传感器与测试技术知识题库

1、传感器与测试技术知识题库传感器与测试技术一填空题(每空1分，共计12分)1 .若随机过程的统计特征不随时间变化，则称之为平稳 随机过程。£2 .若x(t)的傅里叶变换是X (f),则x( 2)的傅里叶变换是 2 X (2f )。3 .若线性系统的输入为某一频率的简谐信号，则其稳态响应必是同频率的简谐信号。4 .用一阶系统作测量装置，为了获得较佳的工作性能，其时间常数r应越小越好。5 .两个压电元件的并联适用于测量以电荷为输出的场合。6 .频率比为 2的两个频率之间的频段称为倍频程。7 .频率调制是用调制信号去控制载波信号 的频率，使其随被测量变化。8 .理想线性系统的输入与输出的相关

2、系数为 1,相干函数数值为1。9 .为了测彳导扭矩T, 一般都要把单个应变计贴在与轴线成45 0的方向上。10 .电荷 放大器的优点是其灵敏度与电缆长度无关、而且有较低的下限频率。11. 一个理想窗函数应该具有较大 旁瓣谱峰渐进衰减速度。二.单项选择题(每题2分，共计24分)1 .信号中若含有周期成分，则当时，*«)呈(4)变化。(1)衰减(2)非周期(3) 2倍周期性(4)同频周期性2 .概率密度函数提供了随机信号(2)的信息。(1)沿概率轴分布 (2)沿幅值域分布 (3)沿时域分布 (4)沿强度分布3 .若时域信号为x(t) M y(t),则频域信号为(3)0(1)X MY(f)

3、 (2)X(f)+Y(f) (3) X(f)*Y(f)(4) X(f)-Y(f)4 .可变气隙式电容传感器的灵敏度 S与气隙长度6有关，6(2 ),灵敏度 高。 (1)越大(2)越小(3)不变(4)与6无关5 .将x(t) =Asin(2t +邛)和y(t) =Bsin(V5t +6)两个信号叠加，其合成信号x+y(t)是(3 )。(1)角频率为2的周期信号；(2)角频率为的周期信号；(3)准周期信号(4)随机信号6 .下列第(2)组传感器较适合于测量旋转轴的转速。(1)电涡流、电阻应变、电容 (2)磁电感应、电涡流、光电(3)电阻应变、霍尔、磁电式 (4)压电、霍尔、电感式7 .线性度是表示

4、标定曲线(2 ) 的程度。(1)接近真值；(2)偏离其拟合直线；(3)正反行程不重合；(4)在多次测 量时的重复8 .用力锤激振时，激振频率取决于（1）。（1）锤头的硬度；（2）锤头的质量；（3）敲击的速度；（4）敲击的加速度9 .磁电式绝对振动速度传感器测振频率应（1）其固有频率。（1）远高于；（2）等于；（3）远低于；（4）低于10 .调幅信号经过解调后必须经过（2 ）。（1）带通滤波器；（2）低通滤波器；（3）高通滤波器；（4）带阻滤波器11 .脉冲函数6（t）的频谱A（f）（ 2 ）.（1）仅在f=0处有极大值；（2）在所有的频段上等强度；（3）具有有限带宽频段上等强度；（4）仅在f=

5、0处有极小值12 .若直线光栅栅距为0.01mm两光栅线纹交角为0.1。，则莫尔条纹间距约为（3） mm（1） 1 ； 10 ； （3） 6 ;（4） 0.1三 问答题（共计6题，任选4题，每题6分，合计24分）1 .实现不失真测试的时域和频域条件是什么？答：在时域，y=A0x或3（3分）1）输出信号与输入信号的幅值比为常数；2）输出信号处处滞后于输入信号 同一时值。在频域，Y®） = AX®=#（3分）1）输入信号中所含各频率成分的幅值通过系统时的增益是常数，即幅频特 性曲线是一与横坐标平行的直线；2）输入信号中所含各频率成分的相角在通过系统时产生与频率成正比的滞后，即相

