機械工程測試技術(shù)試卷及答案

填空題(20分，每空1分)

1.測試技術(shù)是測量和實驗技術(shù)的統(tǒng)稱。工程測量可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量。

2.測量結(jié)果與被測真值之差稱為測量誤差。

3.將電橋接成差動方式習以提高靈敏度，改善非線性，進行溫度補償。

4.為了—補償一溫度變化給應變測量帶來的誤差，工作應變片與溫度補償應變片應接在

相鄰橋臂匕

5.調(diào)幅信號由載波的幅值攜帶信號的信息，而調(diào)頻信號則由載波的頻率攜帶信號的信息。

6.繪制周期信號x(t)的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學表達式是傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù)，而

雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學表達式是傅氏復指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù)。

7.信號的有效值又稱為均方根值，有效值的平方稱為均方值上;，它描述測試信號的強度(信號

的平均功率)。

8.確定性信號可分為周期信號和非周期信號兩類，前者頻譜特點是窗數(shù)血后者頻譜特點是連組

住1。

9.為了求取測試裝置本身的動態(tài)特性，常用的實驗方法曷頻率響應法和階躍響應法。

10.連續(xù)信號X(t)與6(t-t)進行卷積其結(jié)果是：X(t)*6(t-t)=X(t-t)o其幾何意義是

00一0

把原函數(shù)圖象平移至t位置.處。

衛(wèi)

二、選擇題(20分，每題2分)

1.直流電橋同一橋臂增加應變片數(shù)時，電橋靈敏度將(0。

1

A.增大B.減少C.不變D.變化不定

2.調(diào)制可以看成是調(diào)制信號與載波信號(A)。

A相乘B.相加C.相減D,相除

3.描述周期信號的數(shù)學工具是(D)。

A.相關(guān)函數(shù)B.拉氏變換C.傅氏變換D.傅氏級數(shù)

4.下列函數(shù)表達式中，(B)是周期信號。

，5cosl0爪t當120

A.X(t)=(

(0當］<0

B.x(t)=20eLbos20爪t勺<t<+的)

C.x(t)=5sin20爪t+10cos10爪t(J勺<t<+的)

5.時域信號的時間尺度壓縮時，則其頻帶的變化為(B)。

A.頻帶變窄、幅值增高B.頻帶變寬、幅值壓低

C.頻帶變窄、幅值壓低D.頻帶變寬、幅值增高

6.非線性度是表示定度曲線(A)的程度。

A.偏離其擬合直線B.接近真值C.正反行程的不重合

7.普通來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，則其測量范圍(B)。

A.越寬B.越窄C.不變

8.下列哪一種敏感元件不屬于彈性式壓力敏感元件(D)

A.波登管B.膜片

2

C.波紋管D.電阻應變片

9.對于單向應力狀態(tài)的測量，貼應變片時，應變片的方向與主應力方向應該相交成（A）

A.0°B.45°C.90°D.30°

10.二階裝置引入合適阻尼的目的是（0。

A.使系統(tǒng)不發(fā)生共振B.使得讀數(shù)穩(wěn)定C.獲得較好的幅頻、相頻特性

三、簡答題（共30分）

1.信號分析和處理必需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(guān)系，并盡量不失真；（2,）

②盡可能減小或者消除各種干擾。（2'）

2.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每條譜線只浮現(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者相位角。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‘）

