測(cè)試技術(shù)習(xí)題答案版

1、測(cè)試技術(shù)復(fù)習(xí)題一、 填空題:1. 一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)為T，被測(cè)信號(hào)的頻率為1/T，則信號(hào)經(jīng)過測(cè)試系統(tǒng)后，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差為（ -45 度 ）.2. 一階系統(tǒng)的動(dòng)特性參數(shù)是（ ），為使動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，該參數(shù)（ 越小越好 ）。3. 周期信號(hào)的頻譜是離散的，同時(shí)周期信號(hào)具有（ 諧波性 ）和（ 收斂性 ）特性。4. 周期信號(hào)的頻譜具有（ 離散 ）特點(diǎn)，瞬變非周期信號(hào)的頻譜具有（ 對(duì)稱 ）特點(diǎn)。5. 模似信號(hào)是指時(shí)間和幅值都具有（ 連續(xù) ）特性的信號(hào)。 6. 信號(hào)在時(shí)域被壓縮，則該信號(hào)在頻域中的（ 低頻 ）成分將增加。7. X(F)為x(t)的頻譜，W(F)為矩形窗函數(shù)w(t)的頻譜，二者時(shí)域相乘

2、，則頻域可表示為（ X(F)* W(F) ），該乘積后的信號(hào)的頻譜為（ 連續(xù) ）頻譜。8. 根據(jù)采樣定理，被測(cè)信號(hào)的頻率f1與測(cè)試系統(tǒng)的固有頻率f2關(guān)系是（ f2>2 f1 ）。9. 正弦信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)是一個(gè)同頻的（ 余弦 ）函數(shù)。10. 對(duì)二階系統(tǒng)輸入周期信號(hào)x(t) =acos(wt+q)，則對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的頻率（不變 ），輸出信號(hào)的幅值（ 震蕩或衰減），輸出信號(hào)的相位（延遲 ）。11. 時(shí)域是實(shí)偶函數(shù)的信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的頻域函數(shù)是（ 實(shí)偶 ）函數(shù)。12. 頻域是虛奇函數(shù)的信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的時(shí)域函數(shù)是（ 實(shí)奇 ）函數(shù)。13. 引用相對(duì)誤差為0.5%的儀表，其精度等級(jí)為（ 0.5 ）級(jí)。14

3、. 某位移傳感器測(cè)量的最小位移為0.01mm，最大位移為1mm，其動(dòng)態(tài)線性范圍（或測(cè)量范圍）是（ 40 ）dB。 15. 測(cè)試裝置輸出波形無失真但有時(shí)間延遲t的有失真測(cè)試條件是：裝置的幅頻特性為（ 常數(shù) ），相頻特性為（ w與w為線性關(guān)系 ）；輸出波形既不失真又無延遲的條件是：幅頻特性為（ 常數(shù) ），相頻特性為（ w=0 ）。 16. 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試不失真的頻率響應(yīng)特性滿足 權(quán)函數(shù) ， 幅值 或 時(shí)延 。17. 若采樣頻率過低，不滿足采樣定理，則采樣離散信號(hào)的頻譜會(huì)發(fā)生（ 混疊 ）現(xiàn)象。對(duì)連續(xù)時(shí)域信號(hào)作加窗截?cái)嗵幚?，必然?huì)引起頻譜的（ 泄露 ）現(xiàn)象。18. 若信號(hào)滿足y(t)=kx(t)關(guān)系

4、，其中k常數(shù)，則其互相關(guān)系數(shù)pxy()=（ 1 ）.19. 頻率不同的兩個(gè)正弦信號(hào)，其互相關(guān)函數(shù)Rxy()=（ 0 ）.20. 同頻的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)，其互相關(guān)函數(shù)Rxy()=（ 1 ）.21. 周期信號(hào)的頻譜是 離散 頻譜，各頻率成分是基頻的 整數(shù) 倍。22. 雙邊譜的幅值為單邊譜幅值的 1/2 。23. 自相關(guān)函數(shù)是 偶 （奇或偶）函數(shù)，其最大值發(fā)生在= 0 時(shí)刻，當(dāng)時(shí)延趨于無窮大時(shí)，周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)仍然是同 頻率 的 周期信號(hào) 。24. 概率密度函數(shù)是在 幅值 域上對(duì)信號(hào)的描述，相關(guān)函數(shù)是在 時(shí)延 域上對(duì)信號(hào)的描述。25. 自相關(guān)函數(shù)的傅立葉變換是 自功率譜密度 函數(shù)。26. 頻率