6、频特性曲线是一通过原点并具有负斜率的直线。2 .为什么压电式传感器通常用来测量动态信号？答：由于不可避免地存在电荷泄漏，利用压电式传感器测量静态或准静态量值时，必须采取措施使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够小的程度；而作动态测量时，电荷可以不断补充，从而供给测量电路一定的电流，所以压电式传感器适宜作动态测量。3 .右图是用涡流传感器测量物体位移的示意图。如果被测物体是橡胶的，用涡流 传感器直接测量是否可行？为什么？采取何种措施可以测量？ 答：不行。（2分）涡流传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的涡流 效应。当金属板置于变化着的磁场中时，或者在磁场中运动时，才在金属板上产生涡流。

7、橡胶是非金属材料，不能产生涡流。（2分）采取措施可以在橡胶表面覆盖一层金属材料。（2分）4 .试述热电偶测温工作原理。答：热电偶工作原理是基于物体的热电效应（2分）由A、B两种不同的导体两端相互紧密地接在一起，组成一个闭合回路。(2分)当1、2两接点的温度不等(T>T0)时，回路中就会产生电势，从而形成电流，用接在回路中的电流表指针将发生偏转，这一现象称为温差电效应，通常称为热电效应。5.简述莫尔条纹位移放大作用特性。答：在光栅副中，由于9角很小(sine *e),可得到近似关系 出莫尔条纹具有放大作用，具放大倍数为K=B/W=1/e。(4分) 分)(2分)B ： W u,明显看(图(2

8、JH -科6 .在数据采集中，如何避免迭混？答：由于在时域上不恰当地选择采样的时间间隔而引起高低频之间彼此混淆的 现象称为迭混。(2分)为了避免迭混以便采样后仍能准确地恢复原信号，采样频率fs必须大于信号最 高频率fc的两倍，即fs >2fc 0在实际工作中，一般采样频率应选为被处理信号中最高频率的2.56倍。(4分)四 计算题(每题10分，共2题，合计20分)1、一线性系统，其传递函数为H(s)=,当输入信号为1 Tsx(t) = x0sin2f0t 时，求：(1) Rx“)； (2) Sx；(3) Sy(f); (4) Sxy(f)。Rx()=-0 XoSin( ot) XoSin

9、o(t ) dt解：(1)x.=" ' icos.,0.2T 0- cos 0 (2t) dtX2 Tx0二 一 cos 02T 002X0二一 cos 0 2Tdt -至Tcoso0(2t1)dt(3刀)2T 0e+j2"* 6(f 土 f0)得(2)应用 cos t =1(e t ej t)22Sx=FRx 吟同 ff"i)(3 分)SyTH"Sx=4irfr网-分)(4)Sxy(f ) =H(f)Sx(f)=2X。4(1 j2fT)1x24 dkT,C f。), (f -f。)1 + j2 肝 4(2 分)(f fo) ,(f -f。)2、

10、单边指数函数x(t)=Ae七(ot a。，t之。)与余弦振荡信号y(t) = cosMt的乘积 为z(t)=x(t) y(t),在信号调制中,x(t)叫调制信号，y(t)叫载波，z(t) 便是调幅信号。请用图解方法定性画出 x(t)、y(t)、z(t)的时域、频域波形，并加以简要说明(3分)五 综合应用题(每题1。分，共2题，合计2。分)1、一特性常数 A=1MPa/N的等强度梁，材料的波松比底。.25 ,弹性模量E=2X 1Q5MPa若悬臂端加载 P=40N根据图中贴片和组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数(或填写电阻R的标号且1 （玲）&（R。/ & & % &a

11、mp;/ & (&) R4 (&)小 -Rw补偿板注：括号内R在梁下面组桥Ri haCE.7艮2 cRi网Ri r>A11,'-fb-Rlo t应变200 gE60gE260 JIE200 JIE组侨800 gE500 /_IE0JJLE3 DO 困5、2、一万型立柱，边长为 100mm,图为1000mm,仙=0.3 , E=2X 10 MPa立 柱下端固定，上端中心受 P、Q R三力联合作用，在根部前、后面中心线上 贴四个规格相同的应变计，如 图a）示，柱面展开如图b）所示。1、此种贴片方式可测何种载荷，若要得到仪器输出的最大应变，如何组桥？DD(5分)

