长沙理工大学测试技术复习试题

1、?机械工程测试技术根底?课程试题二一、填空每空1份,共20分1 .信号可分为确定性信号和随机信号两大类.2 .确定性信号可分为 周期信号 和非周期信号 两类,前者的频谱特点是 离散的.后者的频谱特点是 连 续的.3 .信号的有效值又称为 均方根值,有效值的平方称为 均方值,它描述测试信号的强度信号的平均功率4 .绘制周期信号x t的单边频谱图,依据的数学表达式是傅氏三角级数中的各项系数a0,an,bn,从等,而双边频谱图的依据数学表达式是傅氏复指数级数中的各项 系数gj,葡.1、周期信号的频谱是离散的,而非周期信号的频谱是连续 的.2、均方值里、2表示的是信号的强度,它与均值 心方差bJ的关系

2、是_Q2=H2+ 62_o3、测试信号调理电路主要有 电桥、放大、调制解调电路 _4、测试系统的静态特性指标有 _非线性度、灵敏度、回程误差 .5、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值,是定度曲线的斜率.6、传感器按信号变换特性可分为 组合型、一体化型 .7、当_ 6 <00 时,可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系,其灵敏度S趋于定位 o8、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合 相邻相反相对相同的变化,才能使输出有最大值.9、信号分析的过程主要包括： 信号分析、信号处理 .10、系统动态特性在时域可用传递函数来描述,在复数域可用频率函数 来描述,在频域可用一脉冲

3、响应函数 来描述.11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比,即对共模信号有抑制作用,对差模信号有放大作用.12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮,原因是导线间存在分布电容13、压控振荡器的输出电压是方波信号,其频率与输入的限制电压成线性关系.14、调频波的解调又称 鉴频,其解调电路称为 _鉴频器 o15、滤波器的通频带宽和响应时间成 反比关系.16、滤波器的频率分辨力主要由其 带宽决定.17、对于理想滤波器,滤波器因数 入=_串联18、带通滤波器可由低通滤波器电和高通滤波器、1而成、2> fc1.19、测试系统的线性度和滞后度是由系统 误差引起的；而重复性误差是由 随机误差引

4、起的.1测试技术的根本任务是 获取有用的信息1从时域看,系统的输出是其输入与该系统脉冲响应函数的卷积.2信号的时域描述,以时间为独立变量；而信号的频域描述,以 频至f或6为独立变量3如果一个信号的最高频率为 50Hz,为了预防在时域采样过程中出现混叠现象,采样频率应该大于100 Hz.4在桥式测量电路中,根据其鼓励电压或工作电压或桥压或电源的件质、可将其分为直流电桥与交流电桥.5金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用导体机械形变 引起的电阻变 化,后者利用半导体电阻率的或半导体压阻效应变化引起的电阻变化.6压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的.7带通滤波器的上下限截止频率

5、为fC2、死1,其带宽B = J fc2 _ fc1 J；假设其带宽为1/3倍频程那么(fC2 =V2 fci o)8属于能量限制型的传感器有(电阻式传感器、涡电流传感器、电容式传感器、电感式传感器等 )等.9根据载波受调制的参数不同,调制可分为(调幅、调频、调相 ).10相关滤波的工作原理是(同频相关不同频不相关 /同频检测原).11测试装置的动态特性可以用 (传递函数,频率响应函数,脉冲响应)进行数学描述.2 一阶系统的动态特性参数是(时间常数).3系统在全量程内,输入量由小到大及由大到小时,对于同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之 间的最大差值称为 (回程误差.)4电阻应变片的输入

6、为(应变).5 (相干函数)用于评价系统的输出信号和输入信号之间的因果性.6为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度,应选用(电荷)放大器.7在测量位移的传感器中,符合非接触测量而且不受油污等介质影响的是(电涡流式)传感器.8信号分析设备可分析的频率低于磁带记录仪记录信号的频率,可将磁带(重放速度放慢),也可到达分析的目的.1 .在相关分析中,自相关函数 R.),保存了原信号x的幅值与频率 信息,丧失了相位信息,互相关函数 Rxy() 那么保存了幅值、频率、相位差信息.2 .信号x (t)的自相关函数的定义式是 Rx(w ) =互相关函数的定义式是 Rxy (7 ) =.1 T1 Tlimx(

