测试技术基础宝典_清华汽车系 (1)

测试技术基础宝典_清华汽车系 (1)
测试技术基础宝典_清华汽车系 (1)

题目为李老师和卢老师提供,(上)是信号处理部分,(下)为传感器和测试电路部分 所有答案为汽车系1字班合作而成,因为时间比较仓促,会有一些错误,希望以后得ddmm 们善用。

测试技术基础复习题(上) 1. 测量的本质和基本前提是什么? 答:

广义的讲,测量过程一方面是采集和表达被测物理量,另一方面是与标准做比较。 测量的两个基本前提是:

(1)被测的量必须有明确的定义; (2)测量标准必须通过协议事先确定。

2. 测试系统的组成原理。 答:测试系统一般由三部分组成:

信号的传感部分、信号的调理部分、信号的显示与记录部分。

信号的传感部分一般是指传感器,由它来感受被测物理量的变化,并转化为电信号。 信号的调理部分一般由放大器、滤波器或其他电路元件组成,由它把传感器得到的信号转换为适合于显示或记录的新信号。

信号的显示与记录部分一般指各种显示仪表或计算机,由它把调理好的信号显示或记录下来,这样测试者便知道了具体输出的值。

3. 平稳随机过程和各态历经随机过程的数字特征是什么? 答

随即过程的主要特征参数: (1)均值、均方值和方差

对于一个各态历经过程()x t ,其均方值x μ定义为:

1[]lim

()T

x T E x x t dt T μ→∞==?

式中:[]E x ——变量x 的数学期望值;()x t ——样本函数;T ——观测的时间;均值x μ——信号的常值分量。

随机信号的均方值2

x ψ定义为:

222

1[]lim

()T x T E x x t dt T ψ→∞==?

其中2

[]E x 表示2

x 的数学期望值。均方值描述信号的能量或强度,它是()x t 平方的均值。

随机信号的方差2

x σ定义为:

220

1lim [()]T

x

x T x t dt T σμ→∞=-?

方差2

x σ表示随机信号的波动分量,它是信号()x t 偏离其均值x μ的平方的均值。方差的平方

根x σ称为标准偏差。

上述三个参数之间的关系为:222

x x x σψμ=- 另外,均方值2x ψ的平方根称为均方根值rms x 。 当x μ=0时,22x x

σψ=,x σ=rms x 实际工程中的估算公式: 0

22

02201()1()1[()]T x

T x T x x x t dt T x t dt T x t dt T μψσμ?

=??

?=??

?=-??

??? (2)概率密度函数和概率分布函数 概率密度函数()p x 定义为:

00/[()]

()lim

lim x

x x T T T P x x t x x p x x x ?→?→→∞

<≤+?==?? 若随机变量x 的概率密度函数具有如下的经典高斯形式:

22

()()2x x x p x μσ??

-=

-????

,x -∞<<∞ 则称该过程为高斯过程或正态过程。

概率分布函数()P x 表示随机信号的瞬时值低于某一给定值x 的概率,即

()[()]lim x T P x P x t x T

'

=≤=

式中:x T '为()x t 值小于或等于x 的总时间。

概率密度函数与概率分布函数间的关系为:

0()()()

()lim

x P x x P x dP x p x x dx

?→+?-==?

()()P x p x dx ∞

-∞

=?

()x t 的值落在区间12(x ,x )内的概率为:

2

1

1221[(())()()()x x P x x t x p x dx P x P x <≤==-?

对于上面提到的正态过程,随机变量x 的分布函数为:

2

()2()()x x

t P x p x dx e

dt μσ--

-∞

-∞

==

??

4. 证明富氏变换的对称性和奇偶虚实性。 答:

(1)对称性(亦称对偶性)

若()()x t X ω?,则有()2()X t x πω?- 证明:因为1()()2j t x t X e d ωωωπ

-∞

=

?

故有2()()j t x t X e d ωπωω∞

'-∞

''-=

?

将上式中的变量t 换成ω,得2()()j x X e d ωωπωωω∞

'-∞

''-=

?

由于积分与变量无关,再将上式中的ω'换为t ,于是得2()()jt x X t e dt ωπω∞

-∞

-=?

上式表明,事件函数()X t 的傅里叶变换为2()x πω-,得证。 (2)奇偶虚实性???????

若()x t 为时间t 的实函数,则有*

()()()x t x X ωω-?-=, 若()x t 为时间t 的虚函数,则有*()()()x t x X ωω-?-=-。 证明:设()x t 为时间的实函数,根据cos sin j t

e t j t ωωω-=-可得:

()()()()cos ()sin Re ()Im ()()j t

j X t x t e

dt x t tdt j x t tdt X j X X e ω?ωωωωωω∞

∞∞

--∞

-∞

-∞

==-=+=???

上式中频谱函数的实部和虚部分别为:Re ()()cos Im ()()sin X x t tdt X x t tdt ωωωω∞

-∞

-∞?=???

=?

??(1)

得出频谱函数的模和相角分别为:()Im ()

()arctan Re ()X X X ωω?ωω==?

?

(2) 由式(1)可见,由于cos t ω为偶函数,而sin t ω为奇函数,则当()x t 为实函数时,

对于()X t 来说有:Re (

)Re ()X X ωω=-,Im ()Im ()X X ωω=--。由(2)式知()()X X ωω=-,()()?ω?ω=--。

另外,从式(1)还可知,若()x t 为时间t 的实函数且为偶函数,即()()x t x t =-时,

()sin x t t ω便为t 的奇函数,则有Im ()0X ω=;相反,()cos x t t ω便为t 的偶函数,则有

()Re ()()cos 2()cos X X x t tdt x t tdt ωωωω∞∞

-∞

===??,由此可见()X ω为ω的实、偶函

数。

同理,若()x t 为t 的实函数且为奇函数,即()()x t x t =--,则有

()Im ()()sin 2()sin X X j x t tdt j x t tdt ωωωω∞∞

-∞

==-=-??,由此可见()X ω为ω的虚、

奇函数。

根据定义,()x t -的傅里叶变换可写为:[()]()j t F x t x t e dt ω∞

--∞

-=-?

令t τ=-,得()[()]()()()()()j j F x t x e d x e d X ωτωτττττω-∞

--∞

-∞

-=

-==-?

?

由于Re ()X ω为ω的偶函数,而Im ()X ω为ω的奇函数,则有

*()Re ()Im ()Re ()Im ()()X X j X X j X X ωωωωωω-=+-=-=

式中:*

()X ω为()X ω的共轭复函数。

于是有:*

()()()x t x X ωω-?-=,亦称傅里叶变换的反转性。 若()x t 为t 的虚函数,则有:

Re ()Re ()Im ()Im ()()()()()X X X X X X ωωωωωω?ω?ω=--=-??

?=-=--??

, ,

*()()()x t x X ωω-?-=-

5. 傅氏变换的定义及主要性质(奇偶虚实、对称性、时移、频移、能量积分)?

答: ()()()1()()2()()()()j t

j t

x t X x t e

dt

x t X e

d X x t x t X ωωωωω

π

ωωω∞

--∞

∞-∞

=

=←?→??是非周期函数

将称为的傅立叶变换,称为X()的逆傅立叶变换x(t)称为一个傅立叶变换对

主要性质:

(1) 奇偶虚实性:

()X ωω普通的实际信号常为时间的实函数,而傅立叶变换则是实变量的复数函数

()

()Re ()Im ()()Re ()(t)cos Im ()()sin ()t t Im ()0cos t Re )(t)cos j X X j X X e X x tdt

X x t tdt

x t X t x tdt ?ωωωωωωωωωωωωωωω∞

-∞∞-∞

-∞

+=====???=上式中频谱函数的实部和虚部为:若为时间的实函数且为偶函数,亦即x(t)=x(-t)时,

x(t)sin t 便为的奇函数,则有=;相反,x(t)便为的偶函数,则有X()=X(0

2(t)cos ()t cos t e ()0sin t ()Im ()()sin ()sin ()x tdt

x t X t X j X j x t tdt j x t tdt

X ωωωωωωωωωωωω∞

-∞

==-=-???可见,X()为的实,偶函数。

若为时间的实函数且为奇函数,亦即x(t)=-x(-t)时,

x(t)t 便为的奇函数,则有R =;相反,x(t)便为的偶函数,则有可见,为的虚,奇函数

(2) 对称性

()(),(t 2x x t X X ωπω←?→←?→若则有

)(-)

(3) 时移性

0()(),(t-t x t X x ωωω←?→←?→0

-j t 如果有则有)X ()e

(4) 频移性

0()(),(t x t X x ωωωω←?→←?→-0

j t 如果有则有)e

X ()

(5) 能量积分

2

21()()2E x t dt X d ωωπ

-∞

-∞

==

??

