测试与传感器技术试题及答案

、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打A“d”,错误的打B“X”。每小题 2 分，共 10 分 )1. X-Y 记录仪可记录任何频率的信号。 ( B )2. 分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。 ( A )3. 阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。 (A )4. 瞬态信号的频谱一定是连续的。 ( A )5. 系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。 ( B )二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题 2 分，共10分)1. 信号 x(t)二sin(2t+l)+cos(t/3)是(A)D. 随机信号) 频率与系统固有频率一致D. 自由振动A. 周期信号B. 非周期信号C. 瞬态信号*2.用共振法确定系统的固有频率时，在有阻尼条件下，(A. 加速度共振B. 速度共振C. 位移共振3. 压电式加速度计与测振仪之间可以串接的是( A )A. 电荷放大器B. A/D 转换器C. 相敏检波器 D. 滤波器4. 温度误差的线路补偿法是利用电桥(A. 相邻桥臂同变输入电压相加C. 相对桥臂同变输入电压相加C ) 实现的。B. 相邻桥臂差变输入电压相减D. 相对桥臂差变输入电压相加5. 差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M(B )A. 始终保持不变B. 随被测位移的变化而变化C. 不随被测位移的变化而变化D. 随线圈电流的变化而变化三、填空题(每空1 分，共30分)1. 若位移信号x(t)=Acos(3 t+屮)，则其速度信号的振幅为_AW，加速度信号的振幅为AW2_。2. 利用数字频率计测量振动频率时，一般对低频信号测，高频信号测。3. 信号的频谱函数可表示为_幅值频谱和_相位频谱。4. 用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不同，存在着共振频率，共振频率， 共振频率。5. 高频情况下，多采用_压电式测力传感器来测量激振力，而且在实验前需对测力系统进行标定。6. 当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上，由于_压电效应，在压电晶片两表面上就有_电荷产生。7. 阻抗头由两部分组成，一部分是_力传感器，一部分是_加速度传感器。它是用来测量驱动点_阻抗的。8. 阻容式积分电路中，输出电压从_电容 C两端取出， RC 称为_积分时间常数，RC 值越大，积分结果越_准确，但输出信号_越小。9. 光线示波器的关键部件是，通过它，可将按一定规律变化的信号，转换成按同样规律变化的摆动信号，从而记录测量结果。10. 热电偶的热电势由和 两部分组成。11.测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为_分辨率。12. 具有质量为M,刚度为K的振动体的固有频率为。13. 长度计量光栅是利用_莫尔条纹来进行位移量的测量的，它具有_位移放大和_平均光栅误差的作用。四、简答题(每小题5 分，共20分)1. 为什么使用压电式传感器时必须配用阻抗变换器?2. 简述金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理有何不同?3. 简述电动式激振台的基本构造和工作原理。4. 简述磁带记录仪的功能特点。五、计算题(每小题10 分，共30分)1. 求指数函数x(t)=Ae-at(aO, t三0)的频谱；画出幅频图。2已知一阶系统的频率响应为H(jw )=1，用该装置去测周期分别为IS, 2S, 5S的l + 0.35jw正弦信号，问它们的幅值误差各为多少?3. 已知被测应变 (t)=A+Bcosl01,电桥输入电压为u (t)=Ucosl0001,采用半桥差动工作方ii式,试求(1)电桥输出信号的表达式,并说明该信号是什么波形； (2)画出该信号的幅频图。一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面括号内打“V”，错误的打“X”。每小题2 分，共 10 分)1. 动态应变仪的标定电桥的输出电压是采用半桥接法工作的。 ()2. 传感器的作用是用来实现由非电量到电量的转换。 ()3. 利用桥式电位差计测量热电偶的热电势时要消耗热电偶的能量。 ()M4具有质量为M,刚度为K的振动体的固有频率为 =!。() K5. 惯性式压电加速度传感器的输出电荷正比于质量块的加速度。()二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题 2 分，共1 分)1. 下列传感器可实现非接触测量的是(A. 压电式加速度 B. 电动式速度2. 描述周期信号频谱的数学工具是( AA. 傅立叶级数 B. 傅立叶变换) 传感器。C. 电磁式速度C. 拉氏变换D. 电阻应变式D. 三角函数3. 表示测量装置的静态输入与输出之间关系的实验曲线称为( B )A. 理论直线 B. 标定曲线C. 理论标定曲线D. 幅频曲线4. 要使装置的输出波形形状不失真，须使该输出波形的各正弦分量的相位滞后( D )A. 相等C. 与角频率无关B. 与角频率成反比D. 与角频率成正比5. 