測(cè)試技術(shù)考研試題

PAGEPAGE12005年碩士研究生入學(xué)考試試題考試科目及代碼：測(cè)試技術(shù)共頁(yè)數(shù)：2說(shuō)明：1.適用招生專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、機(jī)械電子工程2.可使用的常用工具:計(jì)算器3.答題內(nèi)容寫(xiě)在答題紙上，寫(xiě)在試卷上一律無(wú)效。一、術(shù)語(yǔ)解釋（每小題4分，共20分）A/D轉(zhuǎn)換2、（測(cè)試裝置的）動(dòng)態(tài)特性3、壓阻效應(yīng)4、物性型傳感器5、（測(cè)試裝置的）靈敏度二、填空（每空2分，共20分）周期信號(hào)可展開(kāi)成許多乃至無(wú)限項(xiàng)之和，但幾個(gè)簡(jiǎn)諧信號(hào)的疊加不一定是周期信號(hào)；只有各簡(jiǎn)諧成分的頻率比是，合成后的信號(hào)才是周期信號(hào)。2、正弦函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)是一個(gè)，在時(shí)有最大值；3、半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的效應(yīng)，半導(dǎo)體傳感器是一種型傳感器。若要求測(cè)試裝置的輸出波形不失真，則其幅頻和相頻特性應(yīng)分別滿足：A()=,=。帶通濾波器可以看成是濾波器和濾波器串聯(lián)組成；三、敘述題（每小題8分，共40分）1、周期信號(hào)的強(qiáng)度可用哪些參量描述？對(duì)這些參量的意義分別作出解釋。2、試舉出三種可用于非接觸式測(cè)量的傳感器名稱，并說(shuō)明其變換量及各可用于何種測(cè)量。3、電阻應(yīng)變片式傳感器可分為哪兩類？各自的工作原理是什么？4、什么是結(jié)構(gòu)型傳感器？什么是物性型傳感器？試舉例說(shuō)明。5、試述：周期信號(hào)的頻譜特點(diǎn)。四、計(jì)算題（每小題10分，共40分）計(jì)算并作出函數(shù)的頻譜圖。2、已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為H()=,,當(dāng)輸入為x(t)=0.5cos(10t)時(shí)，求幅頻函數(shù)A()，相頻函數(shù)及其輸出y(t)。3、已知信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，求該信號(hào)的均方值。4、以阻值R=120、靈敏度S=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。五、綜合題（每小題15分，共30分）選用傳感器的基本原則是什么？在實(shí)際中如何運(yùn)用這些原則？試舉一例說(shuō)明。（以下無(wú)文字）2006年碩士研究生入學(xué)考試試題考試科目及代碼：測(cè)試技術(shù)共2頁(yè)說(shuō)明：1.適用招生專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、機(jī)械電子工程2.可使用的常用工具:計(jì)算器3.答題內(nèi)容寫(xiě)在答題紙上，寫(xiě)在試卷上一律無(wú)效。一、術(shù)語(yǔ)解釋（每小題5分，共20分）線性度幅頻特性3、（信號(hào)的）采樣定理4、相關(guān)濾波二、填空（每空1分，共20分）傳感器的線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程，傳感器的響應(yīng)特性必須滿足測(cè)試條件；電感式傳感器是把被測(cè)量，如等，轉(zhuǎn)換為變化的一種裝置。按照變換方式的不同可分為型與型電感式傳感器。3、所謂調(diào)制就是使一個(gè)信號(hào)的某些參數(shù)在另一信號(hào)的控制下而發(fā)生變化的過(guò)程。前一信號(hào)稱為，一般是頻率的交變信號(hào)。后一信號(hào)（控制信號(hào)）稱為。最后的輸出是已調(diào)制波。最終從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程，稱為。4、傳感器的分類方法很多。按被測(cè)量分類，可分為傳感器、傳感器、傳感器等；按工作原理分類，可分為式、式、式、式等。按信號(hào)變換特征分類，可分為型和型傳感器。傳感器是依靠敏感元件材料本身物理化學(xué)性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變化的。三、敘述題（每小題10分，共50分）1、說(shuō)明：什么是線性測(cè)試系統(tǒng)的頻率保持特性？它在測(cè)試工作中有哪些重要作用？（12分）2、電渦流式傳感器的工作原理是什么？它有哪些主要優(yōu)點(diǎn)?（12分）3、濾波器的作用是什么？作出低通濾波器的幅頻特性圖并加以說(shuō)明。（12分）4、試述：函數(shù)與其他函數(shù)的卷積及其重要應(yīng)用(要求作圖說(shuō)明)。