《測試技術基礎》期末試題及答案-

1、第一章信號及其描述）填空題2、4、1、某一階系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)為1/2，幅值y二試求傳遞函數(shù)分別為寸2/215和3.5s105為了獲得測試信號的頻譜，和傅里葉變換1tH（j），輸入信號x（t）二sin,則輸出信號y（t）的頻率為二2恂+12_，相位二-45。4佃2n的兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。s2亠1.4衛(wèi)s亠八2nn常用的信號分析方法有傅里葉級數(shù)展開式。123當測試系統(tǒng)的輸出y（t）與輸入x（t）之間的關系為y（t）二Aox（t_t。）時，該系統(tǒng)能實現(xiàn)此時，系統(tǒng)的頻率特性為H（j-）。延時測試。）填空題1、測試的基本任務是獲取有用的信息，而信息總是蘊涵在某些物理量之中，并依靠它們來

2、傳輸?shù)?。這些物理量就是信號，其中目前應用最廣泛的是電信號。2、信號的時域描述，以時間為獨立變量；而信號的頻域描述，以頻率為獨立變量。3、周期信號的頻譜具有三,諧波型，收斂性二4、非周期信號包括瞬態(tài)非周期信號和準周期信號。5、描述隨機信號的時域特征參數(shù)有均值卜、均方值屮2，方差巨2；。XXX6、對信號的雙邊譜而言，實頻譜（幅頻譜）總是偶對稱，虛頻譜（相頻譜）總是奇對稱。（二）判斷對錯題（用枚X表示）1、各態(tài)歷經(jīng)隨機過程一定是平穩(wěn)隨機過程。（V）2、信號的時域描述與頻域描述包含相同的信息量。（v）3、非周期信號的頻譜一定是連續(xù)的。（x）4、非周期信號幅頻譜與周期信號幅值譜的量綱一樣。（x）5、隨機

3、信號的頻域描述為功率譜。（v）（三）簡答和計算題1、求正弦信號x(t)二xsint的絕對均值卩兇和均方根值xrms。2、求正弦信號x(t)=x0sin（t+判的均值匕，均方值即2，和概率密度函數(shù)p（x）0 xx3、求指數(shù)函數(shù)x(t)二Aeat(a:-0,t_0)的頻譜。小COS灼t|tT4、求被截斷的余弦函數(shù)X（t）0的傅立葉變換I。|tpT5、求指數(shù)衰減振蕩信號x（t）二esiVotg：0,t-0）的頻譜。第二章測試裝置的基本特性5、傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的被測量越小。6、一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應該具有線性關系為最佳。（二）選擇題1、4不屬于測試系統(tǒng)的靜特性。

4、（1）靈敏度（2）線性度（3）回程誤差（4）阻尼系數(shù)2、從時域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng)響應的卷積。（1）正弦（2）階躍（3）脈沖（4）斜坡TOC o 1-5 h z3、兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為Q1C）和Q2），則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測試系統(tǒng)，其相頻特性為2（1）Qc）Q（）（2）Qc）QC）（3）12（4）Q（）一Q（,）12I丿小/2丿I丿124、一階系統(tǒng)的階躍響應中，超調量_4。（1）存在，但5%（2）存在，但1（3）在時間常數(shù)很小時存在（4）不存在5、忽略質量的單自由度振動系統(tǒng)是2系統(tǒng)。(1)零階(2)階(3)二階(4)高階6、一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是3。(1)固有頻率(2)線性間常數(shù)(4

5、)阻尼比7、用階躍響應法求一階裝置的動態(tài)特性參數(shù)，可取輸出值達到穩(wěn)態(tài)值1倍所經(jīng)過的時間作為時間常數(shù)。(1)0.632(2)0.865(3)0.950(4)0.982判斷對錯題(用枚X表示)1、一線性系統(tǒng)不滿足“不失真測試”條件，若用它傳輸一個1000Hz的正弦信號，則必然導致輸出波形失真。(x)2、在線性時不變系統(tǒng)中，當初始條件為零時，系統(tǒng)的輸出量與輸入量之比的拉氏變換稱為傳遞函數(shù)。(v)3、當輸入信號x(t)定時，系統(tǒng)的輸出y(t)將完全取決于傳遞函數(shù)H(S)，而與該系統(tǒng)的物理模型無關。(v)4、傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。(v)5、測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。(x

