標(biāo)準(zhǔn)答案解析傳感器和測試技術(shù)2010試題卷B

1、WORD格式可編輯上海海事大學(xué)試卷2009 2010學(xué)年第二學(xué)期期末考試傳感器與測試技術(shù)（B卷）標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空題（15分，每空0.5分，答對30個空格得15分）請將正確答案寫在相應(yīng)空格。1、測量 精密度 可表示測量結(jié)果中隨機(jī)誤差大小的程度; 測量 正確度 可表示測量 結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小的程度2、 完整的測量結(jié)果不僅應(yīng)包括被測量的量值，還應(yīng)包括它的 不確定度 。3、能夠感受規(guī)定的 被測量 并按照一定的 規(guī)律 轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置稱 作傳感器，它通常由 敏感 元件和 轉(zhuǎn)換 元件組成。4、 傳感器的靜態(tài)特性中，輸出量的變化量 與引起此變化的 輸入量的變化量 之比稱 為靈敏度5、 定常線性

2、系統(tǒng)在簡諧信號的激勵下，其穩(wěn)態(tài)輸出信號和輸入信號的幅值比被定義為該系統(tǒng)的幅頻特性，穩(wěn)態(tài)輸出信號和輸入信號的相位差 被定義為該系統(tǒng)的相頻特性，相頻特性表達(dá)式中的負(fù)號表示輸出信號 滯后 輸入信號。6、 信號在頻域中的特征可以采用實頻曲線、虛頻 曲線、 單邊譜 曲線、 雙邊譜 曲線等譜圖來描述。7、 電阻應(yīng)變式傳感器的作用是把材料的應(yīng)變 轉(zhuǎn)換成 電阻 的相對變化。8 靜態(tài)特性 、動態(tài)特性 、 抗干擾特性 和負(fù)載效應(yīng) 四個特性指標(biāo)用于衡量動態(tài)測試裝置的性能。9、 工程信號一般由確定 信號和 隨機(jī)信號組成,（舉列）如 振動 、和 噪聲等。10、 為了確定變量間的相互關(guān)系，測量數(shù)據(jù)的常用表達(dá)方式有圖形 、

3、表格 、 表達(dá)式 、和 電信號 。二、簡答題（6小題，每小題5分，共30分）1、Fourier變換的主要思想是什么？答：把復(fù)雜的時域波形，經(jīng) FT分解成若干單一的諧波分量來研究，從而獲得信號的頻率結(jié)構(gòu)以及各諧波幅值和相位信息2、請示意畫出一個方波時域信號，當(dāng)該波形經(jīng)濾波后只存在其基波和2個高次諧波（3階和5階諧波），請示意畫出它的時域波形和相應(yīng)的幅頻曲線。答：標(biāo)準(zhǔn)方波時域信號：專業(yè)技術(shù)分享濾波后方波時域波形及相應(yīng)幅頻曲線:An0f03f05f03、以下信號，哪個是周期信號？哪個是準(zhǔn)周期信號？哪個是瞬變信號?(1)cos2二f0t e ”瞬變信號(2)sin 2二 f0t 4sin f0t準(zhǔn)周期

4、信號(3)cos2二 f0t 2sin3二f0t周期信號4、試說明二階系統(tǒng)阻尼比多采用 0.6-0.8的主要原因。答:對二階系統(tǒng)，當(dāng)阻尼比在0.6-0.8時，系統(tǒng)以較短時間進(jìn)入和穩(wěn)態(tài)值相差 -（2%-5%） 的范圍內(nèi)，且可獲得較為合適的幅頻特性和相頻特性的，即幅值和相位失真小。、綜合題(10+10+15+10+10 共 55 分)1設(shè)間接測量量Z =X+Y,在測量X和Y時是成對的進(jìn)行讀數(shù)并記錄在下表。求直接測 量量X的平均值Xave和標(biāo)準(zhǔn)差sx,以及間接測量量Z的平均值Zave（要求有計算過程）解：解：Xave =4=101.51010Sx 二''(Xi -Xave)2i 4&

