西华大学汽车测试基础期末试题及答案(1).

（20__ 至20__ 学年第___学期）

课程名称：汽车测试基础考试时间： 110 分钟

课程代码： 8200940 试卷总分： 100 分

考试形式：闭卷学生自带普通计算器: 允许

一、判断题（每小题1分，总计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。（×）

4.漂移是由测试装置内部的温度变化和元器件性能的不稳定造成的（√）

5.传递函数表征了一个系统的传递特性，它与输入量和初始条件有关（×）

6.一低通滤波器与一高通滤波器串联即组成带阻滤波器，并联即组成带通滤波器（×）

7.对于一阶测试装置，其时间常数越小，输出的响应速度就越快。（√）

8.调频是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量

和信号电压成正比（√）

9.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。（×）

10.金属电阻应变片是利用压阻效应进行工作的。（×）

二、填空题（总计20分）

1.测试装置的灵敏度是该标定曲线的_____斜率___。

2.直流电桥中___全桥_____接法的灵敏度最高。

3.交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的___乘积__相等，且相对桥臂阻抗的相角之和相等。

4.半导体应变片的工作原理是基于____压阻____效应。

5、典型的测试系统基本由三部分构成，即信号的传感部分、信号的调理和信号的显示。

6、实际测试装置的静态特性主要指标是：重复性、灵敏度、

线性度和回程误差。

7、根据滤波器的选频作用可将滤波器分为四类：低通、高通、带通和带阻。

8、测量误差可分为粗大误差、随机误差和系统误差三种，其中前者一般通过真正仔细地测试是可以避免的。

9、A/D转换器是将_模拟__信号转换成__数字___信号的装置。

10、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，允许超过其测量范围的能力。

三、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分）

1.下列传感器可实现非接触测量的是（ C ）传感器。

A.压电式加速度

B.电动式速度

C.电磁式速度

D.电阻应变式

2.压电式传感器是属于（ B）型传感器。

A 参量型

B 发电型

C 电感型

D 电容型

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

B.与角频率成反比

C.与角频率无关

D.与角频率成正比

5.使用数字频率计测量信号时，在（ A ）情况下测周法比测频法合理。

A.被测信号频率很低

B.被测信号频率很高

C.被测信号频率变化较大

D.被测信号频率恒定

6.低通滤波器的作用是（ D ）。

A 滤除低频信号

B 交流变直流

C 直流变交流

D 滤除高频信号

7.压电式传感器是高阻抗传感器，要求前置放大器的输入阻抗（ C ）。

A 不变

B 很低

C 很大

D 随意

8.当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（ A ）

A 变大

B 变小

C 不变

D 不定

9.为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，常用（ C ）作为解调器。

A 鉴相器

B 鉴频器

C 整流器

D 变压器

10.当U形管压差计的a端连通被测气体，b端连通大气压，若a端液面高于b端，高度差为h，

则该h代表（ B ）

A.被测气体的真空度

B.被测气体的真空度或负表压

C.被测气体的绝对压

D.被测气体的表压

四、简答题（本大题共4小题，总计24分）

6分）

、答：电桥的作用是将传感器转换元件的输出的电参量的变化转换为电压量的变化。（2分）

其具有和差特性，即只有相对两臂有相同方向的变化量，相邻两臂有不同的方向的变化量，才能使输出电压有最大值。（2分），利用和差特性可以补偿温度和时间带来的误差。（2分）

6分）。

答：○1灵敏度。传感器的灵敏度越高，可以感知越小的变化量，即被测量稍有微小变化时，传感器即有较大的输出。但灵敏度越高，会减小传感器的测量范围。

○2频率响应特性。传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。但实际传感器的响应总有延时，但延时越短越好。