3.現(xiàn)7T電阻R和R，電感L和電容C,連結(jié)成四臂交流電橋，試畫出能滿足電橋平衡的正確接橋

12

方法，并寫出該電橋的平衡條件。（設(shè)激勵為u,輸出為U）。（5分）

io

答：正確的接橋方法如圖所示：（3'）

3

電橋的平衡條件是：

CC?I1L

RR=jwL.------=一⑵）

12jwCC

4.有人在使用電阻應變片時，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應變片數(shù)以提高靈

敏度。試問，在半橋上各串聯(lián)一片的情況下，是否可以提高靈敏度？為什么？（5分）

答：不能提高靈敏度。因為半橋雙臂時，其輸出電壓為：

1AR

u=-u——（2'）

。2iR

當量橋臂各串聯(lián)電阻應變片時，其電阻的相對變化量為空=一±（2"）

2RR

即仍然沒有發(fā)生變化，故靈敏度不變。要提高靈敏度只能將雙臂電橋改為全橋連接。這時

AR/、

U=Uo（1'）

oiR

5.什么是調(diào)制和解調(diào)？為什么要調(diào)制？（5分）

答：所謂調(diào)制，就是在調(diào)制信號（測試信號）的控制下，使載波信號（工作信號）的某些參數(shù)（如

幅值、頻率、相位）發(fā)生變化的過程。（2’）解調(diào)，就是從已調(diào)制波中恢復出調(diào)制信號的過程普通

的被測量，如力、位移、應變等，經(jīng)傳感器檢測變換后，往往是一些緩變的電信號。（1’）經(jīng)過調(diào)

制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；此外，調(diào)制波抗干擾能力強，也便于傳輸。（2'）

4

6.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）

四、計算踵（共20分，每小題10分）

1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。

解：1.求如圖所示三角脈沖信號的頻譜。

解：一個周期內(nèi)的表達式為：

（竺t0三t三I

TD

X（t）=

<^At工一

IIT2-

因為x⑴為偶函數(shù)，所以b=0,n=1,2,3（1，）

竺4:A

772'2

o1

8Acosn

叫cosnotdt=孤no2(2

35

46

5

出此得x(t)的三角函數(shù)形式傅里葉級數(shù)展開為

、展...A4A\12ri7i.

x(zt)=a+乙(acosnwt+bsinnot)=_--乙_cost⑴)

0n0n027t2CI2T

n■1n?1,3,5

n次諧波分量的幅值

4A

A=Jas+b2=--------------⑴)

nnn02n2

n次諧波分量的相位

(p="arctan5i_=-n⑴)

na

畫出x(t)的頻譜如圖所示。

(2')

2.用電阻應變片及雙臂電橋懸臂梁的應變￡。其貼片及組

橋方法如圖所示。已知圖中

R=R'=R=R=1200,上下貼片位置對稱，應變

1122

片的靈敏度系數(shù)k=2。應變值E=10x104,電橋供橋電壓u=3V試分別求出如圖組成橋路

iO

時的輸出電壓u=?

0

解：如圖(b)組橋時的輸出電壓為(5')

6

u=(4+州-——)u=早+ARu-ju=—.u=lk?：u=0.03(V)如圖

。R+AR+R2—ARR+R?R+R?2>2R>2>

1212

(c)組橋時的輸出電壓為

,R4-AR+R+AR'R、

U=(1111------------------)u

oR+AR+R+AR+R2+R-AR-ARR+R'

1111222(5’)

=2R+2ARu--lu=1—u=0.03(V)

4Ri2i2Ri

一、填空踵(20分，每空1分)

8、帶通濾波器的中心頻率F=500HZ,負3分貝點的帶寬B=10HZ,則該濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q二

(50)o

1.將電橋接成差動方式習以提高超敏度，改善非線性，進行溫度補償。

2.調(diào)幅信號由載波的幅值攜帶信號的信息，而調(diào)頻信號則由載波的頻率攜帶信號

的信息。

3.調(diào)幅過程在頻域相當于頻率搬移過程，調(diào)幅裝置實質(zhì)上是一個乘法器。

4.測試技術(shù)是測量和實驗技術(shù)的統(tǒng)稱。工程測量可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量。

測量結(jié)果與被測真值之差稱為測量誤差。

5.確定性信號可分為周期信號和非周期信號兩類，前者頻譜特點是一離散的_,后者頻譜特

點是連續(xù)血

6.繪制周期信號x⑴的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學表達式是傅氏三角級數(shù)中的各項系數(shù)，而雙

邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學表達式是傅氏復指數(shù)級數(shù)中的各項系數(shù)。

7

7.周期信號的傅氏三角級數(shù)中的n是從0至ij+x展開的。傅氏復指數(shù)級數(shù)中的n星從一8

到一8螃開的.

