机械工程测试技术试题库

#机械工程测试技术试题库机械工程测试技术试题库绪论第一章一、选择题1.描述周期信号的数学工具是（B）。相关函数B.傅氏级数C.傅氏变换D.拉氏变换2.傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（C）。A.相位B.周期C.振幅D.频率3.复杂的信号的周期频谱是（A）。A.离散的B.连续的C.6函数D.sine函数4.如果一个信号的频谱是离散的。则该信号的频率成分是（C）。A.有限的B.无限的C.可能是有限的，也可能是无限的D.不能确定5.下列函数表达式中，（B）是周期信号。A.B.，C.，D.，6.多种信号之和的频谱是（C）。A.离散的B.连续的C.随机性的D.周期性的7.描述非周期信号的数学工具是（C）。A.三角函数B.拉氏变换C.傅氏变换D.傅氏级数8.下列信号中，（C）信号的频谱是连续的。A.B.C.D.9.连续非周期信号的频谱是（C）。A.离散、周期的B.离散、非周期的C.连续非周期的D.连续周期的10.时域信号，当持续时间延长时，则频域中的高频成分（C）。A.不变B.增加C.减少D.变化不定11.将时域信号进行时移，则频域信号将会（D）。A.扩展B.压缩C.不变D.仅有移项12.已知，为单位脉冲函数，则积分的函数值为（C）。A.6B.0C.12D.任意值13.如果信号分析设备的通频带比磁带记录下的信号频带窄，将磁带记录仪的重放速度（A），则也可以满足分析要求。A.放快B.放慢C.反复多放几次D.不能14.如果，根据傅氏变换的（A）性质，则有。A.时移B.频移C.相似D.对称15.瞬变信号x（t）其频谱X（f）,则|X（f）|2表示（B）。A.信号的一个频率分量的能量B.信号沿频率轴的能量分布密度C.信号的瞬变功率D.信号的功率16.不能用确定函数关系描述的信号是（C）。A.复杂的周期信号B.瞬变信号C.随机信号D.周期信号17.两个函数和,把运算式称为这两个函数的（C）。A.自相关函数B.互相关函数C.卷积D.互谱18.时域信号的时间尺度压缩时,其频谱的变化为（）。A.频带变窄、幅值增高B.频带变宽、幅值压低C.频带变窄、幅值压低D.频带变宽、幅值增高19.信号,则该信号是（C）.A.简单周期信号B.随机信号C.瞬变信号D.复杂周期信号20.数字信号的特性是（B）。A.时间上离散、幅值上连续B.时间、幅值上均离散C.时间、幅值上都连续D.时间上连续、幅值上量化21.非周期信号的频TOC\o"1-5"\h\z谱是（A）A.连续的B.离散的C.基频的整倍数D.非连续的22.信号是信息的（A）A.载体B.描述C.形式D.数量表示23.脉冲函数的频谱是（A）A.均匀谱B.非均匀谱C.逐渐增高D.逐渐降低24.截断的方波信号的频谱是（B）A.离散谱B.连续谱C.低频谱D.高频谱25.方波信号的谐波频率是基波频率的（C）A.偶数倍B.自然数倍C.基数倍D.小数倍26.窗函数在时域变窄,则其频域的频带（B）A.缩小B.加宽C.不变D.不确定27.下面（D）的频谱与理想的白噪声频谱相同A.低频噪声高频噪声C.随机噪声D.。函数28.信号在时域的时移,则信号在频域（A）A.相移B.不变C.压缩D.放大29.信号的时域与频域描述方法是依靠（B）来确立彼此的关系A.拉氏变换B.傅氏变换C.卷积D.相乘30.各态历经随机过程必须是（A）A.平稳随机过程B.非周期性的C.集合平均统计特征随时间周期性变化D.连续的31.工程中常见的周期信号其谐波的幅值随谐波的频率增加而（B）A.不变B.减小C.增加D.不确定32.将信号在时域进行扩展，则信号在频域将（C）A.不变B.扩展C.压缩D.相移33.由几个频率不同的正弦信号合成的周期信号，合成信号的周期是（A）A.各信号周期的最小公倍数B.各信号周期的最大公约数C.各信号周期的平均值D.都不对二、填空题1.信号可分为和两大类。确定性信号；随机信号2.确定性信号可分为和两类，前者的频谱特点是。后者的频谱特点是。周期信号；非周期信号；离散的；连续的3.将确定行信号中那些不具有周期重复性的信号称为。非周期信号4.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的，因此，没有必要取那些次数过高的谐波分量。减小5.信号的有效值的平方称为，它描述测试信号的平均功率。均方值6.两个时间函数和的卷积定义式是。7.连续信号与单位脉冲函数进行卷积其结果是：。8.6.单位脉冲函数的频谱所有频段上都是等强度的，这种频谱常称为。均匀谱9.21.窗函数的频谱是，则延时后的窗函数的频谱应是。10.信号当时间尺度在压缩时，则其频带其幅值。例如将磁带记录仪即是例证。展宽；降低；慢录快放11.单位脉冲函数的频谱为，它在所有频段上都是，这种信号又称1；等强度；

白噪声12.白噪声12.余弦函数只有谱图，正弦函数只有谱图。实频；虚频13.计算积分值：。两个时间函数的卷积定义式是。单位脉冲函数与在点连续的模拟信号的下列积分：。这一性质称脉冲采样16.已知傅氏变换对，根据频移性质可知的傅氏变换为。17.已知傅氏变换对：和时，则当时，=。三、名词解释1.平稳随机过程平稳随机过程是指其统计特征参数不随时间而变化的随机过程。四、计算题tf(t)-11.求下图所示三角波调幅信号的频谱。(已知图中所示三角波的傅立叶变换为)解：图中所示调幅波是三角波与载波的乘积。两个函数在时域中的乘积，对应其在频域中的卷积。余弦信号频谱为三角波频谱为：则信号f(t)的频谱为：2.求被截断的正弦函数的傅立叶变换。解原函数可看作是正弦函数和矩形窗函数的乘积，即，其中又求被截断的余弦函数如下，求其傅立叶变换。(9分)解：原函数可看作是余弦函数和矩形窗函数的乘积，即，其中又求指数函数的频谱。4.求正弦信号的均值和均方值。5.求衰减振荡信号，的频谱。

