工程测试考试知识点(一)

第一章

1.测试是测量和试验的综合。

2.机械工业中，测试的非电物理量主要有位移，摩擦力，长度，速度，加速度，力，温度，

压力，流量，质量，液位，频率。

3.典型的测试系统主要由传感器、调理电路、信号分析处理、信号显示记录。

4.测试技术在机械工业中的应用主要包括产品开发与性能试验、质量控制与生产监督、机械

故障诊断，

5.什么是测量？什么是测试？

测量：把被测物体的属性度量出来。

测试：把被测对象中的某种信息人为的激发出来

6.什么是电测法？

电测法将被测物体非电量信号转换成电信号的方法。

传感器:直接用于被测量，并能按一定规律将被测量转换成电信号量输出。

信号调理:把来自传感器的信号转换成更适合于传输和处理的形式。

信号分析:接受来自条理的信号，并进行各种运算、滤波、分析。

信号显示:显示测量的结果，或将结果进行存储。

简述测试技术与信号处理的基本内容和在机械工业中的重要性。

在工程领域,它贯穿于产品的设计开发、制造加工、使用和售后服务全过程，产生巨大的经济

和社会效益。特别是当今处于“自动化时代”，就更离不开测试技术。

第二章

1.煤矿提升机的承载钢丝绳突然断裂，其断裂时的应力信号属于瞬变信号。

2.周期信号的频谱特点包括离散性、谐波性和收敛性。

3.模拟信号进行数字化的过程依次包括采样、量化、编码”

4.平稳随机信号的统计特征是不变的。

5.周期与非周期信号的频谱有何特点?请详细说明.