5、響應(yīng)函數(shù)是系統(tǒng)輸出的 傅里葉 變換與輸入的 傅里葉 的比，也是當(dāng)系統(tǒng)輸入為正弦信號(hào)時(shí)，輸入與輸出的 復(fù)數(shù)比 。27. 信號(hào)的時(shí)域描述，以 時(shí)間 為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述，以 頻率 為獨(dú)立變量。28. 周期信號(hào)的頻譜具有三個(gè)特點(diǎn)： 離散性 ， 諧波性 ， 收斂性 。29. 非周期信號(hào)包括 準(zhǔn)周期 信號(hào)和 瞬態(tài)非周期 信號(hào)。30. 對(duì)信號(hào)的雙邊譜而言，實(shí)頻譜（幅頻譜）總是 偶 對(duì)稱，虛頻譜（相頻譜）總是 奇 對(duì)稱。31. 均方值x2表示的是信號(hào)的強(qiáng)度，它與均值x、方差x2的關(guān)系是x2=x2- x 2 。 32. 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性在時(shí)域可用 脈沖響應(yīng)函數(shù) 來描述，在復(fù)數(shù)域可用 傳遞函數(shù) 來描述，在頻

6、域可用 頻響函數(shù) 來描述。33. 某一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為，輸入信號(hào)，則輸出信號(hào)的頻率為 1/2 ，幅值 1/2 ，相位 -45度 。34. 傳遞函數(shù)分別為和的兩個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度是（ 3*41=123 ）。35. 當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系為時(shí)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn) 不失真 測(cè)試。此時(shí)，系統(tǒng)的頻率特性為 。36. 變間距式電容傳感器的靈敏度與（ 極距平方 ）成反比，所以適合于微小位移的測(cè)量.變面積式電容傳感器的靈敏度與（ 極距 ）成反比，所以不適合微小位移的測(cè)量. 37. 可變磁阻式傳感器的靈敏度與氣隙大小的關(guān)系是：氣隙越小，靈敏度（ 越高 ）。 38. 變間隙式電容式傳感器常

7、作成差動(dòng)的，其主要目的之一是（ 提高靈敏度 ），目的之二是（ 提高線性度 ），目的之三是（ 克服外界條件對(duì)精度的影響 ）。39. 半導(dǎo)體應(yīng)變片傳感器的工作原理是基于（ 壓阻 ）效應(yīng)；渦電流式傳感器的工作原理是利用金屬導(dǎo)體在交變磁場(chǎng)中的（ 渦流 ）效應(yīng)40. 壓電式傳感器是利用某些材料的（ 壓電效應(yīng) ）特性來制作的傳感器。41. 半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是基于（ 壓阻 ）效應(yīng)。半導(dǎo)體材料在沿著某一軸向受到（ 外力 ）作用時(shí)，其（ 電阻率 ）發(fā)生變化的現(xiàn)象它的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)（ 高 ）。42. 差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理是（互感現(xiàn)象），故也稱其為（ 互感型 ）傳感器。43. 壓電式傳感

8、器使用（電荷）放大器時(shí)，輸出電壓幾乎不受聯(lián)接電纜長(zhǎng)度變化的影響。 44. 壓電傳感器的前置放大器的主要作用是 使傳感器的高阻抗輸出變?yōu)榈妥杩馆敵?和 放大傳感器輸出的微弱信號(hào) 。45. 壓電式傳感器的測(cè)量電路（即前置放大器）有兩種形式： 電壓 放大器和 電荷 放大器，后接 電荷 放大器時(shí)，可不受連接電纜長(zhǎng)度的限制。46. 渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導(dǎo)體在交流磁場(chǎng)中的 渦流 效應(yīng)。47. 電橋的作用是把電感、電阻、電容的變化轉(zhuǎn)化為 電壓或電流 輸出的裝置。48. 調(diào)幅是指一個(gè)高頻的正（余）弦信號(hào)與被測(cè)信號(hào) 相乘 ，使高頻信號(hào)的幅值隨被測(cè)信號(hào)的 幅值 而變化。調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的

9、 卷積 。49. 調(diào)頻是利用信號(hào)電壓的 幅值 控制一個(gè)振蕩器，使其輸出為等幅波，而 載波頻率 與信號(hào)電壓成正比。50. 當(dāng) 單位長(zhǎng)度電阻值為常數(shù) 時(shí)，可變磁阻式電感傳感器的輸出和輸入成近似線性關(guān)系，其靈敏度S趨于 單位長(zhǎng)度電阻值 。51. 動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上同時(shí)設(shè)有電阻和電容平衡旋鈕，原因是導(dǎo)線間存在 分布電容 。52. 周期信號(hào)可按三角函數(shù)分解成下列形式：，其中， 1T0-T02T02x(t)dt ，2T0-T02T02xt*cosnw0t dt，2T0-T02T02xt*sinnw0t dt。53. 根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)的不同，調(diào)制可分 調(diào)幅 、 調(diào)頻 、 調(diào)相 。54. 從時(shí)域看，系統(tǒng)的輸出是