6、)6、幅頻特性是指響應與激勵信號的振幅比與頻率的關系。(x)簡答和計算題1、什么叫系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)？它和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有何關系？2、答：定常線性系統(tǒng)在簡諧信號的激勵下，系統(tǒng)的頻率特性稱為系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)。頻率響應函數(shù)是描述系統(tǒng)的簡諧輸入和相應的穩(wěn)態(tài)輸出的關系。3、測試裝置的靜態(tài)特性和動態(tài)特性各包括那些？4、答：靜態(tài)特性包含靈敏度、線性度、回程誤差。動態(tài)特性包括時間常數(shù)、諧振頻率和固有頻率、阻尼比。5、測試裝置實現(xiàn)不失真測試的條件是什么？6、答：幅值特性曲線是一條平行于軸的直線，相頻特性曲線是一條過坐標原點的斜率為-t。的直線。107、某測試裝置為一線性時不變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為H(S)。求其

7、對周期信號0.005s+1x(t)二0.5cos10t0.2cos(100t-45)的穩(wěn)態(tài)響應y(t)。8、解：求傳遞函數(shù)的幅頻特性與相頻特性，利用疊加性求輸出9、將信號cost輸入一個傳遞函數(shù)為H(s)的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在內的輸出y(t)的表達式。1+巧解：求傳遞函數(shù)的幅頻特性與相頻特性，然后用定義求輸出。第三章常用傳感器()填空題1、屬于能量控制型的傳感器有電阻溫度計，電容式測振儀等，屬于能量轉換型的傳感器有熱壓力計等(每個至少舉例兩個)。2、金屬電阻應變片與半導體應變片的物理基礎的區(qū)別在于：前者利用需體形引起的電阻變化，后者利用十導體電阻率變化引起的電阻變化。3、為了提高變極

8、距電容式傳感器的靈敏度、線性度及減小外部條件變化對測量精度的影響，實際應用時常常采用差動式工作方式。4、壓電式傳感器的測量電路(即前置放大器)有兩種形式：一放大器和放大器，后接一電荷放大器時，可不受連接電纜長度的限制。5、渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導體在交流磁場中的渦電流效應。6、磁電式速度計的靈敏度單位是mv(m/s)。7、壓電式傳感器是利用某些物質的壓電效應而工作的。(二)選擇題1、電阻應變片的輸入為2。(1)力(2)應變(3)速度(4)加速度2、結構型傳感器是依靠丁的變化實現(xiàn)信號變換的。(1)本身物理性質(2)體積大小(3)結構參數(shù)(4)電阻值3、不能用渦流式傳感器進行測量的是V

9、。(1)位移(2)材質鑒別(3)探傷(4)非金屬材料4、變極距面積型電容傳感器的輸出與輸入，成2關系。(1)非線性(2)線性(3)反比(4)平方5、半導體式應變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是。1）長度（2）截面積（3）電阻率（4）高通6、(17、(1&壓電式傳感器輸出電纜長度的變化，將會引起傳感器的3)固有頻率(2)阻尼比(3)靈敏度(4)壓電常在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量，而且不受油污等介質影響的是)電容式(2)壓電式(3)電阻式(4)電渦流式自感型可變磁阻式傳感器，當氣隙)ki(2)k.6光電倍增管是利用2效應制成的器件。2)外3)光生伏特產(chǎn)生變化。4傳感器。(3)電阻式

10、變化時，其靈敏度S與.之間的關系是：S二4o(3)k：/(4)_k9、(1)內光電(4)阻擋層1、2、3、4、)判斷對錯題(用V或x表示)滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測量。渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器(V壓電加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。(四)簡答和計算題1、2、3、4、5、6、7、哪些傳感器可選作小位移傳感器？渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量？為什么？電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？電渦流傳感器能否測量塑料物體移動的位移？若能測量理由是什么？不能測量理由是

11、什么？應采取什么措施改進，就可以用電渦流傳感器測量了。壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結構上有何不同，為什么？試用雙螺管線圈差動型電感傳感器做成一個測力傳感器。用簡圖說明該傳感器的結構并簡要說明其作用原理；兩個線圈通常應該接在什么電路中？用圖說明如何接法。某電容傳感器(平行極板電容器)的圓形極板半徑r二4(mm)，工作初始極板間距離二0.3(mm)，介質為空氣。問：如果極板間距離變化量如果測量電路的靈敏度讀數(shù)儀表的變化量為多少？=/=_1(m)，電容的變化量；：C是多少？叫=100(mV/pF)，讀數(shù)儀表的靈敏度k2=5(格/mV)在=1(m)時,第四章信號調理、記錄和顯示1、2、3、4、