8.周期信號x(t)的傅氏三角級數(shù)展開式中：a表示余弦分最的幅佰，b表示正弦分量

nn

的幅值，a表示直流分量。

0

9.余弦函數(shù)惟獨宗頻譜圖,正弦函數(shù)惟獨虛揚譜圖。

10.單位脈沖函數(shù)6(t-t)與在t點連續(xù)的模擬信號f(t)的下列積分：

00

(p*f(t)6(t-t)dt=f(t)。這一性質(zhì)稱為脈沖采樣。

0____

得分

二、選擇題(20分，每題2分)

1.為了保證實現(xiàn)極距變化型差動電容傳感器的差動工作，傳感器的兩個電容應當連接成(a)。

A.并聯(lián)電路B.串聯(lián)電路C.電橋電路

2.要使RC低通濾波器的通帶加寬，則RC值應(b)o

A.增加B.減少C.不變

3.描述非周期信號的數(shù)學工具是c。

A三角函數(shù)B.拉氏變換C.傅氏變換D.傅氏級數(shù)

4.下列信號中.T___信號的頻譜是連續(xù)的。

A.x(t)=Asin(wt+0)+Bsin(3wt+0)B.x(t)=5sin30t+3sin7§5i

12

C.x(t)=e-atsin(ot

o

5.數(shù)字信號的特征是bo

8

A.時間上離散、幅值上連續(xù)B.時間、幅值上均離散

C.時間、幅值上都連續(xù)D.時間上連續(xù)、幅值上量化

6.測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為（d）。

A.精度B.靈敏度C.精密度D.分辨率

7.測試裝置的脈沖響應函數(shù)與它的頻率響應函數(shù)間的關(guān)系是（b）o

A.卷積B.傅氏變換對C.拉氏變換對D.微分

8.多種信號之和的頻譜是j。

A.離散的B.連續(xù)的C.隨機的D.周期的

9.二階裝置，用相頻特性中。（w）=-go。時所對應的頻率w作為系統(tǒng)的固有頻率的估計值，該值

與系統(tǒng)阻尼率的大?。╞）0

A.有關(guān)B.無關(guān)C.略有關(guān)系D.有很大關(guān)系

10.濾波器的上、下截止頻率為f,f，中心頻率f；則它們的關(guān)系是（a）o

c2c10

A.f=>/f~-B.f=C.f=12cl----

0▼c2cl02o2

三、簡答題（共30分）

1.測量按測量值獲得的方法進行分類有哪些？（6'）

答：直接測量一一指無需經(jīng)過函數(shù)關(guān)系的計算，直接通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'）間接測量一一指在直接測量值的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知函數(shù)關(guān)系，

計算被測量的量值的測量；（2'）組合測量一一指將直接測量或者間接測量與被測量值之間按已知

關(guān)系組合成一組方程（函數(shù)關(guān)系），通過解方程組得到被測值得方法。（2,）

9

2.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。

普通來說正行程的最大重復性偏差為AR,反行程的最大重復性偏差為AR,重復性誤差取

maximax2

這兩個最大偏差中的較大者，再以滿量程輸出yIfbc的百分數(shù)表示。即

AR

r=max_.?100%（3，）

Ry

fs

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

』H

r=max----->100%

Hy

fs

式中，AH是正反行程間，對于同一輸入雖的最大差值。（3'）

max

3.什么是不失真測試，不失真測試的條件是什么？（4'）

答：若A,t都是常數(shù)，如果一個測試裝置，則有y（t）=Ax（t-t）即認為該測試裝置實現(xiàn)了不

0000

失真測量。（2’）這表明，輸出信號較輸入信號，幅值放大了A倍，時間上滯后了t,波形一致。

00

對上式作傅里葉變換，有Y（m）=A3-jto“）X?n）。所以，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A（3）=A0=常數(shù)；（⑻=3川。（2'）