7、t) x(t )dt ; limx(t) y (t )dtI 一J 二二 -I- 0I-I-03.自相关函数 Rx() 是一个周期函数,那么原信号是一个同频率的周期信号；而自相关函数 Rx«)是一个脉冲信号时,那么原信号将是 带宽随机噪声或白噪声.24 .某信号的自相关函数 Rx(T) =100COS50 HT ,那么该信号的均方值 甲x =100.5 .相关分析在工业中的主要应用有 同频检测、相关滤波和信号成分类别的识别 等应用.26 .自谱Sx( f )反映信号的频域结构,由于它反映的是Z ( f ) 的平方,因此其频域结构特征更为明显.7 .在同频检测技术中,两信号的频率的相关

8、关系可用同频一定相关、相关一定同频 来进行概括.8 .抗混滤波器是一种 低通滤波器,是为了预防 混叠,其上截止频率 fc与采样频率 fs之间的关系应满足关系式为fs > 2 fc. sc9 .频率混叠是由于 采样频率过低 引起的,泄漏那么是由于 信号截断引起的.10 .测试信号中的最高频率为 100 Hz ,为了预防发生混叠,时域中采样间隔应小于0.005 So11 .假设信号满足关系式 y(t) = k x(t)(式中k为常数)那么其互相关函数 PxyC ) = ±1.12 .频率不同的两个正弦信号,其互相关函数Rxv (7 ) =0xy13 .同频率的正弦信号和余弦信号,其

9、互相关函数Rxv(T ) =0xy140(f).和 Sy(f)分别为系统输入和输出的自谱,H (f )为系统的频响函数,那么它们间的关系式满足：Sy(f) =.如果Sxy ( f )是它们的互谱,那么Sxy( f ) =c12H ( f ) Sx( f ); H ( f ) .Sx( f )15 .当° =0时,信号的自相关函数值为 最大值,它也等于信号x (t)的均方值中x.16 .自相关函数能将淹没在噪声中的 周期信号提取出来,其 频率保持不变,而丧失了 相位信息.17采样定理的表达式是, 其目的是为了预防信号在频域内发生混叠现象.混叠发生在 频率处.fs 2 fm ； fs /

10、 218.巴塞伐尔说明了信号在时域中计算的总能量等于在频域中计算的总能量,其数学表达式为 o.一一2x2(t)dt = fjZ(f ) df19 .对周期信号进行 整周期截断,这是获得准确频谱的先决条件.20 .信号经截断后,其带宽将变为 无限宽,因此无论采样频率多高,将不可预防地发生混叠从而导致误差1 .交流供桥的应变仪电桥, 在压应变时,假设已调波与载波相同, 那么在拉应变时,已调波与载波 反相180° 因而可利用相位跳变作比拟基准进行相敏检波.2 .载波为E 0 sin 0 t的电桥,当单臂输入调制信号£ (t) = 0q ,siG时,其输出调幅拨的幅 值为,频率 相

11、位.1/ 4 E0 % ;；名(t)为正时与载波同相位,(t)为负时与载波反相位18003 .将电桥接成差动方式可以提升 灵敏度,改善非线形,进行温度补偿.4 .为了补偿温度变化给应变测量带来的误差,工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻桥臂上.5 .调幅信号由载波的 幅值携带信号信息,而调频信号那么由载波的 频率携带信号信息.6 .调制有调幅、调频、和调相三种类型,将调制高频振荡的缓变信号称为调制波,载送缓变信号的高频振荡称为载波,经调制后的高频振荡波称为 已调波.7 .调幅过程在频域相当于 频率搬移 过程,调幅装置实际上是一个 乘法器,典型的调幅装置是 电桥.8 .调幅波的解调器是相敏检波器

12、,调频波的解调器是鉴频器.9 .调幅波经过相敏检波后,既能恢复信号电压的幅值,又能反映其极性.10 .建立滤波器正确工作状态所需的上升时间*与滤波器的带宽B成正比,它们的乘积取值在 510为好.11 .滤波器的选择性和响应速度 要求是相互矛盾的.12 .RC低通滤波器中的RC值越大,那么其上限频带越 窄.14 .滤波器因素入=15,理想的滤波器的 人=1.15 .带通滤波器的中央频率 f0与上、下截止频率间的关系是f0 = 、/ fc1 f c 2 .16 .要使得重复频率为同品了的方波信号转换为500Hz的正弦波信号,应使用 低通滤波器,其上截止频率应为 1000 Hz.17 .带通滤波器的

