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1、工程测试技术试题1.测试装置的静态特性指标主要有灵敏度、线性度、回差、准确度一阶系统的动态参数是时间常数，二阶系统的动态参数是时间常数和阻尼比。2测试装置的幅频特性描绘的是输出信号与输入信号幅值比随输入信号频率变化的关系，相频特性描绘的是输出信号与输入信号相位差随输入信号频率变化的关。2.表征测试装置动态特性的频率响应特性应包括_幅频特性，和_相频特性。3.将信号x(t)=6sin2t输入时间常数=0.5的一阶装置，则稳态输出的幅值Y0=，相位滞后0=_，输出信号y(t)=。?-?当测量较小应变值时，应选用根据压阻效应工作的t4545)半导体应变片，而测量大应变值时应选用根据电阻应变效应工作的
2、金属电阻应变片。4.常用的应变片有半导体与金属丝两大类。对于金属电阻应变片来讲：S=1+2，而对于半导体应变片来讲SLE。前一种应变片的灵敏度比后一种低5.金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的几何尺寸变化产生的。6.差动变压器式传感器工作时，假如铁芯做一定频率的往复运动，其输出电压是调制波。7.差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈_互感_系数的变化,两个次级线圈要求_反向_串接。11沟通电桥的平衡条件为相对桥臂阻抗之模的乘积相等和阻抗角和相等，因而，当桥路相邻两臂为电阻时，则另外两个桥臂应接入电阻性质的元件才能平衡。12自感式传感器通过改变气隙、面积和有效线圈匝数进而
3、改变线圈的自感量，可将该类传感器分为变气隙式自感式传感器、变面积式自感传感器和螺管式自感传感器。13压电传感器在使用电荷放大器时，其输出电压几乎不受电缆长度变化的影响。14压电传感器中的压电片并联时可提高电荷灵敏度，适用于测量缓变信号和以电荷为输出量的场合。而串联时可提高电压灵敏度，适用于以电压为输出量的场合。15压电传感器在使用前置放大器时，连接电缆长度的改变，测量系统的灵敏度也将发生变化。16压电式传感器是双向可逆型换能器，即可将机械能转换为电能，这是由于压电效应；可以将电能转换为机械能，这是根据逆压电效应。8.压电传感器前置放大器的作用是把传感器输入的高阻抗变为低阻抗输出和把传感器的微弱
4、信号放大9.周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱是连续的；非周期信号的频谱能够借助于数学工具傅立叶变换而得到。10.在非电量的电测技术中，总是将被测的物理量转换为_电_信号。11.组成热电偶的条件是两电极材料不同和两电极有温度差。12.测试系统的特性可分为静态特性和动态特性。13.能用确切数学表达式表达的信号称为确定性信号，不能用确切数学表达式表达的信号称为随机信号。14.描绘测试系统动态特性的数学模型有微分方程和频率响应函数。15.附加传感器质量将使原被测系统的固有频率减小增大、减小、不变。16.温度引起电阻应变片阻值变化的原因有两个，其一电阻温度效应，其二线膨胀系数不同。17.均方差表
5、示信号的波动量，方差表示信号的绕均值波动的程度。18.测试系统不失真条件是幅频特性为常数、相频特性为过原点的负方向斜线。19.常用的温度传感器有热电偶、电阻温度计等。20.利用霍尔元件能够测量位移和转速等运动量。21.单位脉冲的频谱是均匀谱，它在整个频率范围内具有幅值相等。22.线性系统具有频率保持性，即系统输入一正弦信号，其稳态输出的幅值和相位一般会发生变化。23.差动电桥可提高灵敏度，改善非线性，进行温度补偿。24.为补偿温度变化给应变测量带来的误差，主应变片与补偿应变片应接相邻桥臂。25.一般将控制高频振荡的缓变信号称为调制信号，载送缓变信号的高频振荡信号称为载波，经过调制的高频震荡信号