10、其輸入與該系統(tǒng) 脈沖響應(yīng)函數(shù) 的卷積。55. 信號(hào)的時(shí)域描述，以 時(shí)間 為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述，以 頻率 為獨(dú)立變量。56. 如果一個(gè)信號(hào)的最高頻率為50Hz，為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于 100 Hz。57. 帶通濾波器的中心頻率F=500HZ，負(fù)3分貝點(diǎn)的帶寬B=10HZ，則該濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q=（50）。58. 常用濾波器的上、下截止頻率、的定義為幅頻特性曲線降為最大值的 1/2 倍時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率為截止頻率，其帶寬 B= - ，若為倍頻程濾波器與的關(guān)系為 =2 。59. 濾波器的分辨率越高，則測(cè)量信號(hào)時(shí)其響應(yīng)速度（ 越慢 ）。 60. 濾波器的帶寬和響應(yīng)時(shí)間

11、成 反比 關(guān)系。濾波器的頻率分辨力主要由其帶寬決定。61. 帶通濾波器的上下限截止頻率為fc2、fc1，其帶寬B = - ；若其帶寬為1/3倍頻程則fc2 = 213 fc1。62. 濾波器的倍頻程數(shù)n值越小，其品質(zhì)因數(shù)是 越大 。63. 恒帶寬比濾波器的帶寬與其中心頻率0是 比值為常數(shù) 。64. 脈沖函數(shù)的頻譜是 均勻譜 ，非周期信號(hào)的頻譜是 連續(xù)譜 。65. 將信號(hào)在時(shí)域進(jìn)行擴(kuò)展，則信號(hào)在頻域?qū)?壓縮 。66. 交流調(diào)幅電橋的載波頻率通常是調(diào)制信號(hào)頻率的 10倍以上 。67. 壓電式振動(dòng)傳感器輸出電壓信號(hào)與輸入振動(dòng)的 加速度 成正比。68. 兩個(gè)同頻方波的互相關(guān)函數(shù)曲線是 三角波 。兩個(gè)不

12、同頻的簡(jiǎn)諧信號(hào)，其互相關(guān)函為 0 。69. 數(shù)字信號(hào)處理中，采樣頻率fa與被測(cè)信號(hào)中最高頻率成分fc的關(guān)系應(yīng)為 fa >2fc 70. 信號(hào)(t)的自功率譜密度函數(shù)Sx(f)是 (t)的自相關(guān)函數(shù)Rx(t)的傅里葉變換 71. 信號(hào)(t)和y(t)的互譜Sxy(f)是 互相關(guān)函數(shù)Rxy(t)的傅里葉變換 72. 調(diào)幅信號(hào)經(jīng)解調(diào)后必須經(jīng)過 檢波 73. 方波信號(hào)的諧波頻率是基波頻率的 整數(shù)倍 。74. 工程中常見的周期信號(hào)其諧波的幅值隨諧波的頻率增加而 衰減 。75. 提高二階系統(tǒng)的固有頻率，可以擴(kuò)大系統(tǒng)的工作 頻率 范圍。76. 設(shè)時(shí)域信號(hào)x(t)的頻譜為X(f)，則時(shí)域信號(hào) x(t)e

13、-j2f0t 的頻譜為X(ffo）。77. 當(dāng)電阻應(yīng)變片式傳感器拉伸時(shí)，該傳感器電阻 變大 78. 自感型傳感器的兩線圈接于電橋的相鄰橋臂時(shí)，其輸出靈敏度 提高一倍 。79. 極距變化型電容式傳感器，其靈敏度與極距 平方成反比 80. 壓電式傳感器是高阻抗傳感器，要求前置放大器的輸入阻抗 很大 。81. 變間隙式電容傳感器測(cè)量位移量時(shí)，傳感器的靈敏度隨 間隙的減小 而增大。82. 為消除壓電傳感器聯(lián)接電纜分布電容變化對(duì)輸出靈敏度的影響，可采用電荷放大器 。83. 隨電纜電容的增加，壓電式加速度計(jì)的輸出電荷靈敏度 相應(yīng)減小 。84. 壓電式加速度計(jì)，其壓電片并聯(lián)可提高 電荷靈敏度 。85. 磁電

14、式絕對(duì)振動(dòng)速度傳感器測(cè)振頻率應(yīng) 遠(yuǎn)高于 其固有頻率。86. 壓電式加速度傳感器的工作頻率應(yīng) 遠(yuǎn)高于 其固有頻率。87. 一個(gè)相鄰雙臂工作的測(cè)力電橋，如果將兩工作臂的一個(gè)應(yīng)變片均改為兩個(gè)應(yīng)變片串聯(lián)，則電橋的輸出電壓 加大兩倍 88. 一個(gè)相鄰雙臂工作的測(cè)力電橋，如果將兩工作臂的一個(gè)應(yīng)變片均改為兩個(gè)應(yīng)變片并聯(lián)，則電橋的輸出電壓 不變 89. 若電阻應(yīng)變片的輸入信號(hào)為正弦波，則以該應(yīng)變片為工作臂的直流測(cè)量用橋的輸出是 正弦波 90. 在時(shí)域中計(jì)算的信號(hào)總能量，等于在頻域中計(jì)算的信號(hào) 總能量 91. 周期信號(hào)截?cái)嗪蟮念l譜必是 連續(xù) 的92. 設(shè)信號(hào)x(t)的自功率譜密度函數(shù)為常數(shù)，則其自相關(guān)函數(shù)為 非