4.求正弦信号的均值和均方值。5.求衰减振荡信号，的频谱。一时间函数及其频谱函数如图1-2所示，其最高频率为。函数，()，试分别作出及其频谱函数的图形。分析当时，的图形会出现什么情况？解：相当于信号与的调幅信号，其时域与频域结果如下图所示：图中，(a)为调幅信号波形图，图(b)为调幅信号频谱图。当时，两边图形将在中间位置处发生混叠，导致失真。图1-3所示信号a(t)及其频谱A(f)。试求函数的傅氏变换F(f)并画出其图形。解：由于并且，所以的频谱图如下图所示：第二章一、选择题2•测试装置的传递函数H(s)是装置动态特性在()中的描述。幅值域B.时域C.频率域D.复频域3.测试装置的频响函数H(js)是装置动态特性在()中的描述。A.幅值域B.时域C.频率域D.复频域4.用常系数微分方程描述的系统称为()系统。A.相似B.物理C.力学D.线性5.下列微分方程中，哪一个是线性系统的数学模型？()A.B.C.D.6.线性系统的叠加原理表明()。A.加于线性系统的各个输入量所产生的响应过程互不影响B.系统的输出响应频率等于输入激励的频率C.一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍数D.多个输入信号同时作用于系统所产生的响应，等于各个原信号的响应之和7.测试装置能检测输入信号的最小变非线性函数11.若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为，则该系统总的传递函数为（）。若两个环节并联时，则总的传递函数为（）。A.精度B.A.精度B.灵敏度C.精密度的灵敏度越高，其测量范围()。A.越宽B.越窄C.不变时间而变化的量称为()。A.准静态量B.随机变量化能力，称为()。D.分辨率8.一般来说，测试系统D.不一定9.测试过程中，量值随动态量D.静态量10.线性装置的灵敏度是()。A.随机变量B.装置的灵敏度是()。A.随机变量B.常数C.时间的线性函数D.时间的B.C.D.12.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系就是（）。A.幅频特性B.相频特性C.传递函数D.频率响应函数13.时间常数为T的一阶装置，输入频率为的正弦信号，则其输出与输入间的相位差是（）。A.-45°B.-90°C.-180°D.45°14.测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是（）。A.卷积B.傅氏变换对C.拉氏变换对D.微分15.时不变线性系统的频率响应函数等于（）。A.系统的正弦输出与正弦输入比B.系统稳态正弦输出的傅氏变换与正弦输入的傅氏变换之比C.用虚指数函数表示系统稳态正弦输出与正弦输入之比D.系统稳态正弦输出的拉氏变换与正弦输入的啦氏变换之比16.对某二阶系统输入周期信号，则其输出信号将保持（）。A.幅值不变，频率、相位改变B.相位不变，幅值、频率改变C.频率不变，幅值、相位改变D.幅值、频率、相位均不变17.二阶装置，用相频特性中（3）=-90°时所对应的频率3作为系统的固有频率的估计值，则值与系统阻尼频率1的大小（）。A.有关B.无关C.略有关系D.有很大关系18.二阶系统的阻尼率1越大，则其对阶越输入的时的响应曲线超调量（）。A.越大B.越小C.不存在D.无关19.二阶装置引入合适阻尼的目的是（）。A.是系统不发生共振B.使得读数稳定C.获得较好的幅频、相频特性D.使系统稳定20.不失真测试条件中，要求幅频特性为（）。A.线性B.常数C.是频率的函数D.没有要求21.不失真测试条件中，要求幅频特性为（），而相频特性为（）。A.线性B.常数C.是频率的函数D.没有要求22.测试装置的频响函数H（jw）是装置动态特性在（）中的描述A.幅值域B.频域

C.复频域时域23.测试装置传递函数H（s）C.复频域关A.输入量x（t）B.输入点的位置C.装置结构D.输出点的位置24.非线性度是表示定度曲线（）的程度A.接近真值偏离其似合直线C.正反行程不重合D.回程误差25.用二阶系统作测试装置，为使系统响应最快，其固有频率（）A.越小越好越大越好C.0.6〜0.7之间最好D.负值最好26.测试系统的传递函数和（）A.具体测试系统的物理结构有关B.具体测试系统的物理结构无关C.输入信号有关D.输出信号有关27.灵敏度越高的测试系统，（）A.系统越稳定B.回程误差越小C.漂移越大D.非线性误差越小28.用一阶系统作测试装置，为了获得最佳的工作性能，其时间常数t（）A.越小越好B.越大越好C.0.6〜越大越好C.0.6〜0.7之间最好D.负值最好二、填空题1.H(s)与输入x（t）及系统的初始状态无关，它只表达系统。传输特性2.一阶装置的时间常数t原则。越小越好3.测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统，则称为系统。时不变4.测试装置的特性可分为特性和特性。静态特性；动态特性系统，则称为系统。时不变4.测试装置的特性可分为特性和特性。静态特性；动态特性5.测试装置的静态特性指标有。灵敏度；非线性度；回程误6.描述测试装置动态特性的数学模型等。微分方程；传递函数；频率响应函数。灵敏度；非线性度；回程误6.描述测试装置动态特性的数学模型等。微分方程；传递函数；频率响应函数7.