工程測試簡答題模板

資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。簡答題(共30分)什么是測試?說明測試系統(tǒng)的構成及各組成部分的作用。(10分)測試是測量和試驗的綜合,是一種研究型的探索型的、論證型的測量過程,也是獲取信息的過程。測量對象傳感器:在測試系統(tǒng)和被測試對象之間建立了一定的連接關系,它直接感受被測量并將其轉換成電信號。是測試系統(tǒng)中的關鍵部件。中間轉換電路(信號調理電路):作用是將傳感器的輸出信號進行傳輸、放大和轉換,使其適合顯示、紀錄、數(shù)據(jù)處理。信號處理單衣:它是以計算機為核心對中間轉換電路的輸出信號作進一步地處理(如:計算、頻譜分析、數(shù)據(jù)儲存等)顯示、記錄部分:作用是輸出測試結果。.測量按測量值獲得的方法進行分類有哪些?(6’)答:直接測量——指無需經(jīng)過函數(shù)關系的計算,直接經(jīng)過測量儀器得到被測值得測量。(等精度直接測量和不等精度直接測量);(2’)間接測量——指在直接測量值的基礎上,根據(jù)已知函數(shù)關系,計算被測量的量值的測量;(2’)組合測量——指將直接測量或間接測量與被測量值之間按已知關系組合成一組方程(函數(shù)關系),經(jīng)過解方程組得到被測值得方法。(2’)說明電阻絲應變片和半導體應變片的異同點,各有何優(yōu)點?(10分)相同之處在于:都是將被測量的變化轉換為電阻的變化,且dR/R=(1+2H)ε+λEε,其中H為材料的泊桑比,E為材料的彈性模量,(1+2H)ε是由幾何尺寸變化引起的阻值變化,λEε是由電阻率的變化引起的阻值變化。不同的是,電阻應變片是利用導體形變引起的阻值變化,因此dR/R≈(1+2H)ε,S≈1+2H;而半導體應變片是利用半導體材料的壓阻效應使電阻率發(fā)生變化引起電阻變化。因此dR/R=λEε,S≈λE。各自的優(yōu)點分別為:電阻絲應變片具有相當高的適應性;半導體應變片的靈敏度高,一般為電阻絲應變片的50-70倍。3、選用傳感器的原則是什么?(10分)基本原則是:選用的傳感器其性能應當與被測信號的性質相匹配。(1)靜態(tài)特性方面:a、應使被測量的變化范圍在傳感器的線性范圍以內,并保證線性誤差在允許范圍內;b、傳感器的分辨率(力)從數(shù)據(jù)上應小于測量要求的分辨率(力)c、滿足實際要求的條件下,精度不宜過高。4、簡述調幅波的特點。(10分)當調制信號x(t)>0時,調幅波xm(t)與載波y(t)同頻同相,其幅值的大小與x(t)的大小有關;x(t)y(t)當x(t)<0時,xm(t)與載波y(t)同頻反相,其幅值大小仍與x(t)的大小有關;調幅波是一高頻,但其包洛線和調制信號x(t)相似,其副值受x(t)變化的影響,y(t)的頻率越高,即波形越寬,相似程度越好。交流電橋達到平衡時必須滿足的條件是什么?如何來實現(xiàn)交流電橋的平衡?兩個條件:相對兩臂阻抗之模的乘機應相等,而且它們的阻抗角之和也必須相等。實現(xiàn):電阻平衡,電容平衡。簡要說明如何求解測試裝置動態(tài)特性的數(shù)學描述的3個函數(shù),它們之間有何內在關系?對系統(tǒng)的微分方程做拉氏變換,傳遞函數(shù)為輸出和輸入的拉氏變換之商,另拉氏變換中的a=0即可求得頻率響應函數(shù),對傳遞函數(shù)進行拉氏反變換就可求得脈沖響應函數(shù)。它們之間的關系分別是拉氏變換對和傅立葉變換對關系。7、什么是調制和解調?其作用是什么?如何實現(xiàn)對信號進行調幅和解調?調制:就是使一個信號的某些參數(shù)在另一個信號的控制下而發(fā)生變化的過程。解調:從已調制波中恢復出調制信號的過程。作用:調制的目的:使緩變信號便于放大和輸出。經(jīng)過調制后,采用交流放大,比直接用直流放大,效果好;另外,調制波抗干擾能力強,也便于傳輸。解調的目的:恢復原信號。調幅是將一個高頻載波信號與被測信號相乘,使得高頻信號的幅值隨被測信號的變化而變化?？墒褂猛浇庹{、相敏檢波的方式來實現(xiàn)對信號進行解調。8.什么是不失真測試,不失真測試的條件是什么?(4’)對一個測試裝置,其輸出y(t)和輸入x(t)滿足y(t)=A0x(t-τ0)。式中A0、τ0均為常量。