（14分）四、計(jì)算題（每小題10分，共40分）1、求正弦信號(hào)x(t)=的均值、均方值、有效值x2、一階測(cè)試裝置可用微分方程表示為：（式中為時(shí)間常數(shù)）試作出其傳遞函數(shù)、幅頻特性A()、相頻特性的表達(dá)式（要求寫(xiě)出導(dǎo)出過(guò)程）3、求正弦信號(hào)x(t)=的自相關(guān)函數(shù)并對(duì)其特性進(jìn)行評(píng)述。4、以阻值R=120、靈敏度S=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。五、綜合題（20分）測(cè)試工作的全過(guò)程包含著許多環(huán)節(jié)，請(qǐng)作出一般測(cè)試系統(tǒng)的大致框圖并加以說(shuō)明。（以下無(wú)文字）姓名：報(bào)考學(xué)科、專業(yè)：準(zhǔn)考證號(hào)碼：密封線內(nèi)不要寫(xiě)題二OO九年招收碩士研究生入學(xué)考試試題考試科目及代碼：測(cè)試技術(shù)（803）適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、機(jī)械電子工程、機(jī)械制造及自動(dòng)化、車輛工程、流體機(jī)械及工程可使用的常用工具：無(wú)存儲(chǔ)功能的計(jì)算器答題內(nèi)容寫(xiě)在答題紙上，寫(xiě)在試卷或草稿紙上一律無(wú)效考完后試題隨答題紙交回。考試時(shí)間3小時(shí)，總分值150分。一術(shù)語(yǔ)解釋(每小題4分,共20分)1、離散信號(hào)2、A/D轉(zhuǎn)換3、（測(cè)試裝置的）幅頻特性4、梳狀函數(shù)5、時(shí)域采樣二判斷選擇題(每題2分,共20分)1、對(duì)帶限信號(hào)最高頻率f的信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣,則采樣頻率f應(yīng)（）。A小于f；B等于f；C大于2f2、自相關(guān)函數(shù)在（）時(shí)有最大值。A；B；C3、兩測(cè)試環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為H(S)、H(S),將其串聯(lián)組成的系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（）。AH(S)+H(S)；BH(S).H(S)；CH(S)/H(S)4、對(duì)于兩個(gè)圓頻率不同的周期信號(hào)x(t),y(t),其互相關(guān)函數(shù)等于（）。A0；Bx(0)；Cy(0)5、對(duì)信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣，是用一個(gè)采樣函數(shù)與信號(hào)x(t)（）。A相乘；B相加；C相除6、周期信號(hào)的頻譜是（）。A連續(xù)的；B離散的；C不確定的7、直流電橋的平衡條件為（）。A相鄰兩臂電阻乘積相等；B相對(duì)兩臂電阻乘積相等；C相對(duì)兩臂電阻之和相等8、以下哪種傳感器不是物性傳感器。（）A金屬電阻應(yīng)變片B金屬電阻應(yīng)變片水銀溫度計(jì)C壓電式傳感器9、時(shí)域周期為的單位脈沖序列的頻譜也是周期脈沖序列，其周期為（）。A1；B1/；C10、將周期信號(hào)以傅立葉級(jí)數(shù)的復(fù)指數(shù)函數(shù)展開(kāi)，其頻譜為（）。A連續(xù)譜；B單邊譜；C雙邊譜三分析敘述題(每小題10分,共40分)1、為滿足測(cè)試需要，選用傳感器的基本原則是什么？在實(shí)際中如何運(yùn)用這些原則？試分析說(shuō)明。2、簡(jiǎn)述壓電式傳感器的主要優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用中應(yīng)注意的若干問(wèn)題。3、若要求測(cè)試裝置的輸出波形不失真，試分析其幅頻特性A()和相頻特性應(yīng)分別滿足什么條件。4、測(cè)試工作的全過(guò)程包含著許多環(huán)節(jié)，請(qǐng)作出一般測(cè)試系統(tǒng)的大致框圖并加以說(shuō)明。四計(jì)算題(共3題,共40分)(15分)1、某測(cè)試裝置可用微分方程描述。已知,當(dāng)輸入為x(t)=0.8cos(100t)時(shí)，1）求其輸出y(t)；2）比較y(t)與x(t)的幅值和相位有何區(qū)別。(13分)2、求正弦信號(hào)x(t)=的均值、均方值(12分)3、一壓電式傳感器的靈敏度S=90Pc/MPa,把它和一臺(tái)靈敏度調(diào)到0.005V/pC的電荷放大器連接，放大器的輸出又接到以靈敏度調(diào)到20mm/V的光線示波器上記錄。試作出這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的框圖，并計(jì)算其總的靈敏度。五工程應(yīng)用題(30分)欲測(cè)一傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n,1)試舉出兩種測(cè)量轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的方法；2)作出一種轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸測(cè)量原理圖并加以說(shuō)明。