测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统，则称为系统。若其输入、输出呈线性关系时，则称为系统。时不变；线性8.系统。若其输入、输出呈线性关系时，则称为系统。时不变；线性8.线性系统中的两个最重要的特性是指。线形叠加性；频率保持性9.测试装置在稳态下，其输出信号的变化量与其输入信号的变化量之比值，称为。灵敏度10.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函数6(t)的响应，称为信号拉氏变换之比称为装置的函数6(t)的响应，称为，记为h(t),h(t)的傅氏变换就是装置的。脉冲响应函数；频率响应函数12.满足测试装置不失真测试的频域条件是和。；或幅频特性为常数；相频特性为线性13.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是和。阶跃响应法；频率响应法14.二阶系统的主要特征参数有和。固有频率；阻尼比15.已知输入信号x(t)=30cos(30t+30°)，这时一阶装置的A(3)=0.87,=-21.7°,则该装置的稳态输出表达式是：y(t)二。26.1cos(30t+8.3°)16.影响一阶装置动态特性参数是，原则上希望它。时间常数t；越小越好17.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。三、名词解释1•分辨力引起测量装置的输出值产生一个可觉察变化的最小输入量(被测量)变化值称为分辨力。2•灵敏度当装置的输入x有增量Ax变化时，相应的输出y有增量Ay变化，把Ay与Ax的比值定义为灵敏度。3.线性度实际特性曲线与参考直线偏离的程度称为线性度。四、计算题1.求周期信号通过传递函数为的装置后所得到的稳态响应。解：稳态响应为2.某一阶测量装置的传递函数为，若用这一测量装置测量频率为2Hz的正弦信号，试求其幅度误差。解：=0.894其幅度误差(1－0.894)X100%=10.6%。3.用一个一阶测量装置测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的测量误差小于5％，问：此仪器的时间常数应不大于多少?（7分）解：（1分）（1分）（2分）（3分）4.试求传递函数为和的两个环节串联后组成的系统的传递函数及系统总的灵敏度。解：当两环节串联时，系统的总传递函数为：求当S=0时的两传递函数之值两环节串联后系统的总灵敏度为S=3.0X41=1235.用图示装置去测周期为Is,2s,5s的正弦信号，问幅值误差是多少？（R=350Ks,C=l口F）解：根据基尔霍夫定律因为并且所以有两边拉氏变换后得这是一个高通滤波器,当时幅值相对误差：式中——输入信号幅值；——输出信号幅值。当T=2s时，当T=1s时，当T=5s时，第三章一、选择题1.电涡流式传感器是利用什么材料的电涡流效应工作的。（A）A.金属导电B.半导体C.非金属D.2.为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（B）。电压放大器B.电荷放大器C.前置放大器D.电容放大器3.磁电式绝对振动速度传感器的数学模型是一个（B）。一阶环节B.二阶环节C.比例环节D.高阶环节4.磁电式绝对振动速度传感器的测振频率应（）其固有频率。A.远高于B.远低于C.等于D.不一定5.随着电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度将（）。A.相应减小B.比例增加C.保持不变D.不确定6.压电式加速度计，其压电片并联时可提高（B）。A.电压灵敏度B.电荷灵敏度C.电压和电荷灵敏度D.保持不变7.调频式电涡流传感器的解调电路是（C）。A.整流电路B.相敏检波电路C.鉴频器D.包络检波电路压电式加速度传感器的工作频率应该（C）其固有频率。A.远高于B.等于C.远低于D.没有要求9.下列传感器中哪个是基于压阻效应的？（B）A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻D.磁敏电阻10.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（）成正比。A.位移B.速度C.加速度D.频率11.石英晶体沿机械轴受到正应力时，则会在垂直于（）的表面上产生电荷量。A.机械轴B.电轴C.光轴D.晶体表面12.石英晶体的压电系数比压电陶瓷的（C）。A.大得多B.相接近C.小得多D.不确定13.光敏晶体管的工作原理是基于（B效应。A.外光电B.内光电C.光生电动势D.光热效应14.一般来说，物性型的传感器，其工作频率范围（A）。A.较宽B.较窄C.较高D.不确定15.金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由（B）来决定的。A.贴片位置的温度变化B.电阻丝几何尺寸的变化C.电阻丝材料的电阻率变化D.电阻丝材料长度的变化16.电容式传感器中，灵敏度最高的是（C）。A.面积变化型B.介质变化型C.极距变化型D.不确定17.极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为（B）A.电容量微小影响灵敏度B.灵敏度与极距的平方成反比，间距变化大则产生非线性误差非接触测量D.两电容极板之间距离变化小18.高频反射式涡流传感器是基于（A）和集肤效应来实现信号的感受和变化的。A.涡电流B.纵向C.横向D.压电19.压电材料按一定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生变化，这称为（D）效应。A.压电B.压阻C.压磁D.逆压电20.下列传感器中，能量转换型传感器是（A）A.光电式B.应变片C.电容式D.电感式21.测试工作的任务主要是从复杂的信号中提取（C）A.干扰噪声信号B.正弦信号C.有用信息D.频域信号22.压电式传感器是属于