5、#39;、(Xi -101.5)2n -1、42.5 =2.1731. 9測量序號12345678910X讀數(shù)1001041029810310199101105102Y讀數(shù)51515450515250505351(10 分)10nZ XiZ Xi1053Zave 二 Xave Yave T°15 51.3 =152.8答：直接測量量X的平均值Xave為101.5，標(biāo)準(zhǔn)差Sx為2.1731，間接測量量Z的平均值Zave為152.8。（要求畫出其幅頻A（ f ）和相頻© （ f ）2、設(shè)有一檢測裝置滿足不失真測試條件，即它的輸出能如實反映輸入變化。請問: a）這樣的裝置，它的頻

6、率響應(yīng)具有什么特點特性曲線）？ （5分）b） b）當(dāng)有如圖所示的信號x（t）輸入該裝置x(t) +0B時，它的輸出信號 y（t）與輸入信號x（t） 的關(guān)系如何描述（要求寫出一般關(guān)系式，并畫出它的示意圖）？（5分）解：a）其頻率響應(yīng)應(yīng)具有這樣的特點:A f 二 A。C,f = -t°2 二 f,t。 C.特性曲線如下圖所示:A(f) 4Aof3、求周期方波的傅里葉級數(shù)（三角函數(shù)形式），畫出An -和© n-®圖。（15分）Ax(t)-To/20To/2-At4A/3 n4A/54A/ n7tx(t)=0汀小2乞t乞0ao2 0To/2x(t)dt 二m 一2(-A)

7、dt o Adt =0I o 0anbn2 To/2=o2 To/22Jx(t)sinnco0tdt =J(_A)si nnotdt +'工o /2To/2Jo!2To/2Asin n otdt2A 1To/210 sinn otdn otTo n o 0n oTo0/sinn o0td n 豹 ot'0 / 22ATon ocosncootcosn豹ot 02 =2OA4A2A(cosn 燈一1) = n 二nc0An = ； an * bn = _ bn - bn4A1x(t) = (sin otsin3 ot3T"o、T"o1-cosn 0() - c

8、osn 01二 n22n = 1,3,5n = 0,2,4711sin5 ot )n = 1,3,55An3w o4、傳感器的選用原則？ （ 10分） 解：（1）靈敏度：越高越好，但過高的靈敏度會縮小其適用的測量范圍；（2）響應(yīng)特性：在所測頻率范圍內(nèi)滿足不失真測量條件；（3）線性范圍：線性范圍越寬，則表明傳感器的工作量程越大。傳感器工作在線性 區(qū)域內(nèi)，是保證測量精確度的基本條件；（4）可靠性：指儀器、裝置等產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能 的能力。它是傳感器和一切測量裝置的生命。（5）精確度：傳感器的輸出與被測量真值一致的程度。它對整個測試系統(tǒng)具有直接 影響。在實際應(yīng)用中應(yīng)該結(jié)合

9、其經(jīng)濟(jì)性來綜合選用傳感器；（6）測量方式：在實際條件下的工作方式。它是選用傳感器時應(yīng)考慮的重要因素。 工作方式不同對傳感器的要求也不同。（7）其它 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、價格便宜、易于維修、易于更換。5、圖所示為應(yīng)變測量的傳感與信號放大裝置。設(shè)電阻應(yīng)變計（工作片）電阻值Ri=120 Q;靈敏度Sg=2.00;其它橋臂的電阻值 R2= R3= R4=120 Q;供橋電壓uo=4 V。試問：（1）當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生1000卩時，輸出電壓為多少？ （ 3分）（2）當(dāng)應(yīng)變片采用100m長導(dǎo)線連接時，已知導(dǎo)線電阻每米 0.3歐姆，則當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生1000卩時，輸出電壓為多少？ （ 3分）此時，應(yīng)變片的實際靈敏度為多少？ （2分）電Uy橋的靈敏度為多少？ （ 2分）u0 = 4V, Sg