3)說(shuō)明測(cè)試時(shí)應(yīng)重點(diǎn)注意的一些問(wèn)題。以下無(wú)文字2005年碩士研究生入學(xué)考試試題參考答案考試科目及代碼：測(cè)試技術(shù)共頁(yè)數(shù)：第1頁(yè)說(shuō)明：1.適用招生專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、機(jī)械電子工程2.可使用的常用工具:3.答題內(nèi)容寫(xiě)在答題紙上，寫(xiě)在試卷上一律無(wú)效。一、術(shù)語(yǔ)解釋（每小題4分，共20分）A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換是模擬信號(hào)經(jīng)采樣、量化、并轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的過(guò)程；2、（測(cè)試裝置的）動(dòng)態(tài)特性輸入信號(hào)隨時(shí)間變化時(shí)，測(cè)試裝置的輸出與輸入之間的關(guān)系稱為測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性。3、壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng)是指單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受到外力作用時(shí),其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象.4、物性型傳感器依靠敏感材料本身的物性隨被測(cè)量的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的傳感器稱為物性型傳感器。5、（測(cè)試裝置的）靈敏度當(dāng)測(cè)試裝置的輸入x有一個(gè)變化量，它引起輸出y發(fā)生相應(yīng)的變化量y，則定義靈敏度S=二、填空（每空2分，共20分）簡(jiǎn)諧信號(hào)，有理數(shù)。余弦函數(shù)，。3、壓阻效應(yīng)，物性型。A()=A=常數(shù)，=-t.低通濾波器，高通濾波器三、敘述題（每小題10分，共50分）1、周期信號(hào)的強(qiáng)度可用哪些參量描述？對(duì)這些參量的意義分別作出解釋。答：要點(diǎn)：描述周期信號(hào)強(qiáng)度的參量有：峰值、峰—峰值、均值、有效值x、有效值的平方等。峰值：信號(hào)可能出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值峰—峰值：是在一個(gè)周期中最大瞬時(shí)值與最小瞬時(shí)值之差；均值：=有效值x：信號(hào)的均方根植，即x=有效值的平方：均方植，即=2、試舉出三種可用于非接觸式測(cè)量的傳感器名稱，并說(shuō)明其變換量及各可用于何種測(cè)量。答：要點(diǎn)：1、電渦流式傳感器。變換量：位移——自感；被測(cè)量：位移、測(cè)厚等。2、可變磁阻式（變間隙型）傳感器。變換量：位移——自感；被測(cè)量：位移，適用于較小位移的測(cè)量。3、電容式傳感器。變換量：位移——電容；被測(cè)量：位移等。4、紅外傳感器。變換量：熱——電；被測(cè)量：溫度等。5、激光傳感器。變換量：光波干涉；被測(cè)量：長(zhǎng)度等。6、射線傳感器。變換量：對(duì)物質(zhì)穿透；被測(cè)量：測(cè)厚、探傷等。7、光電式傳感器（開(kāi)關(guān)式）。變換量：“通”——“斷”；可用于探測(cè)物件的有無(wú)及位置等。3、電阻應(yīng)變片式傳感器可分為哪兩類？各自的工作原理是什么？答：要點(diǎn)：電阻應(yīng)變片式傳感器可分為金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是基于發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。4、什么是結(jié)構(gòu)型傳感器？什么是物性型傳感器？試舉例說(shuō)明。答：要點(diǎn)：結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器的結(jié)構(gòu)參量的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變換的，例如電容式傳感器依靠極板間距離變化引起電容的變化，電感式傳感器依靠銜鐵位移引起自感或互感的變化等。物性型傳感器依靠傳感器的敏感元件材料本身物理化學(xué)性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變換的。例如水銀溫度計(jì)，是利用水銀的熱脹冷縮現(xiàn)象，壓電測(cè)力計(jì)是利用石英晶體的壓電效應(yīng)等。5、試述：周期信號(hào)的頻譜特點(diǎn)。答：要點(diǎn)：周期信號(hào)的頻譜具有三個(gè)特點(diǎn)：1）周期信號(hào)的頻譜是離散的。2）每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上，基波頻率是諸分量頻率的公約數(shù)。