15、常數(shù) 93. 同頻、同相位的正弦信號(hào)與方波信號(hào)作互相關(guān)其結(jié)果為 同頻余弦 信號(hào)94. 直流信號(hào)被截?cái)嗪蟮念l譜必是 連續(xù)非周期 的95. 二階欠阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的幅頻特性曲線中，幅值最高處的頻率 等于系統(tǒng)固有頻率 96. 用電渦流傳感器探測(cè)金屬零件表面裂紋，則電渦流傳感器是 自感高頻反射型 式的97. 半導(dǎo)體式應(yīng)變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是 電阻率 .98. 頻響函數(shù)反映了系統(tǒng)響應(yīng)的 穩(wěn)態(tài) 過程99. 變極距型電容傳感器的輸出與輸入，成 非線性 關(guān)系100. 從時(shí)域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng) 脈沖 響應(yīng)的卷積101. 兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為和，則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測(cè)試系統(tǒng)，其相頻特性為

16、 + 102. 設(shè)有一電路，是工作橋臂，是固定電阻，且。工作時(shí)，則電橋輸出電壓（ R12R1 ）。為電橋的電源電壓103. 調(diào)幅過程相當(dāng)于在時(shí)域中將調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào) 相乘 104. 一帶通濾波器，其中心頻率是，帶寬是，則濾波器的品質(zhì)因數(shù)等于/B105. 為使電纜的長(zhǎng)短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應(yīng)選用 D電荷 放大器106. 相敏檢波通過比較 輸出信號(hào) 和 參考信號(hào) 的 相位差 來判別信號(hào)的極性。  二、簡(jiǎn)答題1） 為什么選擇測(cè)試裝置時(shí)，需考慮待測(cè)信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)？在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷時(shí)，若測(cè)試裝置的幅頻特性不為常數(shù)，會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？考慮頻率結(jié)構(gòu)能更好的選擇合適的測(cè)試裝置，提高測(cè)試

17、效果；會(huì)失真，測(cè)試結(jié)果失真，導(dǎo)致誤判2） 設(shè)計(jì)一階測(cè)試系統(tǒng)，若要求輸入信號(hào)為2000Hz時(shí)其輸出信號(hào)的幅值誤不超過10%，其轉(zhuǎn)折頻率是多少？r=1-11+(w) =1w(1-r)*r(2-r) =12*200*(2-0.1)0.1*(2-0.1)=0.0365fH=12=4.363） 一階測(cè)試系統(tǒng)的頻響函數(shù)為H(j)=1/(1+j)，分析當(dāng)測(cè)試信號(hào)為 x(t)=sint+sin5t 時(shí)，有無波形失真現(xiàn)象，誤差為多少？y(t)=12sint-4+110sin5t-25 存在幅值和相位失真，輸出波形會(huì)畸變4） 某截面積為5cm2的試件，已知材料的彈性模量為2.0×1011 N/m 2 ，

18、沿軸向受到105 N的拉力，若沿受力方向粘貼一阻值為120、靈敏系數(shù)為2的應(yīng)變片，試求出其R。5） 用熱電阻溫度計(jì)測(cè)量熱源的溫度，將該溫度計(jì)從20的室溫突然放入85的熱源時(shí)，求10S后測(cè)得的溫度和最終示值的相對(duì)誤差？已知一階測(cè)試系統(tǒng)熱電阻溫度計(jì)的時(shí)間常數(shù)=6S。經(jīng)過10S后測(cè)得的溫度為 偏離最終示值的相對(duì)誤差為6） 電渦流傳感器能否測(cè)量塑料物體移動(dòng)的位移？若能測(cè)量理由是什么？不能測(cè)量理 由是什么？應(yīng)采取什么措施改進(jìn)，就可以用電渦流傳感器測(cè)量了。7） 一電容測(cè)微儀，其傳感器的圓形極板半徑r=4mm，工作初始間隙=0.3mm，介電常數(shù)=8.85×10-12F/m，試求： 1) 工作中，若

19、傳感器與工件的間隙變化量=2m，(+-1)電容變化量是多少? 2) 若測(cè)量電路的靈敏度S1=100mV/PF，讀數(shù)儀表的靈敏度S2=5格/ mV，當(dāng)=2m(+-1)時(shí)，讀數(shù)儀表示值變化多少格? 8） 壓電加速度傳感器與電荷放大器連接的等效電路如題圖所示。圖中C為傳感器固有電容、電纜等效電容和放大等效電容之和。已知傳感器電荷靈敏度Sq =100PC/g,反饋電容Cf =1000pF，試求當(dāng)被測(cè)加速度為0.5g時(shí)，輸出電壓是多少?(g為重力加速度)Uo=Q/Cf，a=Q/Sg Uo=0.05V9） 齒輪隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知齒數(shù)Z=60，當(dāng)磁電式速度計(jì)測(cè)得頻率計(jì)感應(yīng)電勢(shì)頻率f=2400Hz時(shí)，求被測(cè)軸