12、2、载荷P= 100KN时，仪器输出的最大应变为多少？2.；p100000AE 100*100*2*105 =50氏（2 分）弥=2（1 + N）厮=1308（3 分）一填空题（每空1分，共计12分）1、测试系统通常由（传感器）、（测量电路或中间变换电路）和显示记录装置组 成。2、频率比为（21/3）的两个频率之间的频段称为三分之一倍频程。3、若线性系统的输入为某一频率的简谐信号，则其稳态响应必是同频率的简谐信号。4、（系统）误差的大小决定测量数值的准确度。5、引用相对误差是仪表的最大示值误差与仪表的（满量程）之比。6、（热电偶）的测温原理是基于热电效应。7、实际测试工作常把随机信号按（各态历

13、经信号）处理，以测得的有限个函数的时间平均值估计整个随机过程8、测试装置在稳态下，单位输入所引起的输出称为该装置的（灵敏度）。9、测试装置输出信号的傅里叶变换与输入信号的傅里叶变换之比称为装置的（频率响应函数）。10、电荷放大器的优点是其灵敏度与电缆长度无关，而且有较低的下限频率。11、附加传感器质量将使被测振动系统的固有频率（降低）。二.单项选择题（每题2分，共计24分）、由几个频率不同的正弦信号合成周期信号，其周期是（2 ）（1）各信号周期的最大公约数（2）各信号周期的最小公倍数（3）各信号周期的和（4）各信号周期的平均值2、用力锤激振时，激振频率取决于（1）（1 ）锤头的硬度 （2）锤头

14、的质量（3）敲击的速度（4）敲击的加速度3、（ 4）式传感器适用于几米到几十米的大型机床工作台位移的直线测量。（1）电涡流（2）电容（3） 电位器 （4）感应同步器4、若直线光栅栅距为0.01mm两光栅线纹交角为 0.1。，则莫尔条纹间距约为（3） mm（1） 1（2） 10（3） 6（4） 0.15、某特定条件下材料 A与铝电阻配对的热电势为12mV材料B与铝配对的热 电势为8mV,在此条件下材料A与材料B配对后的热电势为（2 ） mV。1、 ） 20; （2） 4; （3） 10 ; （4） 86、惯性式位移传感器的测振频率应（2 ）其固有频率。（1）远小于；（2）远大于；（3）接近于；（

15、4）不一定7、线性度是表示标定曲线（2 ） 的程度。（1）接近真值；（2）偏离其拟合直线；（3）正反行程不重合；（4）在多次 测量时的重复8、磁带记录仪慢录快放将使重放信号的频谱带宽（2）.（1）变窄，幅值压低；（2）扩展，幅值压低；（3）扩展，幅值增高；（4）变窄，幅值增高9、调幅信号经过解调后必须经过（2）。（1）带通滤波器；（2）低通滤波器；（3）高通滤波器；（4）带阻滤波器10、倒频谱函数是信号的（1 ）描述。（1）时域；（2）频域；（3）幅值域；（4）复频域11、脉冲函数6（t）的频谱A（f）（ 2 ）。（1）仅在f=0处有极大值；（2）在所有的频段上等强度（3）具有有限带宽频段上等

16、强度；（4）仅在f=0处有极小值12、应变仪中电桥的供桥电压由（1）供给。（1）振荡器；（2）放大器；（3）稳压电源；（4）相敏检波器三 问答题（共计6题，任选4题，每题6分，合计24分）2、 不失真测试的频域条件是什么？答：幅频特性为常数（3分），相频特性为线性。（3分）3、 什么是电阻应变计的灵敏度系数，金属应变计和半导体应变计在工作原理上有什么不同？答：安装的应变计，单向应力状态，力方向同敏感栅轴线，应变计电阻的相对 变化与应变的比值。（2分）金属应变计：电阻相对变化主要由敏感栅材料机械变形引起。（2分）半导体应变计：压阻效应，电阻相对变化主要由电阻率变化引起，机械变形的 影响可忽略。（