3）各分量頻率的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。四、計(jì)算題（每小題10分，共40分）計(jì)算并作出函數(shù)的頻譜圖。解:要點(diǎn)10f2、已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為H()=,,當(dāng)輸入為x(t)=0.5cos(10t)時(shí)，求幅頻函數(shù)A()，相頻函數(shù)及其輸出y(t)。解:要點(diǎn)A()=…===0.89=…=-arctg()=-arctg(100.05)=-26.6y(t)=A()0.5cos(10t-26.6)=0.445cos(10t-26.6)3、已知信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，求該信號(hào)的均方值。解:要點(diǎn)：自相關(guān)函數(shù)在時(shí)有最大值，且等于該信號(hào)的均方值故此時(shí)==04、以阻值R=120、靈敏度S=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。P1234-1解:要點(diǎn)：式中為應(yīng)變，S為電阻絲應(yīng)變片的靈敏度A為工作橋臂數(shù)；對(duì)于單臂電橋，A=1,代入已知數(shù)據(jù),則輸出電壓為:（V）對(duì)于雙臂電橋，A=2,代入已知數(shù)據(jù),則輸出電壓為：（V）可見(jiàn)雙臂電橋較之單臂電橋輸出靈敏度提高一倍。五、綜合題（20分）選用傳感器的基本原則是什么？在實(shí)際中如何運(yùn)用這些原則？試舉一例說(shuō)明。答：要點(diǎn)：根據(jù)測(cè)試目的和實(shí)際條件，合理地選用傳感器，須綜合考慮以下方面的問(wèn)題：靈敏度：一般講，傳感器靈敏度越高越好，亦要求信噪比越大越好；響應(yīng)特性：響應(yīng)特性必須滿足不失真測(cè)試條件；線性范圍：線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大；可靠性：可靠性是指在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可完成規(guī)定功能的能力，越高越好；精確度：傳感器精確度表示傳感器的輸出與測(cè)量真值一致的程度，越高越好；測(cè)量方式：傳感器在實(shí)際條件下的工作方式；其它：還應(yīng)盡可能兼顧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、價(jià)格低、易于安裝維護(hù)等。可結(jié)合實(shí)際舉一例說(shuō)明2006年碩士研究生入學(xué)考試試題參考答案說(shuō)明：1.適用招生專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、機(jī)械電子工程2.可使用的常用工具:計(jì)算器3.答題內(nèi)容寫(xiě)在答題紙上，寫(xiě)在試卷上一律無(wú)效。一、術(shù)語(yǔ)解釋（每小題4分，共20分）線性度線性度是指測(cè)量裝置輸出與輸入之間保持常值比例關(guān)系的程度。幅頻特性定常線性系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧信號(hào)的激勵(lì)下，其穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)與穩(wěn)態(tài)輸入信號(hào)的幅值比被定義為該系統(tǒng)的幅頻特性。3、（信號(hào)的）采樣定理采樣頻率必須大于信號(hào)最高頻率的兩倍,這就是采樣定理。4、相關(guān)濾波應(yīng)用相關(guān)分析原理來(lái)消除信號(hào)中的噪聲干擾、提取有用信息的處理方法叫做相關(guān)濾波。它是利用信號(hào)互相關(guān)函數(shù)同頻相關(guān)、不同頻不相關(guān)的性質(zhì)來(lái)達(dá)到濾波效果的。二、填空（每空2分，共20分）傳感器的線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大，傳感器的響應(yīng)特性必須滿足不失真測(cè)試條件；電感式傳感器是把被測(cè)量，如位移等，轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置。按照變換方式的不同可分為自感型與互感型電感式傳感器。3、所謂調(diào)制就是使一個(gè)信號(hào)的某些參數(shù)在另一信號(hào)的控制下而發(fā)生變化的過(guò)程。前一信號(hào)稱為載波，一般是較高頻率的交變信號(hào)。后一信號(hào)（控制信號(hào)）稱為調(diào)制信號(hào)。最后的輸出是已調(diào)制波。最終從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程，稱為解調(diào)。4、傳感器的分類方法很多。按被測(cè)量分類，可分為位移傳感器、力傳感器、溫度傳感器等；按工作原理分類，可分為機(jī)械式、電氣式、光學(xué)式、流體式等。按信號(hào)變換特征分類，可分為物性型和結(jié)構(gòu)型傳感器。