使用数字频率计测量信号时，在()情况下测周法比测频法合理。B. 被测信号频率很高D. 被测信号频率恒定A. 被测信号频率很低C. 被测信号频率变化较大 三、填空题(每空1分，共2分)1. 测试装置的灵敏度是该标定曲线的2. 热电偶的热电势包括两种不同导体接触时的 和同一导体两端处于不同温度时的3. 直流电桥中接法的灵敏度最高。4. 交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的 相等，且相对桥臂阻抗的相角相等。5. 光线记录仪的振动子的输入信号只能是6. 单位脉冲信号的幅值频谱是7. 半导体应变片的工作原理是基于效应。&随机信号x(t)的均值定义为p =。9若稳定振动位移信号为x(t)=Asin(3 t+0 )，则其稳定振动速度信号为v(t)二，加速度信号的振幅为10. 用强迫振动法激励系统，当系统加速度幅值达到最大时，称为系统的,此激振频率叫与系统固有频率3 之间的关系式为。11. 正弦信号的均方根值与它的幅值比为12. 电动式速度传感器的线圈中产生的感应电动势正比于13. GZ-2 型测振仪配接电动式速度传感器时，经过仪器内部的网络可将传感器测得的速度信号转换为和信号。14. 温度误差的线路补偿法是利用电桥的实现的。四、简答题(每小题10 分，共30分)1. 简述压电式传感器需要配置前置放大器的原因；常用的前置放大器有哪两种?各有何特点?2. 画出动态应变仪的原理框图。若输入应变的波形为低频简谐信号，请注明各环节的输出信 号的波形。3. 差动变压器是哪一类传感器?它的工作原理和输出特性是什么?五、计算题(每小题10 分，共30分)1. 写出图示阶跃信号的时域表达式，求它的频谱密度函数。x(i)A2. 某测试装置的频率响应函数为22500+ 150(j3 ) + (jw )2若输入信号为X(t)=100sin(31.41+30 )+50sin(3141-20 ),求稳态输出信号Y(t)的表达 式。3. 根据图示电桥(1) 写出电桥作电压输出时的和差特性公式。(2) 若 Rl=R2=R3=R4=120Q ,Rl=AR3=0.3Q , R2=AR4=0 时，输入电压为Uq(t)=300sin(314161),求输出电压 u(t)。一、填空题(每空 2 分，共 20 分)1. 如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用作为传感器2. 红外图像传感器由红外敏感元件和电路组成。dR3. 在电阻应变片公式，=(1 +2u) +入E中，入代表。R4. 利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是。5. 当磁头相对于磁尺不动时，仍有感应电动势输出的是静态磁头，且输出电势的幅值由 所决定。6. 动态标定的目的，是检验测试传感器的指标。7. 确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的标准信号发生器和。8. 传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持条件。9. 热电偶电动势由电动势和接触电动势两部分组成。10. 采用 电源供电的电桥称为交流电桥。二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在 题干的括号内。每小题2分，共20分)1对压电式加速度传感器，希望其固有频率(C )A. 接近零 B. 尽量低些C. 尽量高些D. 任意2. (C )传感器可用于医疗上-50C150C之间的温度测量。A. 金属辐射式B. 热电偶C. 半导体三极管D. 比色计3. 信号传输过程中，产生干扰的原因是( C )A. 信号是缓变的B. 信号是快变的C.干扰的耦合通道D.信号是交流的4. 差动电桥由环境温度变化引起的误差为(D)A.1 AR2R1B.1 AR4R1C.1 ARie2 R1D.05. 非周期信号的频谱是( A )A. 连续的B. 离散的C. 基频的整数倍D. 脉冲函数6. 莫尔条纹光栅传感器的输出是()A. 数字脉冲式B. 调幅式C. 调频式D. 正弦波7半导体应变片具有(A)等优点。A. 灵敏度高C. 可靠性高B. 温度稳定性好D. 接口电路复杂X1（ t）=sin33 t, x2（ t）=e-t, x3（ t）=esin3 t, x4（ t）=0 （t）.2. 由 RC组成无源低通滤波器，已知R=500(Q ), C=1O(|J F),试求：(1) 截止频率f,并画出该滤波器的幅频示意图。8. 一阶系统的动态表征参数是( D)A. 线性度B. 固有频率C. 阻尼比D. 时间常数9. 常用于测量大位移的传感器有( A )A. 感应同步器B. 应变电阻式C. 霍尔式D. 涡流式10. 将电阻应变片贴在( C)上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。A. 质量块B. 导体C. 弹性元件D. 机器组件三、问答题(每小题4 分，共20分)1. 在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定那些静态特 性?（1 ）x （t）二sin t5k 2丿4. 简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭矩传感器。5. 简述应变片在弹性元件上的布置原则,及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。四、计算题(每小题8 分,共24分)1. 