20、的轉(zhuǎn)速(r/min)。f=n*z/60 n=60*f/z=2400 r/min10） 電感式、差動(dòng)電感式和差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)有何區(qū)別?電感式:電磁感應(yīng)原理差動(dòng)電感式:電磁感應(yīng)原理，中間多加了銜鐵，靈敏度高，線性好差動(dòng)變壓器式傳感器:互感現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)類似于變壓器11） 欲測(cè)氣流壓力，擬采用電容式、電感式和壓電式傳感器，試?yán)L出可行方案原理圖。12） 壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么？壓電片處于殼體和一質(zhì)量塊之間，用強(qiáng)彈簧將質(zhì)量塊和壓電片壓緊在殼體上加速度傳感器要通過質(zhì)量塊把加速度轉(zhuǎn)換為力作用在壓電片上。13） 測(cè)試裝置的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性各包括那些？靜態(tài)特性

21、：（1）線性度，（2）靈敏度，（3）回程誤差，（4）分辨率，（5）零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移。動(dòng)態(tài)特性：（1）傳遞函數(shù)，（2）頻率響應(yīng)函數(shù)，（3）脈沖響應(yīng)函數(shù)，（4）環(huán)節(jié)的串聯(lián)和并聯(lián)。14） 測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件是什么？各頻率分量的幅值輸出比輸入放大同樣倍數(shù)；各頻率分量的滯后相位與各自的角頻率成正比15） 如何根據(jù)測(cè)試信號(hào)中有用成分和干擾成分的頻譜來選擇濾波器種類和設(shè)定其參數(shù)？如果測(cè)試信號(hào)中有用的信號(hào)是低頻信號(hào)，或者其干擾信號(hào)是高頻信號(hào)，則要使用低通濾波器；如果測(cè)試信號(hào)中有用的信號(hào)是高頻信號(hào)，混有低頻干擾信號(hào)，則要使用高通濾波器；如果測(cè)試信號(hào)中的干擾信號(hào)是某個(gè)頻段的信號(hào)則要使用帶阻濾波器；如

22、果測(cè)試信號(hào)中有用的信號(hào)是某個(gè)頻度的信號(hào)則要使用帶通濾波器。16） 若信號(hào)頻率為5000Hz，請(qǐng)問模擬信號(hào)采樣后的混迭頻率是多少Hz？17） 為什么在實(shí)際測(cè)量中采樣頻率通常要大于信號(hào)中最高頻率成分的3到5倍？2倍是理想濾波器條件下的結(jié)果，實(shí)際工作中，實(shí)際濾波器不可能有理想的截止特性，在其截止頻率之后總有一定的過渡帶，為更好的消除混疊，選3-5倍18） 比較極距變化型與面積變化型電容傳感器的靈敏度。極距：S=-0A12 面積：S=0r22=常數(shù)相同測(cè)試條件下，極距靈敏度較面積的高，但變面積型的線性度好19） 直流電橋平衡條件是什么？交流電橋平衡條件是什么？試說明動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀除需電阻平衡外，還需調(diào)

23、電容平衡的原因？直流：R1*R3=R2*R4。交流：Z1*z3=z2*z4；1+3=2+4，調(diào)平電容使相位角滿足平衡條件20） 影響電容式極距變化型傳感器靈敏度的因素有哪些？提高其靈敏度可以采取哪些措施，帶來什么后果？電容自身參數(shù)、極板表面積、極距、溫度、電源電壓等減小極距變化范圍；采用差動(dòng)連接式，提高靈敏度和線性度21） 畫出平衡電橋的工作原理圖，并簡(jiǎn)述平衡電橋的工作原理。22） 哪些傳感器可選作小位移傳感器？  變極距型電容式、變氣隙型電感式、電渦流式、壓電式、霍爾 式、氣動(dòng)流量式、應(yīng)變電阻式。23） 電渦流傳感器除了能測(cè)量位移外，還能測(cè)量哪些非電量？振動(dòng)，轉(zhuǎn)速，距離，厚度等24

24、） 試用雙螺管線圈差動(dòng)型電感傳感器做成一個(gè)測(cè)力傳感器。用簡(jiǎn)圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡(jiǎn)要說明其作用原理；傳感器的結(jié)構(gòu)如圖a所示，它由傳力塊、彈性圓桶、雙螺管線圈、銜鐵、傳感器座等幾 部分組成。 原理：被測(cè)力 F 通過傳力塊作用在彈性圓桶上，彈性圓桶的變形帶動(dòng)銜鐵移動(dòng)，使雙 螺管線圈的電感量發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)力的測(cè)量。25） 為什么信號(hào)截?cái)嗪蟊厝粫?huì)引起泄漏誤差? 時(shí)域采樣是如何引起信號(hào)頻譜的周期延展及頻率混疊的？信號(hào)截?cái)嘁院螽a(chǎn)生的能量泄漏現(xiàn)象是必然的，因?yàn)榇昂瘮?shù)w(t)是一個(gè)頻帶無限的函數(shù)，所以即使原信號(hào)x(t)是限帶寬信號(hào)，而在截?cái)嘁院笠脖厝怀蔀闊o

