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1、绪论0-11 叙述述我国法法定计量量单位的的基本内内容。解答：教教材P445，二、法法定计量量单位。0-22 如何何保证量量值的准准确和一一致？解答：（参参考教材材P46，二、法法定计量量单位五、量量值的传传递和计计量器具具检定）1、对对计量单单位做出出严格的的定义；2、有有保存、复复现和传传递单位位的一整整套制度度和设备备；3、必必须保存存有基准准计量器器具，包包括国家家基准、副副基准、工工作基准准等。3、必必须按检检定规程程对计量量器具实实施检定定或校准准，将国国家级准准所复现现的计量量单位量量值经过过各级计计算标准准传递到到工作计计量器具具。0-33 何谓谓测量误误差？通通常测量量误差是
2、是如何分分类表示示的？解答：（教教材P88100，八、测测量误差差）0-4 请将下下列诸测测量结果果中的绝绝对误差差改写为为相对误误差。1.0018225444V77.8V(255.04489440.000003)g(5.48220.0266)g/cm22解答：0-55 何何谓测量量不确定定度？国国际计量量局于119800年提出出的建议议实验验不确定定度的规规定建议议书INNC-11(19980)的要要点是什什么？解答：(1)测量不不确定度度是表征征被测量量值的真真值在所所处量值值范围的的一个估估计，亦亦即由于于测量误误差的存存在而对对被测量量值不能能肯定的的程度。(2)要点：见教材材P111
3、。0-66为什么么选用电电表时，不不但要考考虑它的的准确度度，而且且要考虑虑它的量量程？为为什么是是用电表表时应尽尽可能地地在电表表量程上上限的三三分之二二以上使使用？用用量程为为1500V的0.55级电压压表和量量程为330V的的1.55级电压压表分别别测量225V电电压，请请问哪一一个测量量准确度度高？解答：(1)因为多多数的电电工仪表表、热工工仪表和和部分无无线电测测量仪器器是按引引用误差差分级的的（例如如，精度度等级为为0.22级的电电表，其其引用误误差为00.2%），而而引用误差差=绝对误误差/引用值值其中的引引用值一一般是仪仪表的满满度值(或量程程)，所以以用电表表测量的的结果的的
4、绝对误误差大小小与量程程有关。量量程越大大，引起起的绝对对误差越越大，所所以在选选用电表表时，不不但要考考虑它的的准确度度，而且且要考虑虑它的量量程。(2)从(1)中可知知，电表表测量所所带来的的绝对误误差=精度等等级量程/1100，即即电表所所带来的的绝对误误差是一一定的，这这样，当当被测量量值越大大，测量量结果的的相对误误差就越越小，测测量准确确度就越越高，所所以用电电表时应应尽可能能地在电电表量程程上限的的三分之之二以上上使用。(3)1500V的0.55级电压压表所带带来的绝绝对误差差=0.51150/1000=0.75VV；30VV的1.55级电压压表所带带来的绝绝对误差差=1.533
5、0/1100=0.445V。所所以300V的1.55级电压压表测量量精度高高。0-77 如何何表达测测量结果果？对某某量进行行8次测量量，测得得值分别别为：8802.40，8022.500，8022.388，8022.488，8022.422，8022.466，8022.455，8022.433。求其其测量结结果。解答：(1)测量结结果=样本平平均值不确定定度或(2)所以测量量结果=8022.444+0.014426880-88 用米米尺逐段段丈量一一段100m的距距离，设设丈量11m距离离的标准准差为00.2mmm。如如何表示示此项间间接测量量的函数数式？求求测此110m距距离的标标准差。解