亦称为巴塞伐尔方程或能量等式。它表示一个非周期信号x(t)在时域中的能量可以由它在频域中连续频谱的能量来表示。

6. 常见函数(正弦、余弦、矩形脉冲)的傅氏变换。

[][]00000000000cos 2

2(),cos ()()sin ()()()j t j t

j t e e t e t t j k t k

ωωωωπδωωωπδωωδωωωπδωωδωωδ-+=

←?→-←?→-++←?→+--←?→根据欧拉公式,又根据:可以得到余弦函数的频谱为:同理:

矩形脉冲:

7. 周期函数傅氏变换的特点。 答:

周期函数的傅立叶变换必然是离散的。 具体来说,

a 、 对于一周期连续信号,此时傅立叶变换变为傅立叶级数,因而其频谱是离散的。

/22/221:()():()()k k T j f t

k T j f t

k

k FT X f x t e dt T

IFT x t X f

e ππ--∞

=-∞

==

?∑

式中:(0,1,2,...)k f k f k =?=±±

b 、 对于一周期离散的时间序列的傅立叶变换,其频谱是周期离散的。

具体说明见P89。

8. δ函数及性质。

9. 进行离散富氏变换(DFT ),对原时间历程进行了哪三次修改,为什么?

10. 叙述采样定理,进行数字信号分析时,如何选择采样时间?

11. 什么是频率混淆和能量泄漏现象,能否避免?如何避免?

12. 自相关函数定义及性质。

13. 自功率谱密度函数的定义及性质。

14. 相干函数的定义、性质。

15. 采样时间与频率分辨率的关系,如何兼顾? 答:频域采样的时候,由于在频段s f (T

f s 1

=)内,有N 个数据输出,所以频率采样间隔是

T

N T N f s s 1

1==(这就是频率分辨率f ?)

,T 就是采样的总时间。实际上频域采样的时候选定窗的长度也就选定了频谱的分辨率。

T 大则f ?小,但是T 大对采样系统的存储、处理等的要求高。应当按照工程实际要求选取采样时间。(参照采样定理P97,采样频率通常选取为抗混滤波器截至频率的3-4倍) 【注:如何兼顾采样时间和频率分辨率书上没有找到理论的定量分析,置疑】

16. 频响函数及脉冲响应函数的定义及相互关系。 答:对于稳定的线性定常系统,可设ωj s

=,亦即原jb a s +=中的a=0,

ω=b ,此时?∞

-=0

)()(dt e t y j Y jwt ω,相应的有

)

()

()()()()()()()(01110111ωωωωωωωωωj X j Y a j a j a j a b j b j b j b j H n n n n m m m m =

++???++++???++=---- )(ωj H 称为测试系统的频率响应函数。

测试装置在激励输入信号为单位脉冲函数

)(t δ时的输出将是

)()()()()()(s H s s H s X s H s Y =?==,其中H(s)为系统的传递函数。对Y(s)作

拉普拉斯反变换即可得装置输出的时域表达 )()]([)(1t h s Y L t y ==-

h(t)称为装置的脉冲响应函数或权函数。

频率响应函数是在频域里定义的,是传递函数在稳态时的特殊形式,不能反映过渡过程。脉冲响应函数是在时域里定义的,是输入为单位脉冲时的输出函数的时域形式。但是两者是相互对应的。

)()()()()(t h t y s Y s H j H ????ω

频率响应函数)(ωj H 是)(s H 的s 算子直接转化为ωj 得出的。由于1)]([=t L δ,所以H(s)和Y(s)是相等的。h(t)和y(t)相等,经Y(s)反傅里叶变换即可得到。

17. 一阶系统的输入、输出及系统传递特性之间的关系。 答:一个线性系统的输入-输出关系一般用微分方程来描述:

()()()()()()()()11101

11101

d d d d d d d d d d d d n n n n n n m m m m m m y t y t y t a a a a y t t t t

x t x t x t b b b b x t t t t

------++++=++++……

其中:

()x t ——系统的输入; ()y t ——系统的输出;

上式中若除了1a 、0a 和0b 之外令其他所有的a 和b 均为零,则得到等式

()

()()1

00d d y t a a y t b x t t

+= 任何测试系统若遵循上式的数学关系则被定义为一阶测试系统或一阶惯性系统。 将它两边都除以

0a 得

()()()0100

d d y t b a y t x t a t a +=

令00b K a =为系统静态灵敏度;10

a

a τ=为系统时间常数。对上式进行Laplace 变换,则有

()()()1s Y s KX s τ+=

故系统的传递函数

()()()()

1Y s K

H s X s s τ=

=

+ 18. 测量误差的类型。

答:

任何测试均有误差,误差E 是指示值与准确值的差。

按误差的性质可将测量误差分成随机误差、系统误差以及过失或非法误差。

1)系统误差:每次测量同一量时,呈现出相同的或确定性方式的那些测量误差称为系统误差,它常常由标定误差、持久发生的人为误差、不良仪器造成的误差、负载产生的误差、系统分辨率局限产生的误差等因素所产生。

2)随机误差:每次测量同一量时,其数值均不一致、但却具有零均值的那些测量误差称为随机误差。它产生的原因有:测量人员的随机因素、设备受到干扰、试验条件的波动、测量仪器灵敏度不够等。

3)过失误差或非法误差:意想不到而存在的误差。如实验中因过失或错位引起的误差、实验之后的计算误差。

当获得足够多的测量值读数时,随机误差可以通过统计分析来估计该误差的或然率大小。系统误差可采用将仪器同一更精确的标准加以比较,从人们对该仪器标定的知识以及人们使用该特殊类型仪器的经验中来加以估计。

根据测量的类型也可将误差分为静态误差和动态误差。

1)静态误差:这种误差一般仅取决于测量值的大小,其本身不是时间的函数,称为静态误差。

2)动态误差:在测量时变物理量时,要用微分方程来描述输入-输出关系,此时产生的误差不仅取决于测量值的大小,还取决于测量时的时间过程,称为动态误差。

19. 测试系统实现精确测量的条件

答:理想化条件:()0H j K ω=∠

,即系统的放大倍数为常数,这是理想化的条件;

由于实际系统都有时间上的滞后,因此上述条件应被修改为:()()0y t Kx t t =-, 上式的傅里叶变换表达式为()()0

j t Y j KX j e

ωωω-=,所以系统的频率响应函数为:

()()()0

0j t Y j H j Ke K t X j ωωωωω-===∠-,幅频和相频特性分别为:()()

0A j K t ω?ωω=???

