式表達的信號稱為 確定性 信號，不能用確切數學表達式表達的信號稱為隨機 信號。14. 描述測試系統(tǒng)動態(tài)特性的數學模型

5、有 微分方程 和 頻率響應函數 。15. 附加傳感器質量將使原被測系統(tǒng)的固有頻率 減小 （增大、減小、不變）。16. 溫度引起電阻應變片阻值變化的原因有兩個，其一 電阻溫度效應 ，其二 線膨脹系數不同 。17. 均方差表示信號的 波動量 ，方差表示信號的 繞均值波動的程度 。18. 測試系統(tǒng)不失真條件是 幅頻特性為常數 、 相頻特性為過原點的負方向斜線 。19. 常用的溫度傳感器有 熱電偶 、 電阻溫度計 等。20. 利用霍爾元件可以測量 位移 和 轉速 等運動量。21. 單位脈沖的頻譜是 均勻譜 ，它在整個頻率范圍內具有 幅值相等 。22. 線性系統(tǒng)具有 頻率 保持性，即系統(tǒng)輸入一正弦信號，

6、其穩(wěn)態(tài)輸出的 幅值 和 相位 一般會發(fā)生變化。23. 差動電橋可提高 靈敏度 ，改善 非線性 ，進行 溫度 補償。24. 為補償溫度變化給應變測量帶來的誤差，主應變片與補償應變片應接 相鄰 橋臂。25. 一般將控制高頻振蕩的緩變信號稱為 調制信號 ，載送緩變信號的高頻振蕩信號稱為 載波 ，經過調制的高頻震蕩信號稱為 已調制波 。判斷1.周期信號的頻譜必定是離散的。2.靈敏度指輸出增量與輸入增量的比值，又稱放大倍數。（X）3.傳遞函數表征系統(tǒng)的傳遞特性，并反映其物理結構。因此，凡傳遞函數相同的系統(tǒng)其物理結構亦相同。（X）4.變間隙式電感傳感器，只要滿足<<o的條件，則靈敏度可視為常數

7、。5.用差動變壓器測量位移時，根據其輸出特性可辨別被測位移的方向。（X）6.莫爾條紋的間距B隨光柵刻度線夾角增大而減小。7.測量小應變時，應選擇靈敏度高的金屬絲應變片，測量大應變時，應選用靈敏度低的半導體應變片。（X）8.霍爾元件包括兩個霍爾電極和兩個激勵電極。9.在光的照射下材料的電阻率發(fā)生改變的現象稱為外光電效應。（X）10.采用熱電偶冷端恒溫法進行冷端溫度補償，只能將冷端置于冰水混合的容器中。（X）11.非周期信號的頻譜是離散譜。（X）12.隨機信號的概率密度函數是表示信號的幅值落在指定區(qū)間的概率。13.為提高測試精度，傳感器靈敏度越高越好。（X）14.依靠被測對象輸入能量使之工作的傳感

8、器稱為能量轉換型傳感器。（X）15.根據壓電效應，在壓電材料的任何一個表面的壓力均會在相應表面上產生電荷。（X）16.由同一種材料構成熱電偶即使兩端溫度不等也不會形成電勢。17.若將四個承受應力的應變片作為全橋四臂，則電橋輸出電壓一定比僅用一個應變片大四倍。（X）18.對某常系數線性系統(tǒng)輸入周期信號，則其穩(wěn)態(tài)輸出信號將保持頻率、幅值和相位不變。（X）19.任何周期信號都可以由不同頻率的正弦或余弦信號迭加而成。20.一個信號不能在時域和頻域上都是有限的。21.當信號在時間尺度上壓縮時，其頻譜頻帶加寬，幅值增高。（X）22.線性定常系統(tǒng)中，當初始條件為零時，系統(tǒng)輸出量與輸入量之比的拉氏變換稱為傳遞

