《测试技术基础》期末试题及答案

6、 一阶系统的阶跃响应中， (1)存在，但＜5%

(3)在时间常数很小时存在 忽略质量的单自由度振动系统是 (1)零阶 (2) —阶 一阶系统的动态特性参数是

3 。 (1)固有频率

(2)线性度(3)时间常数 (4)

超调量

4 _______ 。 2)存在，但＜1

(4)不存在 2 _____ 系统。 (3)二阶 (4)高阶 3 阻尼比

第一章信号及其描述

(一) 填空题

1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就

是 __________________ ，其中目前应用最广泛的是电信号。

2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。

3、 周期信号的频谱具有三 _______________ ，谐波型，收敛性二

4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和准周期信号。

5、 描述随机信号的时域特征参数有

均值.i x 、均方值x 2

，方差匚x 2

；。

6、 对信号的双边谱而言，实频谱(幅频谱)总是 偶 对称，虚频谱(相频谱)总是 奇对称。

(二) 判断对错题(用"或X 表示)

1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。 (v )

2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。 (v )

3、 非周期信号的频谱一定是连续的。 (x )

4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。

(x )

5、 随机信号的频域描述为功率谱。

(v )

(三) 简答和计算题

1、 求正弦信号x(t) =x 0sin ??t 的绝对均值口 |x|和均方根值X rms 。

2

2、 求正弦信号x(t) =X 0Sinc ，t ?「)的均值J x ，均方值t X ，和概率密度函数 p(x)。

3、 求指数函数x(t)=Ae 」t (a ?0,t_0)的频谱。

4、 求被截断的余弦函数x(t)=」C °SKlot

"KT 的傅立叶变换。

|t|KT

5、 求指数衰减振荡信号 x(t) = e Jt sin 「o t(a 0,t - 0)的频谱。

第二章测试装置的基本特性

(一) 填空题

1、某一阶系统的频率响应函数为

1/2

，幅值y =

V 2/2 1

t

H (j )

,输入信号x(t) =sin

,则输出信号y(t)的频率为--=

2j? +1

2

___ ，相位? =

-45

41 n 2 试求传递函数分别为

15

和 n ------- 的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。

3.5s+0.5 S 2 + 1.4① n S +仙 n

为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶级数展开式 和 。

当测试系统的输出y(t)与输入x(t)之间的关系为y(t) = A 0x(t-t 0)时，该系统能实现 延时 此时，系统的频率特性为

H (j ；：:)二

传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 (二)选择题

4

O

被测量 ________ 越小。

线性关系为最佳。

1、

.不属于测试系统的静特性。

(1)灵敏度 (2)线性度 (3 )回程误差

从时域上看，系统的输出是输入与该系统

_

(1)正弦

(2)阶跃

(3)脉冲

两环节的相频特性各为

阻尼系数 响应

的卷积。 (4) 3 __ (4)斜坡

Q1C )和Q 2C )，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为

123

测试。

(1) QM )Q 2( )

(2) Q1C ) Q2C )

(3)

Q 1?)Q 2?)(

八 c I 、C 仆、 (4) Q, ) - Q ?() Q 1C) Q 2C)

7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值_J _______ 倍所经过的时间作为时间常数。

（1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982

（三）判断对错题（用"或x表示）

1、一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz的正弦信号，则必然导致输出波形失真。（x ）

2、在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（v ）

3、当输入信号x（t）—定时，系统的输出y（t）将完全取决于传递函数H（s），而与该系统的物理模型无关。（v ）

4、传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（v ）

5、测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（x ）

6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（x ）

（四）简答和计算题

1、什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？

2、答：定常线性系统在简谐信号的激励下，系统的频率特性称为系统的频率响应函数。频率响应函数是描述系统的简谐输入和相应的稳态输出

的关系。

3、测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？

4、答：静态特性包含灵敏度、线性度、回程误差。动态特性包括时间常数、谐振频率和固有频率、阻尼比。

5、测试装置实现不失真测试的条件是什么？

6、答：幅值特性曲线是一条平行于3轴的直线，相频特性曲线是一条过坐标原点的斜率为-t 0的直线。

1

7、某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为H（S）- 。求其对周期信号

0.005s+ 1

x（t） =0.5cos10t 0.2cos（100t -45 ）的稳态响应y（t）。

& 解：求传递函数的幅频特性与相频特性，利用叠加性求输出

1

9、将信号cos t输入一个传递函数为H（s）的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出y（t）的表达式。