=-?? 如果一个系统满足上面的传递特性,即它的幅频特性为一常数,相频特性与频率呈线性关

系,那么称该系统是一个精确的或不失真的测试系统。换种说法,就是精确测试系统的幅频特性应该是一条平行于频率轴的直线,相频应是发自坐标系原点的一条具有一定斜率的直 线,但实际测量系统具有一定的频率范围,只要再输入信号的频率范围内满足上面的两条即

可。

(见课本上P151图3.33)

需要说明的是,上面的条件由于输出比输入滞后,对于对时间的延迟要求不高或是没有要求的工程应用是满足的,但是严格要求输入输出之间没有滞后,则对相角的要求应改为

()0

?ω=

20.测试系统的静态特性和动态特性包括哪些方面

答:

静态特性:

①重复性:

亦称精度。表示由同一个观察者采用同样的方法,条件以及仪器对同一被测量所作的一组测量之间的接近程度。它表征测量一起随机误差接近零的程度。

②漂移

仪器的输入未产生变化时其输出所发生的变化。

③误差

系统误差:每次测量同一量时,呈现出相同的或确定性方式的那些测量误差。

随机误差:每次测量同一量时,其数值均不一致,但却具有零均值的那些测量误差成为随机误差。

过失误差:意想不到而存在的误差。

④精确度

测量仪器的指示值和被测量真值的符合程度。

⑤灵敏度

单位被测量引起的仪器输出值的变化。

⑥分辨率

接近满量程附近引起输出变化的最小输入变化量。

⑦线性度

实际输入输出关系曲线和拟定直线的偏差,通常用最大偏差与量程的百分比表示。

⑧迟滞,回差以及弹性后效

迟滞回差:同一输入值在增长过程中和减少过程中,对于同一输入,输出的差值。

弹性后效:输入增长后,减少至初始值,但是对应输出并不能回到初始值。

⑨零点稳定性

被测量回到零值且其他变化因素被排除后,仪器回到零指示值的能力。

动态特性:

传递函数:定义见书P124

频率响应函数:定义见书P126

用传递函数和频率响应函数均可表达系统的传递特性,但含义不同。在推导传递函数时,系统的初始条件设为0,所以传递函数能反映包括过渡过程的全过程,而频率响应函数只能反映系统对简谐输入信号的稳态输入的输出。

测试技术基础复习题(下)

1.传感器的基本概念(定义、构成)

传感器是指将一个被测物理量按照一定的物理规律转换为另一个物理量的装置,它是敏感元件及其相关的辅助元件和电路组成的整个装置,其中敏感元件是传感器的核心部件。

传感器一般有三个部分组成:

敏感元件:感受被测物理量的变化;

传感元件:传递被测物理量的变化;

转换元件:将非电物理量转换为电量。

2.评价传感器静态特性的主要指标(量程、过载能力、重复性、灵敏度、线性度、分辨率、稳定性、零点漂移、迟滞等)

量程:传感器输入的被测量范围。一般用传感器允许测量的上、下限值来表示。上限值又称为满量程值(F.S)。

过载能力:传感器允许承受的最大输入量。在这个输入量的作用下传感器的各项性能指标应保证不超出其规定的公差范围。通常用满量程的百分比来表示。

重复性:传感器在同一工作条件下,重复地给与相同的输入值时,所得到的一组输出值之间的一致程度。衡量重复性的指标,一般用极限误差来表示。

线性度:传感器实际的输入输出关系曲线与选定的拟和直线之间的偏差。其在满量程中的最大偏差与满量程的百分比用来表示线性度。

分辨率:传感器在规定的测量范围内,可能检测到的被测信号的最小增量。一般用输入达到满量程附近时能检测到的最小输入增量来表示,或者用这个增量与满量程的百分比来表示。阀值:在传感器最小量程附近的分辨率称为阀值。

稳定性:传感器在一个较长时间内保持其性能参数的能力。一般以室温条件下经过一个规定的时间后,传感器输出值与起始输出的基准值的差异程度来表示其稳定性。表示方法如:____个月不超过____%满量程输出。

零点漂移:传感器输入在零状态时,由各种干扰因素引起的输出值的变化。一般分为时间漂移和温度漂移。

迟滞(回差):传感器在输入值增长过程(正行程)中和减少过程中,对同一输入量输出的差值。

3 传感器的频率特性(含义、幅频、相频、表示方法)

答:

不同频率的正弦信号作用下,系统的稳态输出与输入间的幅值比、相角与角频率之间的关系成为频率特性,他表示传感器在不同频率下传递不同正弦信号的能力。记为G(jω)。

其中:A(ω)=|G(j ω)|,表示正弦输出对正弦输入的幅值比,它随ω而变化,A(ω)~ω称为幅频特性。

其中:Im[G(j ω)]表示G(j ω)的虚部,Rm[G(j ω)]表示G(j ω)的实部,上式表示正弦输出

对正弦输入的相移,φ(ω)~ω称为相频特性。

4 电阻式传感器的基本原理(L

R A

ρ=)及主要类型、特点

工作原理

一个导体的电阻值按如下公式进行变化: L

R A

ρ=

式中:R---电阻,Ω;ρ---材料电阻率,Ω?mm/m; l---导体的长度,m; A---导体的截面积,mm;

从上式可见,若导体的三个参数中一个或几个发生变化,则电阻值跟着变化,因此可利用此原理制成传感器。

主要类型、特点 22滑动触点式变阻器

滑动触点式变阻器是通过滑动触点改变电阻丝的长度来改变电阻值的大小,进而再将这种变化值转换成电压或电流的变化。分为线位移与角位移型两种。

变阻式传感器的优点:结构简单、性能稳定、使用方便。常被用于线位移和角位移的测量,如发动机油门位置的测量等。

22应变式传感器

2电阻应变式传感器

当金属电阻丝受拉或受压时,电阻丝的长度、横断面积和电阻率会发生变化,引起电阻值的变化。

2半导体应变片

单晶半导体材料沿某一轴向受外力时,其电阻率ρ随之发生变化。这种效应被称为压阻效应。

半导体应变片的优点是灵敏度高,频率响应范围宽。由于半导体材料的原因,其缺点是温度漂移、非线性大以及制造困难等。

5、滑动触点式变阻器的负载效应

(公式推导、误差分析、减少误差的途径)

一、 定义

滑动触点式变阻器是通过滑动触点改变电阻丝的长度来改变电阻值的大小,进而再将这种变化值转换成电压或电流的变化。分为线位移与角位移型两种。

二、 公式推导

在直线位移传感器中,触点C 沿变阻器表面在长度方向移动的距离x 与A 、C 两点间

的电阻值R 之间有如下关系:

x k R t = (4.2)

式中:kt 为单位长度中的电阻。

当导线分布均匀时为一常数,此时传感器的输出(电阻)与输入(位移)间为线性关系,传感器的灵敏度相应地为:

(4.3)

,传感器的灵敏度为:

(4.4)

式中:α---触点转角;kr---单位弧度对应的电阻值。

当变阻器器后接一负载电阻电路时,会从传感器抽取电流,形成负载效应(如图4.4.2)所示,开路时:

4.5)

当接有负载电阻R1时,

4.6)

公式推导如下: 开路电压

: 等效输出电阻:

输出电流:

输出电压:

三、 误差分析

开路情况下,Rt/RL=0时,

输入-输出为一直线,

电位计的灵敏度S=e s /x t 。

有负载情况下,e o 和x i 之间存在非线性关系,当Rt/Rl=1时,最大误差为满量程的12%。当Rt/Rl=0.1时,误差降为1.5%。

四、 特点以及减少误差的途径

变阻式传感器的优点:结构简单、性能稳定、使用方便。常被用于线位移和角位移的测量,如发动机油门位置的测量等。 应用中要注意的问题:

⑴ 为了取得好的线性度:Rt/Rl 应尽量小,Rl ,Rt (但因流过Rt 电流受热耗散能量限制不能无限减小)。

⑵ 变阻器的非线性补偿:可以采用触点距离与电阻值成非线性关系的变阻器。

⑶ 变阻器的分R 辨率:线位移最好的为40μm,角位移最好为0.1°。采用碳膜等材料可以提高分辨率。

6 电阻应变片在温度的影响主要体现在哪些方面,补偿方法有哪些 答:(一) 温度是影响应变片精度的主要问题。一是温度引起应变片电阻值的变化,二是应变片与衬底材料的热膨胀系数不同,使应变片在不受力而温度变化时,也会诱发应变和阻值变化。具体分析如下:

1、温度变化引起应变片本身阻值变化:

式中:△R T -温度引起的电阻变化值 ; △T-温度变化度数 ;r f -金属应变片的电阻温度系数,即单位温度引起的电阻变化。 由该电阻值的变化折算成应变值为:

2、丝与衬底材料线膨胀不同引起的附加应变: 金属丝的应变:

衬底材料引起的应变:

式中:αg -丝线膨胀系数 ;αs -衬底线膨胀系数。

当αg ≠αs 时,εg 和εs

不等,从而造成应变误差:

这两个因素造成的总附加应变为:

(二)

工作片参数完全相同,布置在电桥相邻两臂,感受同样的温度变化,使温度的影响抵消;二是采用特殊材料制造应变片,使线膨胀系数和电阻变化造成的影响差不多相互抵消,达到补偿目的。

T g g ??=αεT S S ??=αε()

T

s g s g ?-=-=?ααεεε

7 电感式传感器的基本原理、主要类型及应用(可变磁阻、电涡流、互感)

电感式传感器:利用电磁感应原理,将被测的非电量转换成电磁线圈的自感或互感量变化的一种装置。

按其不同的转换方式分为:自感式和互感式;

按其不同的结构方式分为:变气隙式、变截面式和螺管式。

22自感式

2可变磁阻式

适用于测量小位移,测量范围为0.001mm~1mm。

应用场合:

①透平轴与壳体的轴向伸长;

②磁性材料上非磁性材料的厚度;

③管道中阀的位置;

④测量微小位移。

2电涡流传感器

测量范围:距离0mm~30mm;

线性误差:1%~3%;最大分辨率:0.05μm

具体应用:a、测量轴振摆b、测量轴回转c、测量转速d、测量材料厚度e、物件计数

f、表面探伤

g、测位移

h、测温度。

22互感式

互感式传感器(差动变压器式电感传感器)的基本工作原理是电磁感应中的互感现象。

特点: 测量精度高(可达0.1μm量级);

线性量程大,可达±100mm;

稳定性好,使用方便。

应用:图4.35

8

涡流测振仪分压调幅电路如图所示:

然后是这一电路的等效电路以及谐振曲线和输出特性,如下:

由电路可得输出电压:i Z

e e R Z

=

+ (其中,z 为LC 构成的谐振回路等效阻抗,其大小为1'//

Z L C

ωω=) 在这个式子中,输入电压i e 和分压电阻R 为定值,所以输出电压e 是谐振回路等效阻抗Z 的函数

特别的,当R>>Z 时,有i Z

e e R

。 再来看Z ,输入信号的圆频率ω和电容C 为定值,但是电感'L 却实δ的函数,所以,当δ变化时,'L 变化,从而Z 变化,从而e 变化,这便是涡流测振仪分压调幅电路的工作原理。 我们可以结合上面的谐振曲线和输出特性来定量地看一下,δ增大后,对应的'L 减小,由谐振频率计算公式

f =

可知,谐振频率f 增大,若是如上图中所示,谐振频率的

增大是单调地远离输入频率,则输出电压随之减小。

9 画出差动式位移传感器的工作原理图,并说明其工作过程 差动式位移传感器实质上是变压器,由于次级采用两个线圈接成差动式,因此叫做差动式位移传感器。 工作原理:初级线圈接入稳定的交流激励电源,次级线圈感应产生相应的电压,当被测参数使得互感M 发生变化时,输出电压也随之变化。 工作原理图:见书上P191 工作过程:当铁芯位于零位时,两个次级线圈感应出的电压是一样的,因此输出为零;当铁芯朝任一方向移动时,次级线圈中的一个具有较大的互感,而另一个具有较小的互感,这样在零位两侧的一定范围内,输出电压与铁芯位置便是一种线性关系。比如当铁芯位于零位上方时,上方的次级线圈互感增加,下方的次级线圈互感减少,两者产生的感应电压不一样,于是有了输出。当铁芯位于零位下方时,正好与上方相反,下方的次级线圈互感增加,上方的次级线圈互感减少,因而输出电压也与上方时反相。根据输出电压的大小以及相位,即可知道铁芯的位置。 需要注意的是:感应电动势输出e o 与激励输入e x 一般并不同相,但这一点随激励电压频率而改变,对于一个特定的差动式传感器来说,总存在一个相位为零的特定频率,零位移的激励电源频率由厂方给出。 差动式位移传感器特点:测量精度高(可达0.1μm 级),线性量程大(可达±100mm ),稳定性好,使用方便,广泛用于线性位移的测量,也可用于转动位移的测量。通过弹性元件把压力、重量转化为位移之后,此传感器也可用于测量压力、重量的其他物理量。 需要了解此传感器电路公式推导的同学请参看书P193。

10 电容式传感器的基本原理、类型及各自特点

答:电容式传感器采用电容器作为传感元件,将不同物理量的变化转换为电容量的变化。其工作原理可通过下图所示的平板电容器来加以解释。

平板式电容的电容可表示为:0A

C εεδ

=

式中:A —极板面积,m2;ε0—真空介电常数,ε0=8.85310-12F/m ;ε—极板间介质的相对介电常数,当介质为空气时,ε=1;δ—两极板距离,m 。

由上式可知,改变A, ε或δ的任何一个参数都能引起电容值的变化,据此可做成不同的传感器,通常可分为面积变化型、介质变化型和间隙变化型三种。

间隙变化型特点:优点是非接触式测量,因而对被测量影响小,灵敏度高;测量范围:0~1mm ;非线性误差:1%~3%;测量的频率范围:0Hz ~105Hz ; 缺点是非线性误差大,因

此限制了它的测量范围,且内阻很大,杂散电容影响大,布线要求高。

面积变化型特点:优点:S=Cont,满足线性关系;测量范围大,线位移n厘米,角位移180°;测量频率范围:0Hz~104Hz;可以接差动式。缺点:横向灵敏度大;机械结构尺寸要求精确;测量精度比变隙式低。

介质变化型特点:(按照课本和课件的看法特点是优缺点,但书本和课本只谈论到应用,没有提及优缺点,暂略)

11 以石英晶体为例,说明压电材料的压电效应

某些电介质材料在承受机械应变时,内部会产生极化作用,在材料两个表面产生符号相反的电荷,当外力去掉后,又恢复原来状态;反之,当材料承受电场作用时,几何尺寸会发生变化,这种效应称为压电效应。

下面以石英晶体为例,说明压电效应。石英晶体是各向异性体,即在各个方向是异性的。

石英晶体是一个六棱柱,两端是六棱锥。在结晶学中可以把它用三根互相垂直的轴来表示:zz轴:过正六棱体棱锥,称为光轴;

xx轴:经过棱线垂直zz轴,称为电轴;

yy轴:与xx轴、zz轴垂直,称为机轴。

通常把沿xx方向加力,产生电荷的效应称为纵向压电效应,而把沿机械轴yy方向加力产生的电荷效应称为“横向压电效应”。沿光轴zz加力,不产生压电效应。

从晶体上沿yy方向切下一个平行六面体切片,使其晶面分别平行于晶体的三根晶轴。切片在受到沿不同方向的作用力时,会产生不同的极化现象。

现代检测技术期末模拟试题

一、填空(1分*20=20分) 1.传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量,那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2.表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3.电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4.单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多,缺点是灵敏度低,它广泛用于测量大量程直线位移。 5.利用电涡流式传感器测量位移时,只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时,才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6.电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7.光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果,通常基极不引出,只有二个电极。 8.霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用,发生横向漂移的结果。 9.热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10.金属电阻受应力后,电阻的变化主要由形状的变化引起的,而半导体电阻受应力后,电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11.磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度,因而适于弱磁场的测量。 12.传感器的灵敏度是指稳态条件下,输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说,其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13.用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器, 按用途划分有应变式压力传感器,应变式加速度传感器(任填两个)。 14.铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15.减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称(任填两个)。 16.空气介质间隙式电容传感器中,提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的, 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17.由光电管的光谱特性看出,检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管, 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18.把两块栅距相等的光栅叠在一起,让它们刻度之间有较小的夹角,这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹,称莫尔条纹。 19.霍尔元件的测量电路中:直流激励时,为了获得较大的霍尔电势,可将几块霍尔元件的输出电压串联; 在交流激励时,几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接,以便增加输出。 20.磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21.霍尔元件灵敏度的物理意义是:表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题(2分*6=12分,5、6题答案不止一个) C 1.用热电阻传感器测温时,经常使用的配用测量电路是()。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致,且试件轴线上受一维应力作用时,应变片灵敏系数K的定义()。 A.应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比; C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时,应该选用()。 A.变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式;