4.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'）

10

答：①低通濾波器0<f<f之間為通頻帶，f>f的頻率成份極大地衰減；(1')

22

②高通濾波器f<f<?之間為通頻帶，f<f由頻率成份極大地衰減；(1')

③帶通濾波器f：f<f卷間為通頻帶，其它的頻率成份極大地衰減；(I')

④帶阻濾波器f<f<f之間為阻帶頻率，其它的頻率成份通頻帶。(I')

12

5.試敘述信號的采樣和截斷的過程是怎樣實現(xiàn)的，結(jié)果如何？(5')

答：采樣就是對時間歷程X(t)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，所以，必須截斷過長的信號時間歷程X⑴進

行截斷，即對信號加窗。所加窗寬為T的矩形窗函數(shù)W(t),其傅里葉變換W(f)是一個無限帶寬

的sine函數(shù)。(2')采用矩形窗函數(shù)W(t)截斷采樣信號，就是將采樣信號X(t)S⑴，乘以時域有限

寬矩形窗函數(shù)W(t)；其時域和頻域數(shù)學描述為

x(t)s(t)w(t)unX(f)*S(f)*W(f)⑴)

6.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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換為電容量變化的一種裝置.(1')

11

四、計算題（共20分，每小題10分）

解：由圖可知，它是正負交替的周期信號。其直流分量為：尸。⑴），其脈寬等于周期的一半,

T

即T=一1,（1，）將此代入式可得

2

.nw1

LSin-I-CLn

ET*W22E.n兒

a——1.=—sinb=0(3')

n幾經(jīng)1n幾2

2

因此，對稱方波的傅立葉級數(shù)三角函數(shù)形式為:

f⑴--V.1.磯x2E..1.1.\/>\

1vU-乙-.sin.cosnwt=~(coswt--wt+~wtJQ9)

幾n21幾13151

12

2.如圖所示為兩直流電橋，其中圖(a)稱為臥式橋，圖(b)稱為立式橋，且R=R=R3=R4=R°,

「、乜為應變片，R>,為固定電阻.試求在電阻應變片阻值變化為編R時，兩電橋的輸出電壓

表達式并加以比較。

解：圖(a)中，臥式橋的輸出電壓為

R+編RR(R十編RR)R

u=//-//------------1----------1----------U-------1-U=1,0--------------a2=~TFU(4')

R+A/?+R—A/?'R+/?i(2R2R?2Ri

11223400'0

圖(b)中，立式橋的輸出電壓為

R+編RR-編R(R+編RR-編R)

U=U-U=-------1---------1-U----------------iU=iz-?-0-------------||

0bdR+A/e+KiR-A/e+Ri|(2A+A/eW

、■，nf

(4')

(編R)2編R

由此可知，當|—I《：1時,得u=——.u,在忽略了高階無窮小之后，兩電橋的輸出電壓是

。2Ri

(2R。)0

,I編R

一樣的，均為u=-------.u(1‘)不同之處是：立式橋由非線性誤差，而臥式橋沒有，所以臥

o2Rio

13

式橋更精確。（1'）

五、分析題（10分）

隹輸油管道上，常裝有監(jiān)測裝置用以監(jiān)測管道的裂損或者泄漏，并能確定損傷位置，如圖5-21所

不O

相

關(guān)

分

乂2。）X1⑴

近

油管

傳感器1

，/，//，，，，，,,,I

6（/7/////////AoT,

/////////////\m

線

處

圖5—21確定輸油管裂損位置

答題說明：漏損處K,視為向兩側(cè)傳播聲響的聲源，在兩側(cè)管道上分別放置傳感器1和傳感器2,

因為放傳感器的兩點距漏損處不等遠，則漏油的音響傳至兩傳感器就有時差，在互相關(guān)圖上T=T

I

處R（T）有最大值，這個T就是時差。由T就可確定漏損處的位置：

XX-mm

R=R（T）.S=%T

x1x2maxx1x2m2m

式中：S一兩傳感器的中點至漏損處的距離；B一音響通過管道的傳播速度。

一、選擇題

1、差動式變極距式電容傳感器的靈敏度是變極距式傳感器的—A_倍.