6、称为已调制波。判定1.周期信号的频谱必定是离散的。2.灵敏度指输出增量与输入增量的比值，又称放大倍数。X3.传递函数表征系统的传递特性，并反映其物理构造。因而，凡传递函数一样的系统其物理构造亦一样。X32.线性定常系统，初始条件为零时，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。33.时间常数表征一阶系统的惯性，是过渡经过长短的度量。34.用常系数微分方程描绘的系统为线性系统。00000傅里叶级数中的系数表示谐波分量的振幅_。1.准周期信号的频谱是_.离散的_。2.假如一个信号的频谱是离散的，则该信号的频率成份是有限的或无限的_。3.时域信号使其变化速度减慢，则低频成分_增加_。概
7、率密度函数是_.幅值_域上来描绘随机信号的。4.二阶系统的阻尼比越小，则阶跃响应的超调量_越大_。5.幅值解调经过中，相敏检波器的作用是_判定极性和提取已调波的幅值信息_。6.在非电量的电测技术中，总是将被测的物理量转换为_电_信号。7.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系称_相频特征_。测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数的关系为_.傅氏变换对_。8.9.的灵敏度为11.高频反射式涡流传感器是基于涡电流和集肤效应来实现信号的感受和变换的。14.15.18.输出电压几乎不受连接19.20.21.22.为提高压电式加速度计工作频率上限，则应该增大加速度计固有频率，则应减小加速度计固有频
8、率，能够增大质量块的质量或者减小弹簧的刚度，此时灵敏度。23.测量应变所用电桥特性是电桥的和差特性。为提高电桥灵敏度，极性臂，极性向反的应变片应接于相邻臂。24.25.28.29.30.31.32.用信号y(t)=Ccos4000pt33.灵敏度始终是常数的传感器是变面积式自感传感器和电阻应变片。34.描绘周期信号的数学工具是傅立叶级数，是傅立叶变换。35.。为什么通常二阶系统的阻尼比0.7左右？频域：在一定误差范围下，0.7时系统可测频带范围宽。时域：0.7时，当0越大，响应时间越短。何为调制、解调？调制与解调的目的是什么？调制就是用调制信号控制载波信号，让后者的某一特征参数按前者变化。解调
9、就是从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号。调制的目的是使缓变信号便于放大和传输。解调的目的是恢复原信号。简述系统不失真测试的条件时域和频域及其物理意义。时域：y(t)=kx(t-t0)。物理意义：系统的输出波形与输入信号的波形完全类似，保留了原信号的全部特征信息；输出波形与输入信号的波形只是幅值放大了k倍，在时间上延迟了t0。频域：A()=k=常数，()=-t0。物理意义：幅频特性在x(t)频谱范围内恒为常数，即输入信号各频率成分幅值通过此系统所乘系数一样，幅频特性有无限宽通频带；相频特性是通过原点向负方向发展并与成线性关系的直线，即输入信号中各频率成分相位角通过此系统时成与频率成正比
10、的滞后移动，滞后时间都一样。试讲明为什么不能用压电式传感器测量变化比拟缓慢的信号？由于传感器的内阻及后续测量电路输入电阻Ri非无限大，电路将按指数规律放电，造成测量误差，电荷泄漏使得利用压电传感器测量静态或准静态量非常困难。通常压电传感器适宜作动态测量，动态测量时电荷量能够不断得到补充。简述测试系统的静态特性指标。a)灵敏度：若系统的输入x增量x，引起输出y发生变化y时，定义灵敏度S为:S=y/xb)线性度：对测试系统输入输出线性关系的一种度量。c)回程误差：描绘系统的输出与输入变化方向有关的特性。d)重复性：衡量测量结果分散性的指标，即随机误差大小的指标。e)精度：评定测试系统产生的测量误差
11、大小的指标。f)稳定性和漂移：系统在一定工作条件下，当输入量不变时，输出量随时间变化的程度。g)分辨力(率)：测试装置分辨输入量微小变化的能力。h)可靠性：评定测试装置无故障工作时间长短的指标。分别列举位移、温度、转速测量传感器各一种并简述其原理。位移传感器：变气隙式自感传感器电磁感应原理。温度传感器：热电偶热电效应。转速测量传感器：霍尔式转速测量传感器霍尔效应。测试系统的基本特性是什么？静态特性：灵敏度、线性度、回程误差、重复性、精度、稳定性和漂移、分辨力(率)、可靠性等。动态特性负载特性抗干扰特性简述常用温度测试方法及相应传感器原理。接触式测温法：膨胀式：根据热胀冷缩原理设计，如液体、气体