○3稳定性。传感器的稳定性是经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。

○4精确度。传感器的精确度表示传感器的输出与被测量的对应程度。因为传感器处于测试系统

的输入端，因此，传感器能否真实地反映被测量，对整个测试系统具有直接影响。

○5测量方法。传感器在实际测试条件下的工作方式，也是选用传感器时应考虑的重要因素。因为测量条件不同对传感器要求也不同。

○6线形范围。传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成比例关系。线性范围愈

宽，则表明传感器的工作量程愈大。为了保证测量的精确度，传感器必须在线性区域内工作。

每一要点1分，未阐述扣0.5 分。

3、选用合适的非接触式传感器测量发动机曲轴的转速，画出传感器布置示意图并说明其测量原理。（6分）

答：霍尔传感器，结合下图指出霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。（2分）

绘出如下传感器布置示意图并说明其测量原理。（3分）

或者：

电涡流传感器：结合下图阐述涡流效应，

绘出如下传感器布置示意图并说明其测量原理

1为金属齿盘，2为电涡流传感器。

或者：光电传感器测量转速

或者

n=f/N指出式中n——转速；f——脉冲频率；N——圆盘开孔数。

指出1为光源，2为光电元件

或者为反射式光电元件

4、下面是大型空气压缩机传动装置简图和在减速箱上测得的振动信号波形和频谱，请从频谱上读出信号的特征参数，并判断那一根传动轴是主要的振动源，说明判断依据？（6分）

答：噪声信号的频谱图中显示：主要频率成分的频率为：约21HZ（2分）

轴1转速3000r/min，转动频率为n1/60=50HZ；轴2转速n2=20/40*3000=1500 r/min，转动频率为n2/60=25HZ；轴3转速n3=18/21*1500=1285.7 r/min,转动频率为n3/60=21.4HZ；轴4转速n4=21/16*1285=1687 r/min，转动频率为n4/60=28HZ。（2分）

由于轴3的转动频率非常接近噪声的主要频率，故轴3是系统中主要的振动源。（2分）

五 、计算题（本大题共3小题，总计20分）

1、用一个一阶系统作100Hz 正弦信号测量。如果要求限制振幅误差在5%以内，则时间常数τ应取多少？（4分）

答： ()()()%5111

2-≥+=τωωA (2分)

s rad Hz f /62810022=??==ππω (1分)

000523.0=τ (1分)

2、以阻值120Ω，灵敏度k=4的电阻应变片与阻值为120Ω的固定电阻组成电路，供桥电压为2V ，

在图1测试中应变片R1、R2的应变分别为+2000、-1000微应变。试求：

1）．.应变片电阻变化；

2）．由弯矩引起的输出电压多大？

3）．由力引起的输出电压多大？

(10分)

图1

答：1）R1的电阻变化为：

△ R1＝R*K*ε＝120×4×2000×10^-6=0.96V

△ R2＝R*K*ε＝-120×4×1000×10^-6=0.48V （2分）

2） 将R1，R2两个应变片放在相邻臂上，

Ubd=1/4*4*2*(2000-(-1000))*10^-3=6mv （2分）

3) 将R1，R2两个应变片放在相对臂上

Ubd=1/4*4*2*(2000＋(-1000))*10^-3=2mv（2分）

4）电桥接法图4分

3、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？（3分）

（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？（3分）

答：（1）n

f

Z

==

?

=

606072

36

120(/

转分）

（3分）

（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±1

Z转=±

1

36转故其最大转

速误差为±1

36（转/分）（3分）

六、综合题（本大题共1小题，答案写在答卷上，写在试题卷上无效，总计16分）

已知动态电阻应变仪原理框图如图2a所示，交流电桥的输入信号x(t)和电桥电源载波信号y(t)的波形分别如图2b，图2c所示。电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。请分别指出输入信号的电阻应变片、电桥盒、振荡器、放大器、相敏检波器、低通滤波器、A/D转换等环节的作用；并画出电桥输出信号x m(t)、相敏检波输出信号x e(t)和低通滤波器输出信号x f(t)。

（a）

（b）（c）

图2

答；电阻应变片作用：将微应变转变为电阻应变片的电阻变化；（1分）

电桥盒的作用：将桥路的阻抗变化转变为电桥输出电压的变化；（1分）

振荡器的作用：为交流电桥提供一定频率的载波信号；（1分）

放大器的作用：放大电桥输出信号。（1分）

相敏检波器的作用：根据输入信号的极性突变，改变输出信号的相位。（1分）

低通滤波器的作用：滤除高频的载波信号部分，与相敏检波器一起实现解调功能。（1分）A/D转换的作用：将模拟信号转变为数字信号。（1分）

电桥输出信号为：弱高频调幅波（1分）

（2分）

相敏检波器输出信号为：具有正负极性的高频调幅波（1分）

（2分）

低通滤波器输出信号为：强低频简谐信号（1分）

（2分）