A、2B、3C、4D、5

2、信號有多種類型，從分析域上看，經(jīng)典的分析方法有_D_和__o

A、時域法，相頻法B、時域法，幅頻法C、相頻法，幅頻法D、時域法，頻域法

14

3、壓電式傳感器的轉(zhuǎn)換原理是利用晶體材料的__Bo

A、電阻應變效應B、壓電效應C、電磁感應D、霍爾效應

4、傳感器的靜態(tài)特性中，輸出量的變化量與引起此變化的輸入量的變化量之比稱為___B_o

A、線性度B、靈敏度C、穩(wěn)定性D、回程誤差

5、若電容式傳感器在真空中，其覆蓋板面為一圓形，廠20cm,極板間距d=2mm,其電容量為：_

答案都昂錯的，

A、1.11X1。--9B、1.11X10^-15C、3.27X10^-9D、3.27X10"-9

6、信息與信號二者間關(guān)系是_C_。

A、信息與信號相同B、信息包含信號C、信息在信號之中D、信息與信號無關(guān)

7、當兩信號的互相關(guān)函數(shù)在t有峰值，表明其中一個信號和另一個信號時移t時，相關(guān)程度

00

A、最低B、最高C、適中D、普通

8、傳感器的靈敏度越高，意味著傳感器所能感知的__a_越小。

A、被測量B、輸出量C、頻率特性D、顯示值

9、測試工作的任務主要是要從復雜的信號中提取(c)

A、干擾噪聲信號B、正弦信號C、實用信號D、頻域信號

10、時域信號的時移，則頻譜變化為(D)

A、擴展B、壓縮C、不變D、相移

11、記錄磁帶快錄慢放，放演信號的撅譜帶寬(D)

A、變窄，幅值壓低B、擴展，幅值壓低

15

C、擴展，幅值增高D、變窄，幅值增高

12、用二階系統(tǒng)作測量裝置時，為獲得較寬的工作頻率范圍，則系統(tǒng)的阻尼比應(D)

A、愈大愈好B、愈小愈好C、接近1/2D、接近1/V2

13、對二階系統(tǒng)輸入信號x(t)=Alsinwlt+A2sinw2t,則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出方程的通式為(D)

A、Alsin(wlt+4)1)+A2sin(w2t+4)2)B>AlA2sinwltsinw2t

C^Al'sinwlt+A2'sinw2tI)、Alrsin(wlt+<i)r1)+A2'sin(w2t+<l>2r)

14、概率密度函數(shù)提供了隨機信號(B)的信息

A、沿頻域分布B、沿幅值域分布C、沿時域分布D、強度方面

15、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(zhì)影響的是(D)

A、電容式B、壓電式C、電阻式D、電渦流式

16、只使在fe間頻率的信號通過，應采用(B)濾波器

12

A、帶阻B、帶通C、高通D^低通

17、在選用振子時，除了使阻尼比接近0.7外，應使被測正弦信號的最高頻率fm(C)振動子的

固有頻率fn

A、等于B、>2倍C、W(0.5-0.6)D、<0.1倍

18、為使電纜的長度不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用(B)放大器。

A、電壓B、電荷C、微分D、積分

19、當工一8時，信號x(t)的自相關(guān)函數(shù)Rx(t)呈周期性變化，說明該信號(B)。

A、為周期信號B、含有周期成份C、為離散信號D、為非周期信號

16

20、正弦信號的自相關(guān)函數(shù)，使原有的相位信息(B)