17、2分）3、什么是互相关分析，它主要有什么用途？Rxy”）= Ex（t）y（t+，） （2 分）对同频的周期信号，有Rxy（）=罟 cos（'：）不同频的周期信号、周期信号与随机信号不相关。（2分）做输入和输出的互相关，排除噪声干扰；利用两个传感器信号的互相关分析，测定信号到达两个传感器的时间差，进而得出两点间的距离或两点间运动物体的速度。（2分）4、试述电阻应变测量系统的转换过程。（1）将应变片粘在弹性原件上。（2分）（2）在力的作用下，弹性原件产生机械变形，传递给应变片。应变片的变形使其电阻值变化。（2分）（3）通过电桥，将电阻值变化，以电流或电压形式输出。（2分）5、以单臂工作为例

18、，说明在进行电阻应变测量时，消除温度影响的原理和条件？ 将补偿片联接在工作臂的相邻桥臂上，则因温度变化，引起的工作臂与补偿片 的阻值相等，因在相邻桥臂上，阻值相减，消除了温度影响。（2分）条件（1）应变片片相同；（2）材料相同；（3）放在相同温度场中；（4）联接在 相邻桥臂上（4分）6.在数据采集中，如何避免迭混？答：由于在时域上不恰当地选择采样的时间间隔而引起高低频之间彼此混淆的现象称为迭混。（2分）为了避免迭混以便采样后仍能准确地恢复原信号，采样频率fs必须大于信号最高频率fc的两倍，即fs>2fco在实际工作中，一般采样 频率应选为被处理信号中最高频率的 2.56倍。(4分)四 计

19、算题(每题10分，共2题，合计20分)1、 用一个一阶系统做100Hz正弦信号的测量，若要求幅值误差在 5犯内，时间常数应取为多少？若用该时间常数在同一系统测试 50Hz的正弦信号，幅值误差和相位差各为多少？(系统H(j )解:|H(j-)卜112(200-)2< 0.05.1 (200r：)2 2=1.050.95一一 一 4 ,、 k=5.09 10一缶)11=1 -= 1 12(2 二 100)2, 1 (5.09 10“ )2(2 二 50)2=0.013=1.3%(8 分)2、a a -arctan(2nfT)= arctan(2 父 3.14父 50 M 5.09父 10与)

20、=-9° (2分)12、已知一系统的传递函数H(s)=,输入信号为 x(t) =x0sin(2nf0t),求1 sTSy(f), Sxy(f)解:H(jf)=11 j2 二 fT(1分)1 TRx()寸 1 0 x0sin(2 f0t) x0sin2 f0(t)dt2= cos(20T) (2 分)22xSx(f) =FRx(T)=6(f + f°) + 6(f f。) (2 分)42Sy(f)=|H(jf)2Sx(f)=Mf 歼"f+ f0) + 6(f -f0)(2分)1x2 -Sxy(f) = H(jf )Sx(f )=1上、(f)、(f - f0)2X04

21、(1 j2 二 fT)x1 j2二fT 45( f + fo) + 3( f - fo) (3 分) 五 综合应用题（每题10分，共2题，合计20分）1、一特性常数 A=1MPa/N的等强度梁，材料的波松比尸0.25 ,弹性模量E=2X 105MPa若悬臂端加载 P=40N根据图中贴片和组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数（Ne）,或填写电阻R的标号注；括号内R在梁下面组桥R-1H AP-7i1- ALcLRio C应变200 gE组桥施受800500 JIE药%L i iRlKa J1_h-4 Hio c260 11E20(JgE0gE3 00 因2、设计一圆筒形拉力传感器，如何布片组桥才

22、能消除加载偏心的影响，并有 最大可能的灵敏度？最大负荷为 9.8kN时，电桥输出的应变值为1153"若材 料的弹性模量E =1.96M105MPa泊松比N =0.25,且设定此传感器弹性元件的内 径为20mm试确定传感器弹性元件的外径。解：8 = -%ut = -1150- = 460H （5 分） 2（1 ）2（1 0.25）。-E；=1.96 105 106 460 10 6=90.2 106Pa二（D2 -d2）49800Z 690.2 106 2= 109x10 m （2 分）109 1042 上D202 10上3.14=23.2父10，=23.2mm （3 分）1单项选择题