物性型傳感器敏感元件材料本身物理化學(xué)性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變化的。三、敘述題（每小題10分，共50分）1、說(shuō)明：什么是線性測(cè)試系統(tǒng)的頻率保持特性？它在測(cè)試工作中有哪些重要作用？答：要點(diǎn)：線性測(cè)試系統(tǒng)的頻率保持特性是指：若輸入為一頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)（正弦或余弦函數(shù)）信號(hào)，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出必是、也只能是同頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)。線性測(cè)試系統(tǒng)的頻率保持特性在測(cè)試工作中有重要的作用。假如已知系統(tǒng)是線性的和其輸入的頻率，則可根據(jù)頻率保持特性，可以認(rèn)定測(cè)得信號(hào)中只有與輸入頻率相同的成份才真正是由該輸入引起的輸出，而其他的頻率成份都是噪聲（干擾）。進(jìn)而根據(jù)這一特性，采用相應(yīng)的濾波技術(shù)，即使在很強(qiáng)的噪聲干擾下，把有用的信息提取出來(lái)。2、電渦流式傳感器的工作原理是什么？它有哪些主要優(yōu)點(diǎn)?答：要點(diǎn)：電渦流式傳感器的工作原理是利用金屬體在交變磁場(chǎng)中的渦電流效應(yīng)。其主要優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)非接抽式測(cè)量。3、濾波器的作用是什么？作出低通濾波器的幅頻特性圖并加以說(shuō)明。答：要點(diǎn)：濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分。在測(cè)試裝置中，利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行信號(hào)分析。下圖示出了低通濾波器的幅頻特性。從0~f頻率之間為其通頻帶，幅頻特性平直。它可以使信號(hào)中低于f的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而高于f的頻率成分受到極大地衰減。4、試述：函數(shù)與其他函數(shù)的卷積及其重要應(yīng)用。答：要點(diǎn)：任何函數(shù)x(t)和函數(shù)(t)的卷積(x(t)﹡(t)是一種最簡(jiǎn)單的卷積積分x(t)。函數(shù)x(t)和函數(shù)(t)的卷積的結(jié)果，就是在發(fā)生函數(shù)的坐標(biāo)位置上（以此作為坐標(biāo)原點(diǎn)）簡(jiǎn)單地將x(t)重新構(gòu)圖。作圖說(shuō)明（略）四、計(jì)算題（每小題10分，共40分）求正弦信號(hào)x(t)=的均值、均方值、有效值x解:要點(diǎn)=x=＝2、一階測(cè)試裝置可用微分方程表示為：式中為時(shí)間常數(shù)試作出其傳遞函數(shù)、幅頻特性A()、相頻特性的表達(dá)式解:要點(diǎn)： ＝求正弦信號(hào)x(t)=的自相關(guān)函數(shù)并對(duì)其特性進(jìn)行評(píng)述。解:要點(diǎn)：=lim=T:正弦函數(shù)的周期，T=,令,dt=.于是=可見(jiàn)正弦函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)是一個(gè)余弦函數(shù)，它保留了原正弦信號(hào)的幅值和頻率信息，而丟失了初始相位信息。以阻值R=120、靈敏度S=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。解:要點(diǎn)：式中為應(yīng)變，S為電阻絲應(yīng)變片的靈敏度A為工作橋臂數(shù)；對(duì)于單臂電橋，A=1,代入已知數(shù)據(jù),則輸出電壓為:（V）對(duì)于雙臂電橋，A=2,代入已知數(shù)據(jù),則輸出電壓為：（V）可見(jiàn)雙臂電橋較之單臂電橋輸出靈敏度提高一倍。五、綜合題（20分）測(cè)試工作的全過(guò)程包含著許多環(huán)節(jié)，請(qǐng)作出一般測(cè)試系統(tǒng)的大致框圖并加以說(shuō)明。要點(diǎn)：被測(cè)對(duì)象——傳感器——信號(hào)調(diào)理——傳輸——信號(hào)處理————顯示記錄圖1測(cè)試系統(tǒng)框圖傳感器直接作用于被測(cè)量，并能按一定規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出。這種輸出通常是電信號(hào)。信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)把來(lái)自傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成更適合于進(jìn)一步傳輸和處理的形式。這時(shí)候的信號(hào)轉(zhuǎn)換在多數(shù)情況下是電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。