12、5、6、7、)填空題電橋的作用是把電感、電阻、電容的變化轉化為電壓或電流輸出的裝置。在橋式測量電路中，按照激勵電源的類型的性質，電橋可分為直流和交流電橋。在橋式測量電路中，根據(jù)工作時阻抗參與變化的臂苑可將其分為半橋與全橋測量電路。調幅是指一個高頻的正(余)弦信號與被測信號相乘，使高頻信號的幅值隨被測信號的變化。信號調幅波可以看作是載波與調制波的僅乘。調頻波的解調又稱為鑒頻。調頻是利用信號電壓的控制一個振蕩器，使其輸出為等幅波，而常用濾波器的上、下截止頻率fc1、fc2的定義為幅頻特性曲線降為最大值的變化其帶寬B=f2f若為倍頻程濾波器f_與f2的關系為c2c1c1c2RC低通濾波器中RC值愈，

13、則上截止頻率愈低。J2fc1)選擇題1、設有-電路，R1是工作橋臂,則電橋輸出電壓e比(yR;R一弋(2)一7e4R02R011R2，R3，R4是固定電阻，且)。e0為電橋的電源電壓。R(3)e0R01頻率與信號電壓成正比。咅時對應的頻率為截止頻率,R1二R2二R3二r4。工作時RJR2迅,2呃。15712、調幅過程相當于在時域中將調制信號與載波信號3、電路中鑒頻器的作用是(1)使高頻電壓轉變成直流電壓(3)使頻率變化轉變?yōu)殡妷鹤兓?、一選頻裝置，其幅一頻特性在(1)低通(2)高通5、一帶通濾波器，其中心頻率是(1)f0B(2)f0_Boo(1)相乘(2)相除(3)相加(4)相減(2)使電感量

14、轉變?yōu)殡妷毫繛V波器(4)使頻率轉變?yōu)殡娏鱢2：:區(qū)間近于平直，在f20區(qū)間急劇衰減，這叫(3)帶通(4)帶阻f0,-3dB帶寬是B，則濾波器的品質因數(shù)Q等于_(3)f0B(4)f0B(三)判斷對錯題(用或X表示)TOC o 1-5 h z1、平衡純電阻交流電橋須同時調整電阻平衡與電容平衡。(7)2、調幅波是載波與調制信號的疊加。(x)3、帶通濾波器的波形因數(shù)值越大，其頻率選擇性越好。(x)4、將高通與低通濾波器串聯(lián)可獲得帶通或帶阻濾波器。(7)簡答和計算題1、何謂電橋平衡？要使直流電橋平衡，橋臂參數(shù)應滿足什么條件？交流電橋應滿足什么條件？2、答：可以使Uac=Uad，這時G中無電流通過。當G中

15、無電流時叫做“電橋平衡”。直流：R1R3=R2R4，交流:Z1Z3=Z2Z43、調幅波的解調方法有哪幾種？4、答：三種，同步解調、整流檢波解調、相敏檢波解調5、抗混濾波器的作用是什么？它選用何種濾波器？其截止頻率如何確定？6、相關濾波器的的基本原理是什么？舉例說明其工程應用。7、答：使信號中特定的頻率成分通過，同時極大地衰減其他頻率成分。&以阻值R=1201，靈敏度S二2的電阻絲應變片與阻值為12的固定電阻組成電橋，供橋電壓V。二3V，若其負載電阻為無窮大，應變片的應變2000丄；。求單臂電橋的輸出電壓及其靈敏度。求雙臂電橋的輸出電壓及其靈敏度9、若x(t)為調制信號，y(t)二COS2ft為

16、載波，xt)為調幅波(如圖所示)利用傅里葉變換性質說明調幅過程的原理。畫出載波與調幅波的雙邊頻譜圖。參考答案第一早信號及其描述(一)1、信號；2、時間(t)，頻率(f);3、離散性，諧波性，收斂性；4、準周期，瞬態(tài)非周期；5、均值(二)均方值2屮x1、7；2、7；2；6、偶x3、X；4、X;,方差奇;(三)x2；2、0,027；cos(tA；3、；4、Tsinc(2f)aj2f-(k+a+0)TTSinc(2f)+JI0-02j4fa第二章測試裝置的基本特性（一）1、1/2,1/X2，-45；2、123；3、傅立葉變換法，濾波器法；4、A0j0；5、被測量；6、線性;(二)(4)(3)(2)(