A、不變B、丟失C、移相D、一定變?yōu)?0°

21、不能用確定的數(shù)學公式表達的信號是(D)信號。

A、復雜周期B、瞬態(tài)C、非周期D、隨機

22、非線性度是表示定度曲線(B)的程度。

A、接近真值B、偏離其擬合直線C、正反行程不重合D、滯后現(xiàn)象

23、自相關(guān)函數(shù)一定是(B)函數(shù)。

A、奇B、偶C、周期D、非周期

24、為了能從調(diào)幅波中很好地恢復出原被測信號，通常用(D)做為解調(diào)器。

A、鑒頻器B、整流器C、鑒相器D、相敏檢波器

25、采樣時為了不產(chǎn)生頻譜混疊，采樣頻率必須大于信號最高頻率的(2)倍

A、4B、2C、10D、5

26、壓電式傳感器前置放大器的主要作用是(B)。

A、把傳感器的低阻抗輸出變換為高阻抗輸出

B、把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出

C、調(diào)制傳感器的輸出信號

D、對傳感器的輸出信號盡行檢波

27、在電橋測量電路中，由于電橋接法不同，輸出的電壓靈敏度也不同，―D―接法可以獲得

最大的輸出。

17

A、單臂電橋B、差動半橋C、補償電橋D、全橋

28、壓電傳感器所使用的前置放大器在電路中起著很重要的作用，以下說法錯誤的是_B_。

A、將傳感器的高阻抗輸入變成低阻抗輸出。

B、將傳感器的底阻抗輸入變成高阻抗輸出。

C、將壓電傳感器的微弱信號放大。

D、電壓放大器和電荷放大器的區(qū)別在于電荷放大器帶有一個深度負反饋。

29、幅值調(diào)制裝置實質(zhì)是一個￡

A、低通濾波器B、高通濾波器C、乘法器D、振蕩器

30、理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性為A-

A、常數(shù)B、零C、零或者常數(shù)D、無法確定

31.變極距型電容傳感器的輸出與輸入，成(A)關(guān)系。

A.非線性B.線性C.反比D.平方

32.如果窗函數(shù)頻譜的主瓣峰值相對于擺布旁瓣峰值越大，則該窗函數(shù)的泄漏誤差(A)。

A.越小B.越大C.不定D.不確定

33.不能用渦流式傳感器進行測量的是(D)。

A.位移B.材質(zhì)鑒別C.探傷D.非金屬材料

34.設(shè)時域信號x(t)的頻譜為X(f),則時域信號(C)的頻譜為X(f+f0)o

Ax(t-t)Rx(t+t)「X(t)e-j2nfOtX(t)ej2Eot

n?0D.0v.\J.

