工程測試考試知識點(一)

第一章

1.測試是測量和試驗的綜合。

2.機(jī)械工業(yè)中，測試的非電物理量主要有位移，摩擦力，長度，速度，加速度，力，溫度，

壓力，流量，質(zhì)量，液位，頻率。

3.典型的測試系統(tǒng)主要由傳感器、調(diào)理電路、信號分析處理、信號顯示記錄。

4.測試技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用主要包括產(chǎn)品開發(fā)與性能試驗、質(zhì)量控制與生產(chǎn)監(jiān)督、機(jī)械

故障診斷，

5.什么是測量？什么是測試？

測量：把被測物體的屬性度量出來。

測試：把被測對象中的某種信息人為的激發(fā)出來

6.什么是電測法？

電測法將被測物體非電量信號轉(zhuǎn)換成電信號的方法。

傳感器:直接用于被測量，并能按一定規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成電信號量輸出。

信號調(diào)理:把來自傳感器的信號轉(zhuǎn)換成更適合于傳輸和處理的形式。

信號分析:接受來自條理的信號，并進(jìn)行各種運算、濾波、分析。

信號顯示:顯示測量的結(jié)果，或?qū)⒔Y(jié)果進(jìn)行存儲。

簡述測試技術(shù)與信號處理的基本內(nèi)容和在機(jī)械工業(yè)中的重要性。

在工程領(lǐng)域,它貫穿于產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)、制造加工、使用和售后服務(wù)全過程，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)

和社會效益。特別是當(dāng)今處于“自動化時代”，就更離不開測試技術(shù)。

第二章

1.煤礦提升機(jī)的承載鋼絲繩突然斷裂，其斷裂時的應(yīng)力信號屬于瞬變信號。

2.周期信號的頻譜特點包括離散性、諧波性和收斂性。

3.模擬信號進(jìn)行數(shù)字化的過程依次包括采樣、量化、編碼”

4.平穩(wěn)隨機(jī)信號的統(tǒng)計特征是不變的。

5.周期與非周期信號的頻譜有何特點?請詳細(xì)說明.

分類：按其隨時間變化的特點分為確定性信號和非確定性信號（隨機(jī)信號），確定性信號又分

為周期信號和非周期信號，周期信號分為正（余）弦信號、多諧復(fù)合信號、偽隨機(jī)信號。非周

期信號分為準(zhǔn)周期信號和瞬變信號。非確定性信號（隨機(jī)信號）分為平穩(wěn)信號和非平穩(wěn)隨機(jī)信

號，平穩(wěn)信號分為各態(tài)歷經(jīng)信號和非各態(tài)歷經(jīng)信號。

描述方法：分為時域描述、頻域描述、幅值域描述和時延域描述。

6.周期與非周期信號的頻譜有何精點?請詳細(xì)說明。

周期信號：譜線成離散性，間隔相等，等于基波頻率整數(shù)倍。

非周期信號：頻譜是連續(xù)的，含從。到正無窮的所有頻率成分且頻譜具有收斂性。

7.傅里葉變換的性質(zhì)

線性疊加性、尺度展縮性、對稱性、時移性質(zhì)、頻移性質(zhì)、卷積、頻域微分和積分特性。

8.如何消除混頻，如何消除泄露

通過采樣定理選擇合適的采樣頻率來進(jìn)行消除混頻。通過漢寧窗和海明窗來消除泄露。

第三章

一、測試系統(tǒng)

1.測試系統(tǒng)是從客觀事物中獲取有關(guān)信息的工具，是執(zhí)行測試任務(wù)的傳感器、儀器和設(shè)備的總

稱。2.理想的測試系統(tǒng)應(yīng)該具有單值的、確定的輸入和輸出關(guān)系，其中以輸出和輸入呈線性

關(guān)系為最佳。

二、線性時不變系統(tǒng)

（一）通常遇到的測試系統(tǒng)大多數(shù)屬于線性時不變系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)參數(shù)不隨時間變化）

（二）具有疊加性、比例特性、微分特性、積分特性、頻率保持特性。

（三）當(dāng)輸入是正弦信號時，它的穩(wěn)態(tài)輸出一定是與輸入信號同頻率的正弦信號。

三、靜態(tài)特性

（一）靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入信號為一不變或緩變信號時，輸出與輸入之間的關(guān)系。

（二）基本參數(shù)：靈敏度、非線性差、回程誤差（描述系統(tǒng)的遲滯程度）、精確度、分辨率、

漂移。

四、動態(tài)特性

（一）動態(tài)特性是指當(dāng)輸入信號為一隨時間迅速變化的信號時，輸出與輸入之間的關(guān)系。

（二）描述方法：微分方程（時域描述）、傳遞函數(shù)（復(fù)頻域描述，拉氏變換）、頻率響應(yīng)

