工程测试习题集

绪论

0-1．什么是测试？

0-2．叙述工程测试技术在信息技术中的地位和作用。

0-3．工程测试技术的发展可以分为哪几个阶段？

0-4．工程测试技术的任务是什么？

0-5．测试系统有那些环节，各个环节的功能是什么？

0-6．学习工程测试技术的目的是什么？

第一章测试系统的基本特性

1-1．什么是线性系统？线性系统的基本特性有哪些？

1-2．什么是静态特性？叙述评价测量装置静态特性的指标及其含义。

1-3．什么是动态特性？如何描述测量装置的动态特性？

1-4．名次解释：传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数。

1-5．如何计算串联和并联环节的传递函数？

1-6．一阶和二阶系统有哪些基本特性？

1-7．如何计算测试装置对输入信号的响应？

1-8．测试失真的原因是什么？如何设计不失真测试系统？

1-9．怎样测试测量装置的动态特性？

1-10．名次解释：真值、误差、绝对误差、相对误差、引用误差、精度。

1-11．根据误差的特点和性质，叙述误差的种类、特点、产生原因和消除方法。

1-12．处理测量结果的步骤有哪些？

1-13．将一台灵敏度为40pC/kPa的压电式力传感器与一台灵敏度调整到0.226mV/pC的电荷放大器相联，其总灵敏度是多少？

1-14．试判断下列结论的正误：

1）在线性不变系统中，当初始条件为0时，系统输出量与输入量之比的拉普拉斯变换称为系统的传递函数。

2）当输入信号x(t)一定时，系统的输出y(t)将完全取决于传递函数H（S），而与系统的模型无关。

3）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。

4）测试装置的灵敏度愈高，其测量范围就愈大。

5）一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz的单一频率的正弦信号，则必然导致输出波形失真。

1-15．有两个温度计，一个响应快，能在6s内达到稳定，一个响应慢，需要15s内才能达到稳定，请问两个温度传感器谁的时间常数小？

1-16．用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期分别为1s，2s，5s的正弦信号，问幅值误差是多少？1-17．求周期信号x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-45o)通过传递函数H(s)=1/(0.005s+1)的装置后所得到的稳态响应。

1-18．气象气球携带一种时间常数为15s的一阶温度计，以5m/s的上升速度通过大气层。设温度按每升高30m下降0.15o C的规律变化，气球将温度和高度数据用无线电信号送回地面。在3000m处所记录的温度为-1o C。试问实际出现-1o C的真实高度是多少？

1-19．想用一个一阶系统做100Hz的正弦信号测量，如要求限制振幅误差在5%以内，那么时间常数应取为多少？若用该系统测量50Hz的正弦信号，问此时的振幅误差和相位差是多少？

1-20．求频率响应函数为的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应。1-21．对于二阶装置，设计时为何要取阻尼比ζ=0.6～0.8？

1-22．一个优良的测量系统，当测取一个理想的三角波时，也只能做到工程意义上的不失真，为什么？1-23．设一力传感器为二阶环节。已知其固有频率为800Hz，阻尼比为ζ=0.14，当测量幅值为10kg，频率为400Hz的力参量时，其测得的信号幅值为多少？

1-24．什么是测量准确度、精密度和精确度？

1-25．量程为10A的0.5级电流表经检定在示值5A外的示值误差最大，其值为15mA，问该表是否合格？1-26．对约为70V的电压进行测量，现有两只电压表可供选择；一只的量程为100V，级别为1.0级；另一只量程为200V，级别为0.5级。问用哪一只电压表测量合适？

1-27．对某工况下的转速（单位rpm）进行8次等精度测量，所测数值为1802.40，1802.50，1802.38，1802.48，1802.42，1802.46，1802.45，1802.43，求该工况下的转速及误差。

1-28．对某测量重复测量数据如下：25.6，25.2，25.9，25.3，25.7，26.8，25.5，25.4，25.5，25.6。试判断该数据中是否含有粗大误差。

1-29．已知某温度计测量范围0～200℃，检验测试其最大误差△Ymax=4℃，求其满度相对误差，并根据精度等级标准判断精度等级。

1-30．检定一台1.5级刻度0～100Pa压力传感器，现发现50 Pa处误差最大为1.4 Pa，问这台压力传感器是否合格?

1-31．若一阶传感器的时间常数τ=0.01s，传感器响应幅值差在10％范围内，此时ωτ最高值为0.5，试求此时输入信号的工作频率范围?

1-32．某力传感器为一典型的二阶振荡系统，已知该传感器的自振频率f0=1000 Hz，阻尼比ξ=0.7，试求用它测量频率为600 Hz的正弦交变力时，其输出与输入幅值比k(ω)和相位差φ(ω)各为多少?

1-33．已知某二阶系统传感器的自振频率f0=10 kHz，阻尼比ξ=0.5，若要求传感器输出幅值误差小于3％，试确定该传感器的工作范围?

第二章传感器

2-1．什么是金属材料的应变效应？什么是半导体材料的压阻效应？

2-2．比较金属丝应变片和半导体应变片的相同点和不同点？

2-3．什么是金属应变片的灵敏度系数？它与金属丝灵敏度系数有何不同？

2-4．采用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用温度补偿方法有哪些？

2-5．电容式传感器有哪些优点和缺点？

2-6．何为电感式传感器？电感式传感器分哪几类？各有何特点？

2-7．说明差动式电感传感器与差动变压器式传感器工作原理的区别。

2-8．电涡流式传感器有何特点？画出应用于测量板材厚度的原理框图。

2-9．何为压电效应？正压电效应传感器能否测量静态信号？为什么？

2-10．压电式传感器的前置放大器作用是什么？比较电压式和电荷式前置放大器各有何特点，说明为何电压灵敏度与电缆长度有关，而电荷灵敏度与电缆长度无关？

2-11．热电偶测温原理是什么？

2-12．什么叫热电效应？热电偶产生热电势的必要条件是什么？

2-13．试述热电阻测温原理。常用热电阻的种类有哪些？

2-14．热敏电阻测温有什么特点？热敏电阻可分为几种类型？

2-15．何谓霍尔效应？用霍尔元件可测量那些物理量？请举出三个例子说明？

2-16．光电效应可分为几类？说明其原理并指出相应的光电器件。

2-17．说明CCD图像传感器输出信号的特定。

2-18．气体传感器按其功能可分为几种类型？

2-19．选用传感器的基本原则是什么？在实际中如何运用这些原则？

2-20．欲测量液体压力，拟采用电容传感器、电感传感器、电阻应变片传感器和压电传感器，请绘出可行的方案原理图？

2-21．在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？

2-22．举出五种你熟悉的机械式传感器，并说明他们的变换原理。