测试技术考题

填空：

0-1、测试技术的基本任务是获取有用的信息，包含了_量测 _和_ 实验_两方面内容。

0-2、测试系统通常由__输入装置_、__中间变换装置_、及_输出装置_所组成。

1-1、如果所测试的信号不随时间变化,这种测试称为_静态_测试，如果所测试的信号随时间变化很快，这种测试称为__动态_测试.

1-2、周期信号的频谱具有以下三个特点：__离散性__、__谐波性__、___收敛性___。

1-3、描述周期信号的数学工具是__傅里叶级数展开__；描述非周期信号的数学工具是__傅里叶变换__。

1-4、周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有__谐波性和收敛特性。

1-5、某信号能够用明确的数学关系式来描述，可以准确预计其来任意时刻的值，则该信号称为确定性信号。

1-6、数字信号是指时间和幅值都具有离散特性的信号。

2-1、测试装置的特性可分为__静态__特性和__动态_特性。

2-2、测试装置的静态特性指标有__非线性度__及__灵敏度__等。

2-3、测试装置在稳态下，输出信号变化量和输入信号变化量之比称之为装置的___灵敏度__。

2-4、测试装置输出信号的拉氏变换和输入信号的拉氏变换之比称为装置的_传递函数__。

2-5、测试装置输出信号的付里叶变换和输入信号的付里叶变换之比称为装置的__频率响应函数__。

2-6、测试装置实现不失真测试，但有时间延迟t0的条件是：装置幅频特性A(ω)=__C2__;相频特性Ψ(ω)= _-τ0ω___。

2-7、对装置的动态特性进行测试，可用频率响应函数和传递函数两种方法进行测试。

2-8、二阶系统的固有频率越__大_，系统响应赶快影响其超调量的因素是二阶系统的__阻尼比__。

2-9、一阶系统的动特性参数是时间常数τ，为使动态响应快，该参数越小越好。

2-10、一阶装置的时间常数τ

越小，其响应速度越快；二阶装置的固有频率0

ω

越大，其工作频带越宽。

2-11、测量装置的特性描述有静态特性描述和动态特性描述。

2-12、某位移传感器，在输入量变化600 mm时，输出电压变化为300 mV，则其灵敏度为 0.5 。

2-13一阶装置的传递函数H(S)= ,幅频特性A(ω)= ，相频特性φ（ω）=

3-1、将被测物理量转换成与之相对应的、容易传输和处理的信号的装置称之为_传感器_。

3-2、变间距式电容传感器的灵敏度与(间距的平方)成反比，所以适合于微小位移的测量。

3-3、可变磁阻式传感器的灵敏度与气隙大小的关系是：气隙越小，灵敏度越大。

3-4、压电式传感器是利用某些材料的压电效应特性来制作的传感器。

3-5、传感器的灵敏度越高，则线性范围就越小。

3-6、半导体应变片传感器的工作原理是基于压阻效应；涡电流式传感器的工作原理是利用金属导体在交变磁场中的趋肤效应；压电式传感器的工作原理是利用某些材料的压电效应。

3-7传感器一般由敏感元件、二次变换部分、辅助部分三部分组成，是能把外界__被测的非电量_转换成__电量__的器件和装置。

3--8电容传感器从原理上可分为变面积、变极距、变介质。

3-8差动式涡流传感器是基于电涡流原理制成的。在金属体内涡流渗透的深度与传感器线圈激磁电流的频率有关。

3-9差动式传感器的优点是：提高灵敏度、改善非线性、消除信号中的共模成分抑制温漂。

常用交流电桥的平衡条件是对臂阻抗的乘积相等（用文字叙述）。

3-10电容传感器从原理上可分为改变遮盖面积s的类型、改变介质介电常数的类型、改变极板之间d的类型三种

4-1、在测试装置中，从调制信号的方法来看，当用12KHZ的交流信号作为电桥的激励电压时，其作用在于生成调幅波。4-2、带滤波器的中心频率F=500HZ，负3分贝点的带宽B=10HZ，则该滤波器的品质因数Q= 50 。

4-3、交流流电桥的平衡条件是（相对两臂阻抗之积相等）。

4－4滤波器按通过信号的频率范围分为低通、高通、带通、带阻四类

4---5压电式传感器可用来进行压力、加速度、力的测量

4---6传感器的性能要求指标有可靠性、选择性、超然性。

4---7热电回路中热电势等于零的充要条件是两根导体的材料相同、两接触点的温度相同。

4-8 常见的电阻应变片有 1丝式应变片 2箔式应变片 3薄膜式应变片 4半导体应变片

4--9电涡流传感器的激励电流频率越大，其涡流穿透深度越浅。

1电测法：利用各种电子测量线路和仪器对非电物理量进行测量的方法

2非线性度：被测量装置的标定曲线对理论拟合直线的最大偏差B与输出满量程A的百分比。

3灵敏度：测量装置的输出与输入量变化之比。

4 压电效应：某些物质如（石英、钛酸钡）当受到外力作用，几何尺寸发生变化时，内部极化，表面上出现电荷积聚，形成电场。当外力去掉时，又重新回到原来状态。这种现象叫做压电效应。