（B）型传感器A.参量型B.发电型C.电感型D.电容型23.莫尔条纹光栅传感器是（B）的A.数字脉冲式B.直接数字编码式C.调幅式D.调频式24.磁电式绝对振动速度传感器的动态数学模型是（）A.一阶环节B.二阶环节C.比例环节D.积分环节25.电涡流传感器是利用被测（A）的电涡流效应A.金属导电材料B.非金属材料C.PVF2D.陶瓷材料26.当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（A）A.变大变小C.不变D.不定27.极距变化型电容传感器的灵敏度与（D）A.极距成正比B.极距成反比极距的平方成正比D.极距的平方成反比28.压电式加速度传感器的工作频率应（C）其固有频率A.远高于B.等于远低于D.不确定29.调频式电涡流传感器的解调电路是（C）A.电荷放大器B.相敏检波器C.鉴频器D.鉴相器30.高频反射式电涡流传感器，其等效阻抗分为等效电阻R和等效电感L两部分，M为互感系数。当线圈与金属板之间距离5减少时，上述等效参数变化为（B）A.R减小，L不变，M增大B.R增大，L减小，M增大C.R减小，L增大，M减小D.R增大，L增大，M增大31.为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（B）A.电压放大器B.电荷放大器C.相敏检波器D.鉴相器32.在测量位移的传感器中，符合非接触式测量且不受油污等介质影响的是（D）传感器A.电容式B.感器A.电容式B.压电式C.电阻电涡流式33.半导体热敏电阻随温度上升，其阻值（）A.上升B.下降C.保持不变D.变为034.为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（）放大器A.电B.电荷C.微分D.积A.上升B.下降C.保持不变D.变为034.为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（）放大器A.电B.电荷C.微分D.积分35.涡流式位移传感器的输出与被测对象的材料（)A.无关B.不确定C.有关D.只限于测铜36.磁电式绝对振动B.等于速度传感器测振频率应（C）其固有频率A.B.等于C.远低于不确定37.C.远低于臂时，其输出灵敏度()A.提高很多倍B.提高一倍C.降低一倍D.降低很多倍38.变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随(A)而增大A.间隙的减小B.间隙的增大C.电流的增大电压的增大40.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的(C)成正比A.位移B.速度C.加速度D.时间41.压电式传感器是高阻抗传感器，要求前置放大器的输入阻抗(A)A.很大B.很低C.不变D.随意42.半导体应变片的灵敏度和电阻应变片的灵敏度相比(A)A.半导体应变片的灵敏度高二者相等C.电阻应变片的灵敏试验高D.不能确定43.若石英晶体沿机轴受到正应力，则会在垂直于()的面上产生电荷A.机轴电轴C.光轴D.都不44.压电式传感器是个高内阻传感器，因此要求前置放大器的输入阻抗()A.很低B.很高较低D.较高45.极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距(D)A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比46.随电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度(A)A相应减小B比例增加C保持不变D不确定47.压电式加速度计，其压电片并联可提高(B)A.电压灵敏度B.电荷灵敏度C.电压和电荷灵敏度D.电流灵敏度48.(B)的基本工作原理是基于压阻效应A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻D.压电陶瓷49.可变磁阻式电感传感器，当线圈匝数N及铁芯截面积A0确定后，原始气隙50越小，则电感L(D)A.越小B.满足不失真条件C.阻抗匹配越大50.压电晶体式传感器其测量电路常采用(B)A.电压放大器B.电荷放大器C.电流放大器D.功率放大器二、填空题1.涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的。涡电流效应2.磁电式传感器是把被测物理量转换为的一种传感器。感应电动势3.4.将压电晶体置于外电场中，其几何尺寸也会发生变化，这种效应称之为。逆压电效应5.利用电阻随温度变化的特点制成的传感器叫。热电阻传感器6.可用于实现非接触式测量的传感器有和等。涡流式；电容式7.电阻应变片的灵敏度表达式为，对于金属应变片来说：S=，而对于半导体应变片来说s=。当测量较小应变值时应选用效应工作的应变片，而测量大应变值时应选用效应工作的应变片。压阻效应；应变效应9.电容器的电容量，极距变化型的电容传感器其灵敏度表达式为。10.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11.