9、函數。（X）23.莫爾條紋有位移放大作用，可以通過莫爾條紋進行脈沖計數來測量微小位移。24.同一個傳遞函數可表征多個完全不同的物理系統(tǒng)，因此不同物理系統(tǒng)可能會有相似傳遞特性。（X）25.一階系統(tǒng)時間常數和二階系統(tǒng)固有頻率越小越好。26.調幅波是頻率不變而幅值發(fā)生變化的已調波。27.相敏檢波器是一種能鑒別信號相位和極性而不能放大信號的檢波器。28.頻率保持性是指測試系統(tǒng)的輸出信號頻率總等于輸入信號的頻率。（X）29.測試裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。30.一階測試系統(tǒng)的時間常數越小越好。（X） 31.動態(tài)特征好的測試系統(tǒng)應具有很短的瞬態(tài)響應時間和很窄的頻率響應特征。32.線性定常系統(tǒng)，初始

10、條件為零時，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比稱為傳遞函數。33.時間常數表征一階系統(tǒng)的慣性，是過渡過程長短的度量。34.用常系數微分方程描述的系統(tǒng)為線性系統(tǒng)。00000傅里葉級數中的系數表示諧波分量的振幅_。 1. 準周期信號的頻譜是_.離散的_。 2. 如果一個信號的頻譜是離散的，則該信號的頻率成份是有限的或無限的 _。 3. 時域信號使其變化速度減慢，則低頻成分_增加_。 概率密度函數是_.幅值_域上來描述隨機信號的。 4. 二階系統(tǒng)的阻尼比越小，則階躍響應的超調量_越大_。5. 幅值解調過程中，相敏檢波器的作用是_判斷極性和提取已調波的幅值信息_。 6. 在非電量的電測技術中，

11、總是將被測的物理量轉換為_電 _信號。 7. 輸出信號與輸入信號的相位差隨頻率變化的關系稱_相頻特征 _。 測試裝置的脈沖響應函數與它的頻率響應函數的關系為_.傅氏變換對 _。 8. 半導體應變片主要是利用半導體材料的 電阻率的變化 。 9. 電阻應變片的靈敏度為 應變片電阻絲的電阻變化率與應變值之比 。 10. 電渦流傳感器是利用 金屬導體 材料的電渦流效應工作的。 11. 高頻反射式渦流傳感器是基于 渦電流 和 集膚 效應來實現信號的感受和變換的。12. 隨著電纜電容的增加，壓電式加速度計的輸出電荷靈敏度將 .相應減小 。 13. 壓電式加速度計，其壓電片并聯(lián)時可提高 電荷靈敏度 。 14

12、. 壓電式加速度傳感器的工作頻率應該 遠低于 其固有頻率。15. 壓電材料按一定方向放置在交變電場中，其幾何尺寸將隨之發(fā)生變化，這稱之為 逆壓電 效應。 16. 壓電式傳感器是內阻傳感器，因此要求前置放大器的輸入阻抗 很高 。 17. 壓電式傳感器常用的壓電材料有 石英晶體 。18. 壓電式傳感器使用 電荷放大器 放大器時，輸出電壓幾乎不受聯(lián)接電纜長度變化的影響。 19. 壓電元件并聯(lián)連接時 輸出電荷量大，適用于緩慢變化信號測量 。 20. 下列傳感器中，屬結構型的傳感器有 電容式傳感器 。 21. . 壓電式 傳感器是根據敏感元件材料本身的物理性質變化工作的。 22. 為提高壓電式加速度計工

13、作頻率上限，則應該 增大 加速度計固有頻率，則應 減小 加速度計固有頻率，可以 增大 質量塊的質量或者 減小 彈簧的剛度，此時靈敏度 。23. 測量應變所用電橋特性是 電橋的和差特性 。為提高電橋靈敏度，極性相同的應變片應該接于相對 臂，極性向反的應變片應接于 相鄰 臂。24. 由 測量儀器本身結構或原理 引起的誤差稱為系統(tǒng)誤差。25. 能完成接受和實現信號轉換的裝置稱為 傳感器 。26. 對某二階系統(tǒng)輸入周期信號，則其輸出信號將保持 頻率不變，幅值、相位改變 。27. 減小隨機誤差影響的主要辦法是增加測量次數 。28. 低通濾波器的作用是 濾除高頻信號 。29. 半導體應變片是根據壓阻效應