即認為該測試裝置實現(xiàn)了不失真測量。(2’)這表明,輸出信號較輸入信號,幅值放大了倍,時間上滯后了,波形一致。對上式作傅里葉變換,有。因此,若要實現(xiàn)輸出波形不失真,其幅頻、相頻特性應滿足如下條件。(2’)9.重復性誤差和遲滯誤差有何區(qū)別?(6’)答:重復性是指測試裝置在輸入按同一方向做全量程連續(xù)多次變動時,所得特性曲線不一致的程度。一般來說正行程的最大重復性偏差為,反行程的最大重復性偏差為,重復性誤差取這兩個最大偏差中的較大者,再以滿量程輸出的百分數(shù)表示。即(3’)遲滯是測試裝置在正反行程中輸入輸出曲線的不重合程度。即式中,是正反行程間,對于同一輸入雖的最大差值。(3’)10、測試裝置2個環(huán)節(jié)的串聯(lián)后的頻率響應函數(shù)與它的2個組成之間的關系是什么?為什么所有的系統(tǒng)都能夠由一階和二階系統(tǒng)來組成?測試裝置2個環(huán)節(jié)的串聯(lián)后的頻率響應函數(shù)是它的2個組成頻率響應函數(shù)之積。根據(jù)數(shù)學知識可知,任何多項式相除都能夠化簡為一次式和二次式組合而組成。故所有的系統(tǒng)都能夠由一階和二階系統(tǒng)來組成。11、信號分析和處理必須遵循的原則有哪幾點?(4分)答:①各環(huán)節(jié)的輸入量與輸出量之間應保持一一對應的關系,并盡量不失真;(2’)②盡可能減小或消除各種干擾。(2’)12.周期信號的頻譜具有哪幾個特點?(6分)答:①周期信號的頻譜是離散的。(2’)②每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上,基波頻率是各分量頻率的公約數(shù)。(2’)③各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。工程中常見的周期信號,其諧波幅值總的趨勢是隨諧波次數(shù)的增高而減小的。因此,在頻譜分析中沒必要取那些次數(shù)過高的諧波分量。(2’)13.在機械工程中常見的有哪些參數(shù)的測量?(5分)答:在機械工程的測試過程中,常見的參數(shù)測量有:應力的測量;應變的測量;扭矩的測量、振動信號的測量;聲強測量;聲發(fā)射測量;位移的測量;流量的測量;壓力的測量等。(每一種0.5分)14.下面四個圖分別是哪一種濾波器的幅頻曲線特性圖,并說明各自的工作特征。(4’)答:①低通濾波器之間為通頻帶,的頻率成分極大地衰減;(1’)②高通濾波器之間為通頻帶,的頻率成分極大地衰減;(1’)③帶通濾波器之間為通頻帶,其它的頻率成分極大地衰減;(1’)④帶阻濾波器之間為阻帶頻率,其它的頻率成分通頻帶。(1’)15.試敘述信號的采樣和截斷的過程是怎樣實現(xiàn)的,結果如何?(5’)答:采樣就是對時間歷程進行等時間距離的信號”摘取”,以便于計算機的存儲和計算分析。(2’)而由因為計算機只能對有限長的信號進行處理,因此,必須截斷過長的信號時間歷程進行截斷,即對信號加窗。所加窗寬為的矩形窗函數(shù),其傅里葉變換是一個無限帶寬的函數(shù)。(2’)采用矩形窗函數(shù)截斷采樣信號,就是將采樣信號,乘以時域有限寬矩形窗函數(shù);其時域和頻域數(shù)學描述為(1’)16.電器式傳感器包括哪幾種,各自的工作原理如何?(5’)答:包括電阻式、電感式、電容式三種。電阻式傳感器工作原理:把被測量轉換為電阻變化的一種裝置;(2’)電感式傳感器工作原理:把被測量如位移轉換為電感量變化的一種裝置;(2’)電容式傳感器工作原理:把被測物理量轉換為電容量變化的一種裝置。(1’)17、差動型變磁阻式電感傳感器在使用時常把兩個線圈接在電橋的兩個相鄰橋臂中,試問:(1)此電橋需接入何種激勵電壓?高頻正弦電壓(2)該電橋的輸出電壓是何波形?高頻正弦波的幅值隨傳感器輸出波的變化而變化(3)輸出電壓的幅值與傳感器的什么量有關?靈敏度(4)輸出電壓大小能否反映被測量的方向?欲知被測量的方向,測量電路中應帶有什么環(huán)節(jié)?不能,在測量電路之后接入差動相敏檢波電路18、在用應變儀測量機構的應力,應變時,如何消除由于溫度變化所產生的影響?利用電橋的和差特性,將兩片應變片分別接到測量機構的相對面上,并接入電橋中相鄰的橋臂上,使得由于溫度變化而導致的輸出電壓無用值相互抵消。