光电元件中常用的有、和。光敏电阻；光敏晶体管；光电池12.压电传感器在使用放大器时，其输出电压几乎不手电缆长度变化的影响。电荷13.超声波探头是利用压电片的效应工作的。逆压电14.压电传感器中的压电片并联时可提高放大器。而串联时可提高灵敏度，应后接电压?；灵敏度，后接放大器。电荷；电压；电压15.电阻应变片的电阻相对变化率是与16.电容式传感器有、和型的灵敏度最高。面积变化型；极距变化型；介质变化型；极距变化型17.霍尔元件是利用半导体元件的应18.按光纤的作用不同，光纤传感器可分为成正比的。应变值£3种类型，其中特性工作的。霍尔效和两种类型。功能型；传光型三、名词解释1.一块金属板置于一只线圈附近，相互间距为，当线圈中有一高频交变电流通过时，便产生磁通。此交变磁通通过邻近金属板，金属板表层上产生感应电流即涡电流，涡电流产生的磁场会影响原线圈的磁通，使线圈的阻抗发送变化，这种现象称为涡流效应。某些物质在受到外力作用时，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，表面上有电荷出现，出现电场，当外力去除后，有重新恢复到原来状态，这种现象成为压电效应。金属材料在发生机械变形时，其阻值发生变化的现象成为电阻应变效应。将霍尔元件置于磁场中，当相对的两端通上电流时，在另相对的两端将出现电位差，称为霍尔电势，此现象称为霍尔效应。当激光照射到运动物体时，被物体反射或散射的光频率即多普勒频率发生变化，且多普勒频率与物体运动速度成比例，这种现象称为多普勒效应。某些半导体元件，当在相对的两端通上电流时，将引起沿电流方向电阻的变化，此现象称为磁阻效应。传感器是直接作用于被测量，并能按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出的器件。半导体材料受到光照时，电阻值减小的现象称为内光电效应。压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应。在光的照射下使物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏打效应。四、计算题1.把灵敏度为404X10-6PC/Pa的压电力传感器与一台灵敏度调到0.226mV/PC的电荷放大器相接，求其总灵敏度。解：S=404X10-6PC/PaX0.226mV/PC=9.13X10-5mV/Pa2.进行某次动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa，将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。当压力变化为3.5MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少。解：S=90.9X0.005X20mm/MPa=9.09mm/MPa记录笔在记录纸上的偏移量9.09X3.5mm=31.82mm3.一电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r=4mm,工作初始，如果间隙变化量时，电容变化量是多少（真空中介电常数为£0=-8.85X10-12F/m）。解：电容传感器的灵敏度F/mF/mF/mpF4.一电容测微仪，其传感器的圆形极板的半径r=4mm,工作初始间隙，空气介质，试求：（已知空气介电常数）（1）通过测量得到的电容变化量为，则传感器与工件之间由初始间隙变化的距离（2）如果测量电路的放大倍数，读数仪表的灵敏度格/，则此时仪表指示值变化多少格？解：（1），极距变化型电容传感器灵敏度为：则（2）设读数仪表指示值变化格数为m，则（格）4.有一电阻应变片其灵敏度S=2,R=120Q，设工作时其应变为1000口£，问AR=?设将此应变片接成如图所示的电路，试求：应变片mA5V1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量。解：•・•・•・1）2）3）5.有一钢板，原长，钢板弹性模量，使用BP-3箔式应变片R=120Q，灵敏度系数S=2，测出的拉伸应变值为300口£。求：钢板伸长量，应力及。如果要测出1口£应变值则相应的是多少？解：因为，则有如果要测出1口£应变值，则五、综合题1.设计一台检测钢丝绳断丝的仪器（用原理图表示），并简述其原理。答：利用霍尔元件来检测钢丝绳的断丝情况，其原理图如下图所示：其工作原理为：铁心对钢丝绳局部磁化，当有断丝时，在断口处出现漏磁场，霍尔元件经过此磁场时，将其转换为一个脉动的电压信号。对此信号作滤波、A/D转换后，进入计算机分析，识别出断丝根数及位置。2.请画出动态电阻应变仪的原理框图，简述其工作原理，并绘出出图中各点波形。答：动态电阻应变仪的工作原理为：试件在外力作用下变形，贴在它上面的电阻应变片产生相应的电阻变化。振荡器产生高频正弦信号z(t),作为电桥的工作电压，电桥输出为信号x(t)与载波信号z(t)的乘积，即调制信号xm(t),此信号经交流放大后进行相敏检波,由振荡器供给的检波信号与电桥工作电压同频、同相位。相敏检波的结果再进行低通滤波,得到与原信号极性相同、但经放大了的信号。最后,该信号被显示或输入后续设备。3．欲测量液体的静压,拟采用电容式传感器,试绘出可行方案的原理图并简述其测量原理。答：弹性膜片与另一金属板组成一电容,如图所示,在压力的作用下,弹性膜片发生变形,使电容的极距发生变化,从而引起电容量的变化。