北京航空航天大学15系传感器考试样题

北京航空航天大学

20XX－20XX 学年第一学期期末

《传感器技术与测试系统》

考试卷

班级______________学号 _________

姓名______________成绩 _________

20XX年XX月XX日

班号学号姓名成绩

《测试信号处理技术》期末考试卷

注意事项：

1、选择题只有完全正确才得分，答错不扣分；

2、请用最简练的文字完成填空题和简答题；

3、所有答案均需在答题卷中书写，在考试卷中作答无效；

4、整个考试时间为2小时；

5、严格遵守考试纪律，考试期间如果有什么问题，请举手和监考老师联系。

题目：

一、选择题………（每道题的正确答案为1个或1个以上，每题3分，共15分）

1、如图1所示为某一信号的频谱分析结果，由图可知该信号由周期信号和随机噪声组成，

其中周期信号的频率为（）

（A）30Hz （B）150Hz （C）30Hz和70Hz （D）30Hz和150Hz

图1 某一信号的频谱分析结果

2、能够实现对角位移测量的测试原理有（）

（A）变电阻测量原理（B）变电容测量原理

（C）变电感测量原理（D）谐振式测量原理

3、下面关于石英晶体和压电陶瓷说法正确的有（）

（A）石英晶体的压电常数比压电陶瓷的大（B）石英晶体的居里点温度比压电陶瓷的高

（C）石英晶体需要人工极化，而压电陶瓷不需要

（D）石英晶体压电性能温度稳定性比压电陶瓷的差

4、一测试系统的输入信号是30Hz的正弦波，通过频谱分析发现其输出信号中包括7.5Hz、

15Hz、30Hz、60Hz等谐波成分，可以判断（）

（A）在输入端肯定有外界干扰信号（B）该测试系统是线性测试系统

（C）该测试系统是非线性测试系统（D）该系统是比较理想的测试系统

5、某公斤称采用悬臂梁四臂差动应变式测量原理，如图2所示，则（）

F

图2某公斤称的原理结构图

（A）由于梁的受力点处的挠度最大，故应变片粘贴位置越靠近该受力点越好

（B）由于梁的根部的挠度接近于零，故应变片粘贴位置应远离该点

（C）由于梁的受力点处的应变最大，故应变片粘贴位置越靠近该受力点越好

（D）由于梁的根部的应变最大，故应变片粘贴位置越靠近该点越好

二、填空题……………………………………………………（每题3分，共15分）

1、如图3所示为一交流电桥，其平衡条件为和。

U

out

U

in

图3 交流电桥

2、在进行谐振测量时，谐振系统的品质因素Q值越高，则说明该系统的抗干扰能力越。

（备选答案：强或弱）

3、用两陀螺仪对某一旋转载体进行角速度测量，载体实际旋转角速度为1rad/s，其中A

陀螺仪的一组测量值分别为1.110rad/s、1.112rad/s、1.109rad/s、1.111rad/s、1.110rad/s，B陀螺仪的一组测量值分别为1.082rad/s、0.926rad/s、1.0724rad/s、0.938rad/s、1.0768。

由此可以判断A陀螺仪比B陀螺仪的精密度，A陀螺仪比B陀螺仪的准确

度。（备选答案：高或低）

4、 线性度和迟滞反应的是测试系统的 误差，而重复性反应的是 误差。（备选答案：随机或系统）

5、 位移式加速度计的质量块的质量 ，弹簧刚度 。

三、 计算题…………………………………………………（每题10分，共40分）

1、 某信号()f t 的Fourier 变换为()F ω，如图4所示。抽样脉冲()p t 为：

()(2)n p t t n δπ∞

=-∞

=

-∑

试求抽样后的抽样信号的频谱p ()F ω。

图4 频谱图

2、画出N＝8的FFT蝶形运算图。

3、 一阶测试系统的一组实测的幅值频率特性点为[])(,i i A ωω()N i ,,2,1 =（高频段），基

于这组点利用最小二乘法求该一阶系统的动态模型。

4、 某光电式转速传感器用于测量在圆周方向开有36个均匀分布小槽的转轴的转速。当光

电式传感器的输出电压为：out m 2sin 18003

u U t ππ⎛

⎫

=+

⎪⎝

⎭

，试求该转轴的转速为每分钟多少转？若考虑测量过程中有1±个计数误差，那么实际测量可能产生的转速误差为每分钟多少转？

1、简述压电式测量转换电路中的电荷放大器和电压放大器的区别。

2、简述电涡流效应原理，给出利用电涡流效应进行哪些量的测量（3种或以上）。

3、试用图说明如何确定二阶测试系统的“频域最佳阻尼比系数”，并简要说明该系数与动

态误差之间的关系。

如图5所示为一圆轴，现欲采用应变片式测量方式实现对施加于该轴上的转矩进行测量。

图5 受扭矩作用的圆轴示意图

（1） 如果采用4个相同的应变片进行差动电桥式测量，应如何粘贴应变片？为什么？请画出

粘贴方式示意图和电桥电路图。 （2） 如果转矩t M 100sin 50=（N ·m ），应变片不受力时的电阻Ω=500R ，应变片的转矩

电阻变化率M 1

tan (/(N m))10

K α=

Ω，其中α为应变片与转轴轴线之间的夹角，电桥输入电压为6in 1.2sin(110)u t =⨯（V ），试求电桥输出电压out u 。

（3） 将in u 和out u 分别输入到如图6所示电路的两个输入端，其中两个变压器的变比均为1:1。

试给出在电阻L R 上输出的电压L u 表达式和其波形示意图。

图6 电路原理图