傳感器簡答題及答案

1、1. 用頻域描述分析設(shè)備故障有何突出優(yōu)點？答：頻域描述反映了信號的頻率組成及其幅值。2. 信號調(diào)理階段的放大濾波、調(diào)制。解調(diào)的作用分別是什么？什么是采樣定理？采樣頻率是不是越高越好？放大：提高傳感器輸出的電壓、電流和電荷信號使其的幅值和功率可以進(jìn)行后續(xù)的處理。調(diào)制：將微弱的緩變信號加載到高頻交流信號中去，然后利用交流放大器進(jìn)行放大。 解調(diào)：從放大器的輸出信號中提取放大的緩變信號。 濾波：使信號中特定的 頻率成分用過而極大地衰減其他頻率成分。3. 在設(shè)備故障診斷時，為什么要對測試信號進(jìn)行頻域分析？頻域分析法只要是對信號的頻率結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定信號是由哪些成分所組成，以及這些頻率成分幅值的大小。通

2、過對故障特 征頻率及故障特征頻率幅值的分析，就可以準(zhǔn)確地對設(shè)備的故障情況進(jìn)行診斷。4. 什么是功率信號？什么是能量信號？什么是隨機信號？什么是模擬信號？什么是數(shù)字信號？:2功率信號：若信號在區(qū)間(心，+-)的能量是無限的。即x (t)dt，但它在有限區(qū)間(11，t2)的平均功率是有限的，J-=O1t2 2即x2(t)dt這種信號稱功率信號。能量信號：當(dāng)滿足時，認(rèn)為信號的能量是有限的，稱為能量有限信號，簡稱能t2 1 “量信號。隨機信號：是一種不能準(zhǔn)確預(yù)測且未來瞬時值，也無法用數(shù)學(xué)關(guān)系式來描述的信號。模擬信號：在所討論的時間間隔 內(nèi)，對任意時間值，除第一類間斷點外都可以給出確定的函數(shù)的信號。數(shù)字

3、信號：時間離散而幅值量化，稱為數(shù)字信號(幅值 和時間上都離散的信號)。5. 試述信號的幅值譜與系統(tǒng)的幅頻特性之間的區(qū)別。信號的幅值譜表征信號的幅值隨頻率的分布情況，幅值特性指方法電路的電壓放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系。前者描述信號各頻率分 量得幅度后者是系統(tǒng)對輸入各頻率分量得幅度怎么樣變化。6. 周期信號的頻譜圖有何特點？其傅里葉級數(shù)三角函數(shù)展開式與復(fù)指數(shù)函數(shù)展開式的頻譜有何特點？(1) 1.離散性2.諧波性3.收斂性。(2)周期信號的傅里葉級數(shù)三角函數(shù)展開式頻率譜是位于頻率右側(cè)的離散譜，譜線間隔為整 數(shù)個3。復(fù)指函數(shù)是展開式的頻譜其實頻譜總是偶對稱的其虛頻譜總是奇對稱的。7.已知某周期信號的傅立葉級

4、數(shù)展開式為出該信號的頻譜圖。由 已 知 得 均 值 為25x(t) =25-5sin0t+2Ocos(20t+二/2)，試求該周期信號的均值，并畫x t =25 5cosOt 二 / 220cos 2Ot二 / 2當(dāng)3 =0 時 An - 25：n= 0 當(dāng)=0 時 An= 5 一 一2當(dāng)川=20 An =20n =黛/28. 試說明信號的均值、方差、均方值的物理含義。并寫出三者間的聯(lián)系式。均值表示集合平均值或數(shù)學(xué)期望，表達(dá)了信號變化的中心趨勢，方差反映了信號圍繞均值的波動程度，信號的波動量。均方值 在電信號中表示有效值。三者關(guān)系屮x2 = 8x2+ p29. 什么是測試？機械工程測試的主要任