6、答：(1) (2) 0-99 直圆圆柱体的的直径及及高的相相对标准准差均为为0.55%，求求其体积积的相对对标准差差为多少少？解答：设设直径的的平均值值为，高高的平均均值为，体体积的平平均值为为，则所以第一章信信号的分分类与描描述1-11 求周周期方波波（见图图1-44）的傅傅里叶级级数（复复指数函函数形式式），划划出|cn|和n图，并并与表11-1对对比。图1-4 周期方波信号波形图0tx(t)A-A解答：在在一个周周期的表表达式为为积分区间间取（-T/22，T/22）所以复指指数函数数形式的的傅里叶叶级数为为，。没有偶次次谐波。其其频谱图图如下图图所示。|cn|n/2-/200305030
7、502A/2A/32A/5幅频图相频图周期方波复指数函数形式频谱图2A/52A/32A/-0-30-50-0-30-501-22 求正正弦信号号的绝对对均值和和均方根根值。解答：1-33 求指指数函数数的频谱谱。解答：单边指数衰减信号频谱图f|X(f)|A/a0(f)f0/2-/21-44 求符符号函数数(见图1-255a)和单位位阶跃函函数(见图1-25bb)的频频谱。tsgn(t)01-1tu(t)01图1-25 题1-4图a)符号函数b)阶跃函数a)符符号函数数的频谱谱t=00处可不不予定义义，或规规定sggn(00)=00。该信号不不满足绝绝对可积积条件，不不能直接接求解，但但傅里叶叶
8、变换存存在。可以借助助于双边边指数衰衰减信号号与符号号函数相相乘，这这样便满满足傅里里叶变换换的条件件。先求求此乘积积信号xx1(t)的频谱谱，然后后取极限限得出符符号函数数x(t)的频谱谱。符号函数tx1(t)01-1符号函数频谱f(f)0/20f|X(f)|-/2b)阶阶跃函数数频谱在跳变点点t=0处函函数值未未定义，或或规定uu(0)=1/2。阶跃信号号不满足足绝对可可积条件件，但却却存在傅傅里叶变变换。由由于不满满足绝对对可积条条件，不不能直接接求其傅傅里叶变变换，可可采用如如下方法法求解。解法1：利用符符号函数数结果表明明，单位位阶跃信信号u(t)的频谱谱在f=0处存存在一个个冲激分
9、分量，这这是因为为u(t)含有直直流分量量，在预预料之中中。同时时，由于于u(t)不是纯纯直流信信号，在在t=0处有有跳变，因因此在频频谱中还还包含其其它频率率分量。单位阶跃信号频谱f|U(f)|0(1/2)f(f)0/2-/2解法2：利用冲冲激函数数根据傅里里叶变换换的积分分特性1-5 求被截截断的余余弦函数数(见图1-26)的傅里里叶变换换。图1-26 被截断的余弦函数ttT-TT-Tx(t)w(t)1001-1解：w(tt)为矩形形脉冲信信号所以根据频移移特性和和叠加性性得：可见被截截断余弦弦函数的的频谱等等于将矩矩形脉冲冲的频谱谱一分为为二，各各向左右右移动ff0，同时时谱线高高度减小
10、小一半。也也说明，单单一频率率的简谐谐信号由由于截断断导致频频谱变得得无限宽宽。fX(f)Tf0-f0被截断的余弦函数频谱1-66 求指指数衰减减信号的的频谱指数衰减信号x(t)解答：所以单边指数数衰减信信号的频频谱密度度函数为为根据频移移特性和和叠加性性得：00X()-()指数衰减信号的频谱图1-77 设有有一时间间函数ff(t)及其频频谱如图图1-227所示示。现乘乘以余弦弦型振荡荡。在这这个关系系中，函函数f(t)叫做调调制信号号，余弦弦振荡叫叫做载波波。试求求调幅信信号的傅傅里叶变变换，示示意画出出调幅信信号及其其频谱。又又问：若若时将会会出现什什么情况况？图1-27 题1-7图F()
11、0f(t)0t-mm解：所以根据频移移特性和和叠加性性得：可见调幅幅信号的的频谱等等于将调调制信号号的频谱谱一分为为二，各各向左右右移动载载频0，同时时谱线高高度减小小一半。fX(f)0-0矩形调幅信号频谱若将发生生混叠。1-88 求正正弦信号号的均值值、均方方值和概概率密度度函数pp(x)。解答：(1)，式中中正弦信信号周期期(2)(3)在一个个周期内内x(t)正弦信号xx+xttt第二章测测试装置置的基本本特性2-11 进行行某动态态压力测测量时，所所采用的的压电式式力传感感器的灵灵敏度为为90.9nCC/MPPa，将将它与增增益为00.0005V/nC的的电荷放放大器相相连，而而电荷放放