25、限帶寬的函數(shù)，即信號(hào)在頻域的能量與分布被擴(kuò)展了時(shí)域采樣就是把信號(hào)與周期單位脈沖序列相乘，對(duì)應(yīng)在頻域就是兩個(gè)信號(hào)頻譜的卷積。由于周期單位脈沖序列的頻譜也是一個(gè)周期脈沖序列，根據(jù)脈沖函數(shù)的卷積特性，采樣信號(hào)的頻譜是把原信號(hào)的頻譜移至脈沖發(fā)生處，又由于脈沖序列的周期性，所以導(dǎo)致采樣后信號(hào)的頻譜產(chǎn)生周期延展。（6分） 當(dāng)采樣頻率fs小于信號(hào)頻率fc的兩倍，則原信號(hào)的頻譜在移至脈沖序列發(fā)生處的時(shí)候，相互之間會(huì)產(chǎn)生交疊，從而產(chǎn)生頻率混疊。（6分）26） 下圖是一種傳感器的工作原理圖，試問這是何種形式的傳感器？用圖中的符號(hào)簡(jiǎn)述其工作原理。圖 1 傳感器工作原理圖27） 數(shù)字信號(hào)處理的一般步驟是什么

26、？可以采取什么措施提高信號(hào)處理精度？模數(shù)轉(zhuǎn)換、采樣、量化、編碼；減小量化誤差，選擇合適的采樣頻率，減少泄露，提高頻率分辨率等28） 以一階RC低通濾波器對(duì)單位階躍響應(yīng)的特性，說明帶寬B與信號(hào)建立時(shí)間的關(guān)系。設(shè)=RC，則低通濾波器的截止頻率為。從響應(yīng)曲線可知：當(dāng)t=時(shí)，u0(t)=0.63；當(dāng)t=5時(shí)，u0(t)=0.993；當(dāng)t5時(shí)，幅值誤差已小于0.7%，說明輸出信號(hào)己趨穩(wěn)定，把Tc=5定義為信號(hào)的建立時(shí)間，而低通濾波器的帶寬為：   ，所以為常數(shù)。   濾波器的帶寬越窄，則選擇性越好，對(duì)信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間將延長(zhǎng)。這兩個(gè)參數(shù)綜臺(tái)考慮，一般情況下，取BTc=

27、510即可。29） 簡(jiǎn)述壓電式傳感器需要配置前置放大器的原因？常用的前置放大器有哪兩種？各有什么特點(diǎn)？壓電式傳感器輸出電信號(hào)是微弱的電荷，而且傳感器本身有很大的內(nèi)阻，輸出能力微小，所以必須配置前置放大器。電阻反饋式電壓放大器：輸出電壓與輸入電壓成正比電容反饋式電荷放大器：輸出電壓與輸入電荷成正比30） 已知信號(hào)，試?yán)L制信號(hào)的實(shí)頻譜、虛頻譜和單邊幅頻譜、雙邊幅頻譜及雙邊相頻譜？31） 已知電阻應(yīng)變儀交流電橋的電橋電源和輸入信號(hào)x(t)的幅值譜如圖所示。電橋輸出信號(hào)經(jīng)相敏檢波、低通濾波后輸出。試分別畫出電橋輸出信號(hào)、相敏檢波輸出信號(hào)和低通濾波器輸出信號(hào)幅值譜Xm(f)、 Xe(f)、 Xf(f)。

28、32） 已知電阻應(yīng)變儀交流電橋的輸入信號(hào)x(t)和電橋電源y(t)的波形如圖所示。電橋輸出信號(hào)經(jīng)相敏檢波、低通濾波后輸出。試畫出電橋輸出信號(hào)xm(t)、相敏檢波輸出信號(hào)xe(t)和低通濾波器輸出信號(hào)xf(t)。 33） 用時(shí)間常數(shù)為0.5s的一階裝置進(jìn)行測(cè)量，若被測(cè)參數(shù)按正弦規(guī)律變化，若要求裝置指示值的幅值誤差小于5%，問被測(cè)參數(shù)變化的最高頻率是多少？如果被測(cè)參數(shù)的周期是2s和5s，問幅值誤差是多少？Hw=11+(w)2 w=2f 1- Hw<=5%34） 求正弦信號(hào)的絕對(duì)均值|x|和均方根值xrms。35） 求正弦信號(hào)的均值，均方值，和概率密度函數(shù)p(x)。36） 何謂電橋平衡？要使直

