測試技術基礎試題及答案2

PAGE北京工業(yè)大學2009—2010學年第二學期測試技術基礎試卷（閉卷）班級學號姓名成績題目分數(shù)一二三四合計一、填空題（30分，每空1.5分）作為傳感器的核心部件，直接感受被測物理量并對其進行轉換的元件稱為敏感元件。在τ為0情況下，自相關函數(shù)值達到最大值。已知某周期信號的周期為0.2s，則該信號的3次諧波分量的頻率為15Hz。周期信號的頻譜具有離散性，諧波性和衰減性。若采樣頻率過低，不滿足采樣定理，則被采樣信號的頻譜會產生頻混現(xiàn)象。在外力作用下，金屬應變式傳感器主要產生幾何尺寸變化，而壓阻式傳感器主要是電阻率發(fā)生變化，兩者都引起電阻值發(fā)生變化。衡量傳感器在同一工作條件下，對同一被測量進行多次連續(xù)測量所得結果之間的不一致程度的指標為重復性。電感式和電容式傳感器常采用差動結構來提高其靈敏度，改善非線性誤差。描述一階系統(tǒng)動態(tài)特性的參數(shù)是時間常數(shù)，其值越小，則該系統(tǒng)頻帶越寬，響應越快。當壓電式傳感器使用電荷放大器，輸出電壓幾乎不受聯(lián)接電纜長度變化的影響。抗混濾波器是一種低通濾波器，其上限截止頻率與采樣頻率之間的關系應滿足關系式2fc<f某信號的自相關函數(shù)為，則該信號的均值為0，均方根值為10。若窗函數(shù)的頻譜為，則時延窗函數(shù)的頻譜為TsincωT2e-jωt0。對比可以發(fā)現(xiàn)，時延窗函數(shù)的幅值譜二、選擇題（20分，每題1分）1.描述傳感器靜態(tài)特性的指標有D。A幅頻特性B穩(wěn)定時間C動態(tài)范圍D線性度2.下列統(tǒng)計參數(shù)中，用以描述隨機信號波動范圍的參數(shù)為B。A均值B方差C均方值D概率密度函數(shù)信號的時域描述與頻域描述通過C來建立關聯(lián)。A拉氏變換B卷積C傅立葉變換D相乘4．理想濾波器在通帶內的幅頻特性為A。A常數(shù)B零C零或常數(shù)D無法確定5.如果隔振臺對低頻激勵起不了明顯的隔振作用，但對高頻激勵卻有很好的隔振作用，那么，隔振臺屬于B。A高通濾波器B低通濾波器C帶通濾波器D帶阻濾波器測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為D。A量程B靈敏度C精確度D分辨力已知變磁通式轉速傳感器的測速齒輪的齒數(shù)為30，若測得感應電動勢的頻率為300Hz，則被測軸的轉速為D。A300轉/分B480轉/分C900轉/分D600轉/分濾波器的-3dB截止頻率指信號幅值衰減為輸入幅值C對應的頻率。AB1CD對連續(xù)信號進行采樣時，若信號的記錄時間不變，采樣頻率越高，則C。A泄漏誤差越大B頻率混疊越嚴重C采樣點數(shù)越多D頻域分辨率越低10．壓電式傳感器目前多用于測量D。A靜態(tài)力B溫度C速度D加速度與動態(tài)力11．當時，兩信號的互相關函數(shù)呈周期變化，說明兩信號必定B。A為周期信號B含有同頻率的周期成分C為非周期信號D含有不同頻率的周期成分濾波器的帶寬越小，表示該濾波器D。A建立時間越短，頻率分辨率越低B建立時間越長，頻率分辨率越低C建立時間越短，頻率分辨率越高D建立時間越長，頻率分辨率越高13．若、分別為變極距型電容式傳感器極板間的初始極距和極距變化量，為極板面積，在的條件下，該電容傳感器靈敏度近似為D。A．B．C．D．14．若瞬變信號的頻譜為，則信號(其中、均為正實常數(shù))的頻譜為A。ABCD測試系統(tǒng)動態(tài)特性的測定方法包括階躍響應試驗和A試驗。A頻率響應B脈沖響應C傳遞函數(shù)D任意輸入響應16．以下C的頻譜為連續(xù)頻譜。A周期矩形脈沖B正弦函數(shù)C矩形窗函數(shù)D周期方波17．單位脈沖函數(shù)的采樣特性表達式為A。