1 +TS

解：求传递函数的幅频特性与相频特性，然后用定义求输出。

第三章常用传感器

（一）填空题

1、属于能量控制型的传感器有电阻温度计，电容式测振仪等，属于能量转换型的传感器有热电偶温度计、弹性压力计等（每个至少举

例两个）。

2、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用导体形变引起的电阻变化，后者利用半

导体电阻率变化引起的电阻变化。

3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用

差动式工作方式。

4、压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：电荷放大器和电压放大器，后接电荷

放大器时，可不受连接电缆长度的限制。

5、涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的涡电流效应。

6、磁电式速度计的灵敏度单位是mv（m/s） ___________ 。

7、压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的。

（二）选择题

1、电阻应变片的输入为_2 _______ 。

（1）力（2）应变（3）速度（4）加速度

2、结构型传感器是依靠卫—的变化实现信号变换的。

（1）本身物理性质（2）体积大小（3）结构参数（4）电阻值

3、不能用涡流式传感器进行测量的是丄。

（1）位移（2 ）材质鉴别（3）探伤（4）非金属材料

4、变极距面积型电容传感器的输出与输入，成A________ 关系。

（1）非线性（2）线性（3）反比（4）平方

5、半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是卫 _____ 。

（1）长度（2）截面积（3）电阻率（4）高通

6、压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的上_________ 产生变化。

（1）固有频率（2）阻尼比（3）灵敏度（4）压电常数

7、在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是_4 _____ 传感器。

（1）电容式（2）压电式（3）电阻式（4）电涡流式

& 自感型可变磁阻式传感器，当气隙「?变化时，其灵敏度S与「?之间的关系是：S = _A ____________。

（1）k 1（2） k：（3）k、J （4） - kJ，

9、光电倍增管是利用 __________________ 效应制成的器件。 (1)内光电 (2)夕卜 (3)光生伏特 (4)阻挡层

1、

2、 3、 4、 (三)判断对错题(用V 或x 表示) 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。 涡流式传感器属于能量控制型传感器(V 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。 X) ( X) 1、 2、 3、 4、 5、 6

、 7、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。

(四) 简答和计算题 哪些传感器可选作小位移传感器？ 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较， 其主要优点是什么？涡流式传感器能否测量大位移量？为什么? 电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？ 电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是什么？应采取什么措施 改进，就可以用电涡流传感器测量了。 压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？ 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) 两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。 某电容传感器(平行极板电容器) 空气。 (1) (2) 问：

如果极板间距离变化量 如果测量电路的灵敏度 读数仪表的变化量为多少？ 的圆形极板半径 r =4(mm)，工作初始极板间距离、：0 =0.3(mm)，介质为

二1(」m)，电容的变化量.C 是多少？ k j =100(mV/ pF)，读数仪表的灵敏度k 2 =5 (格/ mV 在也6 = ±1(Am)时, 第四章信号调理、记录和显示 1、 2、 3、 4、 (一)填空题 电桥的作用是把电感、电阻、电容的变化转化为电压或电流 在桥式测量电路中，按照 在桥式测量电路中，根据工作时阻抗参与变化

的 输出的装置。 激励电源的类的性质，电桥可分为直流和交流电桥。 桥臂数 可将其分为半桥与全桥测量电路。 ，使高频信号的幅值随被测信号的 _相乘 相乘。 5

、 6、 7、 调幅是指一个高频的正(余)弦信号与被测信号 变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的 调频波的解调又称为—鉴频 。 调频是利用信号电压的