电容器接于具有直流极化电压的电路中，电容的变化有高阻值电阻R转换为电压变化。电压输出与膜片位移速度成正比,从而可测量液体压力。4．欲测量液体的动压,拟采用电感式传感器,试绘出可行方案的原理图,并简述其测量原理。答：P弹性体采样差动变压器式传感器，如图所示。弹性体在压力作用下发生变形，推动与之相连的差动变压器的衔铁在线圈内运动,由于引起线圈互感的变化而产生感应电动势差，此电势差经交流放大、相敏检波、滤波等处理后输出，输出量反映压力的大小。P电桥放大相敏检波低通显示记录振荡器211.应变片2.膜片5．欲测量液体的动压，拟采用电阻应变式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：系统的原理框图如图所示。电阻应变片贴于平膜片上，在压力P的作用下，膜片发生变形，致使应变片也发生相应的变形从而引起电阻变化，应变片置于电桥中，作为电桥的桥臂，从而带来电桥输出电压的变化。振荡器产生高频正弦信号，作为电桥的工作电压，电桥输出为信号与载波信号的乘积，即调制信号，此信号经交流放大后进行相敏检波，由振荡器供给的检波信号与电桥工作电压同频、同相位。相敏检波的结果再进行低通滤波，得到与原信号极性相同、但经放大了的信号p(t)。最后，该信号被显示或输入后续设备。P放大相敏检波显示记录211.压电晶体2.金属膜前置放大P6．欲测量液体的动压，拟采用压电式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：压电晶体在压力P作用下，由于发生机械变形而使两金属膜极板上集聚数量相等、极性相反的电荷，形成电势差。由于该输出电压很微弱，且压电传感器本身内阻很大，因此将此输出电压信号先经过高输入阻抗低输出阻抗的前置放大器放大，再经过一般放大器放大和相敏检波后，输入显示仪表或记录器进行显示或记录。7．欲测量液体的静压，拟采用机械式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原P波登管连杆机构齿轮指针X©理。答：利用波登管的弹性来测量液体的静压力，其原理框图如图所示。液体从波登管的受压端进入管内，使波登管在压力P的作用下发生变形，并在其末端产生与被测压力P呈近似线性关系的位移X,此位移量被与波登管末端相连的曲柄连杆机构转换成角度，并被与之相连的齿轮副放大，最后由与齿轮副相连的指针指示出压力的大小。8．有一批涡轮机叶片，需要检测是否有裂纹，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：利用涡流传感器来检测叶片裂纹，其原理框图如图所示。将涡轮机叶片放置在由涡流传感器和电容C组成的谐振回路中，贝V谐振回路的频率f将随间隙5的变化而改变，让涡轮机叶片沿与传感器线圈垂直的方向(一般为水平方向，如图所示)通过传感器磁场，当裂纹处经过时，谐振频率将发生变化。振荡器提供稳定的高频信号电源，当谐振回路的谐振频率与该频率相同时，输出电压最大，当谐振频率因裂纹而变化时，与电源频率失谐，输出信号的幅值也随5的变化而变化，相当于一个被5调制的调幅波，经放大、检波和滤波后，就可以得知涡轮机叶片的裂纹信息。Hhxlx2运算器LC谐振回路振荡器放大检波滤波LC谐振回路振荡器放大检波滤波R输出R9．在轧钢过程中，需检测薄板的厚度，可采样何种传感器？试简述其工作原理。答：可采样涡流传感器，原理图如图所示，系统的工作原理为：差动式测厚，将两涡流传感器分别置于被测钢板的上下两边，位置固定，间隔为H，设被测钢板厚度为h，两涡流传感器与被测钢板距离分别为x1和x2,涡流传感器和电容C组成谐振回路，则回路频率f将随间隙的变化而改变，使其输出电压幅值也随之变化，经放大、检波和滤波后，可得被测距离x1和x2,将它们输入运算器中进行如下运算，即可实时监测钢板厚度：10．如何利用光纤来测量声压？绘出可行方案的压力图，并简述其测量原理。答：利用马赫曾德尔干涉仪原理检测光纤内发生的声-光相位调制，如图所示，激光源光束经过分光镜以后，其一通过长螺卷状的检测光纤。检测光纤在外界声压作用下，使经过其中的光束产生相位变化、随后当它与另一路经过参考光纤（亦呈螺卷状）的参考光束进行叠加，并由光电管转换为电信号，经适当的处理，便可获得光相位变化和相应的声压值。11．如何利用电容式传感器来测量微小振动物体的振幅？绘出可行方案的压力图，并简述其测量原理。答：可利用极距变化型电容传感器的原理来测量振动物体的振幅，其原理框图如图所示。传感器电容是振动器谐振回路的一部分，当被测物发生振动时，传感器的电容也随之改变，从而使振动频率发生变化，频率的变化经鉴频器变为电压变化，再经过放大后即可输出或显示被测振幅的大小。12．有多种传感器均可进行转速测量，试举出其中的两种，并分别简述其测量原理。答：(a)(b)(c)(1)涡流传感器，其工作原理为(如图a所示)：将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，涡流传感器置于一边，传感器线圈接入LC振荡回路，以回路的振荡频率f作为输出量。当凹口或突起转至涡流传感器处时，由于间距8的变化，引起线圈电感变化，从而使振荡频率f发生变化，相当于原振荡频率f经被测频率fx调制，通过鉴频器后即可得被测频率，从而得到被测转速。磁阻式传感器，其工作原理为(如图b所示)：将将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，磁阻式传感器置于旋转体一边，当凹口或突起转至传感器处时，改变磁路的磁阻，引起磁力线减弱或增强，使线圈产生感应电动势，其频率即为被测件的频率，从而可得其转速。