ABCD18．屬于物性型傳感器為D。A應變式傳感器B電感式傳感器C電容式傳感器D壓電式傳感器19．可以實現(xiàn)非接觸振動測量的傳感器為B或者C。A應變式傳感器B電感式傳感器C電容式傳感器D壓電式傳感器20．動態(tài)電阻應變儀中相敏檢波電路的作用是B。A幅值調制B幅值解調C頻率解調D濾波三、計算題（共30分）1．已知周期矩形脈沖信號的傅立葉級數(shù)展開式為：，其時域波形和頻譜如下圖所示。其中周期矩形脈沖的周期為，脈沖寬度為。（10分）若ms，，該周期矩形脈沖信號的帶寬為4000Hz，譜線間隔為1000Hz。若矩形脈沖幅度和寬度保持不變，周期變?yōu)闀r，其帶寬為4000Hz、譜線間隔為500Hz，頻譜最大幅度為0.125。2．若要求100Hz正弦信號通過某一階濾波器后，幅值誤差小于5％，問該一階濾波器的時間常數(shù)最大為多少？120Hz正弦信號通過該濾波器后，幅值誤差為多少？(6分)解：濾波器作為一階系統(tǒng)，有和對于同一頻率f，越大，測量誤差越大，令f=100Hz,測量誤差小于5%，即，求出。所以該濾波器的時間常數(shù)最大取為。120Hz正弦信號通過該濾波器時，有，即幅值誤差為6.972%。3．某等截面梁（泊松比為0.3）受單向拉力F作用，將靈敏系數(shù)為2.4的四個應變片粘貼在梁上，如下圖所示。(1)請利用粘貼的四片應變片組成全橋（繪制電橋圖），實現(xiàn)拉力F的測量。(2)若供橋電壓為8V，應變片R1和R3產生應變?yōu)?50με（1με＝1×10-6），問電橋輸出電壓是多少？(8分)解：4．利用壓電式傳感器組成加速度測量系統(tǒng)。其中壓電式傳感器的靈敏度=9.00Pc/g，它與靈敏度為=0.005V/Pc的電荷放大器聯(lián)接后，接到靈敏度為=20mm/V的示波器上顯示。試畫出該加速度測量系統(tǒng)的方框圖，并計算系統(tǒng)總靈敏度。（6分）被測物體被測物體被測物體被測物體被測物體被測物體四．分析應用題（20分）1．何為系統(tǒng)不失真測試條件？根據(jù)右圖所示二階系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線，說明如何選擇二階系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)及工作頻帶？（6分）解：不失真測試條件：幅頻特性為一常數(shù)，相頻特性與頻率成線性的關系。對于一個二階系統(tǒng)來說，在的范圍內，系統(tǒng)的幅頻特性接近一條直線，其幅值變化不超過10%，但從相頻曲線上看，曲線隨阻尼比的不同劇烈變化。其中當接近于零時相位為零，此時可以認為是不失真的。而當在范圍內時，相頻曲線可以近似認為是一條起自坐標系原點的斜線。2．周期信號的傅立葉級數(shù)表達式的物理含義為：周期信號可以分解成眾多具有不同頻率的諧波信號，該周期信號可以利用傅立葉級數(shù)中的某幾項之和逼近。下圖為周期方波在不同階次諧波逼近波形，請問，基波頻率為250Hz，圖a逼近中諧波階次更高。（4分）圖(a)圖(b)圖(a)圖(b)1234567-1.5-1.0-0.500.51.01.5幅度/V時間/ms1234567-1.5-1.0-0.500.51.01.5幅度/V時間/ms00891089103．下圖為采用某一種傳感器測量不同的非電量的示意圖。圖中被測物體2均為金屬材料制成，1為傳感器。試問：（6分）（1）該種傳感器是何種傳感器？（2）圖中分別測量的是哪些非電量？（3）總結該種傳感器的兩個優(yōu)點。（a）（b）（c）答：（1）渦流傳感器（2）（a）測轉速，（b）測材料的厚度，（c）計數(shù)（3）結構簡單，使用方便，非接觸測量等優(yōu)點4.已知某位移傳感器的位移測量值右側表所列，其擬合直線為，試問：00.00101.85203.45