12、大器的的输出接接到一台台笔式记记录仪上上，记录录仪的灵灵敏度为为20mmm/VV。试计计算这个个测量系系统的总总灵敏度度。当压压力变化化为3.5MPPa时，记记录笔在在记录纸纸上的偏偏移量是是多少？解：若不不考虑负负载效应应，则各各装置串串联后总总的灵敏敏度等于于各装置置灵敏度度相乘，即即S=900.9(nC/MPaa)0.0005(V/nnC)20(mm/V)=9.009mmm/MPPa。偏移量：y=S3.55=9.093.55=311.8115mmm。2-22 用一一个时间间常数为为0.335s的的一阶装装置去测测量周期期分别为为1s、2s和5s的正正弦信号号，问稳稳态响应应幅值误误差将是
13、是多少？解：设一一阶系统统，T是输输入的正正弦信号号的周期期稳态响应应相对幅幅值误差差，将已已知周期期代入得得2-33 求周周期信号号x(t)=00.5ccos110t+0.2coos(1100tt455)通过传传递函数数为H(s)=11/(00.0005s+1)的装置置后得到到的稳态态响应。解：，该装置是是一线性性定常系系统，设设稳态响响应为yy(t)，根据据线性定定常系统统的频率率保持性性、比例例性和叠叠加性得得到y(t)=y01coos(110t+j1)+y02coos(1100tt455+j2)其中，所以稳态态响应为为2-44 气象象气球携携带一种种时间常常数为115s的的一阶温温度计
14、，以以5m/ss的上升升速度通通过大气气层。设设温度按按每升高高30mm下降0.15的规律律而变化化，气球球将温度度和高度度的数据据用无线线电送回回地面。在在30000m处处所记录录的温度度为ll。试问问实际出出现ll的真实实高度是是多少？解：该温温度计为为一阶系系统，其其传递函函数设为为。温度度随高度度线性变变化，对对温度计计来说相相当于输输入了一一个斜坡坡信号，而而这样的的一阶系系统对斜斜坡信号号的稳态态响应滞滞后时间间为时间间常数tt=155s，如如果不计计无线电电波传送送时间，则则温度计计的输出出实际上上是155s以前前的温度度，所以以实际出出现ll的真实实高度是是Hz=HH-Vt=3
15、0000-515=29225m2-55 想用用一个一一阶系统统做1000Hzz正弦信信号的测测量，如如要求限限制振幅幅误差在在5%以内内，那么么时间常常数应取取多少？若用该该系统测测量500Hz正正弦信号号，问此此时的振振幅误差差和相角角差是多多少？解：设该该一阶系系统的频频响函数数为，t是时时间常数数则稳态响应应相对幅幅值误差差令d55%，f=1000Hzz，解得得t5233ms。如果f=50HHz，则则相对幅值值误差：相角差：2-66 试说说明二阶阶装置阻阻尼比zz多采用用0.660.8的原原因。解答：从从不失真真条件出出发分析析。z在0.7707左左右时，幅幅频特性性近似常常数的频频率范
16、围围最宽，而而相频特特性曲线线最接近近直线。2-77 将信信号cooswt输入一一个传递递函数为为H(s)=11/(tts+1)的一阶阶装置后后，试求求其包括括瞬态过过程在内内的输出出y(t)的表达达式。解答：令令x(t)=ccoswwt，则，所所以利用部分分分式法法可得到到利用逆拉拉普拉斯斯变换得得到2-88 求频频率响应应函数为为315550772 / (11 + 0.001jww)(1157775366 + 17660jww - w2)的系统统对正弦弦输入xx(t)=110siin(662.88t)的稳态态响应的的均值显显示。解：该系系统可以以看成是是一个一一阶线性性定常系系统和一一个二
17、阶阶线性定定常系统统的串联联，串联联后仍然然为线性性定常系系统。根根据线性性定常系系统的频频率保持持性可知知，当输输入为正正弦信号号时，其其稳态响响应仍然然为同频频率的正正弦信号号，而正正弦信号号的平均均值为00，所以以稳态响响应的均均值显示示为0。2-99 试求求传递函函数分别别为1.5/(3.55s + 0.55)和41wn2/(s2 + 1.44wns + wn2)的两环环节串联联后组成成的系统统的总灵灵敏度（不不考虑负负载效应应）。解：，即静态态灵敏度度K1=3，即静态态灵敏度度K2=411因为两者者串联无无负载效效应，所所以总静态灵灵敏度KK = KK1 K2 = 3 411 = 1