已知测量齿轮齿数Z=18,采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。若测得输 出电动势的交变频率为24(Hz),求：被测轴的转速n(r/min)为多少?当分辨误差为1齿时, 转速测量误差是多少?(2) 设输入信号x(t )=0.2cos 125.6t-匹，判断其是否在该滤波器的通频带内。k4 丿3. 试绘出x(t)=2cos(2n f t)+3的时域图和频域图。0五、应用题(每小题8分,共16分)1. 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。(1)用简图说明该传感器的结构，并简要说明其作用原理； (2)用图说明两个线圈在电桥电路中的接法。2如图所示，轴工件用前后顶尖支承纵向磨削外园表面，在加工过程中，径向力P和切向力yPz 大小基本不变，但着力点位置沿轴向移动，现在前后顶尖上粘贴电阻应变片测量工件所 z受的P。z(1) 在图中标明应变片的位置及P的测量电桥。Z(2) 着力点移动对测量结果有无影响?为什么?灵敏度） 电容式传感器 磁电式传感器45.测量范围大的电容式位移传感器的类型为（ D ）A.变极板面积型B.变极距型C.变介质型D.容栅型利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（ C ） 两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片A.BCD.6.7.影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（ DA.电缆的安装与固定方式C.前置放大器的输出阻抗固体半导体摄像元件CCD是一种（CA. PN 结光电二极管电路C. MOS 型晶体管开关集成电路B.D.)B.）电缆的长度 前置放大器的输入阻抗PNP 型晶体管集成电路 D. NPN 型晶体管集成电路将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用 是（ D ）A.抑制共模噪声B.抑制差模噪声C.克服串扰D.消除电火花干扰在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差YO.OI，本次采样值为0.315, 上次采样值为0.301,则本次采样值Yn应选为（A ）A. 0.301B. 0.303C. 0.308D. 0.31510.若模/数转换器输出二进制数的位数为10,最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出 的最小输入电压信号为（ B ）A. 1.22mVB. 2.44mV8.9.C. 3.66mVD. 4.88mV第一部分 选择题（共20 分）一、单项选择题（本大题共10 小题，每小题2 分，共 20分）在每小题列出的四个选项中只有一个 选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均无分1. 下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（ C温度D厚度A.压力B.力矩C.2. 属于传感器动态特性指标的是（ D ）D.固有频率A.重复性B.线性度C.3.按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ AA.光电式传感器B.C.压电式传感器D.第二部分 非选择题（共80 分）二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。1. 对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。2. 传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。3. 传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。4. 已知某传感器的灵敏度为K。，且灵敏度变化量为，则该传感器的灵敏度误差计算公式为 r =。S5. 为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。6. 在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中，利用孔的透光面积表示扭矩大小，透光面积减小，则表明扭。7. 电容式压力传感器是变型的。8. 一个半导体应变片的灵敏系数为180,半导体材料的弹性模量为1.8X105Mpa,其中压阻系数n l为Pa-。9. 图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。10. 热敏电阻常数B大于零的是温度系数的热敏电阻。三、问答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）1. 简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。2. 回答与直线式感应同步器有关的下列问题：（ 1）它由哪两个绕组组成？ （2）鉴相式测量电路的作用是什么？3. 简述压磁式扭矩仪的工作原理。4. 说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。5. 简述激光视觉传感器将条形码的信息传输的信号处理装置的工作过程。