工程测试考试简答题

问答题

1什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。

答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。

（1） 测量对象

（2） 传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。

是测试系统中的关键部件。

（3） 中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号 进行传输、放大和转换，使其适合显示、纪

录、数据处理。

（4） 信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理（如：计算、频谱分析、

数据储存等）

（5） 显示、记录部分：作用是输出测试结果。

2说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？

相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)ε+λE ε,其中H 为材料的泊桑比，E 为材料的弹性模量，(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化，λE ε是由电阻率的变化引起的阻值变化。

不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R ≈(1+2H)ε，S ≈1+2H ；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。所以dR/R=λE ε，S ≈λE 。

各自的优点分别为：

电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。

3选用传感器的原则是什么

基本原则是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。

静态特性方面：a 、应使被测量的变化范围在传感器的线性范围以内，并保证线性误差在允许范围内；b 、传感器的分辨率（力）从数据上应小于测量要求的分辨率（力）c 、满足实际要求的条件下，精度不宜过高。

4交流电桥达到平衡时必须满足的条件是什么？如何来实现交流电桥的平衡？

答：两个条件：相对两臂阻抗之模的乘机应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相等。实现：电阻平衡，电容平衡。5简要说明如何求解测试装置动态特性的数学描述的3个函数，它们之间有何内在关系？

答：对系统的微分方程做拉氏变换，传递函数为输出和输入的拉氏变换之商，另拉氏变换中的S=jw 即可求得频率响应函数，对传递函数进行拉氏反变换就可求得脉冲响应函数。它们之间的关系分别是拉氏变换对和傅立叶变换对关系。

6以二阶系统为例，简述求解具体系统频谱特性的一般步骤，并简要说出二阶系统的特性。

答：一般步骤：1）对系统建模，2）求拉氏变换3）求传递函数4）求频率响应函数、幅频特性和相频特性

特性：a 曲线与ξ 有关，不同的ξ 对应不同的特性曲线，ξ>1过阻尼系统；ξ=1临界阻尼系统；ξ<1欠阻尼系统。b 当ω《n ω时1)(=ωH ，当ω》n ω时0)(→ωH 。c 当选取ξ=0.6~0.8时1)(=ωH 的频率范围最大，而)(ωϕ近似直线，也就是说，在这种情况下，系统的工作频率范围大，动态误差小。d n ω越大，保持动态误差在一定范围内的工作频率范围越宽。

7什么是调制和解调？其作用是什么？

调制：就是使一个信号的某些参数在另一个信号的控制下而发生变化的过程。

解调：从已调制波中恢复出调制信号的过程。

作用：调制的目的：使缓变信号便于放大和输出。

解调的目的：恢复原信号。

8简述信号不失真条件。

对一个测试装置，其输出y(t)和输入x(t)满足 y(t)=A 0x(t-τ0)。式中A 0、τ0 均为常量。则w j e A jw H 00)(τ-=，即

实现不失真测量的基本条件为A(ω)= A 0 =常数，φ(ω)=-τ0ω

9按一阶系统为例，简述求解具体系统频谱特性的一般步骤，并简要说出一阶系统的特性。

答：一般步骤：1）对系统建模，2）求拉氏变换3）求传递函数4）求频率响应函数、幅频特性和相频特性； 特性：

10、 在用应变仪测量机构的应力，应变时，如何消除由于温度变化所产生的影响？

利用电桥的和差特性，将两片应变片分别接到测量机构的相对面上，并接入电桥中相邻的桥臂上，使得由于温度变化而导致的输出电压无用值相互抵消。

11把一个变阻器式传感器按如图接线，它的输入量是什么？输出量是什么？在什么条件下，它的输出量与输入量之间有较好的线性关系？

输入量是被测量的位移。输出量是电压值。只有当变阻器

的最大电阻值与后接电路的输入电阻比值趋于0时，它的

输出量与输入量之间有较好的线性关系

12、试用方框图描述测试系统的组成，并简述测试工作的全过程。

传感器将被测物理量(如噪声,温度等) 检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D 变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。

13、简述压电效应现象；石英晶体所产生的横向和纵向压电效应产生的电荷聚集在哪里？其大小分别如何计算？

某些物质在外力的作用下，不仅几何尺寸发生了变化，而且内部极化，某些表面上出现电荷，形成电场。当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这一现象称为压电效应现象。石英

晶体所产生的众向压电效应产生的电荷

x q 聚集在与电轴 (X) 垂直的平面上，其大小为F d q x ∙=11。石英晶体所产生的横向压电效应产生的电荷x q 聚集在与电轴 (X) 垂直的

平面上，其大小为b a F d q x /12∙∙=。a 、b 分别为晶体片的长度和厚度。

F d q x ⋅=11

14 试说明二阶装置阻尼比ζ多采用0.6~0.8的原因。

答：从不失真条件出发分析。ζ在0.707左右时，幅频特性近似常数的频率范围最宽，而相

频特性曲线最接近直线。

16周期信号的频谱具有以下三个特点：

离散性、谐波性、收敛性

17如图所示试件，欲测作用在其上的力F时，拟使用金属应变片作为传感器，后接直流电桥方案，请问应采用何种布片和组桥方案，使得既能消除温度的影响，又能提高测量灵敏度？

选择两个相同规格的应变片R1和R2，同时选择两个和应变片的初始电阻值相同的纯电阻R3和R4。将应变片R1平行贴在构件上表面，应变片R2平行贴在构件对应下表面；

根据电桥转换原理，按右图组桥就能满足要求。

18光电传感器包含哪儿种类型？各有何特点？用光电式传感器可以测量哪些物理量？

解答：包括利用外光电效应工作的光电传感器、利用内光电效应工作的光电传感器、利用光

生伏特效应工作的光电传感器三种。

外光电效应（亦称光电子发射效应）—光线照射物体，使物体的电子逸出表面的现象，

包括光电管和光电倍增管。

内光电效应（亦称光导效应）—物体受到光线照射时，物体的电子吸收光能是其导电性

增加，电阻率下降的现象，有光敏电阻和由其制成的光导管。

光生伏特效应—光线使物体产生一定方向的电动势。光电池

19何谓霍尔效应？其物理本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举出三个例子说明。

解答：

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 L（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。