5、務(wù)是什么？用方框圖表示計算機測試系統(tǒng)的一般組成及各部分作用 測試是人們從客觀事物中提取所需信息，借以認(rèn)識客觀事物，并掌握其客觀規(guī)律的一種科學(xué)方法。機械工程測試的主要任 務(wù)是提供被測對象的質(zhì)量依據(jù)提供機械工程設(shè)計、制造研究所需的信息。豐翻凝| -=-冏罪|_M中間轉(zhuǎn)權(quán)蠶!；-；借號處理分折位：整示記砒試雉驗菩AlllnfSffllW 理蕩西10. 什么是系統(tǒng)的動態(tài)特性？系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型有幾種？要使系統(tǒng)有較好的動態(tài)特性，對一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)有何要求？描述測試系統(tǒng)動態(tài)測量是的輸入與輸出之間的函數(shù)關(guān)系的方程，圖形，參數(shù)稱為測量系統(tǒng)的動態(tài)特征。數(shù)學(xué)模型有：時間域，復(fù)數(shù)域，頻率域。一階

6、系統(tǒng)的動態(tài)特性取決于時間常數(shù)T，T越小越好，較小時間常數(shù)可以加快響應(yīng)過程，二階系統(tǒng)的動態(tài)特征是固有頻率e n和阻尼比三。11. 簡要回答以下概念：（1）回程誤差； （2）線性度；（3）靈敏度回程誤差：在相同測試條件下全量程范圍內(nèi)的最大遲滯差值hmax與坐標(biāo)滿量程輸出A的比值的百分率，回程誤差=hmax/A*100%線性度：定度曲線接近擬合直線的程度，在系統(tǒng)標(biāo)稱輸出范圍內(nèi)，世界輸出對擬合直線的最大偏差lmax與滿量程輸出A的比值的百分率。靈敏度：測試系統(tǒng)在靜態(tài)測量師輸出和輸入的變化量之比的極限值。12瀕率響應(yīng)函數(shù)、幅頻特性和相頻特性的物理意義分別是什么？畫出測試系統(tǒng)滿足不失真測試條件時的幅頻特性

7、曲線和相頻特性曲線？圖略頻率響應(yīng)函數(shù)：以 x t = x0ej wt 4x作為輸入作用于測試系統(tǒng)，將系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出y （t）與x （t）之比的定義為測試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。幅頻特性反應(yīng)測試系統(tǒng)對輸入信號頻率分量的幅值縮放能力相頻特性反映出測試系統(tǒng)對輸入信號的e 頻率分量的側(cè)相位的移動程度。13. 線性定常系統(tǒng)有哪些基本特性？說明疊加（線性）特性和頻率保持性在測量？ 線性定常系統(tǒng)的基本特性有線性特性時不變特性微分特性積分特性頻率保持特性 疊加特性在分析線性系統(tǒng)在多輸入同時作用下的總輸出時，可以將多輸入分解成許多單獨的輸入分量，先分析各分量單獨作用于系統(tǒng)所引起的輸出然后將各分量單獨作用的輸出疊加起

8、來便可得到系統(tǒng)的總輸出 頻率保持特性：可分辨是否有外界干擾或系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲對系統(tǒng)影響。14. 什么是能量轉(zhuǎn)換型傳感器？什么是能量控制型傳感器？試舉例說明。在信息變換過程中，需要外電源供給能量的傳感器稱為能量傳感器，如電阻，電容，電感傳感器，在信息傳遞變換過程中不需要外電源供給能量，由能量變換元件構(gòu)成的傳感器稱為能量轉(zhuǎn)換型傳感器。如壓電式，熱電光電式傳感器。15接觸法測溫和非接觸法測溫各有什么特點？接觸法測溫時溫度敏感元件與被測物體相接處，經(jīng)過熱交換后兩者溫度相等。非接觸法測溫，溫度敏感元件通過輻射能量進(jìn)行熱交換，由于輻射能的大小來推算被測物體的溫度。16. 差動型可變磁阻式電感傳感器在使用時，