霍尔传感器，其工作原理为(如图c所示)：将将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，霍尔元件和旋转体同置于磁场中，当凹口或突起转至霍尔元件处时，引起磁场变化，霍尔元件将其转换为一个脉动电压信号，此脉动信号的频率即为被测件的转动频率，从而可得被测件的转速。13.要测量一钢板的厚度，可用哪些传感器？试举出其中的两种，并分别简述其测量原理。答：Hhx1x2(a)(1)涡流传感器，其工作原理为(如图a所示)：差动式测厚，将两涡流传感器分别置于被测钢板的上下两边，位置固定，间隔为H,设被测钢板厚度为h，两涡流传感器测得其与被测钢板距离分别为x1和x2,则被测钢板的厚度为为：(b)(2)气动式传感器，其工作原理与涡流传感器类似(如图b所示)，也可用差动式测厚：将气动量仪的两个测头分别置于被测件的上下两边，设两测头之间的间隔为H，被测件厚度为h,两气动测头测得其与被测件之间距离分别为x1和x2，则被测钢板的厚度为为：调频振荡器限幅鉴频放大输出14.设计利用霍尔元件测量转速的装置，并说明其原理。答：系统原理图如图所示，其工作原理为：将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，霍尔元件和旋转体同置于磁场中，当凹口或突起转至霍尔元件处时，引起磁场变化，霍尔元件将其转换为一个脉动电压信号，此脉动信号的频率即为被测件的转动频率，用调频振荡器输出的频率作为调制信号对其进行调制，再经鉴频和放大后，可得被测件的频率，从而可得其转速。Hhxlx2运算器LC谐振回路振荡器放大检波滤波LC谐振回路振荡器放大检波滤波R输出R15.设计用电涡流传感器实时监测扎制铝板厚度的装置，试画出装置的框图，简要说明工作原理。答：利用差动式测厚原理，系统原理图如图所示，其工作原理为：将两涡流传感器分别置于被测钢板的上下两边，位置固定，间隔为H,设被测钢板厚度为h，两涡流传感器与被测钢板距离分别为xl和x2,涡流传感器和电容C组成谐振回路，则回路频率f将随间隙的变化而改变，使其输出电压幅值也随之变化，经放大、检波和滤波后，可得被测距离x1和x2,将它们输入运算器中进行如下运算，即可实时监测钢板厚度：16.为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？答：(1)传感器两极板之间的电容很小，仅几十个口口F,小的甚至只有几个口口F。而传感器与电子仪器之间的连接电缆却具有很大的电容，如屏蔽线的电容最小的l米也有几个口口F，最大的可达上百个口口F。这不仅使传感器的电容相对变化大大降低，灵敏度也降低，更严重的是电缆本身放置的位置和形状不同，或因振动等原因，都会引起电缆本身电容的较大变化，使输出不真实，给测量带来误差。解决的办法，一种方法是利用集成电路，使放大测量电路小型化，把它放在传感器内部，这样传输导线输出是直流电压信号，不受分布电容的影响;另一种方法是采用双屏蔽传输电缆，适当降低分布电容的影响。由于电缆分布电容对传感器的影响，使电容式传感器的应用受到一定的限制。第四章一、选择题1.在动态测试中，电桥的输出量通常采用()。电阻量B.电压量C.电流量D.电感量2.直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将()。A.增大B.减少.C.不变D.变化不定3.为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是()A.半桥双臂各串联一片电阻应变片B.半桥双臂各并联一片电阻应变片C.适当提高电桥的电源电压D.增大应变片的初始电阻值4.为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，传感器的两个电容应当连接成（）。A.并联电路B.串联电路C.电桥电路D.不确定电阻应变仪常用交流供桥的原因是（）。A.为了提高电桥的灵敏度B.为了使放大器设计简单及提高抗电源干扰能力C.可以使用相敏检波电路D.为了提高电路的稳定性7.调制可以看成是调制信号与载波信号（）。A.相乘B.相加C.相减D.相除8.在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是（）。A.恢复载波信号B.恢复调制信号的幅值和极性C.恢复已调制波D.恢复调制信号的幅值9.用一缓变的综合信号来调制一载波，得到的调幅波的频带宽度为（）。A.（1000-10）〜（1000+10）B.-（1000+100）〜（1000+100）C.（1000—100）〜（1000+100）D.-（1000-10）〜（1000+10）10.滤波器的带宽B和建立时间的乘积是（）。A.常数B.信号频率的函数C.随机变量D.信号时间的函数11.要使RC低通滤波器的通带加宽，则RC值应（）。A.增加B.减少C.不变D.不确定12.在一定条件下RC带通滤波器实际上是低通滤波器与高通滤波器（）而成的。A.串联B.并联C.串并联D.叠加13.将两个中心频率相同的滤波器串联，可以（）。A.使分析频带扩大B.使滤波器的选择性变好，但使相移增加C.幅频、相频都得到改善D.没有什么变化14.理想滤波器的滤波因素（）。A.-1B.0C.1D.¥15.如甲滤波器2.5，乙滤波器3.5，则滤波器的选择性（）。A.甲比乙好B.乙比甲好C.一样好D.不能进行比较16.滤波器的上、下截止频率为,，中心频率则它们的关系是（）。A.B.C.D.17.滤波器的一3dB频率截止频率，是指信号幅值衰减为输入幅值的（）处的频率。