14、原理工作的。30. 壓電式傳感器屬于 發(fā)電型 傳感器。31. 采用直流電橋進行測量時，每一橋臂增加相同的應變片數，則電橋的測量精度 不變 。32. 用某一調制信號x(t)=Acos40pt+Bcos400pt，調制載波信號y(t)=Ccos4000pt，則調制波的頻率寬為 2000-2002000+200； 。33. 靈敏度始終是常數的傳感器是 變面積式自感傳感器 和 電阻應變片 。計量光柵測量位移時，采用細分技術是為了提高 分辨率34. 描述周期信號的數學工具是 傅立葉級數，描述非周期信號的數學工具是 傅立葉變換 。35. 將信號在時域平移，則在頻域中信號將會 僅有相移 。36. 金屬絲應變

15、片在測量某一構件的應變時，其電阻變化主要由 金屬絲幾何尺寸變化 來決定。l 為什么通常二階系統(tǒng)的阻尼比0.7左右？頻域：在一定誤差范圍下，0.7時系統(tǒng)可測頻帶范圍寬。時域：0.7時，當0越大，響應時間越短。l 何為調制、解調？調制與解調的目的是什么？調制就是用調制信號控制載波信號，讓后者的某一特征參數按前者變化。解調就是從已經調制的信號中提取反映被測量值的測量信號。調制的目的是使緩變信號便于放大和傳輸。解調的目的是恢復原信號。l 簡述系統(tǒng)不失真測試的條件（時域和頻域）及其物理意義。時域：y(t)=kx(t-t0)。物理意義：系統(tǒng)的輸出波形與輸入信號的波形完全相似，保留了原信號的全部特征信息；輸

16、出波形與輸入信號的波形只是幅值放大了k倍，在時間上延遲了t0。頻域：A()=k=常數，()=-t0。物理意義：幅頻特性在x(t)頻譜范圍內恒為常數，即輸入信號各頻率成分幅值通過此系統(tǒng)所乘系數相同，幅頻特性有無限寬通頻帶；相頻特性是通過原點向負方向發(fā)展并與成線性關系的直線，即輸入信號中各頻率成分相位角通過此系統(tǒng)時成與頻率成正比的滯后移動，滯后時間都相同。l 試說明為什么不能用壓電式傳感器測量變化比較緩慢的信號？由于傳感器的內阻及后續(xù)測量電路輸入電阻Ri 非無限大，電路將按指數規(guī)律放電，造成測量誤差，電荷泄漏使得利用壓電傳感器測量靜態(tài)或準靜態(tài)量非常困難。通常壓電傳感器適宜作動態(tài)測量，動態(tài)測量時電荷

17、量可以不斷得到補充。l 簡述測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標。a)靈敏度：若系統(tǒng)的輸入x增量x，引起輸出y發(fā)生變化y時，定義靈敏度S為: S=y/xb)線性度：對測試系統(tǒng)輸入輸出線性關系的一種度量。c)回程誤差：描述系統(tǒng)的輸出與輸入變化方向有關的特性。d)重復性：衡量測量結果分散性的指標，即隨機誤差大小的指標。e)精度：評定測試系統(tǒng)產生的測量誤差大小的指標。f) 穩(wěn)定性和漂移：系統(tǒng)在一定工作條件下，當輸入量不變時，輸出量隨時間變化的程度。g) 分辨力(率)：測試裝置分辨輸入量微小變化的能力。h) 可靠性：評定測試裝置無故障工作時間長短的指標。l 分別列舉位移、溫度、轉速測量傳感器各一種并簡述其原理。位移