17、4)(2)(3)(1)(三)X宀7XX（四）略第三章常用傳感器（一）1、電阻、電感、電容、渦流；壓電、磁電；2、金屬絲的幾何變形，半導體材料的電阻率變化;3、差動；4、電荷，電壓，電荷；5、渦電流；6、mv/（m/s）；7、壓電效應。(二)(2)(3)(4)(2)(3),(3)(4)(4)(2)（四）略第四章信號調理、處理和記錄（一）1、電壓或電流；2、激勵電壓；3、橋臂數(shù)；4、相乘，相乘；5、鑒頻；6、幅值，頻率；7、幅頻特性曲線降為最大值的倍時對應的頻率為截止頻率；b二f-fc2c1f=2f8、大;c2c1(二)(1)(1)(3)(2)(4)(三)7XX7（四）略河北科技大學200X200

18、X學年第一學期傳感器與測試技術期末考試試卷一、填空（每空1份，共20分）測試技術的基本任務是從時域看，系統(tǒng)的輸出是其輸人與該系統(tǒng)脈沖響應函數(shù)的卷積。信號的時域描述，以時間為獨立變量；而信號的頻域描述，以頻率為獨立變量。如果一個信號的最高頻率為50Hz，為了防止在時域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應該大于Hz。在橋式測量電路中，根據(jù)其激勵電壓的性質，可將其分為直流電橋與交流電橋。金屬電阻應變片與半導體應變片的主要區(qū)別在于：前者利用導體機械形變電阻變化，后者利用半導體電阻率變化引起的電阻變化壓電式傳感器是利用某些物質的壓電效應而工作的。帶通濾波器的上下限截止頻率為f、fc2，其帶寬B=C2-fC

19、1fc2=fc1。屬于能量控制型的傳感器有根據(jù)載波受調制的參數(shù)不同，調制可分為相關濾波的工作原理是測試裝置的動態(tài)特性可以用函數(shù)進行數(shù)學描述。1.2.3.4.5.6.7.8.9.101112時間獲取有用的信息傳遞100引起的;若其帶寬為1/3倍頻程則調幅等。調頻調相函數(shù)頻率響應函數(shù)和脈沖響應二、選擇題(把正確答案前的字母填在空格上，每題1分，共10分)不能用確定的數(shù)學公式表達的信號是信號。A復雜周期B非周期C瞬態(tài)D隨機TOC o 1-5 h z平穩(wěn)隨機過程必須。A連續(xù)B統(tǒng)計特征與時間無關C各態(tài)歷經(jīng)D統(tǒng)計特征等于時間平均一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是。A固有頻率B阻尼比C時間常數(shù)D靈敏度系統(tǒng)在全量程內，

20、輸入量由小到大及由大到小時，對于同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間的最大差值稱為。A回程誤差B絕對誤差C相對誤差D非線性誤差電阻應變片的輸入為。A力B應變C速度D加速度用于評價系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。A傳遞函數(shù)B互相關函數(shù)C互譜密度函數(shù)D相干函數(shù)為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用放大器。A電壓B電荷C微分D積分在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量而且不受油污等介質影響的是傳感器。A電容式B壓電式C電阻式D電渦流式信號分析設備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號的頻率，可將磁帶，也可達到分析的目的。A重放速度放快B重放速度放慢C重放速度不變D多放幾次10-階系

21、統(tǒng)的階躍響應a中存在調量5卄在，但1C在時間常數(shù)很小時存在D不存在三、判斷題(用或X表示，在正確的題目對應的括號里填七反之填X,每題1分，共10分)(x)非周期信號的頻譜是連續(xù)的。(7)傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。(x)調幅波是載波與調制信號的疊加。(7)渦流傳感器屬于有源傳感器。(7)滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。(7)窗函數(shù)頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。(x)恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。(7)隨機激振屬于寬帶激振法。(x)壓電式加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。(7)若系統(tǒng)是完全線性的，則輸入輸出的相干函數(shù)一定為1。

22、四、簡答題(每題5分,共30分)1.已知周期方波的傅立葉級數(shù)展開式為x(t)8Asint1sin3t1sin51亠Bt一=JI:03o50-試繪出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點。二階測試裝置的兩個動態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實現(xiàn)不失真測試，如何確定其取值范圍？何謂不失真測試？實現(xiàn)測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應如何？5.信號的預處理包括那些環(huán)節(jié)?為什么在動態(tài)電阻應變儀上除了設有電阻平衡旋鈕外，還設有電容平衡旋鈕?測得兩個同頻正弦信號的相關函數(shù)波形如圖1,問:這一波形是自相關函數(shù)還是互相關函數(shù)？為什么？從波形中可以獲得信號的哪些信息？五、計算題(共14分)1.(6分)已知低通濾波器的