18、2332-110 设设某力传传感器可可作为二二阶振荡荡系统处处理。已已知传感感器的固固有频率率为8000Hzz，阻尼尼比z=0.14，问问使用该该传感器器作频率率为4000Hzz的正弦弦力测试试时，其其幅值比比A(w)和相角角差j(w)各为多多少？若若该装置置的阻尼尼比改为为z=0.7，问问A(w)和j(w)又将如如何变化化？解：设，则则，即，将fn = 8800HHz，z = 0.114，f = 4000Hz，代代入上面面的式子子得到A(4000) 1.31，j(4000) 110.557如果z = 00.7，则则A(4000) 0.9755，j(4000) 443.0032-111 对对一
19、个可可视为二二阶系统统的装置置输入一一单位阶阶跃函数数后，测测得其响响应的第第一个超超调量峰峰值为11.5,振荡周周期为66.288s。设设已知该该装置的的静态增增益为33，求该该装置的的传递函函数和该该装置在在无阻尼尼固有频频率处的的频率响响应。解：因为tdd = 6.228s，所所以wd = 2pp/td = 1raad/ss所以当w = wn时，第三章常常用传感感器与敏敏感元件件3-1 在机械械式传感感器中，影影响线性性度的主主要因素素是什么么？可举举例说明明。解答：主主要因素素是弹性性敏感元元件的蠕蠕变、弹弹性后效效等。3-2 试举出出你所熟熟悉的五五种机械械式传感感器，并并说明它它们
20、的变变换原理理。解答：气气压表、弹弹簧秤、双双金属片片温度传传感器、液液体温度度传感器器、毛发发湿度计计等。3-3 电阻丝丝应变片片与半导导体应变变片在工工作原理理上有何何区别？各有何何优缺点点？应如如何针对对具体情情况来选选用？解答：电电阻丝应应变片主主要利用用形变效效应，而而半导体体应变片片主要利利用压阻阻效应。电阻丝应应变片主主要优点点是性能能稳定，现现行较好好；主要要缺点是是灵敏度度低，横横向效应应大。半导体应应变片主主要优点点是灵敏敏度高、机机械滞后后小、横横向效应应小；主主要缺点点是温度度稳定性性差、灵灵敏度离离散度大大、非线线性大。选用时要要根据测测量精度度要求、现现场条件件、灵
21、敏敏度要求求等来选选择。3-4 有一电电阻应变变片（见见图3-84），其其灵敏度度Sg2，R1200W。设工工作时其其应变为为10000me，问DR？设设将此应应变片接接成如图图所示的的电路，试试求：11）无应应变时电电流表示示值；22）有应应变时电电流表示示值；33）电流流表指示示值相对对变化量量；4）试分分析这个个变量能能否从表表中读出出？图3-84 题3-4图1.5V解：根据据应变效效应表达达式DR/R=Sge得DR=SSge R=221000010-661200=0.24WW1）II1=1.5/RR=1.5/1120=0.001255A=112.55mA2）II2=1.5/(R+DR)
22、=11.5/(1220+00.244)0.00124475AA=122.4775mAA3）dd=(I2-I1)/I11000%=00.2%4）电电流变化化量太小小，很难难从电流流表中读读出。如如果采用用高灵敏敏度小量量程的微微安表，则则量程不不够，无无法测量量12.5mAA的电流流；如果果采用毫毫安表，无无法分辨辨0.0025mmA的电电流变化化。一般般需要电电桥来测测量，将将无应变变时的灵灵位电流流平衡掉掉，只取取有应变变时的微微小输出出量，并并可根据据需要采采用放大大器放大大。3-5 电感传传感器（自自感型）的的灵敏度度与哪些些因素有有关？要要提高灵灵敏度可可采取哪哪些措施施？采取取这些措