12、和金属膨胀式温度计；电阻式：根据电阻温度效应设计，如电阻式、半导体温度计；热电偶：根据热电效应设计。非接触式测温法：基于热辐射效应，如红外式温度计。一阶系统和二阶系统主要涉及哪些动态特性参数？这些动态特性参数的取值对系统性能有何影响？一般采用如何的取值原则？一阶系统：时间常数。时间常数决定着一阶系统适用的频率范围，越小测试系统的动态范围越宽，反之，越大则系统的动态范围就越小。为了减小一阶系统的稳态响应动态误差，增大工作频率范围，应尽可能采用时间常数小的测试系统。二阶系统：阻尼比、固有频率0。二阶系统幅频特性曲线能否出现峰值取决于系统的阻尼比的大小；当二阶系统的阻尼比不变时，系统固有频率越大，保
13、持动态误差在一定范围内的工作频率范围越宽，反之，工作频率范围越窄。对二阶系统通常推荐采用阻尼比0.7左右，且可用频率在00.6范围内变化，测试系统可获得较好的动态特性，其幅值误差不超过5，同时相频特性接近于直线，即测试系统的动态特性误差较小。传感器采用差动形式有什么优点？试举例。1改善非线性。2提高灵敏度。3对电源电压、频率的波动及温度变化等外界影响有补偿作用。4对电磁吸力有一定的补偿作用，进而提高测量的准确性。若调制信号的最高频率为fm，载波频率为f0，那么fm与f0应知足什么关系？原因何在？若调制信号为瞬态信号(连续谱，信号最高频率fm)，则调幅波的频谱也是连续谱，位于f0fm之间。只要f
14、0fm，频谱不会产生交叠现象。为了正确进行信号调制，调幅信号的频宽2fm相对于中心频率载波频率f0应越小越好，实际载波频率通常f010fm。测量、测试、计量的概念有什么区别？测量：以确定被测对象属性和量值为目的的全部操作。测试：意义更为广泛的测量具有试验性质的测量。计量：实现单位统一和量值准确可靠的测量。何谓测量误差？通常测量误差是怎样分类、表示的？讲明各类误差的性质、特点及其对测量结果的影响。测量误差：测量结果与被测量真值之差。误差分类：随机误差由特定原因引起、具有一定因果关系并按确定规律产生，再现性、系统误差因很多不确定性因素而随机产生、偶尔性、粗大误差系统各组成环节发生异常和故障等引起。
15、误差表示：绝对误差、相对误差真值相对误差、示值相对误差、引用误差。准周期信号与周期信号有何异同之处？与非周期信号有何异同之处？知足什么要求简谐信号才能叠加成周期信号？该信号的周期怎样确定？准周期信号:由多个周期信号合成，各信号周期没有最小公倍数。频谱离散。周期信号：按一定时间间隔重复出现的信号，由多个周期信号合成，各信号周期有最小公倍数。频谱离散。非周期信号：不会重复出现的信号，包括准周期信号、瞬态信号。其中准周期信号频谱离散，瞬态信号频谱连续。各简谐信号周期有最小公倍数才能叠加成周期信号。该信号周期为各信号周期的最小公倍数。金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应怎
16、样针对详细情况选用？金属电阻应变片的工作原理基于其敏感栅发生几何尺寸改变，使金属丝的电阻值随其变形而改变，即电阻应变效应，产生12x项。而半导体应变片的工作原理是利用半导体材料沿某一方向遭到外加载荷作用时，由应力引起电阻率的变化，即压阻效应，产生LEx项。两种应变片相比，半导体应变片最突出的优点是灵敏度高，另外，由于机械滞后小、横向效应小及本身的体积小等特点，扩大了半导体应变片的使用范围，最大缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大，在较大应变作用下，非线性误差大等，给使用带来困难。当测量较小应变值时，应选用根据压阻效应工作的半导体应变片，而测量大应变值时应选用根据应变效应工作的金属电阻应变片。电阻