23、頻率響應函數(shù)為H()1，式中005s1j當輸入信號為x(t)0.6cos(60t)0.5cos(100t45)時，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出y(t)Q二T二二+x(t)2.(4分)有一信號試求1)求其自相關函數(shù);Acos(t)，初始相角為一隨機變量;2)確定其均值和方差。3.(4分)以阻值R120，靈敏度S25的電阻絲應變片與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V,并假定負載電阻無窮大，當應變片的應變?yōu)?000.時，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓六、應用題（共16分）1（6分）某車床加工外圓表面時，表面振紋主要是由主軸箱轉動軸上齒輪不平衡慣性力使主軸箱振動所引起，實驗測得振紋的頻譜如圖2（a

24、）所示，主軸箱內的傳動示意圖如圖2（b）所示，傳動軸I、II和主軸III上的齒輪齒數(shù)分別為Z1=30,Z2=40,Z3=20,Z廠50,傳動軸I的轉速為n=2000轉/分（根據(jù)傳動比計算可知：傳動軸II的轉速為n2=i500轉/分，主軸III的轉速為n2=600轉/分），試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影響較大？為什么？(b)n打LFLF2（10分）欲測試圖3（a）所示簡直梁的動態(tài)特性參數(shù)（固有頻率和阻尼比），（1）請從現(xiàn)有設備中選擇，并用框圖表示測試系統(tǒng)構成，簡述測試過程；（2）測得該梁的幅頻特性曲線如圖3（b）所示，根據(jù)該曲線如何確定簡直梁的動態(tài)特性參數(shù)（給出原理、公式并在圖

25、中表示）（現(xiàn)有設備：壓電式加速度計、壓電式力傳感器、磁電式速度計、電阻應變片、電荷放大器、功率放大器、信號發(fā)生器、激振器、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、顯示設備）圖3(a)二產(chǎn)F固有頻率（n）和阻尼比（）3分（每答對一個得15分）ii圖3(b)河北科技大學200X200X學年第一學期傳感器與測試技術期末考試試卷參考答案答對得分，答錯不得分，共20分）1.2.3.4.5.6.7.8.填空（每空1分，獲取有用的信息脈沖響應函數(shù)時間（t）、頻率100Hz激勵電壓（或工作電壓或橋壓或電源）導體機械形變、半導體電阻率的（或半導體壓阻效應）壓電效應9.10.11.12.fc2-f1、站2（或1.26）c2c1電阻式傳

26、感器、渦電流傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器等，答對任何兩個均得調幅、調頻、調相同頻相關不同頻不相關/同頻檢測原理傳遞、頻率響應、16四、選擇題（每題1分,15DBCAB610DBDBD判斷題（每題1分,5X寸X寸寸10寸XX寸簡答題（每題5分,脈沖響應答對得分，答對得分，30分）1.(5分)8A8AI3答錯不得分，共答錯不得分，共8A頻譜特點：離散性、諧波性、遞減性2.（5分）10分）10分）2分分（每答對一個得1分）為了實現(xiàn)不失真,阻尼比（）取值0.60.8;工作頻率取值小于等于0.58.n2分（每答對一個得1分）（5分）輸出y（t）與輸入x（t）滿足關系y（t）=Aox（t-t0）,其

27、中人和10為常數(shù),TOC o 1-5 h z則為不失真測試。2分或者用文字描述上述關系，描述正確2分，不完整1分，錯誤不得分。實現(xiàn)不失真測試的測試裝置的幅頻特性為A（）=Ao=常數(shù)1.5分相頻特性為屮（）=_t技15分o或者用文字表述，表述正確同樣得分。（5分）（1）電壓幅值調理（或者放大）1分（2）濾波（或者濾去高頻）2分（3）隔離直流分量（或者隔直）1分（4）如原信號進行調制，則應先進行解調（或者解調）1分（5分）動態(tài)電阻應變儀采用的是純電阻交流電橋（1分），即使各橋臂均為電阻，由于導線間存在分布電容（1分），相當于在各橋臂上并聯(lián)了一個電容，因此，除了電阻平衡外，還須有電容平衡（3分）。5分其它的表述酌情給分。6.五、(5分)(1)互相關函數(shù)，因為是非奇非偶函數(shù)。2(2)頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位幅值信息：此波形的振幅是兩個正弦波振幅乘積的一半計算題(共14分)1.(6分)x(t)二0.6cos(60t)0.5cos(100t-45)令x1(t)=0.6cos(60t)，x2(t)=0.5cos(10045)根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保