測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)試題與答案2

北京工業(yè)大學(xué)2009—2010學(xué)年第二學(xué)期測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)試卷（閉卷）一、填空題（30分，每空1.5分）.作為傳感器的核心部件，直接感受被測(cè)物理量并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換的元件稱為包感元件。.在t為0 情況下，自相關(guān)函數(shù)值達(dá)到最大值。.已知某周期信號(hào)的周期為0.2s，則該信號(hào)的3次諧波分量的頻率為 15 Hz。.周期信號(hào)的頻譜具有 離散性，諧波 性和衰減性。.若采樣頻率過低，不滿足采樣定理，則被采樣信號(hào)的頻譜會(huì)產(chǎn)生頻混現(xiàn)象。.在外力作用下，金屬應(yīng)變式傳感器主要產(chǎn)生幾何尺寸變化，而壓阻式傳感器主要是電阻率發(fā)生變化，兩者都引起 電阻值發(fā)生變化。.衡量傳感器在同一工作條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的不一致程度的指標(biāo)為重復(fù)性。.電感式和電容式傳感器常采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)來提高其靈敏度，改善非線性誤差。.描述一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)是時(shí)間常數(shù)，其值越小 ，則該系統(tǒng)頻帶越寬，響應(yīng)越快。.當(dāng)壓電式傳感器使用上^放大器，輸出電壓幾乎不受聯(lián)接電纜長度變化的影響。.抗混濾波器是一種低通濾波器，其上限截止頻率f與采樣頻率f之間的關(guān)系應(yīng)滿足

關(guān)系式:二二;。.某信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為Rx(T)=100COS30T，則該信號(hào)的均值為 0 ，均方根值為10。13.若窗函數(shù)例t)的頻譜為W?)=Tsinc(3T),則時(shí)延窗函數(shù)攻(t-10)的頻譜為二二二：二：「，二。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，時(shí)延窗函數(shù)的幅值譜與原窗函數(shù)的對(duì)應(yīng)量相同。二、選擇題(20分，每題1分).描述傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)有 D。A幅頻特性 B穩(wěn)定時(shí)間 C動(dòng)態(tài)范圍D線性度.下列統(tǒng)計(jì)參數(shù)中，用以描述隨機(jī)信號(hào)波動(dòng)范圍的參數(shù)為 BA均值 A均值 B方差C均方值 D概率密度函數(shù).信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述通過C來建立關(guān)聯(lián)。A拉氏變換 B卷積 C傅立葉變換 D相乘.理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性為 A。A常數(shù)C零或常數(shù) DA常數(shù).如果隔振臺(tái)對(duì)低頻激勵(lì)起不了明顯的隔振作用，但對(duì)高頻激勵(lì)卻有很好的隔振作用，那么，隔振臺(tái)屬于B。A高通濾波器 B低通濾波器 C帶通濾波器 D帶阻濾波器.測(cè)試裝置能檢測(cè)輸入信號(hào)的最小變化能力，稱為 D。A量程 B靈敏度 C精確度 D分辨力.已知變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)速齒輪的齒數(shù)為30,若測(cè)得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為300Hz,則被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速為D。A300轉(zhuǎn)/分 B480轉(zhuǎn)/分 C900轉(zhuǎn)/分 D600轉(zhuǎn)/分.濾波器的-3dB截止頻率指信號(hào)幅值衰減為輸入幅值 C 對(duì)應(yīng)的頻率。A22 B1 C21/2 D1/2.對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，若信號(hào)的記錄時(shí)間不變，采樣頻率越高，則C。A泄漏誤差越大 B頻率混疊越嚴(yán)重C采樣點(diǎn)數(shù)越多 D頻域分辨率越低