13、通带越窄,那么其选择性越好.但对于已定带宽的滤波器,过长的测量时间是 不必要.18 .用以下三种滤波器组分别邻接成谱分析仪：A倍频程滤波器,B 1/10倍频程滤波器,.1/3倍频程滤波器.假设覆盖频率范围一定,那么 频率分辨率最高. B组；A组19 .RC微分电路实际上是一种 高通滤波器,而RC积分电路实际上是一种 低通滤波器.20 .振动子电路电阻匹配的目的,从测量电路来看是希望 输出功率最大,从振动子本身角度来看是为了 获得适宜的阻尼率使W =0.7 o21 .振动子的阻尼率=0.7时,并且记录正弦信号的频率不大于固有频率On的0.5倍时,记录信号的幅值误差将不大于 5% O因相移所产生的

14、时差近似为一线形.22 .为使光线示波器的振子到达最正确阻尼,低频振子采用电磁阻尼,高频振子采用油阻尼.23 .光线示波器记录f=500 HZ的方波信号时,考虑到五次谐波成分,记录误差不大于 5 %时,那么应选 用振动子的固有频率为 5000 Hz的振动子.24 .磁带记录仪一般由磁头、放大器和磁带及走带机构组成.光线示波器由振动子及磁系统、光学系统、机 械系统和电气系统.25 .光线示波器的使用频率范围是5 kHz ,磁带记录仪的使用频率范围是 1MHz, X 丫函数记录仪的使用频率范围10 Hz.1 .可用于实现非接触式测量的传感器有涡流式和电容式等.dR/R 一 2 .电阻应变片的灵敏度

15、表达式为S =1+2u + 2 E ,对于金属应变片来说：S=,而对dl/l于半导体应变片来说 S=. S 1 2 . ; S = E3 .具有压电效应的材料称为压电材料,常用的压电材料有石英晶体和压电陶瓷.4 .当测量较小应变值时应选用 压阻效应工作的应变片,而测量大应变值时应选用应变效应工作的应变片.0 A 5 .电谷器的电谷量C =,极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为：5dC S05A "d?6 .极距变化型的电容传感器存在着非线形度,为了改善非线形度及提升传感器的灵敏度,通常采用差动连接的形式.7 .差动变压器式传感器的两个次级线圈在连接时应反相串接.8 .差动变压器式传

16、感器工作时,如果铁芯做一定频率的往复运动时,其输出电压是 调幅波.9 .光电元件中常用的有 光敏电阻、光敏晶体管 和光电池.10 .不同的光电元件对于不同波长的光源,其灵敏度是不相同的.11 .发电式传感器有 磁电式、压电式等,而参量式的传感器主要是 电阻、电容和电感等.12 .压电传感器在使用 电荷放大器时,其输出电压几乎不手电缆长度变化的影响.13 .超声波探头是利用压电片的 逆压电效应工作的.14 .动劝磁电式振动传感器, 输出感应电势e与线圈运动的 速度成正比,如在测量电路中接入 积分电路和微 分电路时,那么可用来测量振动的位移和加速度.15 .压电传感器中的压电片并联时可提升电荷灵敏

17、度,后接电压放大器.而串联时可提升 电压灵敏度,应后接电压放大器.16 .电阻应变片的电阻相对变化率是与应变值£成正比的17 .压电传感器在使用电压前置放大器时,连接电缆长度的改变,测量系统的灵敏度也将但凡变化.18 .电容式传感器有 面积、极距和介质3种类型,其中极距型的灵敏度最高.19 .霍尔元件是利用半导体元件的磁敏特性(霍尔效应)特性工作的.5.按光纤的作用不同,光纤传感器可分为 功能型和传光型两种类型.1 .一个理想的测试装置应具有单站值的、确定的输出一输入关系.2 .测试装置的特性可分为 静态特性和动态特性.3 .测试装置的静态特性指标有 灵敏度、非线形度和回程误差.4