四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）1. 已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率f=72Hz，测量齿盘的齿数Z=36，求： （1）被测轴的转速是每分钟多少转？（2）在上述情况下，如果计数装置的读数误差为1 个数字，其最大转速误差是多少？2. 一热敏电阻在0C和100C时，电阻值分别为200kQ和10kQ。试计算该热敏电阻在20C 时的电阻值。REFO2R3. 求正弦信号x（t）=xsin3 t的自相关函数。五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）1. 图示为电阻网络D/A转换电路。（1）写出电流 i 与电压 V 的关系式。REF（2）若 V =10VREF输入信号 DDDD=1000，3210试计算输出电压V。二？2. 已知某信号的傅里叶级数展开式为x(t)二 乂n44Annsin nn试求该信号的直流分量、第一至第五次谐波分量的幅值，并绘出其幅值谱图。一、填空题(每空 1 分，共 10 分)1. 信号可分为两大类。2. 在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特性等于该过程的集合平均统计特性，则该过程叫。3对于线性系统，若输入为x(t)=x0ej31,则其稳态输出y(t)二丫萨畑+耐，这个性质称为4已知滤波器的带宽为B,它对阶跃响应的建立时间为Te,则B和Te的关系为5若测试系统由两个环节并联而成，且各个环节的传递函数分别为Hi(S)和H2(S),则该系统 的传递函数为。6若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样的离散信号的频谱会发生现象。7.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数R (t )=。xy8若信号满足y(t)=kx(t)关系，式中k为常数，则互相关系数P (T )=。xy9. 两个时域函数乘积的傅里叶变换等于这两个函数10. 图1-10所示电桥的输出为。图1-10二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在 题干的括号内。每小题2分，共20分)1无论二阶系统的阻尼比E如何变化，当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时，该系 统的位移响应与激振力之间的相位差必为(B )D.不定值D.热电式) 放大器。D.差动D.相敏检波器A. 0B. 90C. 1802. 差动式电感传感器和差动式电容传感器具有( C )的特点。A. 灵敏度提高了一倍，非线性度降低了一倍B. 灵敏度和非线性度都降低了C. 灵敏度提高了一倍，非线性度降低了若干D. 灵敏度提高了若干，非线性度降低了一倍3欲进行旋转齿轮的转速测量，宜选用(B )传感器。A. 压电式B. 磁电式C. 电阻式4为使压电式传感器的灵敏度不受电缆长短的影响，应选用(CA.电压B.比例C.电荷5常用于对调幅波解调的装置是(D )A.乘法器B.滤波器C.鉴频器6正弦信号x(t)=xsin(3 t+Q )的自相关函数为(B )B.x24 COS T2C.x20 sin wt2COs wT7. 数字信号的特征是( D)B.时间上离散幅值上连续A. 时间上连续幅值上离散C. 时间上和幅值上都连续D. 时间上和幅值上都离散&已知模拟量的最大幅值为土5V,现要求A/D转换器的输出最大误差W0.5mV,应选用下列哪 一种A/D转换器（D ）A. 8位B. 10位C. 12位D. 16 位A.低通B. 高通C. 带通10. 电荷放大器9. 一选频装置，其幅频特性在匚f2区间急剧衰减世弋）,在0匚和f2a之间近乎平直, 这叫（ D ） 滤波器。(D. 带阻是一）放大器。A.高增益，带电阻反馈的运算B. 低增益，带电容反馈的运算C. 高增益，带电容反馈的运算D. 高增益的电桥三、问答题（每小题6分，共30分）1. 什么是测试装置的静态特性?常用哪几个特性参数来描述?2. 实现不失真测试的条件是什么?分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证 不失真测试。3. 调制波有哪几种?分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。4. 选用传感器时应考虑到哪些原则?5. 机械量的计算机辅助测试系统有哪几个基本环节组成?用框图示意说明。四、计算题（每小题20分，共20分）1.设有一时间函数f（t）及其频谱如图4-1所示，现乘以振荡函数sin2n ft（ff ）。00m 其中，函数f（t）叫做调制信号，sin2n fot叫做载波，试求调幅信号f（t）sin2n fot的 傅里叶变换，示意画出调幅信号及其频谱。图4一1五、综合题（20 分）有一加速度传感器由壳体1、弹性梁2、质量块3和应变片4组成如图 5-1 所示，若将 此传感器输出信号接入电桥电路进行测量。设 R1=R2=R3=R4=R1234（1）试用电桥示意图说明应变片应如何接在电桥电路中；(t)=AcoslOOn t,求电(2) 右电桥由父流电源供电，U(t)=8cos2000n t,应变片应变i桥输出电压uo(t),并绘出U(t)的频谱(双边谱)械测振动输休图5-1测试与传感器技术试题(6)一、填空题(每题1 分，共10分)1. 构成信号x(t)的各频率分量的集合称为2. 