9、常把兩個線圈接在一個電橋中，這樣做有什么好處？請畫出電感電橋的接線圖。差動型可變點感傳感器線性更好，測量精度以及另名都高，外界影響小。17什么是壓電效應(yīng)？壓電式傳感器的后接電荷放大器有何特點？壓電效應(yīng)指對某些晶體來說當(dāng)在他們上面加上一定的壓力，就能使這些晶體表面帶電，從而在晶體內(nèi)部產(chǎn)生一定的電場的效應(yīng)。電荷放大器的特點：將電荷變換為其正比的電壓，將高輸出阻抗變?yōu)榈洼敵鲎杩箤C械量轉(zhuǎn)變成與其成正比的微電荷Q，而且輸出阻抗Ra極高。18. 簡述光電式轉(zhuǎn)速儀的工作原理？并畫出測試原理圖。光電式轉(zhuǎn)速儀通過安裝在被測周上的多孔圓盤，來控制照于光電元件光通量的強弱，從而產(chǎn)生于被測軸轉(zhuǎn)速成比例的電脈沖信精品

10、資料號，經(jīng)整形放大電路和數(shù)字式頻率計即可顯示出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值。石19. 簡述金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何不同 金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機械變形而引起導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值發(fā)生變化，金屬電阻應(yīng)變電阻效應(yīng)，主要以結(jié)構(gòu)尺 寸變化為主，即形變效應(yīng)。而半導(dǎo)體材料的應(yīng)變電阻效應(yīng)主要基于壓阻效應(yīng)。20. 簡述兩類扭矩的測量原理，并舉例說明相應(yīng)的扭矩傳感器。磁電感應(yīng)原理：即軸上的凹凸引起磁路磁阻變化一次，磁通隨之變化一次，線圈中便產(chǎn)生了感應(yīng)電勢，按比原理制成的傳感 測扭器。有磁電式扭矩傳感器。用過李勇金屬應(yīng)變量與其電阻變化量成正比原理制成的金屬應(yīng)變器也可以測扭矩，如電阻應(yīng) 變式扭矩傳感器。頻

11、特性曲線？并在圖中準(zhǔn)確標(biāo)出截止頻率，指21. 濾波器的作用是什么？試畫出低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器、的幅明它們的通帶范圍。R cu1卜o1/VZOikzr2WTll黔 f lZCZlTTZlT轉(zhuǎn)泄住避器甘*師汁ie*swrt22. 調(diào)制的目的是什么？解調(diào)的目的是什么？什么是幅度調(diào)制？畫出幅度調(diào)制與解調(diào)過程的方框圖:將一個高頻正弦信號調(diào)制的目的：解決微弱緩變信號的放大以及信號的傳輸問題。解調(diào)的目的：恢復(fù)被調(diào)制的信號。幅度調(diào)制與測試信號相乘使載波信號隨測試信號的變化而變化。緩變信號通過調(diào)制高頻交流信號通過放大放大后的交流信號通過解調(diào)解調(diào)后的緩變信號23. 應(yīng)變片和固定電阻作為橋臂元件，試畫

12、出單臂電橋、半橋和全橋的工作電路？其輸出各有什么不同？U= 1Z4KE円*?&悟U=1/2KeEaJ=E.5eiaiSi5E 壬全楮U = KeEHE步匕甲1更 W N兀;ELG 竝24什么是電橋的和差特性？女M可利用電橋和差特性來進(jìn)行溫度補償和消除非線性誤差？通過相鄰邊兩橋臂電阻變化是各自引起的輸電壓相加，因此在電阻變化時其他電阻可以平衡電阻由外界引起的誤差25已知信號x(t)為矩形信號，其時域表達(dá)式如圖所示，試求信號x(0.5t)的傅里葉變換x(0.5 )=1/ |0.5|*X( f /0.5) =2X(2f)噥解：x(f) = 2sin c(2 兀 fTJ2x(2f) = 4T1 sin