《测试技术基础》期末试题及答案--

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 信号 ,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个特点:离散的 ,谐波型 , 收敛性 。 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x μ、均方值2x ψ,方差2 x σ;。 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×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t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ,均方值2 x ψ,和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数?? ?≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω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 21 )(+= ωωj j H ,输入信号2 sin )(t t x =,则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/2 ,幅值=y √2/2 ,相位=φ -45 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。123 3、 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 傅里叶变换 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时,该系统能实现 延时 测试。此时,系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高,就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置,其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 (二)选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 (1)灵敏度 (2)线性度 (3)回程误差 (4)阻尼系数 2、 从时域上看,系统的输出是输入与该系统 3 响应的卷积。 (1)正弦 (2)阶跃 (3)脉冲 (4)斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ,则两环节串联组成的测试系统,其相频特性为 2 。 (1))()(21ωωQ Q (2))()(21ωωQ Q + (3)) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +(4))()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中,超调量 4 。 (1)存在,但<5% (2)存在,但<1 (3)在时间常数很小时存在 (4)不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 系统。 (1)零阶 (2)一阶 (3)二阶 (4)高阶

《传感器与检测技术》习题答案

第1章传感器与检测技术基础思考题答案 l.检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用。 答:一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成,分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置,显然,传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件,是检测系统最重要的环节,检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的,因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号.通常传感器输出信号是微弱的,就需要由测量电路加以放大,以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作. 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节,主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2。传感器的型号有几部分组成,各部分有何意义? 依次为主称(传感器)被测量—转换原理—序号 主称——传感器,代号C; 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2; 转换原理—-用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3; 序号-—用一个阿拉伯数字标记,厂家自定,用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变,仅在局部有改动或变动时,其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等,(其中I、Q不用)。 例:应变式位移传感器: C WY-YB—20;光纤压力传感器:C Y—GQ—2. 3。测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时,应当采用何种测量方法? 如何进行? 答:测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时,最好采用微差式测量.此时输出电压认可表示为U0,U0=U+△U,其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量,相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量,仪表必须有较大量程以满足U0的要求,因此对△U,这个小量造成的U0的变化就很难测准.测量原理如下图所示: 图中使用了高灵敏度电压表-—毫伏表和电位差计,R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势,凡表示稳压电源的负载,E1、R1和R w表示电位差计的参数.在测量前调整R1使电位

《测试技术》期末考试样卷及参考答案(评分标准)

《测试技术》期末考试样卷及参考答案(评分标准) 一、填空题:(每空1分,共20分) 1、动态信号的描述可在不同的域中进行,它们分别是 时域 、 频域 和 幅值域 。 2、周期信号的频谱是 离散 的;在周期信号中截取一个周期,其频谱是 连续 的。 3、周期性方波的第2条谱线代表方波的 3 次谐波。 4、影响二阶测试装置动态特性的参数为 固有频率 和 阻尼比 。 5、动态测试中,保证幅值不失真的条件是 幅频特性为常数 ,保证相位不失真的条件是 相频特性与频率呈线性关系 。 6、半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的 压阻效应 来工作的,压电式传感器的工作原理是基于 压电 材料的 压电效应 来工作的。 7、调幅波经相敏检波后,即能反映出 调制信号 电压的大小,又能反映其 相位 。 8、动圈式磁电指示仪表的工作频率比光线示波器的工作频率 低 ,这是由它们的 固有频率决定的。 9、对具有最高频率为f c 的时域信号x(t)进行采样,采样频率为f s ,若要采样后的信号频谱不产生混叠,则必须满足f s ≥2 f c 。 10、时域信号的 截断 将导致能量泄漏。 11、频域采样将导致 栅栏效应和时域周期延拓 。 二、简答或名词解释:(每小题4分,共24分) 1、已知)sin(?ω+t 的概率密度函数为)1/(12 x -π,请写出)sin(0t x a ω+的概率密度函数表达式,并画出其图形。 答:概率密度函数表达式:))(/(12 20a x x --π (表达式或图形正确可得3分) 2、线性系统。 答:输入、输出关系可用常系数线性微分方程描述的系统。 或:具有迭加特性和频率保持特性的系统。 3、频率保持特性。 答:线性系统输出信号频率恒等于输入信号频率。 4、已知一信号的频谱如图所示,请写出其对应的时域函数x(t)。

机械工程测试技术基础实验报告

《机械工程测试技术基础》实验报告 专业 班级学号 姓名 成绩 沈阳理工大学机械工程学院 机械工程实验教学中心 2015年4月

目录 实验一金属箔式应变片——电桥性能实验1 1.1实验内容1 1.2实验目的1 1.3实验仪器、设备1 1.4简单原理1 1.5实验步骤2 1.6实验结果2 1.7思考题4 实验二状态滤波器动态特性实验4 2.1实验内容4 2.2实验目的4 2.3实验仪器、设备5 2.4简单原理5 2.5实验步骤5 2.6实验结果6 2.7思考题11 实验三电机动平衡综合测试实验11 3.1实验内容11 3.2实验目的11 3.3实验仪器、设备11 3.4简单原理12

3.5实验步骤12 3.6实验结果13 3.7思考题15 实验四光栅传感器测距实验15 4.1实验内容15 4.2实验目的16 4.3实验仪器、设备16 4.4简单原理16 4.5实验步骤16 4.6实验结果17 4.5思考题19 实验五 PSD位置传感器位置测量实验19 5.1实验内容19 5.2实验目的19 5.3实验仪器、设备19 5.4简单原理19 5.5实验步骤20 5.6实验结果20 5.7思考题23 -

实验一金属箔式应变片——电桥性能实验指导教师日期 1.1实验内容 1.2实验目的 1.3实验仪器、设备 1.4简单原理

1.5实验步骤 1.6实验结果 表1.1 应变片单臂电桥实验数据表

表1.2 应变片半桥实验数据表 根据实验结果计算单臂和半桥的灵敏度、线性误差、回程误差,在座标纸上分别画出单臂、板桥的输入及输出关系曲线,并在曲线上标出线性误差、回城误差位置:

传感器与检测技术期末考试试题与答案

第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答:一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成,分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置,显然,传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件,是检测系统最重要的环节,检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的,因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的,就需要由测量电路加以放大,以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节,主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成,各部分有何意义? 依次为主称(传感器)被测量—转换原理—序号 主称——传感器,代号C; 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2; 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3; 序号——用一个阿拉伯数字标记,厂家自定,用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变,仅在局部有改动或变动时,其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等,(其中I、Q不用)。 例:应变式位移传感器:C WY-YB-20;光纤压力传感器:C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时,应当采用何种测量方法? 如何进行? 答:测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时,最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0,U0=U+△U,其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量,相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量,仪表必须有较大量程以满足U0的要求,因此对△U,这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示: 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计,R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势,凡表示稳压电源的负载,E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后,使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点,使毫伏表指示为零,这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后,只需增加或减小负载电阻R L的值,负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU,即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU,稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快,测量精度高,特别适合于在线控制参数的测量。