18、.某位移传感器测量的最小位移为0.01m3最大位移为1mm其动态线形范围是 40dBo5 .描述测试装置动态特性的数学模型有微分方程、传递函数、频率响应函数等.6 .测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统,那么称为 定常(时不变)系统.假设其输入、输出呈线形关 系时,那么称为线形系统.7 .线形系统中的两个最重要的特性是指线形叠加性 和频率保持性.8 .测试装置在稳态下,其输出信号的变化量Ay与其输入信号的变化量 Ax之比值,称为 灵敏度,如果它们之间的量纲一致,那么又可称为 放大倍数.9 .测试装置的输出信号拉氏变换与输入信号拉氏变换之比称为装置的传递函数.10 .测试装置对单位脉冲函数

19、S (t)的响应,称为 脉冲响应函数 记为h (t), h (t)的傅氏变换就是装置 的频率响应函数.11 .满足测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为常数 和相频特性为线形.12 .为了求取测试装置本身的动态特性,常用的实验方法是阶越响应法和频率响应法.13 .测试装置的动态特性在时域中用微分方程描述,在频域中用 频率响应函数 描述.14 .二阶系统的主要特征参数有 静态灵敏度、固有频率和阻尼率.15 .输入信号x(t) =30cos (30t+30° ),这时一阶装置的 A(3)=0.87,中()=-21.7 ° ,那么该装置的稳态输出表达式是：y (t) = 26.

20、1cos (30t+8.3 ° ).16 .影响一阶装置动态特性参数是时间常数t ,原那么上希望它越小越好.17 .二阶系统的工作频率范围是 0 0 0.56n.18 .输入x (t),输出y (t),装置的脉冲响应函数h (t),它们三者之间的关系是 y(t)= x(t)琳h(t).卷积关系19 .测试装置的频率响应函数为H (j 3 ),那么| H (j 3 ) |表示的是 输出与输入的幅值比(幅频特性),/ H(j 3 )表示的是输出与输入的相位差(相频特性),它们都是频率的函数.20 .信号x (t)=6sin 2j3t ,输入t=0.5的一阶装置,那么该装置的稳态输出幅值

21、A= 3,相位滞后中=-60 °.21 .一个时间常数T =5s的温度计,插入一个以15 C/min速度线形降温的烘箱内,经半分钟后取出,温度计指示值为90C,这时,烘箱内的实际温度应为88.75 C o22 周期信号的傅氏三角级数中的n是从0至iJ+8展开的.傅氏复指数级数中的n是从-8至iJ+8展开的.23 周期信号x (t)的傅氏三角级数展开式中：an表示余弦分量的幅值,bn表示正弦分量的幅值,a0表示直流分量,An表示n次谐波分量的幅值,中n表示n次谐波分量的相位角,n20表示n次 谐波分量的角频率四、简做题(每题5分,共30分)周 期 方 波 的 傅叶 级 数 展 开 式

22、为2.3.4.x(t) = 8A1 . c 1 .sin,0t-sin 3 0t -sin 5 0t J35试绘出该周期方波的单边幅值谱,并说明其频谱特点.8A8A频谱特点：离散性、谐波性、递减性二阶测试装置的两个动态特性参数是什么？为了实现不失真测试,如何确定其取值范围?固有频率(0n )和阻尼比(巴)于 0.58 ,n为了实现不失真,阻尼比(巴)取值0.60.8;工作频率取值小于等何谓不失真测试？实现测试不失真的测试装置的幅频和相频特性应如何?输出y(t)与输入x(t)满足关系 实现不失真测试的测试装置的幅频特性为 A( 3)= A 0 =常数信号的预处理包括那些环节?(1)电压幅值调理(

23、或者放大)(3)隔离直流分量(或者隔直)y(t)=A ox(t-t o),其中A和to为常数,那么为不失真测试.相频特性为6(3)=t08(2)滤波(或者滤去高频)(4)如原信号进行调制,那么应先进行解调(或者解调)5 .为什么在动态电阻应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外还设有电容平衡旋钮动态电阻应变仪采用的是纯电阻交流电桥,即使各桥臂均为电阻,由于导线间存在分布电容,相当于在各桥臂上并联了一个电容,因此,除了电阻平衡外,还须有电容平衡.6 .测得两个同频正弦信号的相关函数波形如图1,问:(1)这一波形是自相关函数还是互相关函数？为什么？(2)从波形中可以获得信号的哪些信息?答：(1)互相关函数,