17、应变片产生温度误差的原因有哪些？如何消除误差？由温度引起应变片电阻变化的原因主要有两个：一是敏感栅的电阻值随温度的变化而改变，即电阻温度效应；二是由于敏感栅和试件线膨胀系数不同而产生的电阻变化。进行温度补偿，消除误差的方式主要有三种：温度自补偿法、桥路补偿法和热敏电阻补偿法。温度自补偿法是通过精心选配敏感栅材料与构造参数来实现温度补偿；桥路补偿法是利用电桥的和差特性来到达补偿的目的；热敏电阻补偿法是使电桥的输入电压随温度升高而增加，进而提高电桥的输出电压。涡流的构成范围和浸透深度与哪些因素有关?被测体对涡流传感器的灵敏度有何影响?涡流构成范围:径向为线圈外径的1.82.5倍，且分布不均匀，与线
18、圈外径D有关；涡流贯穿深度有限，深度一般可用经历公式求得，与导体电阻率、相对导磁率和鼓励频率有关。涡流效应与被测导体电阻率、导磁率、几何形状与外表状况有关，因而涡流传感器的灵敏度也与上述被测体的因素有关。涡流式传感器的主要优点是什么?电涡流式传感器能对位移、厚度、外表温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小，灵敏度高，频率响应宽等特点。非接触测量，抗干扰能力强；灵敏度高；分辨力高，位移检测范围：1mm10mm，最高分辨率可达0.1%；构造简单，使用方便，不受油液等介质影响压电式传感器的测量电路中为什么要参加前置放大器？电荷放大器有何特点？压电式传感器的前置放大器有两个
19、作用：一是阻抗变换把压电式传感器输出的高阻抗变换成低阻抗输出；二是放大压电式传感器输出的微弱信号。电荷放大器的输出电压与外力成正比，与反应电容Cf成反比，而与Ca、Cc和Ci无关，当制作线路时使Cf成为一个非常稳定的数值，则输出电压唯一的取决于电荷量，与外力成反比。电缆分布电容变化不会影响传感器灵敏度及测量结果是电荷放大器的突出优点，但电路复杂，造价较高。采取何种措施能够提高压电式加速度传感器的灵敏度？选用压电系数大的压电材料做压电元件；增加压电晶片数目；合理的连接方法。怎样减小电缆噪声对测量信号的影响？使用特制的低噪声电缆；输出电缆应予以固紧，用夹子、胶布、腊等固定电缆以避免振摇；电缆离开试
20、件的点应选在震动最小处。什么是霍尔效应？为什么半导体材料合适于作霍尔元件？霍尔效应：置于磁场中的通电半导体，在垂直于电场和磁场的方向产生电动势的现象。根据霍尔效应，霍尔元件的材料应该具有高的电阻率和载流子迁移率。一般金属的载流子迁移率很高，但其电阻率很小；绝缘体电阻率很高，但其载流子迁移率很低；只要半导体材料最合适做霍尔元件。霍尔元件的不等位电势的概念是什么？产生不等位电势的主要原因有哪些？怎样进行补偿？不等位电势：当磁感应强度B为零、鼓励电流为额定值IH时，霍尔电极间的空载电势。产生不等位电势的原因主要有：霍尔电极安装位置不正确不对称或不在同一等电位面上；半导体材料的不均匀造成了电阻率不均匀
21、或是几何尺寸不均匀；鼓励电极接触不良造成鼓励电流不均匀分布等。补偿电路见P173。简述霍尔位移传感器的工作原理。当改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，即可得到输出电压，其大小正比于位移量。保持霍尔元件的控制电流I一定，使其在一个有均匀梯度的磁场中移动，则霍尔电势与位移量成正比。简述热电偶产生热电势的条件是什么?热电偶的两个电极材料不同，两个接点的温度不同。简述热电偶冷端温度补偿的各种方法的特点?0恒温法：将热电偶冷端放在冰和水混合的容器中，保持冷端为0不变。这种方法精度高，但在工程中应用很不方便，一般在实验室用于校正标准热电偶等高精度温度测量。修正法：实际使用中，设法使冷端温度保持不变放置在恒
22、温器中，然后采用冷端温度修正的方法，可得到冷端为0时的热电势。根据中间温度定律，EAB(T,T0)EAB(T,Tn)EAB(Tn,T)，由于保持温度Tn不变，因此EAB(Tn,0)常值，该值能够从热电偶分度表中查出。测量的热电势与查表得到的相加，就可得到冷端为0时的热电势，然后再查热电偶分度表，便可得到被测温度T。补偿导线法：将热电偶的自由端引至显示仪表，而显示仪表放在恒温或温度波动较小的地方。采用某两种导线组成的热电偶补偿导线，在一定温度范围内0100具有与所连接的热电偶一样的热电性能。不同的热电偶要配不同的导线，极性也不能接错。补偿电桥法：利用不平衡电桥(又称冷端补偿器)产生不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化。