在时间信号x(t)幅值不变的条件下，若x(t)X(f),则x(kt) (k0)。3. 如果5函数与某一连续信号f(t)相乘，则其乘积仅在t=0处得到其余各点(t丰0)之乘积均为零。4. 在平稳随机过程中,若任一单个样本函数的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征，这样的平稳随机过程称为随机过程。5. 当测量装置的输入x有一个增量Ax，引起其输出y发生相应变化Ay，则该装置的绝对灵敏度为S=。6. 两个传递函数各为Hs)和H2(s)的环节，其串联后所组成的系统的传递函数H(s)为。7. 半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的效应。8. 涡流式传感器的变换原理是利用在交流磁场中的涡流效应。9. 设两光栅刻线间的夹角为0，栅距均为W，则二者所生成之英尔条纹间的距离B.=。H10. 信号的时域描述是信号时间历程的直接记录，频域描述则反映了信号的二、单项选择题(在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题 干的括号内。每小题1 分，共20分)1.二阶装置的动态特性参数是它的( C )A. 时间常数tB.传递函数H(s)C.固有频率0和阻尼比:D.功率谱2. 差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成( B )的变化装置，通过这一转换从而 获得相应的电压输出。A. 线圈自感B. 线圈互感C.LC 调谐振荡D.RC 调谐振荡3智能传感器具有辨认、识别与判断的功能，它是由(D)而成。A. 智能型材料研制B. 传感器与记忆合金组装C.传感器与机器人组合D.传感器与计算机组合4. RC低通滤波器中，RC值越大，则（A ）A. 上截止频率越低B. 下截止频率越低C. 上截止频率越高D. 下截止频率越高5周期信号在时域内按时间间隔Ts采样后，其频谱将具有（A ）特征。 sA. 周期、离散B. 非周期、离散C. 周期、连续D. 非周期、连续6无论二阶系统的阻尼比匚如何变化，当它所受的激振力频率等于系统固有频率时，该系统的位移与激振力之间的相位差必为（ BA. 0。）B. 90。D. 0。 90。之间反复变化的值7某随机信号的方差为Q2，均方值为屮2xx均值为卩，则三者之间（BNxA.存在关系式G二屮2 +卩2xxxC.存在关系式G 2二（屮卩）2x x xB.存在关系式屮2二Q 2 +卩2x x xD. 相互独立、没有固定的关系式C. 180。&测量装置的频率特性为A（）和p（），当它们满足（C ）条件时，输出波形与输入波形将相似而无失真。A. A（）=1，p（w） =0B. A（w）=常量，p（w）二常量C. A(w)=常量,p(w) = -tow，t。一时间延迟D. A(w)=1， p(w)=19. 二阶欠阻尼系统固有圆频率为w，阻尼比为匚，在激振力消失后将作衰减周期运动，其wd与w和匚的关系为（B ）nB.C. w （1 + 匚2） = wnd10. 涡流式电感传感器的测量电路一般用（ BA. 电容反馈式放大电路C. 电阻电容式积分电路11. 电荷放大器是一个（ C ）放大器。A. 高增益，带电阻的电流反馈式C. 高增益，带电容反馈的运算D.w / （1 + 匚2） = wnd）B. 阻抗分压式调幅电路或调频电路D. 电桥式脉宽调制电路B. 低增益，带电容反馈的积分运算D. 带电桥的高增益12. 磁电式传感器是把被测物理量转换为（ D ）的一种传感器。A. 磁阻变化量B. 电荷量B. 电感变化量D. 感应电动势13. 般常用的光电池有硒、硅、碲化镉、硫化镉等的pn结，其中作为能量转换器使用最多 的是（B ）光电池。A.硒B.硅C. 碲化镉D. 硫化镉14. 传感器与被测量的对应程度可用其( A )表示。A. 精确度B. 稳定性C. 线性D. 灵敏度15设某信号中最高频率为f,按采样定理，采样频率f必须(B ) csA.大于f的(34)倍B.大于f的2倍ccC.等于f的2倍D.小于f的2倍CC16. 自相关函数是区别信号类型的一个有效手段，若信号中含有周期成分则其自相关函数(C )A.在T很大时衰减也很小B.在T很小时衰减就很大C. 在T很大时都不衰减并具有明显的周期性C. 在T很大时不衰减但不具明显的周期性17. 两个均值为零且具有相同频率的周期信号，其互相关函数中保留了( D )A. 这两个信号的圆频率B. 这两上信号的幅值x0和y以及相位差C. 其中一个信号的幅值x0 (或y)而且失去了相位关系D. 这两个信号的圆频率*，对应的幅值x0和y0以及相位差申18. 回转轴的误差运动是指( B )误差运动。A. 轴线的纯径向B. 轴线的径向、轴向和角度的总体C. 轴的回转角速度不均匀而导致的D. 轴的径向和轴向19. 压电晶体式测力仪( C )A. 刚度大，灵敏度高、频率响应宽但稳定性不良B. 刚度大，灵敏度高、稳定性好、但频率响应不宽C. 刚度好，灵敏度高、稳定性好、频率响应宽D. 刚度好，灵敏度低、稳定性不良、频率响应宽20. 通常采用的弹性式压力敏感元件有(D)三类。A. 波登管、膜片和双金属片B. 八角环、膜片和波纹管C. 波登管、螺形簧和 C 形簧D. 波登管、膜片和波纹管三、多项选择题(在下列各小题的五个备选答案中有二至五个正确答案，请将正确答案全部 选出，并将其字母填入题干的括号内，正确答案没有选全或有错选的，该题无分。每小题 1 分，共 10 分)1. 周期信号的强度以( ABDE)来表达。A. 峰值B. 绝对均值C. 方差D. 有效值E. 平均功率2. 