传感测试技术试题答案

湖北汽车工业学院考试（查）试卷

课程名称：《测试技术》考试形式：考试考试日期：

一．填空题：（每空1分，共10分）

1．滤波器的分辨力是指频率分辨力，通带越窄分辨力越高。

2．滤波器的矩形系数λ表是选择性的又一种表示方法。

3．电阻式传感器按其工作原理可分为滑移电阻式和应变式。

4．为使滤波器在所有频段都具有相同的频率分辨力，可采用恒带宽滤波器。

5．涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式。

6．常用的窗函数有四种，它们是矩形、三角、汉宁、指数。

7．DFT过程中W(f)是一个无限宽的sinc函数,信号截断后也必然是??

???无限宽????的信号。

8．相敏检波器的作用是能从调制信号中解调出被测信号并判别其相位。

9. 压电式传感器的前置放大器有电压放大器和电荷放大器两种。

10. 光纤传感器主要分为功能型和非功能型两种。

字母田在题干的括号内，每题2分，共30分）

?=1 ∣t∣

1．矩形窗函数ω(t) = ?则其频谱为：（C）

?=0 ∣t∣>T/2

A．W(?)=sinc(π?T)/T B．W(?)=sinc(π?T)

C．W(?)=Tsinc(π?T)D．W(?)=Tsin(π?T)

2.具有?????性质的平稳随机过程，称为各态历经随机过程。（C）

A．单个样本函数的时间统计特征恒定。

B．该过程的集合平均统计特征恒定。

C．单个样本函数的时间统计特征等于集合平均统计特征。

D．统计特征参数不随时间而变化。

3．若要求装置的输出波形不失真，则其幅频A(ω)和相频?(ω)应分别满足：（C）

A．A(ω)=常数，?(ω)=常数 B．A(ω)=常数，?(ω)=t0ω

C．A(ω)=常数，?(ω)=-t0ω D．A(ω)= -t0ω，?(ω)=常数

4．在τ增大时，下列那种信号的自相关函数最先衰减到零。（C）

A．正弦波 B．正弦波加随机噪声

C．窄带随机噪声D．宽带随机噪声

5．实际测温时热电偶的热电势主要是指（D ）

A.温差电势

B. 中间接点电势

C. 温差电势+接点电势

D. 接点电势

6．光纤传光主要条件是（B D）

A.N1>N2 、θC<θ、φ>φC

B. N1>N2、θI

D. N1θ、φ>φC D. N1>N2 、θ<θ C 、φ>φC

7．变极距型电容式传感器采用?????电路，可使放大的输出电压与其变化的极

距成线性关系。（B）

A．相敏检波B．比例运放C．模数转换D．频率调制

8．?????式传感器能实现非接触测量。（B D）

A．差动变压器B．涡电流C．电阻应变D．电感

9．在材料确定的压电片Y轴上施加确定的单向力F y，在垂直于X平面上产生的

电荷q y大小于（D）有关。

A）压电系数q12 B）晶体厚度b

C）晶体长度a D）晶体长、厚度尺寸之比a/b。

10．若χ1(t)?X1(?)，χ2(t)?X2(?)，则χ1(t)*χ2(t)??????。（A）

A．X1(?)·X2(?)B．X1(?) +X2(?)

C．X1(?)/ X2(?)D．X2(?) /X1(?)

11．电容传感器如果采用调频测量电路，此时传感器电容是振荡器（C）

的一部分。

A. 负载

B. 隔离电路

C. 谐振电路

D. 反馈回路。

12．周期函数截断后的频谱一定是?????的。（C ）

A．离散B．连续C．周期性D．非周期性

13．金属电阻应变片的灵敏度系数取决于?????。（A）

A．(1+2μ)εB．(1+2μ+λE)εC．1+2μD．1+2μ+λE

14．一个滤波器对带宽外频率的衰减能力通常用?????来表示。（A）

A．截止频率B．倍频程选择性C．纹波幅度D．品质因数

15．滤波器中心频率?n等于?????。（A）

A．(?C1+?C2)/2 B．?C1·?C2

C．

(?C1·?C2)1/3D．(?C1·?C2)2

三．问答题：（每小题5分，共20分）

1．把一个变阻器式传感器按下图接线，在什么条件下它的输出量与输入量之间

有较好的线性关系？为什么？

答：令R= R L1∥R L2

因为：

)