TOC\o"1-5"\h\z.壓電式傳感器目前多用于測(cè)量 D。A靜態(tài)力B溫度C速度D加速度與動(dòng)態(tài)力.當(dāng)。―8時(shí)，兩信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)呈周期變化，說明兩信號(hào)必定 B。A為周期信號(hào) B含有同頻率的周期成分C為非周期信號(hào) D含有不同頻率的周期成分.濾波器的帶寬越小，表示該濾波器 D。A建立時(shí)間越短，頻率分辨率越低 B建立時(shí)間越長，頻率分辨率越低C建立時(shí)間越短，頻率分辨率越高 D建立時(shí)間越長，頻率分辨率越高.若50、A5分別為變極距型電容式傳感器極板間的初始極距和極距變化量，S為極板面積，在A5?1的條件下，該電容傳感器靈敏度近似為D。AAAA5B85B. A5214.若瞬變信號(hào)x(t)的頻譜為X(f)14.若瞬變信號(hào)x(t)的頻譜為X(f)A。AaX(f) B-X(f)b b a bCbX(f) DaX(f)a a ba.測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)定方法包括階躍響應(yīng)試驗(yàn)和 A試驗(yàn)。A頻率響應(yīng) A頻率響應(yīng) B脈沖響應(yīng)C傳遞函數(shù) D任意輸入響應(yīng).以下 C.以下 C的頻譜為連續(xù)頻譜。A周期矩形脈沖 B正弦函數(shù)C矩形窗函數(shù) D周期方波.單位脈沖函數(shù)的采樣特性表達(dá)式為 AA尸A尸x(t)5(t-1)dt=x(t)一8 0 0Cx(t)*5(t)=x(t)Bx(t)*5(t-1)=x(t-1)D5(t)O1.屬于物性型傳感器為 DA應(yīng)變式傳感器A應(yīng)變式傳感器B電感式傳感器 C電容式傳感器D壓電式傳感器.可以實(shí)現(xiàn)非接觸振動(dòng)測(cè)量的傳感器為 B或者CA應(yīng)變式傳感器B電感式傳感器A應(yīng)變式傳感器B電感式傳感器C電容式傳感器D壓電式傳感器.動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀中相敏檢波電路的作用是 B。A幅值調(diào)制 B幅值解調(diào) C頻率解調(diào) D濾波三、計(jì)算題(共30分).已知周期矩形脈沖信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)展開式為：x(t)=/sinc(竿)ej%，其時(shí)域波形n二一8和頻譜如下圖所示。其中周期矩形脈沖的周期為T，脈沖寬度為①。(10分)(1)若。=0.25ms,T=1ms，該周期矩形脈沖信號(hào)的帶寬為4000Hz,譜線間隔為1000Hz。TOC\o"1-5"\h\z(2)若矩形脈沖幅度和寬度①保持不變，周期變?yōu)門=2ms時(shí)，其帶寬為4000Hz、譜線間隔為500Hz,頻譜最大幅度為0.125 。.若要求100Hz正弦信號(hào)通過某一階濾波器后，幅值誤差小于5%,問該一階濾波器的時(shí)間常數(shù)最大為多少？120Hz正弦信號(hào)通過該濾波器后，幅值誤差為多少？(6分)解：濾波器作為一階系統(tǒng)，有1一 . 1H(s)=--和 H(f)= ??Ts+1 [1+(T2港)2〕12對(duì)于同一頻率f，T越大，測(cè)量誤差越大，令f=100Hz,測(cè)量誤差小于5%,即H(f)|>0.95，求出T<5.23X10-4。所以該濾波器的時(shí)間常數(shù)最大取為T=5.23X10-4。120Hz正弦信號(hào)通過該濾波器時(shí)，有|H(f)|=0.93028，即幅值誤差為6.972%。