一般交流电压表均按有效值刻度在测量非正弦信号时，其输出量(AD)A. 不一定和信号的有效值成比例B. 一定和信号的有效值成比例C. 一定和信号的峰值成比例D. 可能和信号的峰值或者绝对均值成比例,视表内检波电路而定E. 一定和信号的绝对均值成比例3. 非周期信号的幅值谱|X(f)|和周期信号的幅值谱|C|很相似，但两者是有差别的。其差别n突出表现在( BC )A.|Cn| 的量纲与信号幅值量纲不一样nB. |X(f)|的量纲与信号幅值量纲不一样C. |Cn| 的量纲与信号幅值量纲一样nD. |X(f)|的量纲与信号幅值量纲一样E. |C |和|X(f)|的量纲虽然相同但物理概念不一样n4若G(f)是g( t)的频谱，设g(t)为时域中的周期脉冲序列，其周期为T,其幅值为1,则频s域中的G(f)必为(ACD )1A.周期脉冲序列B.周期连续函数C.周期为ts1D.幅值为tE.非周期连续函数s5描述各态历经随机信号的主要特征参数有(ABCDEA. 均值、方差B. 均方值C.概率密度函数D. 自相关函数E. 功率谱密度函数6. 一般而言,测量装置的灵敏度越高,则( CE )A. 动态特性越好B. 动态特性越差C.测量范围越窄D. 测量范围越宽E. 稳定性越差7所谓伯德图(Bode图)是指(BC )曲线的总称。A. A(w)一 wB. 201g A(w)一 lg wC.叽w) lg wD. p(w) wE. 20lg 叽w) lg(w)8. 实际滤波器的基本参数有(A. 纹波幅度和截止频率C. 倍频程选择性ABCD)B. 带宽和品质因素D. 矩形系数E. 放大系数9实现A/D变换的方法很多。例如(ACDE)A. 积分式B. 微分式C. 跟踪比较式D. 斜坡比较式 E. 逐次逼近式10. 考虑到不失真条件,光线示波器中的振子应有如下要求( BD )A. 固有频率应尽可能高,阻尼比尽可能低B. 阻尼比接近0.7，固有频率约为被测信号的2倍C. 固有频率应尽可能低，阻尼比接近0.7D. 活动部件转动惯量要小E. 要用扭转刚度较小的张丝,相应地该振子的灵敏度提高四、问答题(每小题5分,共25分)1.电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？2. 下图是一种传感器的工作原理图,试问这是何种形式的传感器？用图中符号简述其工作原理。W|3. 选用传感器时要考虑哪些问题？4. 什么叫调制？什么叫解调？在测量中为何要将信号先调制然后又解调？5. 光电转换元件有哪些优点？由于这些优点使它在工业技术中得到了广泛的应用。五、计算题（每题10 分，共 20 分）1用一阶量仪作100Hz正弦信号的测量,如要限制振幅误差在5%以内，则该量仪的时间常数T 应设计成多大？2. 某光线示波器的振动子输入i（t）为单位阶跃，输出0（t）如下图所示的衰减振动，试根据图中数据确定该振动子的固有频率及阻尼比匚。 n力孑输 以十）吗 輾期子綸幺e a）六、综合题（共10分） 一精密高速机床，传动部分由电机、齿轮、滚动轴承等组成，因操作不当产生了振动现象。 现要求：（1）组成一个测量该振动加速度的测试系统（以框图形式表述）（2）简述传感器的选用原则，（3）简述框图各组成部分的作用，（4）简述信号分析时，欲得到信号频谱所采用数字信号处理的具体步骤。七、任选题（共5分。以下共有3小题，考生任选一题解答，多做则以前一题计分。）1. 采用数字信号处理方法对测试信号进行分析前,必须对所获取的模拟信号进行哪些预处理工作？2磁电式速度传感器的幅频和相频特性如下图所示，其中为该传感器的固有角频率，0为被测角频率，其阻尼比匚为0.7,为了尽量减小测量时的幅值和相位误差，（1）该传感器应工作在什么条件下？ （2） f10Hz时，其工作最低频率（f）范围应为多少?3. 测量主轴回转误差运动，需使用位移传感器。试根据回转误差运动测量的特定情况（例如： 精确度高、量程范围小、不允许与测量零件接触、主轴表面材质不一定均匀等），逐一分析 电感式、电容式、电阻式、光栅式、磁栅式的性能，确定它们适用与否。、判断题（每小题2 分，共10分）1. x2.3. q4. $5. X二、单项选择题（每小题 1 分，共 10 分）1. A2.B3.A4.C5.B三、填空题（每空 1 分，共 30分）1.3A3 2A2. 周期频率3. 幅值相位4. 位移速度加速度5. 压电式标定6.（顺）压电电荷7. 力加速度阻抗（或导纳）8. 电容 C积分准确 越小9. 振动子电流光线10. 接触电势 温差电势11. 分辨力12. 3 = 0 M13. 莫尔条纹位移放大 平均光栅误差四、简答题（每小题5分，共20分）1. 因压电式传感器的输出电阻很大、电荷量很小；普通放大器输入电阻较小，不能直接放 大；阻抗变换器具有输入阻抗高，输出阻抗小。2. 金属电阻应变片是利用电阻应变效应；半导体应变片是利用压阻效应。3. 电动式激振台由驱动线圈、励磁线圈、磁缸、工作台面、支承弹簧及导向装置等组成 根据电磁感应原理，在工作台面的驱动线圈中通以交变电流，在磁缸的恒定磁场中产 生相应的交变运动（振动）。4. 工作频带宽；信号可反复重放；多通道同时记录；信号频率可变；可与计算机配合使用。五、计算题（每小题10 分，共30分）厂+ 81 . 一丫( ) = x(t) eldtJ - oc厂8二 L e eS & + 2(lO 分 )幅频图1； 1 + (0.353 )25 分）T =1S, 3 =2n11A(3)=0.41391T =2S, 3 =n22A(3)=0.67282T =5S, 3 =0.4n33A(3)=0.9154 (5分)313. (l)u(t)= kU (A+BcoslOt)cosl000t2i 输出信号波形为调幅波(5 分)(2) 幅频谱图/幅值频率099010001010 5 分）一、判断题（每小题1分，共10分）1. X2. V3.x4.X 5.X二、单项选择题（每小题1分，共10分）1. C2.A3.B4.D5.A三、填空题（每空1分，共20分）1.