24、由于是非奇非偶函数.(2)频率信息：正弦波形的频率与此波形频率相同相位信息：两正弦波形之间的相位差就是此波形中的初相位 幅值信息：此波形的振幅是两个正弦波振幅乘积的一半7 .信号分析和处理必需遵循的原那么有哪几点? 各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系,并尽量不失真; 尽可能减小或消除各种干扰.8 .周期信号的频谱具有哪几个特点？ 周期信号的频谱是离散的 每条谱线只出现在基波频率的整倍数上,基波频率是各分量频率的公约数各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角.工程中常见的周期信号,其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的.因此,在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量9 .

25、什么是调制和解调？为什么要调制？ 5分所谓调制,就是在调制信号测试信号的限制下,使载波信号工作信号的某些参数如幅值、 频率、相位发生变化的过程.解调,就是从已调制波中恢复出调制信号的过程一般的被测量,如力、位 移、应变等,经传感器检测变换后,常常是一些缓变的电信号.经过调制后,采用交流放大,比直接用直 流放大,效果好；另外,调制波抗干扰水平强,也便于传输.10 .在机械工程中常见的有哪些参数的测量？常见的参数测量有：应力的测量；应变的测量；扭矩的测量、振动信号的测量；声强测量；声发射测 量；位移的测量；流量的测量；压力的测量等.11 .现有电阻Rl和R2 ,电感L和电容C,连结成四臂交流电桥,

26、试画出能满足电桥平衡的正确接桥方法, 并写出该电桥的平衡条件.设鼓励为Ui ,输出为Uo答：正确的接桥方法如下图：3RR2 = jwL电桥的平衡条件是:1_ljwC C12 .有人在使用电阻应变片时,发现灵敏度不够,于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提升灵敏度.试问,在半桥上各串联一片的情况下,是否可以提升灵敏度？为什么？ 5分1 R 一一 ,一uo Ui不能提升灵敏度.由于半桥双臂时,其输出电压为：2 R当量桥臂各串联电阻应变片时,其电阻的相对变化量为2R R即仍然没有发生变化,故灵敏度不变.要提升灵敏度只能将双臂电桥改为全桥连接RUo = Ui ,这时R .13 .测量按测量值获得的方

27、法进行分类有哪些？ (6')直接测量一指无需经过函数关系的计算,直接通过测量仪器得到被测值得测量.(等精度直接测量和不等精度直接测量)；(间接测量一一指在直接测量值的根底上,根据函数关系,计算被测量的量值的测量；组合测量一一指将直接测量或间接测量与被测量值之间按关系组合成一组方程(函数关系),通过解方程组得到被测值得方法.14 .重复性误差和迟滞误差有何区别 ？答：重复性是指测试装置在输入按同一方向做全量程连续屡次变动时,所得特性曲线不一致的程度.一般来说正行程的最大重复性偏差为ARmax1 ,反行程的最大重复性偏差为ARmax2 ,重复性误差取这两个最大偏差中的较大者,再以满量程输出

28、yfs的百分数表示.即rR =100%yfs迟滞是测试装置在正反行程中输入输出曲线的不重合程度.即-H% 吧 100%yfs式中,iHmax是正反行程间,对于同一输入虽的最大差值.15 .试表达信号的采样和截断的过程是怎样实现的,结果如何？答：采样就是对时间历程 x(t)进行等时间距离的信号“摘取,以便于计算机的存储和计算分析. (2)而由由于计算机只能对有限长的信号进行处理,所以,必须截断过长的信号时间历程x(t)进行截断,即对信号加窗.所加窗宽为T的矩形窗函数w(t),其傅里叶变换 W(f)是一个无BM带宽的sinc函数.(2')采用矩形窗函数w(t)截断采样信号,就是将采样信号