.某等截面梁（泊松比為0.3）受單向拉力F作用，將靈敏系數(shù)為2.4的四個(gè)應(yīng)變片粘貼在梁上，如下圖所示。（1）請(qǐng)利用粘貼的四片應(yīng)變片組成全橋（繪制電橋圖），實(shí)現(xiàn)拉力F的測(cè)量。（2）若供橋電壓為8V,應(yīng)變片R1和R3產(chǎn)生應(yīng)變?yōu)?50“（1.=1x10-6）,問電橋輸出電壓是多少？（8分）R1R2FR1R2Fe- e- 、 8V-」Ks（1+日+1+日）=uKe（1+日）=一x2.4x150x10-6（1+0.3）=1.872mV4 1 2 1 2.利用壓電式傳感器組成加速度測(cè)量系統(tǒng)。其中壓電式傳感器的靈敏度Scp=9.00Pc/g,它與靈敏度為SV。=0.005V/Pc的電荷放大器聯(lián)接后，接到靈敏度為3*,=20mm/V的示波器上顯示。試畫出該加速度測(cè)量系統(tǒng)的方框圖，并計(jì)算系統(tǒng)總靈敏度S。（6分）解： 被測(cè)物體一?被測(cè)物體 一?被測(cè)物體一?被測(cè)物體S=Sg.SVc?Sxv=9.0Pc/gx0.005V/Pcx20mm/V=0.9mm/g

四.分析應(yīng)用題（20分）【r-—n.何為系統(tǒng)不失真測(cè)試條件？根據(jù)右圖所示二階系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線，說明如何選擇二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)及工作頻帶？（6分）【r-—n-90"^■i解：不失真測(cè)試條件：幅頻特性為一常數(shù)，相頻特性與頻率成線性的關(guān)系。對(duì)于一個(gè)二階系統(tǒng)來說，在—<0.3的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的幅頻特300.2 D.4O.GO.D1Gf心■d性接近一條直線，其幅值變化不超過10%0.2 D.4O.GO.D1Gf心■d接近于零時(shí)相位為零，此時(shí)可以認(rèn)為是不失真的。而當(dāng)己在0.6?0.8范圍內(nèi)時(shí)，相頻曲線可以近似認(rèn)為是一條起自坐標(biāo)系原點(diǎn)的斜線。.周期信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式的物理含義為：周期信號(hào)可以分解成眾多具有不同頻率的圖(a)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10時(shí)間/ms圖(b)諧波信號(hào)，該周期信號(hào)可以利用傅立葉級(jí)數(shù)中的某幾項(xiàng)之和逼近。下圖為周期方波在不同階次諧波逼近波形，請(qǐng)問，基波頻率為次0Hz，圖a圖(a)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10時(shí)間/ms圖(b).下圖為采用某一種傳感器測(cè)量不同的非電量的示意圖。圖中被測(cè)物體2均為金屬材料制成，1為傳感器。試問：(6分)(1)該種傳感器是何種傳感器？(2)圖中分別測(cè)量的是哪些非電量？(3)總結(jié)該種傳感器的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。(a) (b(a) (b) (c)答：(1)渦流傳感器(2)(a)測(cè)轉(zhuǎn)速，(b)測(cè)材料的厚度，(c)計(jì)數(shù)(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)4.已知某位移傳感器的位移測(cè)量值右側(cè)表所列，其擬合直線為j=-2.2+6.8x，試問:此擬合直線能否滿足線性誤差小于5%的要求？(4分)答：根據(jù)已有擬合直線，計(jì)算當(dāng)x取不同值時(shí)，對(duì)應(yīng)的j值及誤差為：當(dāng)x=0時(shí)，j=-2.22+6.8x=-2.2,對(duì)應(yīng)誤差為-2.2當(dāng)x=1.85時(shí)，j=-2.22+6.8x=10.38,對(duì)應(yīng)誤差為0.38j/mmx/mV00.00101.85203.45304.92406.22507.37當(dāng)x=3.45時(shí)，j=-2.22+6.8x=21.26,對(duì)應(yīng)誤差為0.26當(dāng)x=4.92時(shí)，j=—2.22+6.8x=31.256，對(duì)應(yīng)誤差為1.256當(dāng)