斜率2. 接触电势 温差电势3. 全桥4. 乘积 之和5. 电流6. 幅值恒为一7. 压阻8. l 讪；J Tx （t）dtT ToJ 09. e Acos（ e t+Q ）e 2A10. 加速度共振e d= e 0Jl+2g 211. 1/崔12. 线圈运动速度13. 微积分加速度 位移14. 和差特性四、简答题（每小题10分，共30分）1. 因压电式传感器的输出电阻很大、电荷量很小，信号微弱；电荷放大器具有输入阻抗高 输出电压与压电式传感器电荷成正比、与反馈电容成反比；与电缆分布电容无关；电 压放大器具有电路简单，成本低，压电式传感器须与电缆配套使用。2. 框图：传感器输出信号为：弱低频简谐信号振荡器输出信号为：高频载波信号 电桥和放大器输出信号为：弱高频调幅波和强高频调幅波 相敏检波器输出信号为：具有正负极性的高频调幅波 低通滤波器输出信号为：强低频简谐信号3. 差动变压器属于电感式传感器；由可动铁芯和二个次级线圈组成差动变压器，当铁芯移 动时，二个互感变化，形成差动电压；输出的调幅波与铁芯位移成正比。五、计算题（每小题10 分，共30分）0, t 1；(2) F u(t)二丄 + k8() (5 分)j2. 解：=31.4A, e )=3.06,91 (e )=T2.35y(t)=306sin(31.4t+17.65)e =3142A(e)=0.755,9 (e)=-148.24(5分)22y(t)=37.8sin(314t-168.24 )y(t)=306sin(31.4t+17.65 )+37.8sin(314t-168.24 )(5分)3. 解：/ 、 / 、 1(aru( t)=4 -u。叫 Wararar )2 + 34R R R丿2345 分）一、填空题(每空 2 分，共 20 分)1. ON-OFF 型微动开关2. 电子扫描3. 材料压阻系数4. 金属5. 磁头所处的位置6. 动态性能7. 标准测试系统8. 不失真测量9. 温度差10. 交流二、单项选择题(每小题 2分，共 20 分)1.C 2.C 3.C 4.D 5.A 6.A 7.A 8.D9.A 10.C三、问答题(每小题4 分，共20分) 1.在静态测量中，根据绘制的定度曲线，可以确定测量系统的三个静态特性：灵敏度， 非线性度，回程误差。2. 调频波波形频率f与中心频率f0和调制波幅值的关系f=f0A f, f为频率偏移，与 X(t)幅值成正比。图a图b3. x (t) x (t) x (t)周期函数，x (t) x (t)非周期函数135244.1) 轴类零件受扭矩作用时，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩，如电 阻应变式扭矩传感器。2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通 过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。5. 布置原则有：(1) 贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳；(2)在复合载荷下测量，能消除相互干扰；(3)考虑温度补偿作用； 单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温度补偿作用。四、计算题(每小题8 分，共24分)1.(1)测量时，齿轮随工作轴一起转动，每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，磁 通也变化一次，因此，线圈感应电动势的变化频率f等于齿轮的齿数Z与转速n的 乘积。f=nZ/60n= 60f = 60 X 24 =80(r/min)(4 分)Z 18(2)读数误差为1齿，所以应为丄转，即：18n=80 (r/min)(4 分)182.(1)f =1=1= 318(HZ)0 2兀RC 2k x 500 x 10 x 10-6幅频示意图：( 4 分)(2)周期信号x(t)的角频率3 =125.6f=12562k=20(HZ) f0信号x(t)的频率在该滤波器的通频带内。(4分)3. 由于 1 o & (f)3o 36 (f)又 2cos(2n ft) o 6 (f-f )+6 (f+f )0 0 0根据傅里叶变换的线性叠加原理：2cos(2n ft )+3 o 6 (f-f )+36 (f)+6 (f+f)(4 分)0 0 0时域图见图a,频域图见图b(4分)五、应用题(每小题8分，共16分)1.( 1)传感器的结构如图a所示，它由传力块、弹性圆桶、双螺管线圈、衔铁、传感器座等几部分组成。原理：被测力F通过传力块作用在弹性圆桶上，弹性圆桶的变形带动衔铁移动，使双螺管线圈的电感量发生变化，从而实现力的测量。（4 分）（2）电桥的接法如图 b 所示：（4 分）2.（ 1）应变片（R、R、R、R）粘贴位置如图a所示；测量电桥如图b所示。（4分） 1234（2）根据以上位置布片和电桥接法，着力点位置的变化不会影响P的大小，因为在顶尖Z上的分力P、P，P =P +P，由P、P引起的电阻R、R的变化值之和保持不变,z1 z2 z z1 z2 z1 z2 1 3故P的测量不受着力点的移动而改变。