29、x(t)s(t),乘以时域有限宽矩形窗函数 w(t)；其时 域和频域数学描述为x(t)s(t)w(t) = X(f) S(f) W(f)16 .下面四个图分别是哪一种滤波器的幅频曲线特性图,并说明各自的工作特征aQc>仃答：低通滤波器0 < f < f2之间为通频带,f A f2的频率成分极大地衰减；高通滤波器f1 < f <30之间为通频带,f < fl的频率成分极大地衰减；带通滤波器f1 < f < f2之间为通频带,其它的频率成分极大地衰减；带阻滤波器f1 < f < f2之间为阻带频率,其它的频率成分通频带.17 .电器式传感

30、器包括哪几种,各自的工作原理如何？答：包括电阻式、电感式、电容式三种.电阻式传感器工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种装置；电感式传感器工作原理：把被测量如位移转换为电感量变化的一种装置；电容式传感器工作原理：把被测物理量转换为电容量变化的一种装置.18 .选用传感器的原那么是什么？答:根本原那么是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配.静态特性方面：a、应使被测量的变化范围在传感器的线性范围以内,并保证线性误差在允许范围内；b、传感器的分辨率(力)从数据上应小于测量要求的分辨率(力)c、满足实际要求的条件下,精度不宜过高.19 .什么是测试？说明测试系统的构成及各组成局部的作用.答

31、：测试是测量和试验的综合,是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程,也是获取信息的过程.(1)测量对象(2)传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系,它直接感受被测量并将其转换成电信号.是 测试系统中的关键部件.(3)中间转换电路(信号调理电路)：作用是将传感器的输出信号 进行传输、放大和转换,使其适合显示、纪录、数据处理.(4)信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理(如：计算、频谱分析、数据储存等)(5)显示、记录局部：作用是输出测试结果.dR/R=(1+2H) £ +入Ee ,其中H为材料的泊桑比, E 入Ee是由电阻率的变化引起的阻

32、值变化.dR/R=(1+2H) £ , S=1+2H;而半导体应变片是dR/R6 Ee , S=入 Eo20 .说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点,各有何优点？答：相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化,且 为材料的弹性模量,(1+2H) £是由几何尺寸变化引起的阻值变化, 不同的是,电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化,所以利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化.所以各自的优点分别为:50-70 倍电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高,一般为电阻丝应变片的23.金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何特点？

33、前者是利用导体形变引起阻值变化,后者是利用半导体电阻率变化引起阻值变化.金属电阻丝应变片稳定 性和温度特性好,但灵敏度系数小.半导体应变片应变灵敏度大；体积小；能制成具有一定应变电阻的元件,但温度稳定性和可重复性不如金属应变片.21 .什么是负载效应？对于电压输出的环节,减轻负载效应的举措有哪些？当一个装置联接到另一装置上时,由于发生能量交换而使前装置的联接处甚至整个装置的状态和输出都将发生变化的现象称为负载效应.对于电压输出的环节,减轻负载效应的方法有：1提升后续环节负载的输入阻抗；2在原来两个相联接的环节之中,插入高输入阻抗、低输出阻抗的放 大器,以便一方面减小从前环节吸取能量,另一方面在

34、承受后一环节负载后又能减小电压输出的变化, 从而减轻负载效应；3使用反应或零点测量原理,使后面环节几乎不从前环节吸取能量.24.简述压电效应现象；石英晶体所产生的横向和纵向压电效应产生的电荷聚集在哪里？其大小分别如何计算？某些物质在外力的作用下,不仅几何尺寸发生了变化,而且内部极化,某些外表上出现电荷,形成电场.当外力去掉时,又重新回到原来的状态,这一现象称为压电效应现象.石英晶体所产生的众向压电效应产生的电荷qx聚集在与电轴X垂直的平面上,其大小为 qx =di1F.石英晶体所产生的横向压 电效应产生的电荷 qx聚集在与电轴X垂直的平面上,其大小为 qx =d12 *Fa/b.a、b分别 为

35、晶体片的长度和厚度.22.何谓压电效应？压电式传感器对测量电路有何特殊要求？为什么？某些物质在外力的作用下,不仅几何尺寸发生了变化,而且内部极化,某些外表上出现电荷,形成电场.当外力去掉时,又重新回到原来的状态,这一性质称为压电效应.压电式传感器的测量电路必须有高输入阻抗并在输入端并联一定的电容 Ci以加大时间常数 R0C.主要是为了在测量动态量时,获得一定的输出 电压并实现不失真测量.25.在用应变仪测量机构的应力,应变时,如何消除由于温度变化所产生的影响？利用电桥的和差特性,将两片应变片分别接到测量机构的相对面上,并接入电桥中相邻的桥臂上,使得由于温度变化而导致的输出电压无用值相互抵消.2