35.壓電式傳感器后面的放大器的主要功能為(C)。

A.阻抗變換B.信號放大C.阻抗變換和信號放大D.不確定

18

36.一個相鄰雙臂工作的測力電橋，如果將兩工作臂的一個應變片均改為兩個應變片串聯(lián)，則電橋

的輸出電壓（D）

A.加大一倍B.減小一倍C.不變D.加大兩倍

37.一個相鄰雙臂工作的測力電橋，如果將兩工作臂的一個應變片均改為兩個應變片串聯(lián)，則電橋

的輸出電壓。

A.加大一倍B.減小一倍C.不變D.加大兩倍

二、判斷題

1、測試二作的任務主要是要從復雜的信號中提取實用信息。（T）

2、周期信號各次諧波的頻率只能是基波頻率的整數(shù)倍。（T）

3、普通把控制高頻震蕩波的緩變信號稱為調(diào)制波，載送緩變信號的高頻震蕩稱為載波，調(diào)制后的

震蕩波稱為已調(diào)波。（T）

4、測量環(huán)節(jié)作為被測量環(huán)節(jié)的負載，兩環(huán)節(jié)將保持原來的傳遞函數(shù)。（F）

5、一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應具有線性關(guān)系為最佳。（T）

6、壓電傳感器的前置放大器的主要作用是對傳感器輸出信號進行解調(diào)。（F）

7、周期信號的頻譜是由無限多條離散譜線組成，每一條譜線代表一個諧波分量。（T）

8、當T=0時，自相關(guān)函數(shù)值最小值。F

9、濾波器中，普通規(guī)定幅頻特性值等于1.414A時所對應的頻率稱為截止頻率。（f）

10、用二階系統(tǒng)作測量裝置時，為獲得較寬的工作頻率范圍，則系統(tǒng)的阻尼比應接近0.707。（T）

19

11、信噪比越大則實用信號的成份越大，噪聲影響也大。（T）

12、用二階系統(tǒng)作測量裝置時，影響幅值測量誤差大小的參數(shù)有靈敏度。（T）

13、在電橋測量電路中，由于電橋接法不同，輸出的電壓靈敏度也不同，差動半橋接法可以獲得最

大的輸出。（F）

14、周期信號頻譜具有發(fā)散性、諧波性、離散性。（f）

15、對于電壓放大器來說，當改變電纜的型號尺寸，輸出電壓將不改變。（F）

16、前置放大器在電路中起到了放大傳感器微弱信號和將傳感器的低阻抗輸出變換為高阻抗輸出的

作用。（F）

17、霍爾式傳感器是目前國內(nèi)外應用最廣的一種磁敏傳感器之一，其工作原理為霍爾效應。（T）

18、差動半橋接法的靈敏度是單臂電橋靈敏度的3倍。（F）

19、任意函數(shù)和5函數(shù)的卷積，就是將該函數(shù)在自己的橫軸上平移到5函數(shù)所對應的位置。（F）

20、調(diào)制是指利用被測緩變信號來控制或者改變高頻震蕩波的某個參數(shù)。使其按被測信號的規(guī)律變化,

以利于信號的放大與傳輸。（T）

21.非周期信號的頻譜都是連續(xù)的。（T）

22.隨機信號是確定性信號。（F）

23.傳遞函數(shù)不僅反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過程，還反映了系統(tǒng)響應的過渡過程。（T）

24.變間隙式差動變壓器是一種電容式傳感器。（F）

25.選擇好的窗函數(shù)對信號進行截斷，可以減少能量泄漏。（T）

26.非周期信號的頻譜一定是離散的。（F）

27.瞬態(tài)信號是能量有限信號。（T）

20

28.變面積型電容傳感器的靈敏度不為常數(shù)。(F)

29.在直流電橋中，只要滿足任意兩相鄰橋臂的阻值之乘積等于此外兩相鄰橋臂阻值的乘積，則

電橋一定處于平衡。(F)

30.測試系統(tǒng)的靈敏度越高測量性能越好。(F)

三、填空題

1、若x(t)的傅立葉變換是X(f),則x(kt)的傅立葉變換是l/k*X(f7k)

2、測試裝置輸出波形無失真但有時間延遲的不失真測試條件是：裝置的幅頻特性為(常數(shù))，

相頻特性為(。(3)二—3)。

3、x(t)的頻譜是X(f),y(t)的頻譜是Y(f),若在頻域內(nèi)X(f)與Y(f)作相乘運算，則對應在時

域內(nèi)x(t)與y(t)應作—卷積

4、一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應該具有(線性)關(guān)系最佳。

5、壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的壓電效應而工作的

6、調(diào)幅波可以看做是載波與調(diào)制波的祖膽

7、為了提高便極距型電容傳感器的靈敏度,線形度及減小外部條件對測量精度的影響，實際應用

時往往采用差動式工作方式

8、頻率不同的兩個正弦信號,其互相關(guān)函數(shù)Rxy(t)=(0)