23、(每题2分，共计20分)1.1 正弦波y(t)的幅值被时域信号 x(t)调制，若它们相应的频域描述分别为Y(f) , X(f),那么调制后信号的频域描述为( C )。A X(f)XY(f)； B X(f)+Y(f)； C X(f)*Y(f)； (DX(f)-Y(f)1.2 如果多次重复测量时存在恒值系统误差，那么下列结论中不正确的是(B )。A 测量值的算术平均值中包含恒值系统误差；B 偏差核算法中，前后两组的离差和的差值显著地不为零；C 修正包值系统误差的方法是引入与其大小相等，符号相反的修正值；D 恒值系统误差对离差的计算结果不产生影响。1.3 对于二阶系统，用相频特性 小()=90o所对

24、应的频率 估计系统的固 有圆频率CDn,该CDn值与系统阻尼比的大小(A )。A无关；B依概率完全相关；C 依概率相关；D成线性关系。1.4 传感器的滞后表示标定曲线(C )的程度。A 接近真值；B偏离其拟合直线；C加载和卸载时不重合；D在多次测 量时重复。1.5 在位移测量中，(D )传感器适用于非接触测量，而且不宜受油污等 介质影响。A 电容；B压电；C电阻；D电涡流。1.6 下列第(C )组传感器都是把被测量变换为电动势输出的。A热电偶、电涡流、电阻应变 ；B热电偶、霍尔、半导体气敏传感器；C硅光电池、霍尔、磁电； D 压电、霍尔、电感。1.7 用锲铭-锲硅热电偶测量 炉温时，冷端 温度

25、为 To=30C ,测得热电 势 E(T,T0)=39.2mV。由热电偶分度表，E(30,0)=1.2mV。这时比较准确的炉温是热 电偶分度表中与(A )对应的温度值。A 40.4mV; B 38.0mV ; C 39.2mV ; D 1.2mV 。1.8 下列各组流量计中，适于根据旋转部件转速确定体积流量的是( D )。A椭圆齿轮流量计，转子流量计，涡轮流量计；B腰轮转子流量计，转子流量计，涡轮流量计；C椭圆齿轮流量计，腰轮转子流量计，转子流量计；D涡轮流量计，椭圆齿轮流量计，腰轮转子流量计。1.9 为使信号电缆的长短不影响压电传感器的测量精度，传感器的放大电路应选用(B )放大器。A 电压

26、；B 电荷；C 功率；D 积分。1.10 已知一个线性系统，与输入 x(t)对应的输出为y(t),若要求该系统的输出为u(t)= kpy(t)+工fy(t)dt+Td 皿(kp, T, Td为常数)，那么相应的输 10dt入函数应为（A ）。A kpx（t）+； jx（t）dt+Td 絮;Bkpx（t）+Td；C kkpx（t+t 0）+，（x（t）dt+Td dx（t） （k, t0为常数，to0）；D £”"）出 Td等2填空题（每空1分，共计10分）2.1当基准声压为po ,测点的声压为p时，该测点的声压级为（20 lg-p-）。Po2.2 （系统）误差的大小决定测量

27、数值的准确度。2.3 光栅测量的基本原理是利用光栅的（莫尔条纹 ）现象。2.4 为了减小负载误差，放大器的输入阻抗一般是很（大（高）的。2.5 （ 相关系数 ）是在时域描述两个信号之间相关程度的无量纲的函数。2.6 若采样频率不大于被测彳S号中最高频率的2倍，采样后的信号就会发生（ 迭混 ）现象。2.7 测量转轴扭矩时，应变计应安装在与轴中心线成（45 0）的方向上。2.8 （ 相干波 ）是指两个具有相同方向、相同频率和相位差固定的波。2.9 设计滤波器时，必须指明滤波器的种类、（截止频率）、逼近方式和阶数。对于某些逼近方式，还要指明通带或阻带的波纹。2.10 对于被测量的线性系统，如果惯性式

28、传感器的质量不可忽略，那么该系统 的固有频率比没有附加质量时有所（ 降低（减小）03问答题（任选5题，每题6分，合计30分）3.1 分别在时域和频域比较周期信号和瞬变信号。在时域：周期信号和瞬变信号都可以用确定性的数学函数表示。但周期信号呈现周期性重复，具有周期性，而瞬变信号不具有周期性。在频域：周期信号的频谱为离散谱，可以通过傅立叶变换计算。瞬变信号频谱为连续谱，通过傅立叶积分计算。3.2 试说明在信号分析中如何消除测量中的噪声干扰(两种方法) 。(1)通过互相关函数计算可以消除测量中的噪声干扰。设输入信号x(t),其输出信号为小x' (t),而噪声信号输出为n(t),.因信号和噪声