23、措施会带带来什么么样后果果？解答：以以气隙变变化式为为例进行行分析。又因为线线圈阻抗抗Z=wL，所以以灵敏度度又可写写成由上式可可见，灵灵敏度与与磁路横横截面积积A0、线圈圈匝数NN、电源源角频率率w、铁芯芯磁导率率m0，气隙隙d等有关关。如果加大大磁路横横截面积积A0、线圈圈匝数NN、电源源角频率率w、铁芯芯磁导率率m0，减小小气隙dd，都可可提高灵灵敏度。加大磁路路横截面面积A0、线圈圈匝数NN会增大大传感器器尺寸，重重量增加加，并影影响到动动态特性性；减小小气隙dd会增大大非线性性。3-6 电容式式、电感感式、电电阻应变变式传感感器的测测量电路路有何异异同？举举例说明明。解答：电电容式传
24、传感器的的测量电电路自感型变变磁阻式式电感传传感器的的测量电电路：电阻应变变式传感感器的测测量电路路：电桥桥电路（直直流电桥桥和交流流电桥）。相同点：都可使使用电桥桥电路，都都可输出出调幅波波。电容容、电感感式传感感器都可可使用调调幅电路路、调频频电路等等。不同点：电阻应应变式传传感器可可以使用用直流电电桥电路路，而电电容式、电电感式则则不能。另另外电容容式、电电感式传传感器测测量电路路种类繁繁多。3-7 一个电电容测微微仪，其其传感器器的圆形形极板半半径r4mmm，工作作初始间间隙d=0.33mm，问问：1）工作作时，如如果传感感器与工工件的间间隙变化化量Dd1mm时，电电容变化化量是多多少
25、？22）如果果测量电电路的灵灵敏度SS1=1000mVV/pFF，读数数仪表的的灵敏度度S2=5格/mVV，在Dd1mm时，读读数仪表表的指示示值变化化多少格格？解：1）2）BB=S1S2DC=10005(4.99410-33)2.447格答：3-8 把一个个变阻器器式传感感器按图图3-885接线线。它的的输人量量是什么么？输出出量是什什么？在在什么样样条件下下它的输输出量与与输人量量之间有有较好的的线性关关系？图3-85 题3-8图xxpRLueuoRxRp解答：输输入量是是电刷相相对电阻阻元件的的位移xx，输出出量为电电刷到端端点电阻阻Rx。如果果接入分分压式测测量电路路，则输输出量可可以
26、认为为是电压压uo。，输出电电阻与输输入位移移成线性性关系。，输出电电压与输输入位移移成非线线性关系系。由上式可可见，只只有当RRp/RL0时，才才有。所所以要求求后续测测量仪表表的输入入阻抗RRL要远大大于变阻阻器式传传感器的的电阻RRp，只有有这样才才能使输输出电压压和输入入位移有有较好的的线性关关系。3-9 试按接接触式与与非接触触式区分分传感器器，列出出它们的的名称、变变换原理理，用在在何处？解答：接接触式：变阻器器式、电电阻应变变式、电电感式（涡涡流式除除外）、电电容式、磁磁电式、压压电式、热热电式、广广线式、热热敏电阻阻、气敏敏、湿敏敏等传感感器。非接触式式：涡电电流式、光光电式、
27、热热释电式式、霍尔尔式、固固态图像像传感器器等。可以实现现非接触触测量的的是：电电容式、光光纤式等等传感器器。3-100 欲测测量液体体压力，拟拟采用电电容式、电电感式、电电阻应变变式和压压电式传传感器，请请绘出可可行方案案原理图图，并作作比较。3-111 一压压电式压压力传感感器的灵灵敏度SS=900pC/MPaa，把它它和一台台灵敏度度调到00.0005V/pC的的电荷放放大器连连接，放放大器的的输出又又接到一一灵敏度度已调到到20mmm/VV的光线线示波器器上记录录，试绘绘出这个个测试系系统的框框图，并并计算其其总的灵灵敏度。解：框图图如下压力传感器电荷放大器光线示波器压力P各装置串串联
28、，如如果忽略略负载效效应，则则总灵敏敏度S等于各各装置灵灵敏度相相乘，即即S=Dxx/DP=9900.000520=9mmm/MPPa。3-122 光电电传感器器包含哪哪儿种类类型？各各有何特特点？用用光电式式传感器器可以测测量哪些些物理量量？解答：包包括利用用外光电电效应工工作的光光电传感感器、利利用内光光电效应应工作的的光电传传感器、利利用光生生伏特效效应工作作的光电电传感器器三种。外光电效效应（亦亦称光电电子发射射效应）光线照射物体，使物体的电子逸出表面的现象，包括光电管和光电倍增管。内光电效效应（亦亦称光导导效应）物体受到光线照射时，物体的电子吸收光能是其导电性增加，电阻率下降的现象，