测试技术基础知识

第1章测试的基础知识 1.1 知识要点 1.1.1测试的基本概念 1.什么是测量、计量、试验和测试? 测量是指以确定被测对象值为目的的全部操作;计量是指实现单位统一和量值准确可靠的测量;试验是对被研究对象或系统进行实验性研究的过程,通常是将被研究对象或系统置于某种特定的或人为构建的环境条件下,通过实验数据来探讨被研究对象性能的过程;测试是人们认识客观事物的方法,是具有试验性质的测量,是测量和试验的综合,是依靠一定的科学技术手段定量地获取某种研究对象原始信息的过程。 2.什么是信息和信号? 对于信息,一般可理解为消息、情报或知识,从物理学观点出发来考虑,信息不是物质,也不具备能量,但它却是物质所固有的,是其客观存在或运动状态的特征。因此,可以理解为:信息是事物运动的状态和方式。把传输信息的载体称为信号,信息蕴涵于信号之中,信号是物理性的,含有特定的信息,易于被测得或感知,易于被传输,是物质,具有能量。人类获取信息需要借助信号的传播,信号的变化则反映了所携带信息的变化。 3.测试工作的任务是什么? 测试工作就是信号的获取、加工、处理、显示记录及分析的过程。测试工作的基本任务是通过测试手段,对研究对象中有关信息量作出比较客观、准确的描述,使人们对其有一个恰当的全面的认识,并能达到进一步改造和控制研究对象的目的,进一步提高认识自然改造自然的能力。测试工作中的一项艰巨任务是要从复杂的信号中提取有用的信号或从含有干扰的信号中提取有用的信息。 4.测试有什么作用? 人类从事的社会生产、经济交往和科学研究活动总是与测试技术息息相关。首先,测试是人类认识客观世界的手段之一,是科学研究的基本方法。科学的基本目的在于客观地描述自然界,科学定律是定量的定律,科学探索离不开测试技术,用定量关系和数学语言来表达科学规律和理论也需要测试技术,验证科学理论和规律的正确性同样需要测试技术。事实上,科学技术领域内,许多新的科学发现与技术发明往往是以测试技术的发展为基础的,可以认为,测试技术能达到的水平,在很大程度上决定了科学技术发展水平。 同时,测试也是工程技术领域中的一项重要技术。工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能试验等都离不开测试技术。在自动化生产过程中常常需要用多种测试手段来获取多种信息,来监督生产过程和机器的工作状态并达到优化控制的目的。 在广泛应用的自动控制中,测试装置已成为控制系统的重要组成部分。在各种现代装备系统的设计制造与运行工作中,测试工作内容已嵌入系统的各部分,并占据关键地位。

自动检测技术题库

第一章检测技术的基础知识 一、填空题 1.检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。 2.一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。 3.传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成,其中敏感元件是必不可少的。 4.在选用仪表时,最好能使其工作在不小于满刻度值2/3 的区域。 5.准确度表征系统误差的大小程度,精密度表征随机误差的大小程度,而精确度则指准确度和精密度的综合结果。6.仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的,而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。 7、若已知某直流电压的大致范围,选择测量仪表时,应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。(因为U≥2/3Umax) 二、选择题 1.在一个完整的检测系统中,完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。 A.传感器 B. 测量电路 C. 输出单元 2.构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。 A.转换元件B.敏感元件C.转换电路D.嵌入式微处理器 3.有四台量程均为0-600℃的测量仪表。今要测一约为500℃的温度,要求相对误差≤2.5%,选用精度为 D 的最为合理。 A.5.0级B.2.5级C.2.0级D.1.5级 4.有四台量程不同,但精度等级均为1.0级的测温仪表。今欲测250℃的温度,选用量程为 C 的最为合理。A.0~1000℃B.300~500℃C.0~300℃D.0~500℃ 5.某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力,发现缺少约0.5kg,但该采购员对卖巧克 力的商店意见最大,在这个例子中,产生此心理作用的主要因素是B。 A.绝对误差B.示值相对误差C.满度相对误差D.精度等级 6.在选购线性仪器时,必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为 欲测量的C左右为宜。 A.3倍B.10倍C.1.5倍D.0.75倍 7.用万用表交流电压档(频率上限为5kHz)测量100kHz、10V左右的高频电压,发现示值不到2V,该误差属 于 B 。用该表主流电压档测量5号电池电压,发现每次示值均为1.8V,该误差属于 A 。 A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差 8.重要场合使用的元器件或仪表,购入后需进行高、低温循环老化试验,其目的是为了D。 A.提高精度B.加速其衰老C.测试其各项性能指标D.提高可靠性能 9.电工实验中,采用平衡电桥测量电阻的阻值,是属于 B 测量,而用水银温度计测量水温的微小变化,是属于C 测量。 A.偏位式B.零位式C.微差式 三、计算题 1.有一温度计,它的测量范围为0~200℃,精度为0.5级,求: 1)该仪表可能出现的最大绝对误差。 2)当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。 2.已知待测拉力约为70N左右。现有两只仪表,一只为0.5级,测量范围为0~500N;另一只为1.0级,测量范围 为0~100N。问选用哪一只测力仪表较好?为什么? 3.有一台测量压力的仪表,测量范围为(0~10)Mpa,压力与仪表输出电压之间的关系为U0=a0+a1p+a2p2,式中a0=1V, a1=0.6V/ Mpa,a2=-0.02V/Mpa2 求: 1)该仪表的输出特性方程; 2)该仪表的灵敏度表达式;

实验报告实验心得

实验心得体会 在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下 子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度 成正比,使我受益匪浅. 在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就 会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做光伏的实验,你要 清楚光伏的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事 倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还 要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还 不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽 我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛. 通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考 问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅. 实验心得体会 这个学期我们学习了测试技术这门课程,它是一门综合应用相关课程的知识和内容来解 决科研、生产、国防建设乃至人类生活所面临的测试问题的课程。测试技术是测量和实验的 技术,涉及到测试方法的分类和选择,传感器的选择、标定、安装及信号获取,信号调理、 变换、信号分析和特征识别、诊断等,涉及到测试系统静动态性能、测试动力学方面的考虑 和自动化程度的提高,涉及到计算机技术基础和基于labview的虚拟测试技术的运用等。 课程知识的实用性很强,因此实验就显得非常重要,我们做了金属箔式应变片:单臂、 半桥、全桥比较, 回转机构振动测量及谱分析, 悬臂梁一阶固有频率及阻尼系数测试三个实 验。刚开始做实验的时候,由于自己的理论知识基础不好,在实验过程遇到了许多的难题, 也使我感到理论知识的重要性。但是我并没有气垒,在实验中发现问题,自己看书,独立思 考,最终解决问题,从而也就加深我对课本理论知识的理解,达到了“双赢”的效果。 实验中我学会了单臂单桥、半桥、全桥的性能的验证;用振动测试的方法,识别一小阻 尼结构的(悬臂梁)一阶固有频率和阻尼系数;掌握压电加速度传感器的性能与使用方法; 了解并掌握机械振动信号测量的基本方法;掌握测试信号的频率域分析方法;还有了解虚拟 仪器的使用方法等等。实验过程中培养了我在实践中研究问题,分析问题和解决问 题的能力以及培养了良好的工程素质和科学道德,例如团队精神、交流能力、独立思考、 测试前沿信息的捕获能力等;提高了自己动手能力,培养理论联系实际的作风,增强创新意 识。 实验体会 这次的实验一共做了三个,包括:金属箔式应变片:单臂、半桥、全桥比较;回转机构 振动测量及谱分析;悬臂梁一阶固有频率及阻尼系数测试。各有特点。 通过这次实验,我大开眼界,因为这次实验特别是回转机构振动测量及谱分析和悬臂梁 一阶固有频率及阻尼系数测试,需要用软件编程,并且用电脑显示输出。可以说是半自动化。 因此在实验过程中我受易非浅:它让我深刻体会到实验前的理论知识准备,也就是要事前了 解将要做的实验的有关质料,如:实验要求,实验内容,实验步骤,最重要的是要记录什么 数据和怎样做数据处理,等等。虽然做实验时,指导老师会讲解一下实验步骤和怎样记录数 据,但是如果自己没有一些基础知识,那时是很难作得下去的,惟有胡乱按老师指使做,其 实自己也不知道做什么。 在这次实验中,我学到很多东西,加强了我的动手能力,并且培养了我的独立思考能力。 特别是在做实验报告时,因为在做数据处理时出现很多问题,如果不解决的话,将会很难的 继续下去。例如:数据处理时,遇到要进行数据获取,这就要求懂得labview软件一些基本

机械工程测试技术_期末考试试题A

《机械工程测试技术基础》课程试题A 一、填空题(20分,每空1分) 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为静态测量和动态测量。 2.测量结果与被测真值之差称为绝对误差。 3.将电桥接成差动方式习以提高灵敏度,改善非线性,进行温度补偿。 4.为了补偿温度变化给应变测量带来的误差,工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻。 5.调幅信号由载波的幅值携带信号的信息,而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。 6.绘制周期信号()x t 的单边频谱图,依据的数学表达式是傅式三角级数的各项系数,而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 7.信号的有效值又称为均方根值,有效值的平方称为均方值,它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8.确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类,前者频谱特点是离散的,后者频谱特点是连续的。 9.为了求取测试装置本身的动态特性,常用的实验方法是频率响应法和阶跃响应法。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是:0()()x t t t δ*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 二、选择题(20分,每题2分) 1.直流电桥同一桥臂增加应变片数时,电桥灵敏度将(C)。 A .增大 B .减少 C.不变 D.变化不定 2.调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。 A 相乘 B .相加 C .相减 D.相除 3.描述周期信号的数学工具是(D)。 A .相关函数 B .拉氏变换 C .傅氏变换 D.傅氏级数 4.下列函数表达式中,(C)是周期信号。 A .5cos100()00t t x t t π?≥?=??