29、是独立无关的,互相关函数 Rxn( ) = 0Rx(x n)( )= ：x(t)x (t ) n(t )dt=Rxx()(2)利用互谱分析可排除噪声的影响一个受到外界干扰测试系统，设输入信号 x(t) , n (t)为输入噪声，该系统的输 出y(t )为y(t)=x'(t) n (t)式中x'(t)、n'(t)分别为系统对x(t)、n(t)的响应。输入与输出y(t)的互相关函数为Rxy(D = Rxx<)+Rxn()、由于输入x(t)和噪声n(t)是独立无关的，故互相关函数Rxn，)为零,所以Rxy( )=Rxx ()故Sxy(f); Sxx 可见，利用互谱分析可

30、排除噪声的影响。3.3 已知温度测量系统如下:x(t) |热电偶| e(t |放大器| v(t针式仪| y(t)其中系统各环节的传递函数已知。 当温度变化规律为x(t) = Asinot,并且仍不超 出系统的测量范围，试说明如何根据系统的传输特性估计测量结果的动态误差。答：该温度测量系统为串联系统，所以系统的传递函数为：H(S)=Hi(S) H2(S) H3B)频响函数为：H(j ) =Hi(j ) H2(j ) H3(j )当温度变化规律为x(t) = Asinst,并且与不超出系统的测量范围，根据系统的传 输特性估计测量结果的动态误差，包括幅值动态误差和相位误差。幅值动态误差为Hj) =

31、Hi(jm)义心位)x H3(jm)相位误差为：()=( )2( )3()其中邛1（切）、中2W）、中3（。）分别代表频率为 缶时热电偶 H（jm）、放大器代（j8 ）、指针式仪表围js ）计算所对应的相位滞后误差值。3.4 在数字化处理的过程中，什么是泄漏？为什么会产生泄漏？如何减少泄 漏？答：泄漏是指由于时域上的截断而在频域上出现附加频率分量的现象。信号在采样和数值化处理的过程中，因时间限制必须对信号截断，相当于加上了矩形窗函数，截短后信号的频谱不同于它加窗以前的频谱。由于矩形窗函 数是一个频带无限的函数，所以即使信号是带限信号，在截断以后也必然变成 无限带宽的函数。这说明能量分布被扩展了

32、，有一部分能量泄漏到信号的频带 以外，因此信号截断必然产生一些误差。为了减少泄漏可尽量寻找频域中接近 6（f）的窗函数，即主瓣窄旁瓣小的窗函数。3.5 箔式电阻应变计产品的灵敏度系数是如何定义的？由于影响箔式电阻应变计产品的灵敏度系数 K值的因素很复杂，目前尚无法 用理论计算，只能由试验确定。规定测定条件是：将应变计安装在处于单向应 力状态的试件表面（钢件h =0.285）,其轴线与应力方向平行，应变计电阻值的 相对变化AR/R与轴向应变&的比值（ARRy馥即为Ko K值一般由制造厂给定， 试验精度要求较高时，亦可用等强度粱或等弯矩粱自己校验。3.6 简述热电偶的测温原理。图热电效应由

33、A、B两种不同的导体两端相互紧密地接在一起，组成一个闭合回路，如图所示。当1、2两接点的温度不等（T>To）时，回路中就会产生电势，从而形成电流，用接在回路中的电 流表指针将发生偏转，这一现象称为温差电效应，通常称为热 电效应。相应的热电势称为温差电势，通常称为热电势。接点1称为工作端或热端（T）,测量时，将其置于被测的温度场中。接点2称为自由端或冷端（T。），测量时，其温度应保持恒定这种由两种不同导体组合并将温度转换成热电势的传感器叫做热电偶。热 电偶产生的热电势Eab （T, To）是由两种导体的接触电势Eab和单一导体的温 差电势Ea和Eb所形成。电势Eab（T,T°）和

