测试技术试题

测试技术试题类型•一单项选择题（每题2分，共计24分）•1瞬变信号的频谱特点是（2）•（1）离散的，只发生在基频的整数倍（2）连续的，随着频率的增大而减少（3）连续的，只在有限区间有非零值（4）离散的，各频率成分的频率比不是有理数•2信号的均方根值为（3）。•（1）A（2）（3）（4）•3下列第（3）组传感器都是把被测量变换为电动势输出的。•（1）热电偶、电涡流、电阻应变（2）热电偶、霍尔、半导体气敏传感器（3）硅光电池、霍尔、磁电式（4）压电、霍尔、电感式•4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）硅光电池、霍尔、磁电式（4）压电、霍尔、电感式•5已知在某特定条件下材料A与铂电阻配对的热电势为13mV,材料B与铂配对的热电势为8mV,在此条件下材料A与材料B配对后的热电势为（1）。•（1）5（2）21（3）13（4）8•6惯性式位移传感器作为滤波器来说具有（2）特性。•（1）低通（2）高通（3）带通（4）带阻•7传感器的滞后是表示标定曲线(3)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信号中最高频率fc为1000Hz，采样频率fs至少应为(1)Hz。•（1）2000（2）2560（3）1000（4）500•9下列（1）为不正确叙述。•低通滤波器带宽越窄，表示它对阶跃响应的建立时间越短•截止频率为幅频特性值为所对应的频率•截止频率为对数幅频特性衰减3dB所对应的频率•滤波器带宽为上、下截止频率之间的频率范围•10、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•11信号的幅值调制是（1）。•(1)载波与调制波相乘(2)载波与调制波相加•(3)载波幅值随调制信号频率而变(4)载波频率随调制信号幅值而变•12若矩形窗函数为，其傅里叶变换为（1）。•（1）（2）(3)（4）2/02/1)(tttwffππsinffππsinffππsin1fπsin二填空题（每空1分，共计12分）•1时间平均等于总体平均（集合平均）的随机信号被称为（各态历经）信号。•2若线性系统的输入为某一频率的简谐信号，则其稳态响应必为(同频率)的简谐信号。•3一个变送器用24V电源供电，就其测量范围，输出4～20mA的电流。为了把信号输入虚拟仪器，可在变送器电路中串连一个（250）Ω的标准电阻，以便在该电阻两端取出1～5V的电压信号。•4（电荷放大器）是一种测振前置放大器，其主要优点是灵敏度与电缆长度无关，并且下限频率较高。•5目前常用的非接触式测厚仪有X射线测厚仪和（γ射线）测厚仪。•6正弦信号的自相关函数保留了信号的（幅值）信息和（频率）信息，但是失去了相位的信息。•7双螺线管差动型传感器比单螺线管型电感式传感器有较高的灵敏度和（线性）。•8（众数）是对应于事件发生概率峰值的随机变量的值。•9由于不正确地选择采样的时间间隔而引起频域上高低频之间彼此混淆的现象被称为（迭混）。•10（相关系数）在时域表示两个信号之间相关的概率大小。•11附加传感器质量将使被测振动系统的固有频率（减小）。三问答题（任选4题，每题6分，合计24分）•1在磁电指示机构中，为什么取0.7为最佳阻尼比？•当阻尼比取0.7，从幅频特性的角度，在一定误差范围内，工作频率范围比较宽，从相频特性的角度，特性曲线近似于线性，这样可以在较宽的频率范围实现不失真测试。•2窗函数的作用是什么？窗函数有哪些频域指标，它们能说明什么问题？•窗函数的作用是截取一定长度的数据，主要频域指标有3分贝带宽，带宽越窄，频率分辨率越高，最大旁瓣谱峰和旁瓣谱峰渐进衰减速度，它们反映能量泄漏的程度。•3如何确定信号中是否含有周期成分（说出两种方法）？•做信号的自相关函数，当延时增大时，信号的幅值不衰减；做信号的概率密度函数，含有周期成分时，曲线呈盆形。•4对一个测量装置，已知输入信号的频率范围，如何确定测量结果的幅值误差和相位误差？•确定装置的频响函数，把输入信号的频率分别带入幅频特性和相频特性。•5说明长光栅的构成和工作原理。•带有条纹的两块直光栅，相互成微小的角度θ，若直光栅的栅距为w，光通过光栅形成明暗相间距离为B的条纹，有w/B=tanθ。光栅横向相对移动时，横向条纹沿纵向移动。纵横向移动的距离比等于B/w。•6即使温度敏感元件的精度很高，在测量中也会产生较大误差，试说明产生误差的原因。