29、有光敏电阻和由其制成的光导管。光生伏特特效应光线使使物体产产生一定定方向的的电动势势。如遥控器器，自动动门（热热释电红红外探测测器），光光电鼠标标器，照照相机自自动测光光计，光光度计，光光电耦合合器，光光电开关关（计数数、位置置、行程程开关等等），浊浊度检测测，火灾灾报警，光光电阅读读器（如如纸带阅阅读机、条条形码读读出器、考考卷自动动评阅机机等），光光纤通信信，光纤纤传感，CCD，色差，颜色标记，防盗报警，电视机中亮度自动调节，路灯、航标灯控制，光控灯座，音乐石英钟控制（晚上不奏乐），红外遥感、干手器、冲水机等。在CCDD图象传传感器、红红外成像像仪、光光纤传感感器、激激光传感感器等中中都得
30、到到了广泛泛应用。3-133 何谓谓霍尔效效应？其其物理本本质是什什么？用用霍尔元元件可测测哪些物物理量？请举出出三个例例子说明明。解答：霍尔（HHalll）效应应：金属属或半导导体薄片片置于磁磁场中，当当有电流流流过薄薄片时，则则在垂直直于电流流和磁场场方向的的两侧面面上将产产生电位位差，这这种现象象称为霍霍尔效应应，产生生的电位位差称为为霍尔电电势。霍尔效应应产生的的机理（物物理本质质）：在在磁场中中运动的的电荷受受到磁场场力FL（称为为洛仑兹兹力）作作用，而而向垂直直于磁场场和运动动方向的的方向移移动，在在两侧面面产生正正、负电电荷积累累。应用举例例：电流流的测量量，位移移测量，磁磁感应
31、强强度测量量，力测测量；计计数装置置，转速速测量（如如计程表表等），流流量测量量，位置置检测与与控制，电电子点火火器，制制做霍尔尔电机无刷电电机等。3-144 试说说明压电电式加速速度计、超超声换能能器、声声发射传传感器之之间的异异同点。解答：相相同点：都是利利用材料料的压电电效应（正正压电效效应或逆逆压电效效应）。不同点：压电式式加速度度计利用用正压电电效应，通通过惯性性质量快快将振动动加速度度转换成成力作用用于压电电元件，产产生电荷荷。超声波换换能器用用于电能能和机械械能的相相互转换换。利用用正、逆逆压电效效应。利利用逆压压电效应应可用于于清洗、焊焊接等。声发射传传感器是是基于晶晶体组件件
32、的压电电效应，将将声发射射波所引引起的被被检件表表面振动动转换成成电压信信号的换换能设备备，所有有又常被被人们称称为声发发射换能能器或者者声发射射探头。材料结构构受外力力或内力力作用产产生位错错-滑移-微裂纹纹形成-裂纹扩扩展-断裂，以以弹性波波的形式式释放出出应变能能的现象象称为声声发射。声发射传传感器不不同于加加速度传传感器，它它受应力力波作用用时靠压压电晶片片自身的的谐振变变形把被被检试件件表面振振动物理理量转化化为电量量输出。3-155 有一一批涡轮轮机叶片片，需要要检测是是否有裂裂纹，请请举出两两种以上上方法，并并阐明所所用传感感器的工工作原理理。涡电流传传感器，红红外辐射射温度测测
33、量，声声发射传传感器（压压电式）等等。3-166 说明明用光纤纤传感器器测量压压力和位位移的工工作原理理，指出出其不同同点。解答：微弯测压压力原理理：力微弯板板光纤变变形光纤传传递的光光强变化化。微弯测位位移原理理：位移移微弯板板光纤变变形光纤传传递的光光强变化化。不同点：压力需需要弹性性敏感元元件转换换成位移移。3-177 说明明红外遥遥感器的的检测原原理。为为什么在在空间技技术中有有广泛应应用？举举出实例例说明。解答：红红外遥感感就是远远距离检检测被测测目标的的红外辐辐射能量量。空间间技术中中利用飞飞船、航航天飞机机、卫星星等携带带的红外外遥感仪仪器可以以实现很很多对地地、对空空观测任任务