34、工作端温度T是单值的函数关系，这就是热电偶测温的基本公式。由此制定出标准的热电偶分度表，该表是将自由端温度保持为0C,通过实验建立起来的热电势与温度之间的数值关系。热电偶测温就是以此为基础，来 确定被测温度值。4计算题（每题10分，共2题，合计20分）4.1 设一振动体做简谐振动，振动频率为 20Hz如果它的位移幅值是1mm求其 速度幅值和加速度幅值。答：假设简谐振动位移表达式为：x(t) = Asin3t +邛)，其幅值为A=1mm简谐振动速度表达式为：v(t) = A。cost +中)，其幅值为A，=1 2 二 f =1 3.14 2 20 = 125.6mm/s简谐振动加速度表达式为：a

35、(t)= 4 2sin31 +中)，其幅值为2222A,2=1 (2二 20)2 =1 (2 3.14 20)2 = 15775.36mm/s24.2 已知系统的脉冲响应函数h(t) = JU'T/2;,设输入谱密度为$的白噪声,9刘>丁/2求输出信号的功率谱密度和输出信号的均方值。(电堂dx =-)0 x 2答：(1)输入谱密度为S的白噪声，所以输入信号的功率谱为 Sx(f) = S。(2)脉冲响应函数h(t) = «1,t!ET/2;:的频谱函数，即系统频响函数为:0, t >T/2H(f)=/e-j2-ftdt = TT221 eT2-ftdt=Tsin 二

36、 fT-fT=T sinc( fT)(3)输出信号功率谱密度为:Sy(f)=H(f)2MSx(f)=| Tsinc(nfT)_ 2 _ 2So =T S°sin c(二fT)(4)输出信号的均方值，T-:阿 0 x2(t)dt=Ry(0)S(f)ej2f出二二 T2S°sinc(二fT)2ej2 f 0df2 二二 T2So 一sin2(二 fT)(fT)2-2 ，二 sin (二fT)，(二fT)2一ts0_d(二 fT) = -°"1=TS071综合应用题(每题10分，共2题，合计20分)5.1 一等强度梁上、下表面贴有若干参数相同的应变片，如图 5

37、.1所示。已知 等强度梁特性常数 A=5p e/N,材料的泊松比为0.28,若悬臂梁端点载荷P=20N,试根据图5.2中的组桥方式(R为标准电阻)，填写静态应变测量时的仪 器读数(n e )。144-2564000128图5.25.2矩形横截面的发动机连杆承受拉力N （示意图如图5.3所示）。为了测量拉力，如何布片组桥才能消除加载偏心和温度变化的影响，并有最大可能的灵敏 度？图5.3已知最大负荷NU=10kN,电桥的供桥电压U0=12V,材料的弹性模量 E=2X 105MPa泊松比=0.25 ,连杆的横截面积 A=100m2p应变计的灵敏度系 数K=2,该电桥的最大输出电压是多少？选用的数据采

38、集器的输入范围为05V,拟在测量电桥和数据采集器之间配置直流放大器，试确定放大器的增益。答：在力N的作用下，试件上下表面承受的弯 矩大小相等，拉压状态相反。为使输出达到最 大值采用全桥。U。，,、 U0 .U输出12TK( R2R1 一 R3)：k(2 n 2 n)(1 0.25)c c 10 10002 24100 2 105= 7.5(mV)选用的数据采集器的输入范围为 05V,拟在测量电桥和数据采集器之间配置直流放大器，放大器的增益为：201g 5000 = 56.57.51单项选择题(每题2分，共计20分)1.1 正弦波y(t)的幅值被时域信号 x(t)调制，若它们相应的频域描述分别为

39、Y(f) , X(f),那么调制后信号的频域描述为( c )。A X(f)XY(f)； B X(f)+Y(f)； C X(f)*Y(f)； (DX(f)-Y(f)1.2 如果多次重复测量时存在恒值系统误差，那么下列结论中不正确的是(B )。A 测量值的算术平均值中包含恒值系统误差；B 偏差核算法中，前后两组的离差和的差值显著地不为零；C 修正包值系统误差的方法是引入与其大小相等，符号相反的修正值；D 恒值系统误差对离差的计算结果不产生影响。1.3 对于二阶系统，用相频特性 小()=90o所对应的频率 估计系统的固 有圆频率CDn,该CDn值与系统阻尼比的大小( A )。A无关；B依概率完全相关