A.B.1C./2D.1/218.重复频率为1000的方波，经过一截止频率为2000的理想低通滤波器后的输出量为（）。A.1000的失真的方波B.1000的正弦波C.2000的正弦波D.不知是什么波形19.滤波器的频率分辨力越高，则测量时的响应速度（）。A.越快B.越慢C.不变D.不确定20.已知某倍频程数为1的倍频程滤波器的下截止频率为300，则其上截止频率为（）。A.150B.1000C.600D.45020.已知某倍频程数为1的倍频程滤波器的下截止频率为300，则其中心频率为（）。A.150B.300C.450D.30021.倍频程滤波器是一种（）滤波器，跟踪滤波器是一种（）滤波器。A.高通B.低通C.恒带宽D.恒带宽比22.1/3倍频程滤波器是一种恒带宽比滤波器，因此当分析的频率范围越高时它的分辨率（）。A.越高B.越低C.不随分析频率的变化而变化D.不确定23.抗频混滤波一般采用（）滤波器A.带通B.高通C.低通D.带阻24.滤波器的截止频率是其幅频特性值等于（）时所对应的频率A.A0/2B.A0／1.414C.A0/3D.A0/425.为了能从调幅波中恢复出愿被测信号，常用（）做为解调器A.鉴频器B.鉴相器C.整流器D.检波器26.光线TOC\o"1-5"\h\z示波器振子的幅频特性相当于（）滤波器的幅频特性A.低通B.高通C.带通D.带阻27.低通滤波器的作用是（）A.滤除低频信号B.滤除高频信号C.直流变交流D.交流变直流28.调幅过程相当于频率的（）过程A.放大B.缩小C.转移D.消失29.滤波器的截止频率是其幅频特性值等于（）时所对应的频率A.A0/2B.A0/1.414C.A0/3D.A0/430.调幅波是（）A.载波幅值随调制信号频率而变B.载波幅值随调制信号幅值而变C.载波频率随调制信号幅值而变D.载波幅值随调制信号相位而变31.调幅波的截波频率至少应是调制波频率的（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍32.为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，常用（）作为解调器鉴相器B.整流器C.鉴频器D.变压器33.一选频装置，其幅频特性在fl~f2区间急剧衰减（f2>fl），在O~fl和f2~*之间近于平直，这叫（）滤波器A.低通B.高通带通D.带阻34.为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，常用（）做为解调器A.鉴频器B.整流器C.鉴相器D.相敏检波器35.电路中鉴频器的作用是（）A.使高频电压转变成直流电B.使电感量转变为电压量C.使频率变化转变成电压变化D.使频率转化成电流36.调幅信号经解调后必须经过（）A.高通滤波器B.低通滤波器C.相敏检波器D.鉴频器37.全桥的各桥臂上各并联一只应变片，其灵敏度（）A.增加1倍B.减小1倍C.不确定D.不变38.记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽（）A.变窄，幅值压低B.扩展，幅值压低C.扩展，幅值增高变窄，幅值增高39.调频波是（）A.截波幅值随调制信号频率而变截波幅值随调制信号幅值而变C.截波频率随调制信号幅值而变D.截波幅值随调制信号相位而变二、填空题1.同步解调过程中的“同步“是指在解调过程中所乘的载波信号与调制时的载波信号具有2.相同的。频率和相位3.截止频率指幅频特性值等于时所对应的频率点。-3dB4.对于具有极性或方向性的被测量，经调制以后要想正确地恢复原有的信号波形，必须5.采用的方法。相敏检波6.带通滤波器的中心频率与上、下截止频率间的关系是。所谓调幅过程在频域相当于过程。频谱搬移8.调幅信号由载波的携带信号信息，而调频信号则由载波的携带信号信息。幅值；频率9.调制有、、和三种类型，将调制高频振荡的缓变信号称为，载送缓变信号的高频振荡称，经调制后的高频振荡波称为。调幅；为，经调制后的高频振荡波称为。调幅；调频；调相；调制波载波；已调波10.调幅过程在频域相当于过程，调幅装置实际上是一个，典型的调幅装置是。频率搬移；乘法器；电桥11.调幅波的解调器是，调频波的解调器是。相敏检波器；鉴频器12•调幅波经过相敏检波后，既能恢复信号电压的，又能反映其。幅值；极性13.带通滤波器的中心频率与上、下截止频率、间的关系是。14.带通滤波器的通带越窄，则其选择性越。好15.用下列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，（C）1/3倍频程滤波器。若覆盖频率范围一定，则频率分辨率最高。B三、名词解释1.调制调制是指利用被测缓变信号来控制或改变高频振荡波的某个参数（幅值、频率或相位），使其按被测信号的规律变化，以利于信号的放大与传输。截止频率输出幅值衰减为原信号幅值的0.707时所对应的频率称为截止频率。由于20lg0.707=-3dB，故截止频率又称为-3dB点。4.解调是指从已调制信号中恢复出原低频调制信号的过程。四、计算题1.以阻值R=120Q，灵敏度S=2的电阻应变片与阻值R=120Q的固定电阻组成的电桥，供桥电压为3V，并假定负载为无穷大，当应变片的应变值为2ue和2000ue时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的电桥的灵敏度。（口£:微应变，即10-6）解（1）单臂电桥输出电压。①当应变片为2口£时，②当应变值为2000口£时的输出电压为（2）双臂电桥输出电压