（4分）Z传感器与测试技术试题（4）参考答案及评分标准、单项选择题（本大题共10题，每小题2 分，共20）1.C2.D 3.A 4.D5.C6.D7. C 8.D9.A 10.B、填空题（本大题共10 小题，每小题2 分，共 20 分）2 测量范围1 定 （ 或校准或测试）3 智能化5 细分4(AK /K ) X 100%006 增大7 极距（或间隙）8 1 X 1099.微分法10.负三、问答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分） 1传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比 ,但容易 受电缆电容的影响。传感器与电荷放大器连接的电路 ,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比 ,电缆 电容的影响小。2（1）由固定绕组和滑动绕组组成。 （2）检测感应电动势的相位，从而根据相位确定位移量的大小和方向。3压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。根据磁弹效应，当轴受扭矩作用时，轴的磁导率 发生变化，从而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小。4主要特点是：热容量小（或热惯性小），时间常数小，反应速度快。5（1）多面棱镜高速旋转，将激光器发出的激光束反射到条形码上作一维扫描。（2）条形码反射的光束经光电转换及放大元件接收并放大后再传输给信号处理装四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）1. （1） n = 60f = 60口2 = 120（转 / 分）（4 分）Z 36（2）频率计的计数装置读数误差为1个数字，对应的角位移为土丄转= 转故Z 36其最大转速误差为土丄（转/分）（4分）362. 热敏电阻的一般表达式为：11 rB(丄)R = R expB()或只=R e t t0T 0T TT 000式中:R为温度T=t+273.15(K)时的热敏电阻的电阻值；为温度T =t +273.15(K)T000时的热敏电阻的电阻值；设to=2OC,To=to+273.15=293.15(K)。则上式中的R即为所求的值。根据题中所给条件，有11200 = R expB()0T TT=273.15+001)1110 = R expB( -)0 fl 丁 t 7JT=273.15+10002)4 分)1)、(2)两式两边取对数有n ln(200) = ln(R ) + B(29315 27315)0273.15 x 293.152931537315、ln(10) = ln(R ) + B()0373.15 x 293.15293.15273.15B()27315x293153 293.15 - 373.15、 B()37315x29315ln(200) ln(R0) ln(10) ln(R0)=ln(200) - ln(R0) ln(10) ln(R0)20 x 373.1580 x 273.15ln(200) ln(R0)20 x 373.150 =ln(10) ln(R0) ln(200) ln(R。)80 x 27315 (20 x 37315)-SSS = -025458n ln(200) ln(R0) = 0.25458ln(200) ln(10)n ln(R0) = ln(200) ln(200-25458) n ln(R) = ln( 200)200.25458因此该热敏电阻在20C的电阻值为：R(4 分)=200= 29.3(kQ)200.254583. Rx(t) = lim TJTx(t)x(t + T)dtT T a T1T=J T0x sin rot - x sin (t + T)dt (4 分)T 000令二R ( T )X五、应用题1 2dt =丄 de2xsinesin（e + T）de = X0cos（4 分）02本大题共2小题，每小题8分，共16分)V(1) V =0ref x （D x 23 + D x 22 + D x 21 + D + 2o）321024.i =V V=ref x （D x 23 + D x 22 + D x 21 + D + 2o） （4 分）210oR 24R 3（2）当 DDDD=1000 时,321010V = x 23 = 5V （4 分） 024直流分量A=0一次谐波分量A = 4A1二次谐波分量A =02三次谐波分量A = 4A3四次谐波分量3兀A=04五次谐波分量A = 4A （4 分）5其幅值谱如右图所示。(4 分)一、填空题(每空 1 分，共 10 分)1. 确定性信号和非确定性信号(或随机信号)2. 各态历经随机过程(或遍历随机过程)3. 频率保持性4. BTe=常数(或 B*)Te5. H(S)=H(S)+H(S)126. 频混(或混叠)7.08. 19. 傅里叶变换的卷积10.0二、单项选择题(每小题2分，共20分)1. B2.C3.B4.C5.D6.B7. D8D 9.D 10.C三、问答题(每小题6 分，共30分)1. 测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系 统的接近程度。常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。2. 测试装置实现不失真测试的条件是A(w )=A=常数3(3 )=t3为能满足上述条件，对于一阶装置，时间常数原则上越小越好，对于二阶装置一 般选取E =0.60.8, 3