/

1

)(

/

(

/

p

P

y x

x

R

R

x

x

u

u

-

+

=

当R>>R P

输出量与输入量之间有较好的线性关系

2．压电式传感器的压电体有几种组合形式？在受力时它们各自的输出以什么为

好？

答: 压电式传感器的压电体有并联和串联两种。在受力时并联输出电荷串联

输出电压为好。

3．怎样评价实际滤波器外侧过渡带的幅频特性衰减程度？

答: 实际滤波器外侧过渡带的幅频特性衰减程度倍频程选择性或λ矩形系数

来评价的。

4．简要说明实用的电感式位移传感器的结构和工作原理？

答: 电感式传感器结构主要包括；线圈、骨架、衔铁。它是可变磁阻式传感

器，其工作原理如公式：L=W2μ0A/2δ2即：电感式传感器将被测量位移δ等，

转换为电感的变化，测得其L就测得了位移。

5．试分析测试装置灵敏度一般不易选得过高，为什么？

答: 实际测试装置大部不是理想的定常数系统，其灵敏度也不为常数。当灵

敏度选得很高时一是限制了量程，二是误差增大，故灵敏度一般不易选得过高。

四．计算题：（每小题6分，共18分）

1.用全桥测量并进行温度补偿：

⑴测弯不测压（并画出贴片图与桥路图）

⑵测压不测弯（并画出贴片图与桥路图）

解：受力分析；在P的作用下有

沿横向和垂直的两个分力，

即压和弯。

⑴测弯不测压：

考虑到矩，应变片应贴在同纵向直线

上如图：

分析：ε1＝ε2＝ε3＝ε4＝εy

ε1＝ε3＝+εm

ε2＝ε4＝－εm

ε1T＝ε2T＝ε3T＝ε4T＝εT

R3R4

u SC=U0K/4{[（ε1Y+εm +εT）－（ε2Y－ε2m+εT）]+[ （ε2Y+εm +

εT）－（ε4Y－ε4m+εT）]}

= U0Kεm

⑵测压不测弯

同理利用加减特性

SC=U0K/4{[（

ε1Y+εm +εT）－（ε2Y+εm +εT）] +[（ε4Y－ε4m+

εT）－（ε2Y－ε2m+εT）]}

＝U0K/2εy

2．试用数学表达式说明热电偶中间导体定律。

解：

E= e AB (T) + e BC (T0) + e CA (T0)

E= e AB (T0) + e BC (T0) + e CA (T0) = 0

经变换以后得：

e BC (T0) + e CA (T0) =－e AB (T0)

代入一式

E= e AB (T) －e AB (T0)

＝e AB (T) －e BA (T0)

证毕

3．写出带通滤波器的传递函数及频率响应函数。

答：带通滤波器是由一个低通和一个高通滤波器组成故其传函和频率响应分别为：

高通滤波器的传递函数为：H1(S) =τ1S/τ1S + 1

低通滤波器的传递函数为：H2(S) = 1/τ2S + 1

带通滤波器的传递函数为：H (S) = H1(S) H2(S)

幅频特性和相频特性分别为：

A（f）= A1（f）A2（f）

φ（f）=φ1（f）+φ2（f）

五．选做题：（每小题6分，共12分，以下三题任选两题）

1．在用应变仪测量机构的应力、应变时，如何削除由于温度变化所引起的误

差？

答：可利用应变片的自补偿功能及合理的贴片和电桥加减特性除由于温度变化所

引起的误差。

在贴片和电桥加减特性不能解决时，可用增加同材料同温场非受力试件贴片

再利用电桥加减特性解决。

2．试举一相敏检波器的实际应用例子。

答：相敏检波器的功用是判别信号相位的器件，它在各种测量电路中被广范使用

例如：

动态电阻应变仪中就需要使用相敏检波器来判别信号相位。

电感或互感测量电路中也需要使用相敏检波器来判别信号相位等。

3．试从一阶惯性环节对阶跃输入的响应特性和所取“稳定时间”讨论低通滤波

器的带宽B和建立时间Te的关系

答：低通滤波器对阶跃响应的建立时间Te和带宽B成反比，或者说带宽和

建立时间的乘积是常数，即

BT e＝常数

⑴其响应不象激励信号那样在t＝0处发生跳变，而是经一段时间后以

一定的斜率上升。

⑵

滤波器截至频率f c越低，上升越慢，故响应的建立时间Te和带宽B

成反比。

⑶滤波器带宽表示其频率分辨力，通带越窄分辨力越高，但测量时的反

应就越慢，建立时间越长。所以欲求带宽窄就必须由足够的建立时间

否则可能产生错误。

六．综合题：（10分）

现有振荡器、放大器、滤波器、电容、电阻和高频饭射式涡流传感器，试组成

一个分压式机械振动侧试系统，并简要说明其工作原理。

工作原理说明：

传感器线圈L和电容C组成并联谐振回路，其频率f随间隙δ的大小而变。

振荡器提供稳定的高频信号源，当回路谐振频率与该电源频率f0相同时，输出

最大为e。测量时传感器线圈阻抗随间隙δ而变，LC回路频率失谐改变，输出信

号e的频率虽然仍然振荡器的工作频率f0相同，但其幅值随δ而变化，它相当

于一个被δ调制的调幅波，再经放大，检波，滤波后，即可得到间隙δ动态变

化的信息。