幅值 控制一个振荡器，使其输出为等幅波，而 频率 与信号电压成正比。 常用滤波器的上、下截止频率 J 、f c2的定义为幅频特性曲线降为最大值的 变化 而 ,2倍时对应的频率为截止频率, 其带宽B = f c2 - f c1，若 RC 低通滤波器中RC 值愈大 为倍频程滤波器 f c1与f c2的关系为f c2 = 2仁1。 ，则上截止频率愈低。 (二)选择题 1、 设有一电路， 则电桥输出电压e y ( e ° (2) ---------- e ° (1) 尺是工作桥臂，R 2, R 3, R 4是固定电阻，且 尺二R 2二R 3二R 4。工作时R 1 > R 1 2「只, )。e 0为电桥的电源电压。 /、^R 1 (3) 1 R 1 e 0

14R 1 2R 1 调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 (1)相乘 (2)相除 (3)相加

3、电路中鉴频器的作用是— (1)使高频电压转变成直流电压 (3)使频率变化转变为电压变化 一选频装置，其幅一频特性在 2)高通 带通滤波器，其中心频率是 (1) f 0 B (2) f ° - B

⑷斗

R 1

O

(4)相减

4、 (1)低通

5、 (2)使电感量转变为电压量 (4)使频率转变为电流

f^哄区间近于平直，在 f 2 > 0区间急剧衰减，这叫

(3)带通

(4)带阻

f 。, -3dB 带宽是B ，则滤波器的品质因数 Q 等于—

(3) f °B

滤波器。

(4) f o B

(三) 判断对错题(用"或x 表示)

1、 平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡。 ( V )

2、 调幅波是载波与调制信号的叠加。

(X) 3、 带通滤波器的波形因数，值越大，其频率选择性越好。 (x )

4、 将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。

(V)

(四) 简答和计算题

1、 何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡，桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？

2、 答：可以使Uac=Uad 这时G 中无电流通过。当G 中无电流时叫做“电桥平衡”。直流：R 1R 3=R 2R 4,交流：Z i Z 3=Z 2Z 4

3、 调幅波的解调方法有哪几种？

4、 答：三种，同步解调、整流检波解调、相敏检波解调

5、 抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率如何确定？

6、 相关滤波器的的基本原理是什么？举例说明其工程应用。

7、 答：使信号中特定的频率成分通过，同时极大地衰减其他频率成分。

8 以阻值R -1201，灵敏度S =2的电阻丝应变片与阻值为 1201的固定电阻组成电桥，供桥电压

V 。=3V ,

若其负载电阻为无穷大，应变片的应变 ；=2000」；。

(1 )求单臂电桥的输出电压及其灵敏度。 (2)求双臂电桥的输出电压及其灵敏度

9、若x(t)为调制信号，y(t) =cos2二f 0t 为载波，X m (t)为调幅波(如图所示)

(1 )禾9用傅里叶变换性质说明调幅过程的原理。 (2)画出载波与调幅波的双边频谱图。

参考答案

第一早

(一) 1、信号；2、时间(t )，频率(f ); 3、离散性，谐波性，收敛性；

4、准周期，瞬态非周期；

5、均值卩x ,

'0

；

2 2

- 0 j4 二fa

第二章测试装置的基本特性

(一) 1、1/2 , 1/ 2 , - 45 ； 2、123； 3、傅立叶变换法，滤波器法；

4、A 0^j '0 ；

5、被测量；

6、线性；

(二) (4) (3) (2) (4) ( 2) (3) (1)

(三)