函數(shù)（頻域描述，傅氏變換）、單位脈沖響應(yīng)函數(shù)。

1.測試系統(tǒng)對單位脈沖函數(shù)的響應(yīng)稱為脈沖響應(yīng)函數(shù)，h（t）的傅氏變換就是測試系統(tǒng)的頻率

響應(yīng)函數(shù)，

2.測試系統(tǒng)的動態(tài)特性在時域中用微分方程描述，在頻域中用頻率響應(yīng)函數(shù)描述。

（三）頻率響應(yīng)

1.測試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的時域描述之比。

2.串聯(lián)頻率響應(yīng)為相乘即H（jw）=H1（jw）*H2（jw）、并聯(lián)頻率響應(yīng)為相加即H（jw）=H1

（jw）+112（jw）o

3.一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)

重要參數(shù)是時間常數(shù)T,他決定領(lǐng)率范圍，T越小動態(tài)特性越好，測試系統(tǒng)頻帶越寬。

4.二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)

4.1重要參數(shù)是固有頻率W和阻尼比s,阻尼比一般取0.65即最佳阻尼比，工程測試一般取

0.7o

4.2二階測試系統(tǒng)中引入合適阻尼比的目的是為了獲得較好的福、相填特性或動態(tài)特性，二

階系統(tǒng)的阻尼比越小，則其對階躍響應(yīng)的超調(diào)量越大。

4.3對某二階系統(tǒng)輸入周期信號X（t）=Aosinwt則其輸出信號將保持：頻率不變

5.二階系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)的測定所用的方法？

頻率響應(yīng)法、單位階躍法。

五、測試系統(tǒng)不失真條件

（一）頻域不失真條件：（鎮(zhèn)空題A（w）=A0=常數(shù)）幅頻特性為常數(shù)、（書上公式）相頻特性

為線性。

（二）干擾

1.干擾的形成有三個要素:干擾源、干擾通道、受感器，

2.按照干擾源的位置來分，可分為外部干擾、內(nèi)部干擾兩種。

3.干擾的耦合方式有電阻耦合、容性耦合、感性耦合。

4.抗干擾的方法有屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、隔離技術(shù)、和濾波技術(shù)。

六、簡答題

1.什么是頻率響應(yīng)?幅頻特性曲線和相頻特性曲線各表示測試系統(tǒng)的什么？

頻率響應(yīng)被測物體的示值如千分尺的指針隨振動頻率的變化而改變，這種現(xiàn)象測試系統(tǒng)

對輸入的頻率響應(yīng)。

幅頻特性曲線表示的是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的幅值比與被測信號頻率的對應(yīng)關(guān)系。

相頻特性曲線反應(yīng)的是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位差角與被測信號頻率的對應(yīng)關(guān)系。

2.測試系統(tǒng)的工作頻帶如何確定？

根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)特性（幅頻特性、相頻特性）、不失真測試條件和幅值相對誤差確定。

3.測試裝置動態(tài)特性參數(shù)的測試方法有哪些？

頻率響應(yīng)法和單位階躍法。

4.簡述不失真測試條件？

幅頻特性在輸入信號的頻譜范圍內(nèi)為常數(shù)。

相頻特性是過原點且具有負(fù)斜率的直線。

5.簡要說明什么是測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性?其主要指標(biāo)有哪些？

靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入信號為一不變或緩變信號時，輸出與輸入之間的關(guān)系。

主要指標(biāo)有，靈敏度、非線性度、回程誤差、精確度、分辨率、漂移。

6.一階和二階系統(tǒng)的動態(tài)特性指標(biāo)是什么及它的合理取值范圍?對系統(tǒng)有何影響？

一階系統(tǒng)的動態(tài)特性指標(biāo)是時間常數(shù)，時間常數(shù)TAO決定一階系統(tǒng)適用的頻率范圍。值

越小，動態(tài)響應(yīng)特性越好，測試系統(tǒng)的頻帶越寬。二階系統(tǒng)的動態(tài)特性指標(biāo)是固有頻率W和

阻尼比1通常情況下W.越大，測試系統(tǒng)的頻帶越寬,阻尼比白0.7左右,共振現(xiàn)象最小，且水平段

最長。

六、計算題

1.進(jìn)行某次動態(tài)壓力測量時，所采用的壓電式壓力傳感器的靈敏度為90.9nC/MPa,它與增益為

0.005V/nC的電荷放大器相連，而電荷放大器的輸出接到一臺筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度

