2014中南大学《测试技术》复习资料(含模拟试题及答案)

2014中南大学《测试技术》复习资料（含模拟试题及答案）一．概念题1.测量方法的种类？P32.熟悉仪器的动静态指标及概念：准确度、精度、灵敏度、线性、分辨率等 P463.掌握压电效应（正压电效应、逆压电效应）、霍尔效应的概念 压电效应P145霍尔（Hall ）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。

霍尔效应产生的机理（物理本质）：在磁场中运动的电荷受到磁场力 F （称为洛仑兹力）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。

应用举例：电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等），流量测量，位置检测与控制，电子点火器，制做霍尔电机—无刷电机等。

4.掌握激光多普勒流速仪的工作原理（激光多普勒效应）P181 当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时，微粒散射的散射光频率将偏离入射光频率，这种现象叫做激光多普勒效应。

当光源和反射体或散射体之间存在相对运动时，接收到的声波频率与入射声波频率存在差别的现象称为光学多普勒效应，是奥地利学者多普勒于1842年发现的。

当单色光束人射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散(反) 射光频率与人射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称为多普勒频移。

转速测量1.数字式转速表 测量原理：数字式转速测量系统由频率式转速传感器、数字转换电路和数字显示器等部分组成。

首先由传感器把转速转变成频率信号，再通过测量信号的频率或周期来测量转速。

2频率法测转速 把被测转速转换成脉冲信号 5．掌握卡门涡街流量计的工作原理（卡门涡街原理）P224 二．简答题：1.掌握系统误差、过失误差和随机误差的概念及特点P7 P11 P34 P362.熟悉热电偶的冷端温度补偿方法：冷端恒温法、冷端温度校正、补偿导线、热电偶冷端补偿器。

P71 3．由A 和B 材料组成的热电偶，测试某一温度T ，参考端温度为T0，而电位计E 接入到热电极B答：T1=T2可以正确的测量热电动势原因，中间导体定律P724.掌握热线风速仪的工作原理（恒流式、恒温式） P1725.如果使用霍尔传感器测量小电流，请简述原理或给出测量示意图。

是霍尔元件在聚集磁路中检测到与原边电流成比AT例关系的磁通量后输出霍尔电压信号，经放大电路放大后输送到仪表显示或计算机采集来直观反映电流的大小。

6.比较说明热电阻和热敏电阻的测温特点。

P87热电阻是金属材料，热敏电阻是半导体材料。

热电阻比热敏电阻测温范围大（如铂热电阻-200~960℃，热敏电阻只有-50~300℃左右）。

热电阻线性好，热敏电阻非线性严重,且热敏电阻互换性较差。

热电阻比热敏电阻灵敏度低。

(因热电阻温度系数较小，＜1%/℃；热敏电阻－2%/℃至－6%/℃)。

热电阻都是正温度系数（即阻值随温度的上升而上升），而热敏电阻分为负温度系数和正温度系数两种。

7．信号的分类有那些？试举例说明。

P285 P2918．试解释相关函数的由来，以正弦信号为例解释自相关函数的性质。

P2989．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，因为是非奇非偶函数。

（2）频率信息：正弦波形的频率与此波形频率相同位信息：两正弦波形之间的相位差就是此波形中的初相位值信息：此波形的振幅是两个正弦波振幅乘积的一半10．二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？ω)和阻尼比(ξ)为了实现不失真,阻尼比(ξ)取值0.6 ~ 0.8; 工作频率取值小固有频率(nω于等于0.58n11.试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。

（1）用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；（2）两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。

三．计算题：1.在一次内燃机的负荷特性试验中，对某一稳定工况下的转速用数字式转速仪测出8次转速值，见下表。

（1）试判断此次测试中是否存在过失误差?（2）求该工况下的转速及误差，测试误差用相对误差表示。

2.一个压力测量系统，其最大量程是2.000MPa ，显示器的位数是4位，精度是0.2%，请问其分辨率是多少？最大误差是多少？测量 2.0MPa 和0.5MPa 时其可能的最大误差是多少？ 3、对某一仪表进行精确度等级测试，该仪表的测量范围为-10V 到10V ，经过多次测试，该仪表测试的结果最大偏差为0.15V ，请问该仪表的精确度等级应定为哪一级。

0.75级 4.检定一个 1.5 级 100mA 的电流表，发现在 50mA 处绝对误差最大，为 1.4mA ，问该表是否合格？解：根据题意知精度等级 S=1.5 故该电流表允许的最大绝对误差是： δ=S×Lm =1.5%×100=1.5mA而该表出现的最大绝对误差为 1.4mA 小于 1.5mA ，所以该电流表合格5.一个一阶系统的系统函数，可由下式描述：sKs H τ+=1)(式中，K 为增益，τ为时间延迟常数。