19、把一個變阻器式傳感器按如圖接線,它的輸入量是什么?輸出量是什么?在什么條件下,它的輸出量與輸入量之間有較好的線性關系?輸入量是被測量的位移。輸出量是電壓值。只有當變阻器的最大電阻值與后接電路的輸入電阻比值趨于0時,它的輸出量與輸入量之間有較好的線性關系20、金屬電阻絲應變片與半導體應變片在工作原理上有何區(qū)別?各有何特點?前者是利用導體形變引起阻值變化,后者是利用半導體電阻率變化引起阻值變化。金屬電阻絲應變片穩(wěn)定性和溫度特性好,但靈敏度系數(shù)小。半導體應變片應變靈敏度大;體積小;能制成具有一定應變電阻的元件,但溫度穩(wěn)定性和可重復性不如金屬應變片。21、簡述壓電效應現(xiàn)象;石英晶體所產生的橫向和縱向壓電效應產生的電荷聚集在哪里?其大小分別如何計算?某些物質在外力的作用下,不但幾何尺寸發(fā)生了變化,而且內部極化,某些表面上出現(xiàn)電荷,形成電場。當外力去掉時,又重新回到原來的狀態(tài),這一現(xiàn)象稱為壓電效應現(xiàn)象。石英晶體所產生的眾向壓電效應產生的電荷聚集在與電軸(X)垂直的平面上,其大小為。石英晶體所產生的橫向壓電效應產生的電荷聚集在與電軸(X)垂直的平面上,其大小為。a、b分別為晶體片的長度和厚度。--壓電式傳感器對測量電路有何特殊要求?為什么?壓電式傳感器的測量電路必須有高輸入阻抗并在輸入端并聯(lián)一定的電容Ci以加大時間常數(shù)。主要是為了在測量動態(tài)量時,獲得一定的輸出電壓并實現(xiàn)不失真測量。22、試用方框圖描述測試系統(tǒng)的組成,并簡述測試工作的全過程。傳感器將被測物理量(如噪聲,溫度等)檢出并轉換為電量,中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電路進行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進行信號分析,顯示記錄裝置則測量結果顯示出來,提供給觀察者或其它自動控制裝置。23、什么是負載效應?對于電壓輸出的環(huán)節(jié),減輕負載效應的措施有哪些?當一個裝置聯(lián)接到另一裝置上時,由于發(fā)生能量交換而使前裝置的聯(lián)接處甚至整個裝置的狀態(tài)和輸出都將發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為負載效應。對于電壓輸出的環(huán)節(jié),減輕負載效應的辦法有:(1)提高后續(xù)環(huán)節(jié)(負載)的輸入阻抗;(2)在原來兩個相聯(lián)接的環(huán)節(jié)之中,插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器,以便一方面減小從前環(huán)節(jié)吸取能量,另一方面在承受后一環(huán)節(jié)(負載)后又能減小電壓輸出的變化,從而減輕負載效應;(3)使用反饋或零點測量原理,使后面環(huán)節(jié)幾乎不從前環(huán)節(jié)吸取能量。24、試說明二階測試系統(tǒng)的阻尼度大多采用的原因。阻尼比在這個范圍內可提高系統(tǒng)響應的快速性,以及工作的范圍更大些。25、簡述渦流式傳感器的工作原理,它有哪些特點?把一個線圈放到一塊金屬導體板附近,相距為δ,當線圈通以高頻交流電流i時,便產生磁通Φ,此交變磁通經(jīng)過鄰近的金屬板,金屬板上便產生閉合的感應電流i1,即渦電流,渦電流也會產生交變磁場Φ1,根據(jù)楞次定律,渦電流產生的交變磁場Φ1與線圈的磁場Φ變化方向相反,Φ1總是抵抗Φ的變化,由于渦電流磁場的作用,使原線圈的等效阻抗Z發(fā)生變化,變化程度與δ有關。26、試述霍爾效應及其用來測量位移的原理。將霍爾元件置于磁場B中,當有電流流過時,在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢,這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應。27.現(xiàn)有電阻和,電感L和電容C,連結成四臂交流電橋,試畫出能滿足電橋平衡的正確接橋方法,并寫出該電橋的平