清华大学出版社四年级信息技术试卷附答案

四年级信息技术 满分:100分 题号一二三四总分 得分 一、填空题(40分) 1、演示文稿有多种视图方式,分别是、、、 。 2、幻灯片上用来输入文字的虚线框称为。 3、在开始选项卡上的“”组中,可以对所选中的字体进行编辑。 4、在“”选项卡的“幻灯片”组中,单击“”按钮,可以插入新幻灯片。 5、若想在SmartArt图形中添加形状,可以在“SmartArt工具”下的“”选项卡上的“”组中单击“添加形状”的下拉箭头。 二、选择题(20分) 1、PowerPoint窗口中,下列图标中,一般不属于工具栏的是() A.打开 B.粘贴 C.复制 D.插入 2、PowerPoint是下列哪个公司的产品() A.IBM B.Microsoft C.金山 D.联想 第一页共一页

3、运行PowerPoint时,在程序菜单中选择() A.Microsofr Outlook B.Microsoft PowerPoint C.Microsoft Word D.Microsoft Office工具 4、创建新的PowerPoint一般使用下列哪一项() A.内容提示向导 B.设计模版 C.空演示文稿 D.打开已有的演示文稿 5、PowerPoint中,选择幻灯片中的文本时,点击文本区,会出现下列哪种结果() A.文本框变成黑色 B.文本框会闪烁 C.会显示出文本区控制点 D.windows发出响声 三、判断题,正确的打“√”,错误的打“X”(20分) 1、PowerPoint中,选择PowerPoint中的文本时,如果文本选择成功之后,下次就无法再选择该段文本() 2、在PowerPoint的窗口中,无法改变各个区域的大小() 3、要想打开PowerPoint只能从开始菜单选择程序,然后点击Microsoft PowerPoint() 4、PowerPoint中除了用内容提示赂导来创建新的幻灯片,就没有其它的方法了() 5、PowerPoint中,当本次复制文本的操作成功之后,上一次复制的内容不会自动丢失() 四、设计一个简单的演示文稿(20分) 第二页共二页

JGB测试技术基础实验报告

测试技术基础实验报告 2017年06月8日

实验一光栅传感器测位移实验 1、四倍频辨向电路的工作原理 四倍频电路是一种位置细分法,就是使正弦信号在0度、90度、180度、270度都有脉冲输出,可使测量精度提高四倍。 光栅传感器输出两路相位相差为90的方波信号A和B.如图l所示,用A,B 两相信号的脉冲数表示光栅走过的位移量,标志光栅分正向与反向移动.四倍频后的信号,经计数器计数后转化为相对位置.计数过程一般有两种实现方法:一是由微处理器内部定时计数器实现计数;二是由可逆计数器实现对正反向脉冲的计数. ①当光栅正向移动时,光栅输出的A相信号的相位超前B相90,则在一个周期内,两相信号共有4次相对变化:00→10→11→01→00.这样,如果每发生一次变化,可逆计数器便实现一次加计数,一个周期内共可实现4次加计数,从而实现正转状态的四倍频计数. ②当光栅反向移动时,光栅输出的A相信号的相位滞后于B相信号90,则一个周期内两相信号也有4次相对变化:00→01→11→10→00.同理,如果每发生一次变化,可逆计数器便实现一次减计数,在一个周期内,共可实现4次减计数,就实现了反转。 2、四倍频辨向电路波形图

实验二:电容式、涡流式传感器的特性及应用实验 一变面积传感器实验原理及电路 实验电路框图如图2所示。电容的变化通过电容转换电路转换成电压信号,经过差动放大器后,用数字电压表显示出来。 图2 电容式传感器实验电路框图 图3 电容转换电路原理图

图4 二极管环形电桥原理图 1、根据表1实测数据,画出输入/输出特性曲线Uo=f(X),并且计算灵敏度和 非线性误差。 表1-1变面积电容传感器实测数据记录表 输入/输出特性曲线

测试技术基础答案 赵文礼

第2章习题及解答 1.判断正误 (1)凡频谱是离散的信号必然是周期信号。( × )准周期信号 (2)任何周期信号都由频率不同,但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。( × ) (3)周期信号的频谱是离散的,非周期信号的频谱也是离散的。( × ) (4)周期单位脉冲序列的频谱仍为周期单位脉冲序列。( √ ) (5)非周期变化的信号就是随机信号。( × )准周期信号 (6)非周期信号的幅值谱表示的是其幅值谱密度与时间的函数关系。( × ) (7)信号在时域上波形有所变化,必然引起频谱的相应变化。( × ) (8)各态历经随机过程是平稳随机过程。( √ ) (9)平稳随机过程的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征。( √ ) (10)非周期信号的频谱都是连续的。( × ) 准周期信号 (11)单位脉冲信号的频谱是无限带宽谱(√) (12)直流信号的频谱是冲击谱(√) 2.选择正确答案填空 (1)描述周期信号的数学工具是(B )。 A.相关函数 B. 傅里叶级数 C. 拉普拉斯变换 D. 傅里叶变换 (2)描述非周期信号的数学工具是( C )。 A.三角函数 B. 拉普拉斯变换 C. 傅里叶变换 D. 傅里叶级数 (3)将时域信号进行时移,则频域信号将会( D ) A.扩展 B. 压缩 C. 不变 D. 仅有相移 (4)瞬变信号的傅里叶变换的模的平方的意义为( C ) A.信号的一个频率分量的能量 B. 在f处的微笑频宽内,频率分量的能量与频宽之比 C. 在f处单位频宽中所具有的功率 (5)概率密度函数是在(C)域,相关函数是在(A)域,功率谱密度函数是 在(D)域描述随机信号。

《检测技术》期末考试复习题及参考答案

检测技术复习题 (课程代码392220) 一、单项选择题 1.按误差出现的规律分,下列误差不属于系统误差的是() A电子电路的噪声干扰产生的误差; B仪表本身材料,零件工艺上的缺陷; C测量者不良读数习惯引起的误差; D测试工作中使用仪表的方法不正确; 2.下列传感器可以测量温度的是() A 应变片 B AD590 C 氯化锂 D CCD传感器 3. 下列传感器不可以测量振动的是() A 应变片 B电容传感器 C SHT11 D 压电传感器 4.下列测量最准确的是() A 65.98±0.02mm B 0.488±0.004mm C 0.0098±0.0012mm D 1.98±0.04mm 5.下列哪些指标不属于传感器的静态指标() A 精度 B灵敏度 C阻尼比 D 线性度 6.莫尔条纹的移动对被测位移量所起的作用是() A 调制 B 放大 C 细分 D 降噪 7.电涡流式传感器利用涡流效应将检测量的变化转换成线圈的()

A 电阻变化 B 电容变化 C 涡流变化 D 电感变化 8.变压器隔离电路中赖以传递信号的途径是() A.光电耦合 B.磁通耦合 C.漏电耦合 D.电容耦合 9.光照射在某些半导体材料表面上时,半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态,使半导体的导电率增加,这种现象叫() A 内光电效应 B 外光电现象 C 热电效应 D 光生伏特效应 10.下列不具有压电特性的材料是() A 石英 B 钛酸钡 C PVC薄膜 D 霍尔片 11.一般意义上的传感器包含了敏感元件和()两个组成部分。 A放大电路 B 数据采集电路 C 转换电路D滤波电路 12.DS18B20默认的温度分辨率是() A 0.5℃ B 0.25℃ C 0.125℃ D 0.0625℃ 13.两片压电元件串联与单片相比,下列说法正确的是()A串联时输出电压不变,电荷量与单片时相同; B串联时输出电压增加一倍,电荷量与单片时相同; C 串联时电荷量时增加一倍,电容量不变; D串联时电荷量增加一倍,电容量为单片的一半;