40、；C 依概率相关；D成线性关系。1.4 传感器的滞后表示标定曲线(C )的程度。A 接近真值；B偏离其拟合直线；C加载和卸载时不重合；D在多次测 量时重复。1.5 在位移测量中，(D )传感器适用于非接触测量，而且不宜受油污等 介质影响。A 电容；B压电；C电阻；D电涡流。1.6 .下列测力传感器中，属于发电型测力传感器的是(B )A.自感式传感器B.磁电感应式传感器C.电容式传感器D.应变式传感器1.7 用锲铭-锲硅热电偶测量 炉温时，冷端 温度为 T0=30C ,测得热电 势 E(T,T0)=39.2mV。由热电偶分度表，E(30,0)=1.2mV。这时比较准确的炉温是热 电偶分度表中与(

41、A )对应的温度值。A 40.4mV; B 38.0mV ; C 39.2mV ; D 1.2mV 。1.8 已知函数x(t)的傅里叶变换为X (f),则函数y(t)=2x(3t) 的傅里叶变换为(B )A . 2X( .L)B . 2X(_L)C . 2 X(f) D . 2X(f)33331.9 为使信号电缆的长短不影响压电传感器的测量精度，传感器的放大电路应选用(B )放大器。A 电压；B 电荷；C 功率；D 积分。1.10 .关于极距变化型电容传感器，（B ）的说法是错误的。（A）极板之间的距离越小，灵敏度越高（B）电容与极板的位移成线性关系（C）采用差动连接方式可以提高灵敏度（D）测

42、量时，保持极板的覆盖面积不变2填空题（每空1分，共计10分）2.1 一个霍尔元件有（3或4 ）根引线。2.2 （ 系统）误差的大小决定测量数值的准确度。2.3 . 一阶系统的时间常数为T,被测信号的频率为1/T,则信号经过测试系统后，输 出信号与输入信号的相位差为（-45o）.2.4 为了减小负载误差，放大器的输入阻抗一般是很（大 ）的。2.5 在1/3倍频程分析中，中心频率为fn ,带宽为（0.231 fn ）。2.6 若采样频率不大于被测彳S号中最高频率的2倍，采样后的信号就会发生（ 迭混 ）现象。2.7 测量转轴扭矩时，应变计应安装在与轴中心线成（45o）的方向上。2.8 时域是实偶函数

43、的信号，其对应的频域函数是（ 实偶 ）函数。2.9 已知 RC低通滤波器的 R=350KD , C=1000 F,它的截止频率f= （4.5X10-4Hz）。2.10 对于被测量的线性系统，如果惯性式传感器的质量不可忽略，那么该系统的固有频率比没有附加质量时有所（降低）03问答题（任选5题，每题6分，合计30分）3.1 压电式传感器往往采用多片压电晶片串联或并联方式，当采用多片压电晶片 并联方式时，适合于测量何种信号？答：并联连接，两压电元件的负极集中在中间极板上，正极在上下两边并连接在一起，此时电容量大，输出电荷量大，适用于测量缓变信号和以电荷为输出的场合；3.2 在时域比较周期信号和瞬变信

44、号。答：周期信号和瞬变信号都可以用确定性的数学函数表示。周期信号以一定的时间问个呈现周期性重复，瞬变信号只在有限区间有非零值或随时间延续衰减到零。3.3 对一个测量装置，已知正弦输入信号的频率，如何确定测量结果的幅值和相位的动态误差？答：首先确定装置的频响函数，得出幅频特性 A（）和相频特性小（）。然后，把输入信号的频率分别代入 A（）/ A（0）和Heo）,分别得到输出与输入的动态幅值比，输出滞后于输入的相角。幅值比与1的差值为动态幅值相对误差，滞后的相角即相位误差。3.4 在数字化处理的过程中，什么是泄漏？为什么会产生泄漏？如何减少泄 漏？答：由于时域上的截断而在频域上出现附加频率分量的现象称为泄漏信号的历程是无限的，而在数字处理时必须把长时间的序列截断。截断就是将 无限长的信号乘以有限宽的 窗函数。信号截短后的频谱不同于