•表面温度传导误差，敏感元件向环境空气传热；辐射误差，测量气体温度时，热量辐射到管道壁；分离误差，气体流动时，由于粘滞作用，敏感元件表面速度降低到零，导致温度升高。四计算题（每题10分，共2题，合计20分）•1测力传感器的输入为100N,开路输出电压为90mV，输出阻抗为500Ω。为了放大信号电压，将其连接一个增益为10的反相放大器。(a)若放大器输入阻抗为4kΩ，求放大器输入负载误差。这时，测量系统的灵敏度是多少？(b)放大器的增益带宽积（GBP）为1MHz，求频率为10kHz的正弦输入电压的截止频率和输入输出之间的相位差。•解(a)传感器可以模拟为一个串连500Ω电阻的95mV的电压发生器。当它和放大器连接时，如图所示。解出电流：mA02.01024000500090.05RVI•(b)求截止频率10010101056GGPBfC频率为10kHz时的相角：7.51010tan541Φ•2为了计算一个电阻性电路功率消耗，已测得电压和电流为V=100±2VI=10±0.2A•(a)求计算功率时的最大可能误差及最佳估计误差。假设V和I的置信水平相同。(b)要使功率最佳估计误差达到±10W，电压和电流应限制在什么范围（两者误差的变化率相等）？•解P=VI，计算P对V和I的偏导数：VVIPAIVP0.100,0.10于是WwIPwVPwIVp402.0100210maxWwIPwVPwIVp3.28])2.0100()210[(2/1222/1222×10/28.3=0.71V0.2×10/28.3=0.071A电压和电流为V=100±0.71VI=10±0.071A五综合应用题（每题10分，共2题，合计20分）•1一特性常数A=5με/N的等强度梁，若悬臂端加载P=20N，根据图5.1中贴片和组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数（με）（泊松比μ=0.25）150-150-400125200•2用应变计测量一模拟小轴的扭矩，测量系统框图如图5.2-1，电桥电源电压为15V，应变计灵敏度系数为2.0。试在图5.2-2中表示如何布片和组桥，要求电桥的灵敏度最高并消除附加弯曲和拉、压载荷的影响。已知小轴直径D=30mm，弹性模量E=2×105MPa，泊松比μ=0.28；应变放大器有1，10，100，1000等4个增益档，其电压放大倍数分别为1，10，100，1000，满量程输出为±5V；由A/D和PC构成虚拟仪器，A/D输入范围为±5V，虚拟仪器对应的显示值是±5000mV。•当小轴加载扭矩为T=50Nm时，请选择应变放大器增益档，如果把显示值标定为输入扭矩，标定系数应为多少？电桥—→应变放大器—→A/D—→PC图5.2-1•选增益1000•输出电压为12.0453EDT26.591010102)1030(2.0)28.01(502.0)1(66533345EDTmVKUUBD778.11026.592101563450mVU17781000778.1o标定系数K=50/1778=0.02812N-m/mV一、单项选择题（每题2分，共计24分）1、瞬变信号的频谱是()。(A)离散的，只发生在基频整数倍的频率(B)连续的，随着频率的增大而减小(C)连续的，只在有限区间有非零值(D)离散的，各频率成分的频率比不是有理数2、信号x(t)=Asin(ωt+φ)的均方根值为()。(A)A(B)A/2(C)A/21/2(D)A1/23、下列第（）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、电感式4、下列第（）组传感器较适用于测量旋转轴的转速。(A)电涡流、电阻应变、电容；(B)电磁感应、电涡流、光电；(C)硅光电池、霍尔、压磁；(D)压电、霍尔、电感式5、已知在某特定条件下材料A与铂电阻配对的热电势为13mV,材料B与铂配对的热电势为8mV，在此条件下材料A与材料B配对后的热电势为（）mV。(A)5；(B)8；(C)13；(D)216、惯性式位移传感器作为滤波器来说具有（）特性。(A)低通；(B)高通；(C)带通；(D)带阻7、传感器的滞后表示标定曲线（）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)在多次测量时的重复8、信号中最高频率fc为1000Hz，在下列选项中，采样频率fs至少应为（）Hz。(A)2560；(B)1000；(C)2100；(D)2000