工程测试技术试题.doc

工程测试技术试题整理1. 测试装置的静态特性指标主要有灵敏度、线性度、回差、精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述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， 相频特性描述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 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 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说：S=1+2 ，而对于半导体应变片来说 S LE 。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，如果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交流电桥的平衡条件为 相对桥臂阻抗之模的乘积相等 和 阻抗角和相等 ，因此，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 从而改变线圈的自感量，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；也可将 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；非周期信号的频谱可以借助于数学工具 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. 描述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. 利用霍尔元件可以测量 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称为 已调制波 。判断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。（X）3.传递函数表征系统的传递特性，并反映其物理结构。因此，凡传递函数相同的系统其物理结构亦相同。（X）4.变间隙式电感传感器，只要满足fm，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。l 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。l 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类、表示的？说明各类误差的性质、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（因许多不确定性因素而随机产生、偶然性）、粗大误差（系统各组成环节发生异常和故障等引起）。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。l 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？满足什么要求简谐信号才能叠加成周期信号？该信号的周期如何确定？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。l 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？应如何针对具体情况选用？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（12）x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受到外加载荷作用时，由应力引起电阻率的变化，即压阻效应，产生L Ex 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。l 电阻应变片产生温度误差的原因有哪些？怎样消除误差？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结构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达到补偿的目的；热敏电阻补偿法是使电桥的输入电压随温度升高而增加，从而提高电桥的输出电压。l 涡流的形成范围和渗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?涡流形成范围:径向为线圈外径的1.82.5倍，且分布不均匀，与线圈外径D有关；涡流贯穿深度有限，深度一般可用经验公式求得，与导体电阻率、相对导磁率和激励频率有关。涡流效应与被测导体电阻率、导磁率、几何形状与表面状况有关，因此涡流传感器的灵敏度也与上述被测体的因素有关。l 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、表面温度、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%；结构简单，使用方便，不受油液等介质影响l 压电式传感器的测量电路中为什么要加入前置放大器？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，与反馈电容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。l 采取何种措施可以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。l 如何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；电缆离开试件的点应选在震动最小处。l 什么是霍尔效应？为什么半导体材料适合于作霍尔元件？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；只有半导体材料最适合做霍尔元件。l 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？如何进行补偿？不等位电势：当磁感应强度B为零、激励电流为额定值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或是几何尺寸不均匀；激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。补偿电路见P173。l 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。l 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。l 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) ，因为保持温度Tn不变，因而EAB(Tn,0) 常值，该值可以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相同的热电性能。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。o.o出品()