信號(hào)處理環(huán)節(jié)接受來(lái)自調(diào)理環(huán)節(jié)的信號(hào)，并進(jìn)行各種運(yùn)算、濾波、分析，將結(jié)果輸至顯示、記錄系統(tǒng)。顯示、記錄環(huán)節(jié)以觀察者易于認(rèn)識(shí)的形式來(lái)顯示測(cè)量結(jié)果，或者系統(tǒng)將測(cè)量結(jié)果儲(chǔ)存，供必要時(shí)使用。在所有這些環(huán)節(jié)中，必須遵循的原則是個(gè)環(huán)節(jié)的輸出量之間應(yīng)保持一一對(duì)應(yīng)和盡量不失真的關(guān)系，并盡量減少或消除各種干擾。2005年碩士研究生入學(xué)考試試題一、術(shù)語(yǔ)解釋（20分）1、濾波器濾波器是一種選頻裝置?？梢允剐盘?hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分。在測(cè)試裝置中，利用濾波器地這種篩選作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。2、梳狀函數(shù)等間隔的周期單位脈沖系列稱為梳狀函數(shù)。3、壓電效應(yīng)某些物質(zhì)，當(dāng)受到外力作用時(shí)，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化，表面上有電荷出現(xiàn)，形成電場(chǎng)；當(dāng)外力消失時(shí)，材料重新回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。4、電橋電橋是將電阻、電感、電容等參量的變化變?yōu)殡妷夯螂娏鬏敵龅囊环N測(cè)量電路。二、填空（每空2分，共20分）1、周期函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)仍為同頻率的周期函數(shù)。正弦函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)是一個(gè)余弦函數(shù)。2、隨機(jī)過(guò)程有平穩(wěn)過(guò)程和非平穩(wěn)過(guò)程之分。所謂平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程是指其統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)不隨時(shí)間而變化的隨機(jī)過(guò)程。在平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程中，若任一單個(gè)樣本函數(shù)的時(shí)間平均統(tǒng)計(jì)特征等于該過(guò)程的集合平均統(tǒng)計(jì)特征，這樣的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程叫各態(tài)歷經(jīng)（遍歷性）隨機(jī)過(guò)程。3、電容式傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)化為電容量變化的裝置。根據(jù)其變化的參數(shù)，可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型。4、若要求測(cè)試裝置的輸出不失真，則其幅頻特性應(yīng)滿足常數(shù)，相頻特性應(yīng)滿足。三、分析敘述題（40分）1、試述：如何用實(shí)驗(yàn)法求得測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。（12分）（要點(diǎn)）：依次用不同頻率ωi的簡(jiǎn)諧信號(hào)去激勵(lì)被測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)測(cè)出激勵(lì)和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出的幅值X0i/Y0i和相位差φi．這樣對(duì)于某個(gè)ωi，便有一組Y0i／X0i＝Ai和φi．全部的Ai－ωi和φi－ωi，I＝１，２，３…便可表達(dá)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù).2、根據(jù)電容式傳感器的工作原理，試分析比較極距變化型電容式傳感器、面積變化型電容式傳感器的主要性能和優(yōu)缺點(diǎn)。（12分）（要點(diǎn)）：工作原理：根據(jù)物理學(xué)，由兩個(gè)平行極板組成的電容器，其電容是：極距變化型靈敏度面積變化型電容式傳感器（以平面線位移型為例）：常數(shù)極距變化型電容式傳感器：靈敏度S與極距平方成反比，極距越小，靈敏度越高；由于靈敏度隨極距而變化，這將引起非線性誤差；故只適應(yīng)在較小的間隙變化，以便獲得近似的線性關(guān)系。面積變化型電容式傳感器：輸入與輸出成線性關(guān)系，但與極距變化型相比，靈敏度較低，適用于較大直線位移及角位移測(cè)量。3、采用電阻應(yīng)變片測(cè)定一構(gòu)件的表面應(yīng)力。試述：測(cè)點(diǎn)的選擇和布置一般應(yīng)考慮哪幾方面的問(wèn)題。