X V V V X X

(四) 略

第三章常用传感器

(一) 1、电阻、电感、电容、涡流；压电、磁电；

2、金属丝的几何变形，半导体材料的电阻率变化；

3、差动；

4、

电荷，电压，电荷；

5、涡电流；

6、mv / (m/s) ；

7、压电效应。

信号及其描述

均方值

(二) 1、V ； (三)1、空

JI

J X ,方差二x ； 6、偶，奇；

2、V;

3、X ；

4、X ；

5、V; 2

,x ° ；2、0，型,

1

;3、一A

;4、Tsi nc （2 二 f ?0）T T si nc （2 二f-.°）T ；

2

2

二x 0 cos （ t ） a j2 二f

5、

a 2 _4二2f

(二)(2) (3) (4) (2) ( 3), (3) (4) (4) (2)

（三）

2 V X X

（四） 略

第四章信号调理、处理和记录

（一） 1电压或电流；2、激励电压；3、桥臂数；4、相乘，相乘；5、鉴频；6、幅值，频率；7、幅频特性曲线

降为最大值的

1

￡倍时对应的频率为截止频率；

B = f c2 - f d ； f c2 = 2 f c1，8、大；

（二） （ 1）（ 1）（ 3）（2）（ 4） （三）

V XXV

（四） 略

河北科技大学200X —— 200X 学年第一学期

《传感器与测试技术》期末考试试卷

一、填空（每空1份，共20分）

1. 测试技术的基本任务是 获取有用的信息

2. 从时域看，系统的输出是其输入与该系统 脉冲响应函数 的卷积。

3.

信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率

为独立变量。

4.

如果一个信号的最高频

z ,为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于

100

Hz 。 5.

在桥式测量电路中，根据其 激励电压 的性质，可将其分为直流电桥与交流电桥。

6. 金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用 ____________________ 引起的

二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题

1分，共10分）

1. _______________________________________________ 不能用确定的数学公式表达的信号是 信号。 A 复杂周期 B 非周期 C 瞬 D_ 机

2. ____________________________________ 平稳随机过程必须 。 A 连续B 统计特征与时间无关 C 各态历经 D 统计特征等于时间平均

3. 一阶系统的动态特性参数是 。

A 固有频率

B 阻尼比

C T 时间常数

D 灵敏度

4. 系统在全量程内，输入量由小到大及由大到小时，对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间的最

大差值称为 ______________ 。

A 回程误差

B 绝对误差

C 相对误差

D 非线性误差

5. __________________________ 电阻应变片的输入为 。

A 力

B ［应变

C 速度

D 加速度

6. ______________ 用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性。

A 传递函数

B 互相关函数

C 互谱密度函数

D 相干函数 7. 为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用 _________________________ 放大器。

A 电压

B ［电荷

C 微分

D 积分

& 在测量位移的传感器中，符合非接触测量而且不受油污等介质影响的 是 ____________________ 传感器。

A 电容式

B 压电式

C 电阻式

D 电涡流式 9. 信号分析设备可分析的频率低于磁带记录仪记录信

号的频率，可将磁带

______________ ，也可达到分析的目的。

A 重放速度放快

B 重放速度放慢

C 重放速度不变

D 多放几次

10. 一阶系统的阶跃响应中，超调量 ____________________ 。

7. 8. 9. 10 11 12 电阻变化，后者利用

半导体电阻率 ______________________ 变化引起的电阻变化。

压电式传感器是利用某些物质的 压电效应

而工作的。

带通滤波器的上下限截止频率为

程则fc 2 = fc 属于能量控制型的传感器有

fC 1、fC 2,其带宽 B = fc 2- fc 1 _____________________________ ;若其带宽为 1/3倍频

等。

根据载波受调制的参数不同，调制可分为

调幅 、调频 、调相 。 相关滤波的工作原理是

___________________________________________________________ 。 测试装置的动态特性可以用

传递_____________________ 函数、 频率响应 _____________________ 函数和 脉冲响应 函数进行数学描述。

A 存在，但＜5%

B 存在，但＜1

C 在时间常数很小时存在D不存在