18、傳感器：變氣隙式自感傳感器電磁感應原理。溫度傳感器：熱電偶熱電效應。轉速測量傳感器：霍爾式轉速測量傳感器霍爾效應。l 測試系統(tǒng)的基本特性是什么？靜態(tài)特性：靈敏度、線性度、回程誤差、重復性、精度、穩(wěn)定性和漂移、分辨力(率)、可靠性等。動態(tài)特性 負載特性 抗干擾特性l 簡述常用溫度測試方法及相應傳感器原理。接觸式測溫法：膨脹式：根據熱脹冷縮原理設計，如液體、氣體和金屬膨脹式溫度計；電阻式：根據電阻溫度效應設計，如電阻式、半導體溫度計；熱電偶：根據熱電效應設計。非接觸式測溫法：基于熱輻射效應，如紅外式溫度計。l 一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)主要涉及哪些動態(tài)特性參數？這些動態(tài)特性參數的取值對系統(tǒng)性能有何影響？一

19、般采用怎樣的取值原則？一階系統(tǒng)：時間常數。時間常數決定著一階系統(tǒng)適用的頻率范圍，越小測試系統(tǒng)的動態(tài)范圍越寬，反之，越大則系統(tǒng)的動態(tài)范圍就越小。為了減小一階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應動態(tài)誤差，增大工作頻率范圍，應盡可能采用時間常數小的測試系統(tǒng)。二階系統(tǒng)：阻尼比、固有頻率0。二階系統(tǒng)幅頻特性曲線是否出現峰值取決于系統(tǒng)的阻尼比的大小；當二階系統(tǒng)的阻尼比不變時，系統(tǒng)固有頻率越大，保持動態(tài)誤差在一定范圍內的工作頻率范圍越寬，反之，工作頻率范圍越窄。對二階系統(tǒng)通常推薦采用阻尼比0.7 左右，且可用頻率在 00.6 范圍內變化，測試系統(tǒng)可獲得較好的動態(tài)特性，其幅值誤差不超過 5，同時相頻特性接近于直線，即測試系統(tǒng)的動態(tài)

20、特性誤差較小。l 傳感器采用差動形式有什么優(yōu)點？試舉例。1改善非線性。2提高靈敏度。3對電源電壓、頻率的波動及溫度變化等外界影響有補償作用。4對電磁吸力有一定的補償作用，從而提高測量的準確性。l 若調制信號的最高頻率為fm，載波頻率為f0，那么fm與f0應滿足什么關系？原因何在？若調制信號為瞬態(tài)信號(連續(xù)譜，信號最高頻率fm)，則調幅波的頻譜也是連續(xù)譜，位于f0± fm之間。只有f0>>fm，頻譜不會產生交疊現象。為了正確進行信號調制，調幅信號的頻寬（2fm）相對于中心頻率（載波頻率f0）應越小越好，實際載波頻率通常f010fm。l 測量、測試、計量的概念有什么區(qū)別？測量

21、：以確定被測對象屬性和量值為目的的全部操作。測試：意義更為廣泛的測量具有試驗性質的測量。計量：實現單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。l 何謂測量誤差？通常測量誤差是如何分類、表示的？說明各類誤差的性質、特點及其對 測量結果的影響。測量誤差：測量結果與被測量真值之差。誤差分類：隨機誤差（由特定原因引起、具有一定因果關系并按確定規(guī)律產生，再現性）、系統(tǒng)誤差（因許多不確定性因素而隨機產生、偶然性）、粗大誤差（系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)發(fā)生異常和故障等引起）。誤差表示：絕對誤差、相對誤差（真值相對誤差、示值相對誤差）、引用誤差。l 準周期信號與周期信號有何異同之處？與非周期信號有何異同之處？滿足什么要求簡諧信號才能疊

22、加成周期信號？該信號的周期如何確定？準周期信號: 由多個周期信號合成，各信號周期沒有最小公倍數。頻譜離散。周期信號：按一定時間間隔重復出現的信號，由多個周期信號合成，各信號周期有最小公倍數。頻譜離散。非周期信號：不會重復出現的信號，包括準周期信號、瞬態(tài)信號。其中準周期信號頻譜離散，瞬態(tài)信號頻譜連續(xù)。各簡諧信號周期有最小公倍數才能疊加成周期信號。該信號周期為各信號周期的最小公倍數。l 金屬電阻應變片與半導體應變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點？應如何針對具體情況選用？金屬電阻應變片的工作原理基于其敏感柵發(fā)生幾何尺寸改變，使金屬絲的電阻值隨其變形而改變，即電阻應變效應，產生（12）x項。而半導