5热电效应：两种不同材料的导体首尾依次相接，当两接触端点温度不同时构成的闭合回路产生热电势（或热电流）的现象，称热电效应。

6传感器：将被测量转换为与之对应的，易于测量、传输和处理的信号装置。

7信号调制：控制或改变高频振荡信号的低频缓变信号称之为调制信号。

8传递函数：初始状态下输出与输入的拉式变换之比。

9频谱分析：对复杂时变信号按谐波进行展开过程。以频率为横坐标，分别以幅值和相位为纵坐标来表示频谱，分别称为幅度频谱、相位频谱。

10频率保持性：如果装置的输入为某一频率的正弦函数，则装置的稳态输出为同一频率的正弦函数，而且输出、输入振幅之比以及输出输入的相位差都是确定的。

11零点残余电压：差动变压器式传感器当铁芯处在中间位置时，输出的电压不为零，称为零点残余电压，是由两个二次侧线圈的参数不是严格对称、铁磁材料不均匀、线圈间分布电容等原因引起的。

三、问答题

3常用的位移测量方法有哪些？

答：1滑线电阻式位移测量法2应变片式位移测量法3差动变压器式位移测量法4光电脉冲式位移测量法5光栅式位移测量法（传感器）

4.热电偶常用的了冷端温度补偿法有哪些？

答：1补偿电桥法2补偿导线法3冷端温度校正法4冷端恒温法。

5.阐述测量装置失真分为哪几类？实现不失真测量的条件。

答：1非线性失真2幅频失真3相频失真 条件：k=C 1 A （ω）=C 2 (其中C 1C 2C 0均为常数） φ（ω）=-τ0ω 2-4：对于二阶装置，为何要取阻尼比ζ=0.6～0.7？

当阻尼比ζ= 0.6～0.7时，从幅频特性曲线上看，几乎无共振现象，而且水平段最长。这意味着工作频率范围宽，即测量装置能在0～0.5ω的较大范围内保持近于相同的缩放能力。满足了A(ω)= C 的不失真测量条件。

从相频特性曲线上看几乎是一条斜直线。这意味着ωτω?0)-=（，因此满足相频不失真测量条件。

3-10选用传感器的基本原则是什么?

1、 灵敏度高，在适用的测量范围内传感器的信噪比高。

2、 在保持不失真的测量条件，响应特性要快，即希望迟延时间越短越好。

3、 线性范围愈宽愈好，则表明传感器的工作量程大。

4、 稳定性要好，表明长期使用其输出特性不发生变化的性能好。

5、 精确度高，表明传感器输出与被测量对应程度好，当然精确度的选择应从价格比，从实际出发来选择。

6、 测量方式应根据测量条件来选，接触测量还是非接触测量是在线还非在线测量的方式。

7、 还应考虑：结构简单、体积小、重量轻、价格便宜、易于维修等。

1-2：在测试的中间转换电路中为什么要进行调制和解调？

当测试信号多为低频缓变信号或直流信号，而且信号又很微弱时，无法直接推动表头输出，故需要放大信号。低频缓变信号、直流信号使用直流放大器放大，由于直流放大器采用直流耦合，存在严重漂移问题。为此，可采用调制手段，将直流或缓变信号首先变为交流信号，进行交流放大以后，再用解调的方法还原其本来面目。

1-3：在对动态信号进行分析时，为何要采用频域描述方法？

由于信号的时域描述只能反映信号的幅值随时间变化的特征，除简谐波外一般不能揭示信号的频率组成成分。为了研究信号的频率结构和各频率成份的幅值大小，相位关系，所以应对信号进行频域描述。

1-4：在动态测试工作中，频谱的概念及其分析方法有何意义或应用？

频谱就是通过某种信号分析方法将时间信号中的各频率成份分离并进行排列的结果，常用的是频谱图。其中频率与幅值的关系谱图，称为幅频图，频率与相位关系的谱图称为相频图。信号不同域的描述，只是为了使所研究信号特征更为突出，频谱分析在故障诊断，设计测量系统，选择使用测量仪器和完成不失真测量等都有重要意义。例如：判定机器的振动裂度，在机器的故障诊断中寻找振源，确定仪器设备的固有频率和使用范围等方面。

3-6接触式和非接触式传感器的主要性能特点有何不同? 请分别选定一种传感器并说明它们的具体应用。

接触测量与非接触测量主要是说明传感器在实际条件下的工作方式，也是选用传感器时应考虑的重要因素。因为条件不同对传感器要求亦不同。例如对回转轴的运动误差、振动、扭力矩等运动部件的被测参数的测量，往往采用非接触测量的电容式、涡电流式传感器。这样就避免测量头的磨损、接触状态的变动，不易信号的采集等所造成的的测量误差。相反对静态被测参数的测量，采用接触测量最为方便的高精度的电感式传感器。

3-7可能的情况下, 传感器为何总是优先采用差动工作方式?

传感器采用差动式的结构主要优点：1）提高灵敏度；2）改善非线性，扩大测量范围；3）消除信号的共模成分，抑制零漂。

7-4 利用计量光栅测量位移时, 采用细分技术的目的是什么?

计量光栅的位移量是根据移过的莫尔条纹的数量来确定的，其分辨力为光栅的栅矩。为了提高分辨力以测得更小的位移量，需采用细分技术。

9-1 何为热电效应? 回路中热电势恒等于零的充分必要条件有那些?

两种不同材料的导体首尾依次相接，当两接触端点温度不同时构成的闭合回路产生热电势（或热电流）的现象，称热电效应。

热电势等于零的充要条件是：①两根导体（热电极）的材料相同；②两接触端点的温度相同。

9-2 热电偶和热电阻分别属于那种传感器?

热电偶是一种能量转换型温度传感器，而热电阻是利用导体或半导体受热后电阻值变化的原理测温的，是能量控制型温度传感器。

9-3 在力参数测量中如何消除温度带来的误差？温度补偿法-----利用电桥的和差特性。