36、6.试用方框图描述测试系统的组成,并简述测试工作的全过程.传感器将被测物理量如噪声,温度等检出并转换为电量,中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进 行分析处理或经 A/D变换后用软件进行信号分析,显示记录装置那么测量结果显示出来,提供应观察者或其 它自动限制装置.五、计算题(共14分)1.低通滤波器的频率响应函数为、1H (切)=, 式中 0 = 0.05s1 j .当输入信号为x(t) =0.6cos(60t) +0.5cos(100t -45 1时,求滤波器的稳态输出y(t)解：x(t) =0.6cos(60t) 0.5cos(100t -45 )令 x1(t) = 0.6cos(60t

37、) , x2 (t) =0.5cos(100t 45口)根据线性系统频率保持性和幅频相频特性A(.) = %,中()=-tan(i©).1 ()由81 =60,可以得到：1A( 1) =0.3161 (0.05 60)2(1) - -arctg( ) - -arctg(0.05 60) - -71.565y1(t) =0.6 0.316cos(60t-71.565 ) = 0.1896cos(60t - 71.565 )1由 o2 =100 ,可以得到：A(o2) = ,= 0.196.1 (0.05 100)2(2) - -arctg(. ) - -arctg(0.05 100)

38、- -78.69y2(t) =0.196 0.5cos(100t -45 -78.69 ) = 0.098cos(100t -123.69 ) 由线性系统的叠加性可得y(t) = y(t) y2(t) = 0.1896cos(60t - 71.565 ) 0.098cos(100t -123.69 )2.有一信号x(t) = Acos( 8t十中),初始相角为一随机变重;试求1)求其自相关函数；2)确定其均值和方差解：自相关函数:Rx( ) =lim1 tT ° x(t) x(t )dtlim -T° Acos( t ) Acos -(t ) )dt5 cos(.)2均值:

39、方差:1 T01 2x2-0 x(t)dt =2-0 Acos( t)dt=0T0 2T0 -2"1 T0, A2T/x-口 xdt =T0 223.以阻值R =120C ,灵敏度S = 2.5的电阻丝应变片与阻值为 120c的固定电阻组成电桥,供桥电压为4V,并假定负载电阻无穷大,当应变片的应变为1000 ks时,分别求出单臂、双臂电桥的输出电压沏R 1 R 1-163解：单臂：Uy =U0 =U0 = S翎0 =父2.5父1000M 10一 父4 = 2.5M10Vy 4R 4 R 44R 1 R 11_64双岗：u y = U0 =u 0 = S U0 = - 2.5 1000

40、 104=5 10 v2R 2 R 22x(t)=2A.Tt一丝t1T0 .t .T2-T .t<02(2')由于x(t)为偶函数,所以bn =0a.T /2二 MO2 T /22Atdt 二T4A1 22 tT 2an=2-TT /2,、,“4x(t)cos n 0tdt =T/22At cosn 0tdt8A 1T2 (n-0)2(cosm 7)I -4 A2A(n-：)2c,一、2(-1)n -1 = «(nn)n =1,3,5|n =2,4,6 用(2')出此得x(t)的三角函数形式傅里叶级数展开为v 1 2n 二, costn凸,3,5|l| nT (

41、1'),、.、A 4Ax(t)= a0(an cosn 0t bn sin n 0t)二nm2n次谐波分量的幅值入a；b2 =总(1,)n次谐波分量的相位ann - - arctan -二(1')画出 x(t)的频谱如下图.5 .对称方波的波形图如下图.求傅里叶级数的三角形式展开,并画出频谱解：由图可知,它是正负交替的周期信号.其直流分量为：a0 =0(1'),其脉宽等于周期的一半,即 2, 将此代入式可得nwanExLw1 ,sin 2=L二nw1.2E . n二 sin -因此,对称方波的傅立叶级数三角函数形式为:f(t)=斐(3'),2E,1,1cos nw1t = (cos w1tw1tw1t | 11)(2')6 .用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变6.其贴片及组桥方法如下图.图中 ''R