23、體應變片的工作原理是利用半導體材料沿某一方向受到外加載荷作用時，由應力引起電阻率的變化，即壓阻效應，產生L Ex 項。兩種應變片相比，半導體應變片最突出的優(yōu)點是靈敏度高，另外，由于機械滯后小、橫向效應小及本身的體積小等特點，擴大了半導體應變片的使用范圍，最大缺點是溫度穩(wěn)定性差、靈敏度離散度大，在較大應變作用下，非線性誤差大等，給使用帶來困難。當測量較小應變值時，應選用根據壓阻效應工作的半導體應變片，而測量大應變值時應選用根據應變效應工作的金屬電阻應變片。l 電阻應變片產生溫度誤差的原因有哪些？怎樣消除誤差？由溫度引起應變片電阻變化的原因主要有兩個：一是敏感柵的電阻值隨溫度的變化而改變，即電阻溫

24、度效應；二是由于敏感柵和試件線膨脹系數不同而產生的電阻變化。進行溫度補償，消除誤差的方式主要有三種：溫度自補償法、橋路補償法和熱敏電阻補償法。溫度自補償法是通過精心選配敏感柵材料與結構參數來實現溫度補償；橋路補償法是利用電橋的和差特性來達到補償的目的；熱敏電阻補償法是使電橋的輸入電壓隨溫度升高而增加，從而提高電橋的輸出電壓。l 渦流的形成范圍和滲透深度與哪些因素有關?被測體對渦流傳感器的靈敏度有何影響?渦流形成范圍:徑向為線圈外徑的1.82.5倍，且分布不均勻，與線圈外徑D有關；渦流貫穿深度有限，深度一般可用經驗公式求得，與導體電阻率、相對導磁率和激勵頻率有關。渦流效應與被測導體電阻率、導磁率

25、、幾何形狀與表面狀況有關，因此渦流傳感器的靈敏度也與上述被測體的因素有關。l 渦流式傳感器的主要優(yōu)點是什么?電渦流式傳感器能對位移、厚度、表面溫度、速度、應力、材料損傷等進行非接觸式連續(xù)測量，另外還具有體積小，靈敏度高，頻率響應寬等特點。非接觸測量，抗干擾能力強；靈敏度高；分辨力高，位移檢測范圍：±1mm±10mm，最高分辨率可達0.1%；結構簡單，使用方便，不受油液等介質影響l 壓電式傳感器的測量電路中為什么要加入前置放大器？電荷放大器有何特點？壓電式傳感器的前置放大器有兩個作用：一是阻抗變換（把壓電式傳感器輸出的高阻抗變換成低阻抗輸出）；二是放大壓電式傳感器輸出的微弱信

26、號。電荷放大器的輸出電壓與外力成正比，與反饋電容Cf成反比，而與Ca、Cc和Ci無關，當制作線路時使Cf成為一個非常穩(wěn)定的數值，則輸出電壓唯一的取決于電荷量，與外力成反比。電纜分布電容變化不會影響傳感器靈敏度及測量結果是電荷放大器的突出優(yōu)點，但電路復雜，造價較高。l 采取何種措施可以提高壓電式加速度傳感器的靈敏度？選用壓電系數大的壓電材料做壓電元件；增加壓電晶片數目；合理的連接方法。l 如何減小電纜噪聲對測量信號的影響？使用特制的低噪聲電纜；輸出電纜應予以固緊，用夾子、膠布、臘等固定電纜以避免振搖；電纜離開試件的點應選在震動最小處。l 什么是霍爾效應？為什么半導體材料適合于作霍爾元件？霍爾效應：置于磁場中的通電半導體，在垂直于電場和磁場的方向產生電動勢