29、流電橋平衡，橋臂參數(shù)應(yīng)滿足什么條件？交流電橋應(yīng)滿足什么條件？電橋輸出電壓為零即電橋平衡。R1*R3=R2*R4。Z1*z3=z2*z4；1+3=2+437） 抗混濾波器的作用是什么？它選用何種濾波器？其截止頻率如何確定？濾除高階信號(hào)，防止高階模態(tài)頻率很可能會(huì)混疊到低頻段，形成虛假的模態(tài)頻率，給模態(tài)參數(shù)識(shí)別帶來困難；低通濾波器；截止頻率（fc）= 采樣頻率（fz） / 256 38） 以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值為的固定電阻組成 電橋，供橋電壓，若其負(fù)載電阻為無窮大，應(yīng)變片的應(yīng)變。（1）求單臂電橋的輸出電壓及其靈敏度。（2）求雙臂電橋的輸出電壓及其靈敏度當(dāng)應(yīng)變片為2000時(shí)，單臂電橋的輸出

30、電壓為雙臂電橋的輸出電壓為 根據(jù)電橋的靈敏度可知，單臂電橋的靈敏度是雙臂電橋的靈敏度的一半。39） 何謂不失真測(cè)試？實(shí)現(xiàn)測(cè)試不失真的測(cè)試裝置的幅頻和相頻特性應(yīng)如何？為了實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試，如何確定二階測(cè)試裝置動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的取值范圍？輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0為常數(shù),則為不失真測(cè)試。 幅頻特性為 A()= A0 = 常數(shù) ；相頻特性為 ()=t0 固有頻率(n)和阻尼比() 為了實(shí)現(xiàn)不失真,阻尼比()取值0.6 0.8; 工作頻率取值小于等于0.58n 40） 信號(hào)的預(yù)處理包括那些環(huán)節(jié)？(1)電壓幅值調(diào)理(或者放大) ；(2)濾波(或者濾去高頻)

31、 ；(3)隔離直流分量(或者隔直) (4)如原信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，則應(yīng)先進(jìn)行解調(diào)(或者解調(diào)) 41） 調(diào)幅波的解調(diào)方法有哪幾種？同步解調(diào)、包絡(luò)檢波、相敏檢波42） 為什么在動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀上除了設(shè)有電阻平衡旋鈕外，還設(shè)有電容平衡旋鈕？動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀采用高頻交流電給電橋供電，電橋工作在交流狀態(tài)，電橋的平衡條件為R1*R3=R2*R4。Z1*z3=z2*z4；1+3=2+4由于導(dǎo)線分布、各種寄生電容、電感等的存在，光有電阻平衡是不能實(shí)現(xiàn)阻抗模和阻抗角同時(shí)達(dá)到平衡，只有使用電阻、電容兩套平衡裝置反復(fù)調(diào)節(jié)才能實(shí)現(xiàn)電橋阻抗模和阻抗角同時(shí)達(dá)到平衡。43） 測(cè)得兩個(gè)同頻正弦信號(hào)的相關(guān)函數(shù)波形如圖1，問：這一波形是自

32、相關(guān)函數(shù)還是互相關(guān)函數(shù)？為什么？從波形中可以獲得信號(hào)的哪些信息？圖1（1）互相關(guān)函數(shù)，因?yàn)槭欠瞧娣桥己瘮?shù)。      （2）頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同       相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位     幅值信息：此波形的振幅是兩個(gè)正弦波振幅乘積的一半    三、計(jì)算題1. 已知周期方波的傅里葉級(jí)數(shù)求該方波的均值、頻率組成及各頻率的幅值，并畫

33、出頻譜圖。解：由所給傅里葉級(jí)數(shù)知：此函數(shù)為奇函數(shù)故x(t)由等頻率的余弦信號(hào)組成，對(duì)應(yīng)于頻率的幅值是按所給級(jí)數(shù)形式，可畫出單邊頻譜圖：2已知RC低通濾波器(圖2-9)，=1k，=1F，試：(1) 確定該濾波器的、。(2) 輸入信號(hào)，求輸出信號(hào)，并比較其與輸入信號(hào)的幅值及相位關(guān)系。(3) 解： S 3已知低通濾波器的頻率特性為，式中= 0.05s，當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，求其輸出，并比較與的幅值與相位有何區(qū)別。 濾波后=4 有一應(yīng)變式測(cè)力傳感器，彈性元件為實(shí)心圓柱，直徑D=40mm。在圓柱軸向和周向各貼兩片應(yīng)變片（靈敏度系數(shù)s=2.），組成差動(dòng)全橋電路，供橋電壓為10v。設(shè)材料彈性模量E=2.11011p