34、。如如观测星星系，利利用卫星星遥测技技术研究究地壳断断层分布布、探讨讨地震前前兆，卫卫星海洋洋观测等等。3-188 试说说明固态态图像传传感器（CCD器件）的成像原理，怎样实现光信息的转换、存储和传输过程，在工程测试中有何应用？CCDD固态图图像传感感器的成成像原理理：MOOS光敏敏元件或或光敏二二极管等等将光信信息转换换成电荷荷存储在在CCDD的MOSS电容中中，然后后再控制制信号的的控制下下将MOOS电容容中的光光生电荷荷转移出出来。应用：如如冶金部部门中各各种管、线线、带材材轧制过过程中的的尺寸测测量，光光纤及纤纤维制造造中的丝丝径测量量，产品品分类，产产品表面面质量评评定，文文字与图图
35、象识别别，传真真，空间间遥感，光光谱测量量等。3-199 在轧轧钢过程程中，需需监测薄薄板的厚厚度，宜宜采用那那种传感感器？说说明其原原理。解答：差差动变压压器、涡涡电流式式、光电电式，射射线式传传感器等等。3-200 试说说明激光光测长、激激光测振振的测量量原理。解答：利利用激光光干涉测测量技术术。3-211 选用用传感器器的基本本原则是是什么？试举一一例说明明。解答：灵灵敏度、响响应特性性、线性性范围、可可靠性、精精确度、测测量方法法、体积积、重量量、价格格等各方方面综合合考虑。第四章信信号的调调理与记记录4-1 以阻值值R=1220W、灵敏敏度Sg=2的电电阻丝应应变片与与阻值为为120
36、0W的固定定电阻组组成电桥桥，供桥桥电压为为3V，并并假定负负载电阻阻为无穷穷大，当当应变片片的应变变为2me和20000me时，分分别求出出单臂、双双臂电桥桥的输出出电压，并并比较两两种情况况下的灵灵敏度。解：这是是一个等等臂电桥桥，可以以利用等等比电桥桥和差特特性表达达式求解解。e=2mme时：单臂输出出电压：双臂输出出电压：e=20000mme时：单臂输出出电压：双臂输出出电压：双臂电桥桥较单臂臂电桥灵灵敏度提提高1倍。4-2 有人在在使用电电阻应变变仪时，发发现灵敏敏度不够够，于是是试图在在工作电电桥上增增加电阻阻应变片片数以提提高灵敏敏度。试试问，在在下列情情况下，是是否可提提高灵敏
37、敏度？说说明为什什么？1）半半桥双臂臂各串联联一片；2）半半桥双臂臂各并联联一片。解答：电电桥的电电压灵敏敏度为，即即电桥的的输出电电压和电电阻的相相对变化化成正比比。由此此可知：1）半半桥双臂臂各串联联一片，虽虽然桥臂臂上的电电阻变化化增加11倍，但但桥臂总总电阻也也增加11倍，其其电阻的的相对变变化没有有增加，所所以输出出电压没没有增加加，故此此法不能能提高灵灵敏度；2）半半桥双臂臂各并联联一片，桥桥臂上的的等效电电阻变化化和等效效总电阻阻都降低低了一半半，电阻阻的相对对变化也也没有增增加，故故此法也也不能提提高灵敏敏度。4-3 为什么么在动态态应变仪仪上除了了设有电电阻平衡衡旋钮外外，还
38、设设有电容容平衡旋旋钮解答：动动态电阻阻应变仪仪采用高高频交流流电给电电桥供电电，电桥桥工作在在交流状状态，电电桥的平平衡条件件为Z1Z33=Z2Z4|Z1|Z3|=|Z2|Z4|，j1j3=j2j4由于导线线分布、各各种寄生生电容、电电感等的的存在，光光有电阻阻平衡是是不能实实现阻抗抗模和阻阻抗角同同时达到到平衡，只只有使用用电阻、电电容两套套平衡装装置反复复调节才才能实现现电桥阻阻抗模和和阻抗角角同时达达到平衡衡。4-4 用电阻阻应变片片接成全全桥，测测量某一一构件的的应变，已已知其变变化规律律为e(t)=Acoss10tt+Bcoss1000t如果电桥桥激励电电压u0=Esinn1000
39、00tt，试求求此电桥桥的输出出信号频频谱。解：接成成等臂全全桥，设设应变片片的灵敏敏度为SSg，根据据等臂电电桥加减减特性得得到幅频图为为f9900An(f)999010010101004-5 已知调调幅波xxa(t)=(1000+300cossWt+200coss3Wt)cooswct，其中中fc=100kHzz，fW=5000Hzz。试求求：1）xxa(t)所包含含的各分分量的频频率及幅幅值；2）绘绘出调制制信号与与调幅波波的频谱谱。解：1）xa(t)=1100ccoswwct +115coos(wwc-W)t+155coss(wc+W)t+100coss(wc-3W)t+100coss