9、濾波器分離信號中相鄰頻率成份的能力稱為(分辨能力)，它取決于濾波器的(帶寬)o

10、壓電式傳感器在使用電壓前置放大器時，連接電纜長度改變，測量系統(tǒng)的靈敏度也發(fā)生變化

11、測試系統(tǒng)通常由(傳感器),(信號的調(diào)理和轉(zhuǎn)換)及(信號處理)所組成。

21

12、對連續(xù)時域信號作加窗截斷處理，必然會引起頻譜的（泄露）現(xiàn)象。

13、能用切當數(shù)學式表達的信號稱為確定性信號,不能用切當數(shù)學式表達的信號稱為隨機信號。

14、選擇窗函數(shù)對信號進行截斷時，應力求其頻譜的主瓣寬度空些，旁瓣幅度小些。

15、根據(jù)濾波器的選頻作用分，濾波器可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、

帶阻濾波器。

16、由6函數(shù)卷積特性，任一函數(shù)x（t）與具有時移t0的單位脈沖函數(shù)6（t

（Ps1ej2nftdf

土t。）的卷積為心口43⑴函數(shù)的頻譜密度函數(shù)為

四、簡答題

1、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(guān)？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

2、在用應變儀測量機構(gòu)的應力，應變時，如何消除由于溫度變化所產(chǎn)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(gòu)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。

3、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(guān)系？

22

輸入量是被測量的位移。輸出量是電壓二俯0.用有當變阻器

X11

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(guān)系

4、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??；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。

5、簡述壓電效應現(xiàn)象；石英晶體所產(chǎn)生的橫向和縱向壓電效應產(chǎn)生的電荷會萃在哪里？其大小分

別如何計算？

某些物質(zhì)在外力的作用下，不僅幾何尺寸發(fā)生了變化，而且內(nèi)部極化，某些表面上浮現(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(chǎn)生

的眾向壓電效應產(chǎn)生的電荷q會萃在與電軸(X)垂直的平面上，其大小為q=lieFo石英

晶體所產(chǎn)生的橫向壓電效應產(chǎn)生的電荷q*會萃在與電軸(X)垂直的平面上，其大小為

q=d?F*a/ba、b分別為晶體片的長度和厚度。

x12

6、什么是調(diào)制，調(diào)制的目的是什么，如何實現(xiàn)對信號進行調(diào)幅和解調(diào)？

調(diào)制是指利用某種低頻信號來控制或者改變一高頻振蕩信號的某個參數(shù)的過程。信號調(diào)理的的目的是

(1)實現(xiàn)緩變信號的傳輸，特殊是遠距離傳輸(2)提高信號傳輸中的抗干擾能力和信噪比對信

中間變換___________顯示、記錄

,被測對裁'——?傳感器------?

___________電型/致字里____________

1小一電量

枷理里

23

號進行調(diào)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{(diào)、相敏檢波的方式來實現(xiàn)對信號進行解調(diào)。

7、試用方框圖描述測試系統(tǒng)的組成，并簡述測試工作的仝過程。

傳感器將被測物理量（如噪聲,溫度等）檢出并轉(zhuǎn)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者經(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(jié)果顯示出來，提

供給觀察者或者其它自動控制裝置。

8、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）使用反饋或者零點測量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不從前環(huán)

節(jié)

吸取能量。因。

9、試說明二階測試系統(tǒng)的阻尼度大多采用的原06-05/7

阻尼比在這個范圍內(nèi)可提高系統(tǒng)響應的快速性，以及工作的范圍更大些。

10、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8,當線圈通以高頻交流電流i時，便產(chǎn)生磁通中，

此交變磁通通過鄰近的金屬板，金屬板上便產(chǎn)生閉合的感應電流il,即渦電流，渦電流也會產(chǎn)生

交變磁場中1,根據(jù)楞次定律，渦電流產(chǎn)生的交變磁場①1與線圈的磁場①變化方向相反，中1總

24

是反抗①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8有關(guān)。

11、何謂壓電效應?壓電式傳感器對測量電路有何特殊要求?為什么？

某些物質(zhì)在外力的作用下，不僅幾何尺寸發(fā)生了變化，而且內(nèi)部極化，某些表面上浮現(xiàn)電荷，形成

電場。當外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這一性