34、a，泊松比=0.3。試求測(cè)力傳感器的靈敏度（該靈敏度用v/kN表示）。解：設(shè)受壓縮F,軸向貼的應(yīng)變片橫向貼的應(yīng)變片： 設(shè)原電阻 ，則受力F后： , , , 電橋輸出電壓變化： 代入上式 測(cè)力傳感器靈敏度 又因?yàn)椋?所以： 5 一個(gè)二階測(cè)試系統(tǒng)，受激勵(lì)力Fosint作用，共振時(shí)測(cè)得振幅為20mm，在0.8倍的共振頻率時(shí)測(cè)得振幅為12mm ，求系統(tǒng)的阻尼系數(shù)（提示，假定在0.8倍的共振頻率時(shí)，阻尼項(xiàng)可忽略）。解：兩階系統(tǒng) 諧振峰：（1）時(shí)，（2）得： 代入上式即： 或0.786 0.786 不符合要求，舍去。6 一個(gè)二階測(cè)試系統(tǒng)，其頻響函數(shù)為。今有一信號(hào)輸入此系統(tǒng)后的輸出信號(hào)。7在輸油管道上，常裝

35、有監(jiān)測(cè)裝置用以監(jiān)測(cè)管道的裂損或泄漏，并確定損傷位置，分析其工作原理。漏損處K，視為向兩側(cè)傳播聲響的聲源，在兩側(cè)管道上分別放置傳感器1和傳感器2，因?yàn)榉艂鞲衅鞯膬牲c(diǎn)距漏損處不等遠(yuǎn)，則漏油的音響傳至兩傳感器就有時(shí)差，在互相關(guān)圖上 =m處 RX1X2() 有最大值，這個(gè)m就是時(shí)差。由m就可確定漏損處的位置：  Rx1x2max=Rx1x2m; s=12vm式中：s兩傳感器的中點(diǎn)至漏損處的距離；n音響通過管道的傳播速度。8求周期信號(hào)，通過傳遞函數(shù)為的裝置后所得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。9如圖4所示的RC電路中，已知，若的幅值為100，頻率為10kHz，并且輸出端的相位滯后 30°，求此時(shí)的R應(yīng)

36、為何值，輸出電壓幅值為多少？圖3 響應(yīng)曲線10對(duì)一個(gè)可視為二階系統(tǒng)的裝置輸入一單位階躍函數(shù)后，測(cè)得其響應(yīng)中產(chǎn)生了數(shù)值為1.5的第一個(gè)超調(diào)量峰值。同時(shí)測(cè)得其振蕩周期為6.28s。設(shè)已知該裝置的靜態(tài)增益為3，試求該裝置的傳遞函數(shù)和該裝置在無阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)。 即 且 系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 該裝置在無阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)由 為有阻尼固有頻率 M=0.5， ， S=3 （時(shí)代入得） 11. 用電阻應(yīng)變片及雙臂電橋懸臂梁的應(yīng)變。其貼片及組橋方法如圖4所示。已知圖中，上下貼片位置對(duì)稱，應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。應(yīng)變值，電橋供橋電壓。試分別求出如圖組成橋路時(shí)的輸出電壓圖4 貼片及組橋方法12. 用一階測(cè)量?jī)x

37、器測(cè)量100Hz的正弦信號(hào)，如果要求振幅的測(cè)量誤差小于5%，問儀器的時(shí)間常數(shù)T的取值范圍。若用該儀器測(cè)50Hz的正弦信號(hào)，相應(yīng)的振幅誤差和相位滯后是多少？ 13. 某信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式如下， 問:(1) 該信號(hào)屬于哪類信號(hào)(周期或非周期)，試畫出波形圖? (2) 當(dāng)該信號(hào)通過一理想帶通濾波器，該濾波器的A()=1，帶寬B=80Hz，中心頻率f0=50Hz，畫出該濾波器輸出波形的幅頻譜，并求出濾波器輸出波形的平均值為多少(已知該信號(hào)基頻f0=50Hz )？14.已知某信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為Rx()100cos，計(jì)算該信號(hào)的平均功率和標(biāo)準(zhǔn)差答：因?yàn)镽x(0)x2=x2+x2,其中x2就是信號(hào)的平均功率，

38、而x2是信號(hào)的方差，其正平方根x是信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差。 而Rx(0)=100cos×0=100cos0=100 所以信號(hào)的平均功率為100。 又因?yàn)樾盘?hào)的平均值等于0，所以標(biāo)準(zhǔn)差 x=100 =10。15.用一個(gè)固有頻率為1200HZ和阻尼比為0.7的振動(dòng)子去測(cè)量幅值為1、頻率為600HZ均值為0的偶函數(shù)方波信號(hào)，試分析測(cè)量結(jié)果，并計(jì)算輸出信號(hào)的一次諧波分量。（注：二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為n2/S2+2n S+n2，頻率響應(yīng)函數(shù)為A()=1/1-(/n)22+(2/n) 2()= -arctg(2/n)/ 1-(/n)2。答：振動(dòng)子是個(gè)二階系統(tǒng)，根據(jù)給出的固有頻率，可知其動(dòng)態(tài)測(cè)試不失真的頻率范圍是 0.50.6n=60