该系统对单位阶跃u (t )的零状态响应y (t )为：()τ/1)()(t e t Ku t y --=该系统对斜坡函数⎩⎨⎧≥<=0,0,0)(t mt t t slope （m 为常实数）的状态响应y (t )为：()τττ-+=-t e Km t y t /)(试给出一个一阶零状态测量系统当被测量分别为单位阶跃u (t )和斜坡函数slope (t )时的测量误差（包含暂态和稳态误差）答：（1）当被测量为单位阶跃u (t )时，测量暂态误差e d =K u (t )-K u (t )（1-e -t/τ）=K u (t ) e -t/τ测量稳态误差e s =对e d 取极限值=0，t 取 ∞。

（2）当被测量为斜坡函数slope (t )时，测量暂态误差e d =K mt-K m u(τe -t/τ+t-τ)=Km τ-K m τe -t/τ测量暂态误差e s =对e d 取极限值= Km τ，t 取∞。

6.已知信号x(t)=e -t(t≥0)，(1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。

(2) 求x(t)的自相关函数R x (τ) 解：(1)x(f)=⎰∞∞- x(t) e-j2πft dt=-f j π211+ [e (-j2πft)]∞0=fj π211+则│x(f)│=22411fπ+ φ(f)=-arctg(2πf)频谱图如右图： (2) Rx(τ)=⎰∞∞-x(t)x(t+τ)dt=dt ee t t )(0τ+-∞-⎰=eτ-dt e t ⎰∞-02=21e -τ7.求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=Tt T t t t x ||0||cos )(0ω的傅里叶变换。

解：方法一方法二： (1)其中为矩形窗函数，其频谱为：(2)根据傅氏变换的频移性质，有：8.试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141nn n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。

9.将信号t ωcos 输入一个传递函数为ss H τ+=11)(的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出)(t y 的表达式。

解： ()()()90sin cos +==t t t x ωω ()11+=s s H τ，()()211τωω+=A ，()τωφarctg -=()()()()τωωτωarctg t t y -++=90sin 112=()()τωωτωarctg t -+cos 11210.某测试装置为一线性系统，其传递函数为1005.01)(+=s s H 。

求其对周期信号)45100cos(2.010cos 5.0)(︒-+=t t t x 的稳态响应)(t y 。

11.已知信号)si n ()c o s()(2221110ϕωϕω++++=t A t A A t x ，求信号的自相关函数)(τx R ，并画出自功率谱)(ωx S （双边幅值谱）。

12.求频率相同的单位方波和正弦波的互相关函数13.有一信号)cos()(ϕω+=t A t x ，初始相角ϕ为一随机变量；试求 1）求其自相关函数；2）确定其均值和方差。

自相关函数：⎰+⋅=Tx dtt x t x TR 0)()(1lim)(ττ=dt t A t A TT)])(cos[)cos(1limϕτωϕω++⋅+⎰（βαβαβαcos cos 2/)]cos()[cos(=--+）=)cos(22ωτA 均值：⎰-=2200)(1T T x dtt x T μ=⎰-+2200)cos(1T T dtt A T ϕω=0 方差：2])([1222200A dt t x T T T x x=-=⎰-μσ 15. 设)()()(T t T t t y ++-=δδ，试求卷积：y(t)*x(t)。

四．设计题目：1.设计一发动机冷却水温度自动控制系统及参数；简画系统工作原理图（控制、传感器和数据处理）。

2，简述你实验中用到的最小测试系统，并说明原理、采用的传感器及简述信号测试处理过程。

中南大学现代远程教育课程考试《测试技术》答卷1本人承诺：本试卷为本人独立完成，若有违反意愿接受处理。

一、什么是滤波器？有哪些种类？答：滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。

对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。

滤波器的分类1、按所处理的信号按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

2、按所通过信号的频段按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

3、按所采用的元器件按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。

4、根据滤波器的安放位置根据滤波器的安放位置不同，一般分为板上滤波器和面板滤波器。

二、信号的自相关函数的计算方法与特点是什么？答：计算公式：R(τ) = E[ x(t) x(t+τ) ] ，E为集合平均符号特点：1.在0点的值最大；之后变小，2.若信号中有周期成分，则自相关函数也有周期性，且不衰减！如：正弦信号的自相关函数为余弦函数；3.若信号中无周期成分，自相关函数一般衰减到均方值（未去直流）或0(在信号中去掉直流成分)；三、传感器选用原则是什么？答：选用传感器的基本原则：1-可靠性：产品的性能参数均处在规定的误差范围内2-灵敏度：传感器灵敏度越高越好。

3-响应特性：影响特性必须满足4-精确度：应从实际出发尤其应从测试目的出发来选择5-线性范围：在线性范围内输入与输出成比例关系四、简叙高频反射式涡流传感器工作原理答：涡电流：当线圈中通入高频交变电流时产生磁通，此交变磁通作用于邻近的金属板，使金属板产生旋涡状的闭合感应电流，如图所示。