40、(wc+3W)t各频率分分量的频频率/幅值分分别为：100000HHz/1100，95000Hzz/155，105500HHz/115，85000Hzz/100，115500HHz/110。2）调调制信号号x(t)=1100+30ccosWWt+200coss3Wt，各分分量频率率/幅值分分别为：0Hzz/1000，5000Hz/30，15000Hzz/200。调制信号号与调幅幅波的频频谱如图图所示。f0An(f)调制信号频谱1500f8500An(f)9500100001150020301001001015105001510调幅波频谱4-6 调幅波波是否可可以看作作是载波波与调制制信号的的迭
41、加？为什么么？解答：不不可以。因因为调幅幅波是载载波幅值值随调制制信号大大小成正正比变化化，只有有相乘才才能实现现。4-7 试从调调幅原理理说明，为为什么某某动态应应变仪的的电桥激激励电压压频率为为10kkHz，而而工作频频率为0015500HHz？解答：为为了不产产生混叠叠，以及及解调时时能够有有效地滤滤掉高频频成分，要要求载波波频率为为5110倍调调制信号号频率。动动态应变变仪的电电桥激励励电压为为载波，频频率为110kHHz，所所以工作作频率（即即允许的的调制信信号最高高频率）为为0115000Hz是是合理的的。4-8 什么是是滤波器器的分辨辨力？与与哪些因因素有关关？解答：滤滤波器的的
42、分辨力力是指滤滤波器分分辨相邻邻频率成成分的能能力。与与滤波器器带宽BB、品质质因数QQ、倍频频程选择择性、滤滤波器因因数等有有关。带带宽越小小、品质质因数越越大、倍倍频程选选择性越越小、滤滤波器因因数越小小，分辨辨力越高高。4-9 设一带带通滤器器的下截截止频率率为fc1，上上截止频频率为ffc2，中中心频率率为f0，试指指出下列列记述中中的正确确与错误误。 1）倍频频程滤波波器。2）。3）滤滤波器的的截止频频率就是是此通频频带的幅幅值-33dB处处的频率率。4）下下限频率率相同时时，倍频频程滤波波器的中中心频率率是1/3倍频频程滤波波器的中中心频率率的倍。解答：11）错误误。倍频频程滤波波
43、器n=1，正正确的是是fc2=221fc1=22fc1。2）正正确。3）正正确。4）正正确。4-100 已知知某RCC低通滤滤波器，R=1kW，C=1mF，试；1）确确定各函函数式HH(s)；H(w)；A(w)；j(w)。2）当当输入信信号ui=100sinn10000t时，求求输出信信号uo，并比比较其幅幅值及相相位关系系。解：CRi(t)ui(t)uo(t)一阶RC低通滤波器1），t=RCC=1000010-66=0.0011s所以，2）uui=100sinn10000t时，w=10000rrad/s，所所以（稳态输输出）相对输入入ui，输出出幅值衰衰减为（衰衰减了-3dBB），相相位滞后
44、后。4-111已知低低通滤波波器的频频率响应应函数式中t=0.005s。当当输入信信号x(t)=00.5ccos(10tt)+00.2ccos(1000t-455)时，求求其输出出y(t)，并比比较y(t)与x(t)的幅值值与相位位有何区区别。解：，y(tt)=0.5A(100)coos110t+j(100)+0.22A(1000)ccos1000t-455+j(1000)=00.4447 ccos(10tt-266.6)+00.0339coos(1100tt-1223.77)比较：输输出相对对输入，幅幅值衰减减，相位位滞后。频频率越高高，幅值值衰减越越大，相相位滞后后越大。4-122 若将将高、低低通网络络直接串串联（见见图4-46），问问是否能能组成带带通滤波波器？请请写出网网络的传传递函数数，并分分析其幅幅、相频频率特性性。R1C1uo(t)图4-46 题4-12图C2R2ui(t)解：t1=RR1C1，t2=R2C2，t3=R1C2A(0)=0，j(0)=p/2；A()=00，j()=-p/2，可可以组成成带通滤滤波器，如如下图所所示。-50-40-30-20-100Magnitude (dB)10-1100