13、 c(4fT1). j 可26. 應(yīng)變電橋測量力F，如圖所示，電阻應(yīng)變片 R、&、Rs、R4已分別粘在試件上。分別畫出(8)和(b)兩種情況的電橋連接圖(要求既能測出力 F，又能進(jìn)行溫度補償可接固定電阻)，并進(jìn)行必要的說明(a)x(t)C 斗 y(t)27. 由RC組成無源低通濾波器，已知 R=500( Q)，C=10(F)，試求:(1)求截止頻率f0，并畫出該濾波器的幅頻示意圖。(2)設(shè)輸入信號 x(t) =0.2cos(125.6t -二 /4)，判斷該信號是否在該濾波器的通頻帶內(nèi)(1) f0=1/(2 “Rc)=30Hz(2) 仁 3(2 n=20Hzf0該信號在通頻帶的。28.某一階線

14、性系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為12j 1，輸入信號x(t) = 2sin 2求系統(tǒng)輸出信號 y(t) 的頻率、2 2幅值和相位 H)=1/(2j 心+1)=1心+4 )-2j W(1+4 - )且 3=1/2a(3)= . P( J2QC )2 = .1/(1 4 2)24 2/(1 4 2)2 =1/ ：1 4 2 =1/ .2() = arcQ( )/P( )二arc(-2，) = arc( -1) - -45 所以 Ay=Ax A(3)=1.414 (根號 2) 因為線性系統(tǒng)，所以y (t) =1.414sin (t/2-45 )頻率不變。1. 周期信號頻譜的特點，離散性，諧波性，收斂性。2.

15、模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D ）過程的順序是采樣，量化，編碼。時域信號的特征值是,均值，均方值，方差。3. 信號的頻譜函數(shù)可表示為幅值頻譜和相位頻譜；系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)可表示為幅頻特性和相頻特性。4. 在數(shù)字信號處理過程中， 頻混是由于不滿足采樣定理引起的，泄露是由于信號的加窗截斷引起的。5. 信號的均值描述信號的中心變化趨勢，均方值描述信號的平均功率，方差描述信號的波動量。6. A/D轉(zhuǎn)換是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的裝置。模擬信號是指時間和幅值都具有連續(xù)特性的信號。7. 時間常數(shù)t是反映一階系統(tǒng)動態(tài)特征重要參數(shù)，描述二階系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)是 固有頻率3 n和阻尼比Z8. 干擾形成需要三個條件：干擾源，干

16、擾的耦合通道和干擾的被接受通道。9. 線性系統(tǒng)最需要的特性就是線性特性，時不變特性和微分積分特性，頻率保持特性。10. 從狹義上講，傳感器的作用是用來實現(xiàn)由非電信號到電信號的轉(zhuǎn)換。11. 通常傳感器由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件，轉(zhuǎn)換電路等三部分組成，是能把外界物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號的器件和裝置。物 性型傳感器的最大特點是其性能隨材料的不同而不同。12. 要形成渦流必須具備兩個條件。金屬導(dǎo)體和變化磁場或?qū)w作切割磁感線運動。13. 電容式傳感器可分為 變極距型，變面積型，變介電常數(shù)型三種14. 屬于能量控制行傳感器有 電阻式傳感器，電容式傳感器等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有光電式、熱電式傳感器等15. 壓電式傳感器的前置放大器有兩種形式：電壓放大器和電荷放大器。其中，后接電荷放大器時，可不受連接電纜長度限制。16. 交流電橋各橋臂的復(fù)阻抗分別為z1，z2，z3，z4，各阻抗的相角分別為、：2、 篤、；：4， 其平衡條件應(yīng)為Z1*Z2=Z3*Z4 和用3 二 2 川呵417. 電阻應(yīng)變片的配用測量電路采用差動電橋時，不僅可以消除非線性誤差_，同時還能起到溫度補償_的作用18. 、溫度誤差的線路補償法是利用電橋的差動連接實現(xiàn)的19. 、在測試裝置中，從調(diào)制信號的方法來看，當(dāng)用12kHZ的交流信號作為電橋的激勵電壓時，其