分类：按其随时间变化的特点分为确定性信号和非确定性信号（随机信号），确定性信号又分

为周期信号和非周期信号，周期信号分为正（余）弦信号、多谐复合信号、伪随机信号。非周

期信号分为准周期信号和瞬变信号。非确定性信号（随机信号）分为平稳信号和非平稳随机信

号，平稳信号分为各态历经信号和非各态历经信号。

描述方法：分为时域描述、频域描述、幅值域描述和时延域描述。

6.周期与非周期信号的频谱有何精点?请详细说明。

周期信号：谱线成离散性，间隔相等，等于基波频率整数倍。

非周期信号：频谱是连续的，含从。到正无穷的所有频率成分且频谱具有收敛性。

7.傅里叶变换的性质

线性叠加性、尺度展缩性、对称性、时移性质、频移性质、卷积、频域微分和积分特性。

8.如何消除混频，如何消除泄露

通过采样定理选择合适的采样频率来进行消除混频。通过汉宁窗和海明窗来消除泄露。

第三章

一、测试系统

1.测试系统是从客观事物中获取有关信息的工具，是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总

称。2.理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入和输出关系，其中以输出和输入呈线性

关系为最佳。

二、线性时不变系统

（一）通常遇到的测试系统大多数属于线性时不变系统（结构参数不随时间变化）

（二）具有叠加性、比例特性、微分特性、积分特性、频率保持特性。

（三）当输入是正弦信号时，它的稳态输出一定是与输入信号同频率的正弦信号。

三、静态特性

（一）静态特性是指当输入信号为一不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。

（二）基本参数：灵敏度、非线性差、回程误差（描述系统的迟滞程度）、精确度、分辨率、

漂移。

四、动态特性

（一）动态特性是指当输入信号为一随时间迅速变化的信号时，输出与输入之间的关系。

（二）描述方法：微分方程（时域描述）、传递函数（复频域描述，拉氏变换）、频率响应

函数（频域描述，傅氏变换）、单位脉冲响应函数。

1.测试系统对单位脉冲函数的响应称为脉冲响应函数，h（t）的傅氏变换就是测试系统的频率

响应函数，

2.测试系统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。

（三）频率响应

1.测试系统的频率响应是系统稳态输出与输入的时域描述之比。

2.串联频率响应为相乘即H（jw）=H1（jw）*H2（jw）、并联频率响应为相加即H（jw）=H1

（jw）+112（jw）o

3.一阶系统的频率响应

重要参数是时间常数T,他决定领率范围，T越小动态特性越好，测试系统频带越宽。

4.二阶系统的频率响应

4.1重要参数是固有频率W和阻尼比s,阻尼比一般取0.65即最佳阻尼比，工程测试一般取

0.7o

4.2二阶测试系统中引入合适阻尼比的目的是为了获得较好的福、相填特性或动态特性，二

阶系统的阻尼比越小，则其对阶跃响应的超调量越大。

4.3对某二阶系统输入周期信号X（t）=Aosinwt则其输出信号将保持：频率不变

5.二阶系统动态特性参数的测定所用的方法？

频率响应法、单位阶跃法。

五、测试系统不失真条件

（一）频域不失真条件：（镇空题A（w）=A0=常数）幅频特性为常数、（书上公式）相频特性

为线性。

（二）干扰

1.干扰的形成有三个要素:干扰源、干扰通道、受感器，

2.按照干扰源的位置来分，可分为外部干扰、内部干扰两种。

3.干扰的耦合方式有电阻耦合、容性耦合、感性耦合。

4.抗干扰的方法有屏蔽技术、接地技术、隔离技术、和滤波技术。

六、简答题

1.什么是频率响应?幅频特性曲线和相频特性曲线各表示测试系统的什么？

频率响应被测物体的示值如千分尺的指针随振动频率的变化而改变，这种现象测试系统

对输入的频率响应。

幅频特性曲线表示的是系统稳态输出与输入的幅值比与被测信号频率的对应关系。

相频特性曲线反应的是系统稳态输出与输入的相位差角与被测信号频率的对应关系。

2.测试系统的工作频带如何确定？

根据系统的动态特性（幅频特性、相频特性）、不失真测试条件和幅值相对误差确定。

3.测试装置动态特性参数的测试方法有哪些？

频率响应法和单位阶跃法。

4.简述不失真测试条件？

幅频特性在输入信号的频谱范围内为常数。

相频特性是过原点且具有负斜率的直线。

5.简要说明什么是测试系统的静态特性?其主要指标有哪些？

静态特性是指当输入信号为一不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。

主要指标有，灵敏度、非线性度、回程误差、精确度、分辨率、漂移。

6.一阶和二阶系统的动态特性指标是什么及它的合理取值范围?对系统有何影响？

一阶系统的动态特性指标是时间常数，时间常数TAO决定一阶系统适用的频率范围。值

越小，动态响应特性越好，测试系统的频带越宽。二阶系统的动态特性指标是固有频率W和

阻尼比1通常情况下W.越大，测试系统的频带越宽,阻尼比白0.7左右,共振现象最小，且水平段

最长。

六、计算题

1.进行某次动态压力测量时，所采用的压电式压力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa,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笔式记录仪上，记录仪的灵敏度

为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化3.5MPa忆记录笔在记录纸上的

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.通过实验测量电容式位移传感器的静态参数淇中测得正反行程输出值间的最大差值小

H=3.0cm,测量曲线与拟合直线间的最大偏差AB=1.3cm,量程为0〜100cm,试求该传感器的非线

性误差和回程误差。

我的答案：非线性误差：1.3%回程误差30%

3.一个时间常数T=5S的温度计，插入一个以15°C/min速度线性降温的烘箱内，经半分钟取

出，温度计指示值为90℃,烘箱的实际温度为多少？

我的答案：88.75℃

第四章

电阻式传感器：（测力、扭矩、位移、加速度）

1.概念：把被测量变为电阻的变化的传感器。

2.引起应变片温度误差的条件

电阻随温度变化、应变丝与基底线胀系数不一致

3.温度误差的补偿方法？

电桥补偿法、应变片自补偿

电容式传感器：（测量被测物体的加速度）

1,变极距型电容传感器：活动极板随被测位移移动时，两极板间间距发生变化，从而改变

两极板之间的电容量。（差动式）

2,变面积型电容传感器：将位移变为电容器相互覆盖面积的变化。当两极板面积发生变化

时电容量将改变。灵敏度较变极距式低，输入输出呈线性。

3,变电介质常数型电容传感器：利用介质介电常数的变化将被测量的变化转换为电容的变

化。

结构简单，灵敏度高，动态性能好，非接触式测量（适合测量微小尺寸变化）

电感式传感器：

1,自感式传感器由线圈、铁芯、衔铁组成，铁芯和衔铁件有空隙,厚度为d,传感器的运动部

分与衔铁连接，衔铁移动,气隙距离改变，磁阻变化，导致电感线圈的电阻值变化,测出电感量的

变化，就可以测出衔铁位移的大小向方向。

2,互感式传感器将被测］的非电量变化转换为线圈互感量的变化，根据变压器的原理制成，

次级绕组用差动形式连接，灵敏度高。

3,涡流传感器：

3.1涡流效应：块状金属导体置于交变磁场中或在磁场中做切割磁感线运动时，就会产

生感应电流，电流在金属平面内是自己闭合的，称之为涡流，这种现象称为涡流效应。

磁电式传感器：动圈式，动磁铁式，变磁阻式

压电式传感器：（常用材料为石英晶体，适合测量动态量）

1,压电效应：某些晶体电介质材料，在沿一定方向对其施加外力使之变形时，其表面将

产生电荷，在外力去除后，介质表面又回到不带电的状态。这种现象称为正压电效应。对其

表面施以电场，则这种介质将产生机械变形，这种现象称为逆压电效应。

热电式传感器：（用于径向振动、回转轴误差、转速、板材厚度、零件计数、表面裂纹、缺

陷等测量）

1,热电效应：A,B两种不同的导体组成一个闭合回路，若结合点的温度不同，则在回

路中有电流产生。

2,热电偶基本定律：

1）均质导体定律（由一种性质均匀的导体组成的闭合回路，当有温差时不产生感应

电动势）

2）中间导体定律（回路内接入第三种导体，只要第三种导体两端温度相同EAB不变）

3）中间温度定律（热端为T冷端为TO等于热端为T冷端为Tn和热端为Tn冷端为

0时的热电势代数和）

霍尔传感器：

1,霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于电流和磁

场方向的两侧面上将产生电位差，这种现象称为霍尔效应，产生的电位差称为霍尔电势。

物理本质：在磁场中运动的电荷受到磁场力作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向

移动，在两侧面产生正、负电荷积累。

应用：电流的测量，位移洌量，磁感应强度测量，力测量

第五章

电桥：（和差特性）

相对桥臂的应变与输出电压的关系和相邻桥臂正好相反，即相对桥臂应变极性相同，输出

电压与两应变之和有关；相对桥臂的应变极性相反时，输出电压与两应变之差有关

调制与解调：

解调是从已调制波信号中恢复出原有低频调制信号的过程。

调制的方法：同步解调法，整流检波，相敏检波

滤波器：低通，高通，带通，带阻

参数：1）截止频率：幅频特性值等于A/根号2

2）带宽：上下截至频率之间的范围

3）纹波幅度6:通带中幅频特性值的起伏变化值，3越小越好

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