（16分）（要點(diǎn)）：測(cè)點(diǎn)的選擇和布置對(duì)能否正確了解結(jié)構(gòu)的受力情況和實(shí)現(xiàn)正確的測(cè)量影響很大。測(cè)點(diǎn)愈多，愈能了解結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布狀況，但卻增加了測(cè)試和數(shù)據(jù)處理的工作量和貼片誤差。因此，根據(jù)應(yīng)以最少的測(cè)點(diǎn)達(dá)到足夠真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的原則，來(lái)選擇測(cè)點(diǎn)。為此，一般應(yīng)考慮：預(yù)先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大致的受力分析，預(yù)測(cè)其變形形式，找出其危險(xiǎn)斷面及危險(xiǎn)位置。這些地方一般是處在應(yīng)力最大或變形最大的部位，而最大應(yīng)力一般又是在彎矩、剪力或扭矩最大的截面上。然后，根據(jù)受力分析和測(cè)試要求，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)最后選定測(cè)點(diǎn)。在截面尺寸急劇變化的部位或因孔、槽導(dǎo)致應(yīng)力集中的部位，應(yīng)適當(dāng)多布置一些測(cè)點(diǎn)，以便了解這些區(qū)域的一例梯度情況。如果最大應(yīng)力點(diǎn)的位置難以確定，或者為了了解截面應(yīng)力分布規(guī)律和曲線輪廓段應(yīng)力過(guò)渡的情況，可在截面上或過(guò)渡段上比較均勻地布置5～7個(gè)測(cè)點(diǎn)。利用結(jié)構(gòu)和載荷的對(duì)稱性，以及對(duì)結(jié)構(gòu)邊界條件的有關(guān)知識(shí)來(lái)布置測(cè)點(diǎn)，往往可以減少測(cè)點(diǎn)數(shù)目，減輕工作量。可以在不受力或已知應(yīng)變、應(yīng)力的位置上安排一個(gè)測(cè)點(diǎn)，以便在測(cè)試時(shí)進(jìn)行監(jiān)視和比較，有利于檢查測(cè)試結(jié)果的正確性。四、計(jì)算題（40分）1、兩測(cè)試環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為H(S)＝、H(S)＝,將其串聯(lián)組成一個(gè)新的系統(tǒng)，求出新系統(tǒng)的靈敏度。（10分）（要點(diǎn)）：串聯(lián)組成新的系統(tǒng)，新系統(tǒng)的靈敏度為原兩測(cè)試環(huán)節(jié)靈敏度的乘積。總靈敏度為152、求周期方波x(t)的傅立葉級(jí)數(shù)并作出其幅頻圖。（15分）（要點(diǎn)）：a=0n=1,3,5,…n=2,4,6,…作譜圖（略）3、已知試求其互相關(guān)函數(shù)，說(shuō)明該計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了什么結(jié)論。（15分）（要點(diǎn)）：根椐正（余）弦函數(shù)的正交性，可知說(shuō)明了：兩個(gè)不同頻率的周期函數(shù)是不相關(guān)的。五、綜合應(yīng)用題（30分）一軋鋼機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)如圖所示，欲用電阻應(yīng)變片測(cè)試其軋制力矩：設(shè)計(jì)一測(cè)試方案對(duì)測(cè)點(diǎn)的選擇、應(yīng)變片組橋方式、測(cè)試電路信號(hào)的輸出等問(wèn)題作出說(shuō)明。在實(shí)際測(cè)試中，你認(rèn)為還有哪些問(wèn)題應(yīng)引起重視并采取相應(yīng)措施。要點(diǎn)：1）測(cè)試方案如圖4。（對(duì)方案做出說(shuō)明）2）測(cè)點(diǎn)分別布置在上、下軋輥萬(wàn)向接軸的相應(yīng)部位，如圖。4片應(yīng)變片如圖粘貼，與接軸的軸線成45度。4片應(yīng)變片組成全橋電路。在軸上設(shè)置集流環(huán)，應(yīng)變片產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)集流環(huán)與固定的電刷（銅弦線）間的接觸，就可以將隨軸旋轉(zhuǎn)的應(yīng)變片產(chǎn)生的信號(hào)送到固定的應(yīng)變儀3）實(shí)際測(cè)試中，現(xiàn)場(chǎng)條件比較復(fù)雜，一般有以下問(wèn)題應(yīng)引起重視：應(yīng)變片的防水密封，密封應(yīng)可靠。應(yīng)變片的防高溫輻射。防電磁輻射干擾，采用屏蔽電纜。二OO九年碩士研究生入學(xué)測(cè)試技術(shù)考試試題答案一術(shù)語(yǔ)解釋(每小題4分,共20分)1、離散信號(hào)：若信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式中的獨(dú)立變量取離散值，則稱為離散信號(hào)。