為20mm/V。試計算這個測量系統(tǒng)的總靈敏度。當(dāng)壓力變化3.5MPa憶記錄筆在記錄紙上的

偏移量是多少？

S=Sl*S2*S3=90.9*0.005*20=9.09（mm/MPa）Aa=S*AP=9.09*3.5=31.815（mm）

2.通過實驗測量電容式位移傳感器的靜態(tài)參數(shù)淇中測得正反行程輸出值間的最大差值小

H=3.0cm,測量曲線與擬合直線間的最大偏差A(yù)B=1.3cm,量程為0?100cm,試求該傳感器的非線

性誤差和回程誤差。

我的答案：非線性誤差：1.3%回程誤差30%

3.一個時間常數(shù)T=5S的溫度計，插入一個以15°C/min速度線性降溫的烘箱內(nèi)，經(jīng)半分鐘取

出，溫度計指示值為90℃,烘箱的實際溫度為多少？

我的答案：88.75℃

第四章

電阻式傳感器：（測力、扭矩、位移、加速度）

1.概念：把被測量變?yōu)殡娮璧淖兓膫鞲衅鳌?/p>

2.引起應(yīng)變片溫度誤差的條件

電阻隨溫度變化、應(yīng)變絲與基底線脹系數(shù)不一致

3.溫度誤差的補(bǔ)償方法？

電橋補(bǔ)償法、應(yīng)變片自補(bǔ)償

電容式傳感器：（測量被測物體的加速度）

1,變極距型電容傳感器：活動極板隨被測位移移動時，兩極板間間距發(fā)生變化，從而改變

兩極板之間的電容量。（差動式）

2,變面積型電容傳感器：將位移變?yōu)殡娙萜飨嗷ジ采w面積的變化。當(dāng)兩極板面積發(fā)生變化

時電容量將改變。靈敏度較變極距式低，輸入輸出呈線性。

3,變電介質(zhì)常數(shù)型電容傳感器：利用介質(zhì)介電常數(shù)的變化將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電容的變

化。

結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，動態(tài)性能好，非接觸式測量（適合測量微小尺寸變化）

電感式傳感器：

1,自感式傳感器由線圈、鐵芯、銜鐵組成，鐵芯和銜鐵件有空隙,厚度為d,傳感器的運動部

分與銜鐵連接，銜鐵移動,氣隙距離改變，磁阻變化，導(dǎo)致電感線圈的電阻值變化,測出電感量的

變化，就可以測出銜鐵位移的大小向方向。

2,互感式傳感器將被測］的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量的變化，根據(jù)變壓器的原理制成，

次級繞組用差動形式連接，靈敏度高。

3,渦流傳感器：

3.1渦流效應(yīng)：塊狀金屬導(dǎo)體置于交變磁場中或在磁場中做切割磁感線運動時，就會產(chǎn)

生感應(yīng)電流，電流在金屬平面內(nèi)是自己閉合的，稱之為渦流，這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。

磁電式傳感器：動圈式，動磁鐵式，變磁阻式

壓電式傳感器：（常用材料為石英晶體，適合測量動態(tài)量）

1,壓電效應(yīng)：某些晶體電介質(zhì)材料，在沿一定方向?qū)ζ涫┘油饬κ怪冃螘r，其表面將

產(chǎn)生電荷，在外力去除后，介質(zhì)表面又回到不帶電的狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。對其

表面施以電場，則這種介質(zhì)將產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。

熱電式傳感器：（用于徑向振動、回轉(zhuǎn)軸誤差、轉(zhuǎn)速、板材厚度、零件計數(shù)、表面裂紋、缺

陷等測量）

1,熱電效應(yīng)：A,B兩種不同的導(dǎo)體組成一個閉合回路，若結(jié)合點的溫度不同，則在回

路中有電流產(chǎn)生。

2,熱電偶基本定律：

1）均質(zhì)導(dǎo)體定律（由一種性質(zhì)均勻的導(dǎo)體組成的閉合回路，當(dāng)有溫差時不產(chǎn)生感應(yīng)

電動勢）

2）中間導(dǎo)體定律（回路內(nèi)接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同EAB不變）

3）中間溫度定律（熱端為T冷端為TO等于熱端為T冷端為Tn和熱端為Tn冷端為

0時的熱電勢代數(shù)和）

霍爾傳感器：

1,霍爾效應(yīng)：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過薄片時，則在垂直于電流和磁

場方向的兩側(cè)面上將產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，產(chǎn)生的電位差稱為霍爾電勢。

物理本質(zhì)：在磁場中運動的電荷受到磁場力作用，而向垂直于磁場和運動方向的方向

移動，在兩側(cè)面產(chǎn)生正、負(fù)電荷積累。

應(yīng)用：電流的測量，位移洌量，磁感應(yīng)強(qiáng)度測量，力測量

第五章

電橋：（和差特性）

相對橋臂的應(yīng)變與輸出電壓的關(guān)系和相鄰橋臂正好相反，即相對橋臂應(yīng)變極性相同，輸出

電壓與兩應(yīng)變之和有關(guān)；相對橋臂的應(yīng)變極性相反時，輸出電壓與兩應(yīng)變之差有關(guān)

調(diào)制與解調(diào)：

解調(diào)是從已調(diào)制波信號中恢復(fù)出原有低頻調(diào)制信號的過程。

調(diào)制的方法：同步解調(diào)法，整流檢波，相敏檢波

濾波器：低通，高通，帶通，帶阻

參數(shù)：1）截止頻率：幅頻特性值等于A/根號2

2）帶寬：上下截至頻率之間的范圍

3）紋波幅度6:通帶中幅頻特性值的起伏變化值，3越小越好

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