清华大学信息技术五年级上册教案课件

信息技术(五年级) 课题一、春的气息——播放动画并初识Flash MX 目标1、观看Flash动画 2、了解Flash MX的操作界面 3、了解Flash MX的工具 重、难点重点:如何播放Flash动画难点:Flash MX的工具 教学过程 一、打开动画片 1、打开FLASH MX 单击“开始”——“程序”——“FLASH MX” 2、学生操作 3、打开FLASH界面 (1)文件—打开—选择“文件”—打开(2)学生观看 二、初识FLASH MX 工作环境 1、认识FLASH界面 (1)标题栏 (2)菜单栏 (3)时间轴 (4)工具箱 (5)属性面板 2、认识FLASH MX 工作界面 三、退出FLASH MX 方法1、执行“文件”——“退出” 方法2:单击关闭按钮 四、学生操作,教师巡视

信息技术(五年级)课题二、新春快乐——制作逐帧动画 目标1、了解Flash MX的工作界面 2、了解什么是逐帧动画 3、制作逐帧动画 重、难点重点:时间轴 难点:制作逐帧动画 教学过程一、层的概念 对于FLASH MX而言,层是一个很重要的概念,因为所做的图形,动画都必须在不同的层完成。 二、关键帧 在时间轴上,每一小方格就是一帧,只有关键帧是可编辑的。 三、对舞台进行设置 1、对舞台进行设置 步骤1:执行“修改”——“文档‘ 步骤2:弹出“文档属性”对话框,进行舞台设置 2、学生操作 3、制作第一帧动画 步骤1:选择工具箱中的“文本”工具,在舞台上输入文字“新春快乐”; 步骤2:单击“箭头”工具,结束文字输入 步骤3:在“属性”面板中设置文字效果及颜色 4、学生操作 5、制作第二、三帧动画 方法同上,将二、三帧插入关键帧,把背景色的背景更改。 四、观看动画效果 执行“控制”——“测试影片”即可 五、学生练习,教师巡视

机械工程测试技术期末考试试题B

《机械工程测试技术基础》课程试题B 1.将电桥接成差动方式习以提高_____,改善非线性,进行_____补偿。 2.调幅信号由载波的_____携带信号的信息,而调频信号则由载波的_____ 携带信号的信息。 3.调幅过程在频域相当于_____过程,调幅装置实质上是一个_____。 4.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为_____和_____。 测量结果与被测真值之差称为测量误差。 5.确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类,前者频谱特点是_____,后者频谱特点是_____。 6.绘制周期信号()x t 的单边频谱图,依据的数学表达式是_____,而双边频谱图的依据数学表达式是_____。 7.周期信号的傅氏三角级数中的n 是从0到+∞展开的。傅氏复指数级数中的n 是从_____到_____展开的。 8.周期信号()x t 的傅氏三角级数展开式中:a n 表示_____,b n 表示_____,a 0表示 直流分量。 9.余弦函数只有_____谱图,正弦函数只有_____谱图。 10.单位脉冲函数0()t t δ-与在0t 点连续的模拟信号()f t 的下列积分:0()()f t t t dt δ∞ -∞-=?g _____。这一性质称为_____。 二、选择题(20分,每题2分) 1.为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作,传感器的两个电容应当连接成( )。 A .并联电路 B .串联电路 C .电桥电路

2.要使RC 低通滤波器的通带加宽,则RC 值应( )。 A.增加 B .减少 C .不变 3.描述非周期信号的数学工具是 ( )。 A 三角函数 B .拉氏变换 C. 傅氏变换 D. 傅氏级数 4.下列信号中,( )信号的频谱是连续的。 A .12()sin()sin(3)x t A wt B wt ??=+++ B .()5sin 303sin x t t =+ C.0()sin at x t e t ω-= 5.数字信号的特征是( ) 。 A .时间上离散、幅值上连续 B .时间、幅值上均离散 C .时间、幅值上都连续 D .时间上连续、幅值上量化 6.测试装置能检测输入信号的最小变化能力,称为( )。 A.精度 B .灵敏度 C .精密度 D.分辨率 7.测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是( )。 A .卷积 B .傅氏变换对 C .拉氏变换对 D .微分 8.多种信号之和的频谱是( )。 A.离散的 B.连续的 C.随机的 D.周期的 9.二阶装置,用相频特性中0()90w ?=-时所对应的频率w 作为系统的固有频率 的估计值,该值与系统阻尼率的大小( )。 A .有关 B .无关 C .略有关系 D .有很大关系 10.滤波器的上、下截止频率为 21,c c f f ,中心频率0f ;则它们的关系是( )。 A .0f B .0f =212c c f f + C.0f =212c c f f -

机械工程测试技术基础(第三版)试卷及答案集

机械工程测试技术基础(第三版)试卷集. 一、填空题 1、周期信号的频谱是离散的,而非周期信号的频谱是的。 2、均方值Ψx2表示的是信号的强度,它与均值μx、方差ζx2的关系是。 3、测试信号调理电路主要有、、。 4、测试系统的静态特性指标有、、。 5、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值,是定度曲线的。 6、传感器按信号变换特性可分为、。 7、当时,可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系,其灵敏度S趋于。 8、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合、的变化,才能使输出有最大值。 9、信号分析的过程主要包括:、。 10、系统动态特性在时域可用来描述,在复数域可用来描述,在频域可用来描述。 11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比,即对共模信号有抑制作用,对信号有放大作用。 12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮,原因是导线间存在。 13、压控振荡器的输出电压是方波信号,其与输入的控制电压成线性关系。 14、调频波的解调又称,其解调电路称为。 15、滤波器的通频带宽和响应时间成关系。 16、滤波器的频率分辨力主要由其决定。 17、对于理想滤波器,滤波器因数λ=。 18、带通滤波器可由低通滤波器(f c2)和高通滤波器(f c1)而成(f c2> f c1)。 19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的;而重复性误差是 由误差引起的。 二、问答题(共30分) 1、什么是测试?说明测试系统的构成及各组成部分的作用。(10分) 2、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点,各有何优点?(10分) 3、选用传感器的原则是什么?(10分) 三、计算题(共55分) 1、已知信号x(t)=e-t (t≥0), (1) 求x(t)的频谱函数X(f),并绘制幅频谱、相频谱。 (2) 求x(t)的自相关函数R x (η) 。(15分) 2、二阶系统的阻尼比ξ=0.2,求ω=ωn时的幅值误差和相位误差,如果使幅值误差不大于10%,应取多大阻尼比?。(10分)3、一电容传感器,其圆形极板r = 4mm,工作初始间隙δ0 =0.3mm, (1)工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±2μm,求电容的变化量。 (2)如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF,读数仪表灵敏度S2=5格/mv,在 Δδ=±2μm时,读数仪表的指示值变化多少格? (ε0 = 8.85×10-12 F/m)(8分) 4、已知RC低通滤波器的R=1KΩ,C=1MF,当输入信号μx= 100sin1000t时, 求输出信号μy 。(7分) 5、(1)在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 (2)如被测量x(t) = sinωt,载波y(t)=sin6ωt,画出各环节信号的波形图。 (15分 一、填空题: 1、连续 2、¢x2=H x2+óx2 3、电桥、放大、调制解调电路 4、非线性度、灵敏度、回程误差 5、斜率 6、组合型、一体化型 7、Δó〈〈ó0定位 8、相邻相反相对相同 9、信号分析、信号处理 10、传递函数、频率函数、脉冲响应函数11、差模12、分布电容 13、频率 14、鉴频、鉴频器 15、反比 16、带宽B 17、1 18、串联19、系统、随机 一、问答题 1、答:测试是测量和试验的综合,是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程,也是获取信息的过程。 (1)测量对象

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