2、A/D轉(zhuǎn)換：A/D轉(zhuǎn)換是模擬信號(hào)經(jīng)采樣、量化并轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的過(guò)程。3、（測(cè)試裝置的）幅頻特性：定常線性系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧信號(hào)的激勵(lì)下，其穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的幅值比被定義為該系統(tǒng)的幅頻特性，記為A()。4、梳狀函數(shù)：等間隔的周期單位沖序列常稱為梳狀函數(shù)。5、時(shí)域采樣：是指把連續(xù)的時(shí)間信號(hào)變成離散時(shí)間序列的過(guò)程。二判斷選擇題(每題2分,共20分)1、對(duì)帶限信號(hào)最高頻率f的信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣,則采樣頻率f應(yīng)（C）。A小于f；B等于f；C大于2f2、自相關(guān)函數(shù)在（c）時(shí)有最大值。（C）A；B；C3、兩測(cè)試環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為H(S)、H(S),將其串聯(lián)組成的系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（B）AH(S)+H(S)；BH(S).H(S)；CH(S)/H(S)4、對(duì)于兩個(gè)圓頻率不同的周期信號(hào)x(t),y(t),其互相關(guān)函數(shù)等于（A）。A0；Bx(0)；Cy(0)5、對(duì)信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣，是用一個(gè)采樣函數(shù)與信號(hào)x(t)（A），A相乘；B相加；C相除6、周期信號(hào)的頻譜是（B）。A連續(xù)的；B離散的；C不確定的7、直流電橋的平衡條件為（B）。A相鄰兩臂電阻乘積相等；B相對(duì)兩臂電阻乘積相等；C相對(duì)兩臂電阻之和相等8、以下哪種傳感器不是物性傳感器。（A）A金屬電阻應(yīng)變片B金屬電阻應(yīng)變片水銀溫度計(jì)C壓電式傳感器9、時(shí)域周期為的單位脈沖序列的頻譜也是周期脈沖序列，其周期為（B）A1；B1/；C10、將周期信號(hào)以傅立葉級(jí)數(shù)的復(fù)指數(shù)函數(shù)展開(kāi)，其頻譜為（C）。A連續(xù)譜；B單邊譜；C雙邊譜三分析敘述題(每小題10分,共40分)1、為滿足測(cè)試需要，選用傳感器的基本原則是什么？在實(shí)際中如何運(yùn)用這些原則？試分析說(shuō)明。答：要點(diǎn)：根據(jù)測(cè)試目的和實(shí)際條件，合理地選用傳感器，須綜合考慮以下方面的問(wèn)題：靈敏度：一般講，傳感器靈敏度越高越好，亦要求信噪比越大越好；響應(yīng)特性：響應(yīng)特性必須滿足不失真測(cè)試條件；線性范圍：線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大；可靠性：可靠性是指在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可完成規(guī)定功能的能力，越高越好；精確度：傳感器精確度表示傳感器的輸出與測(cè)量真值一致的程度，越高越好；6）測(cè)量方式：傳感器在實(shí)際條件下的工作方式；7）其它：還應(yīng)盡可能兼顧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、價(jià)格低、易于安裝維護(hù)等。2、簡(jiǎn)述壓電式傳感器的主要優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用中應(yīng)注意的若干問(wèn)題。要點(diǎn)：壓電式傳感器是一種可逆型換能器，既可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，又可將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。這種性能使它被廣泛用于壓力、應(yīng)力、加速度測(cè)量，也被用于超聲波發(fā)射與接受裝置。……這種傳感器具有體積小、質(zhì)量小、精確度及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在與其配套的后續(xù)儀器，如電荷放大器等的技術(shù)性能的日益提高，使這種傳感器的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題：利用壓電式傳感器測(cè)量靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)量時(shí)，必須采用極高阻抗的負(fù)載。在動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，變化快、漏電量相對(duì)比較小，故壓電式傳感器適宜作動(dòng)態(tài)測(cè)量。3、若要求測(cè)試裝置的輸出波形不失真，試分析其幅頻特性A()和相頻特性應(yīng)分別滿足什么條件。要點(diǎn)：y