测试技术答案

作业一

1、欲使测量结果具有普遍科学意义的条件是什么？

答：①用来做比较的标准必须是精确已知的，得到公认的；

②进行比较的测量系统必须是工作稳定的，经得起检验的。

2、非电量电测法的基本思想是什么？

答：基本思想：首先要将输入物理量转换为电量，然后再进行必要的调节、转换、运算，最后以适当的形式输出。

3、什么是国际单位制？其基本量及其单位是什么？

答：国际单位制是国际计量会议为了统一各国的计量单位而建立的统一国际单位制，简称SI，SI制由SI单位和SI单位的倍数单位组成。基本量为长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、发光强度，其单位分别为米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔。

4、一般测量系统的组成分几个环节？分别说明其作用？

答：一般测量系统的组成分为传感器、信号调理和测量电路、指示仪器、记录仪器、数据处理仪器及打印机等外部设备。

传感器是整个测试系统实现测试与自动控制的首要关键环节，作用是将被测非电量转换成便于放大、记录的电量；

中间变换（信号调理）与测量电路依测量任务的不同而有很大的伸缩性，在简单的测量中可完全省略，将传感器的输出直接进行显示或记录；信号的转换（放大、滤波、调制和解调）；

显示和记录仪器的作用是将中间变换与测量电路出来的电压或电流信号不失真地显示和记录出来；

数据处理仪器、打印机、绘图仪是上述测试系统的延伸部分，它们能对测试系统输出的信号作进一步处理，以便使所需的信号更为明确。

5、举例说明直接测量和间接测量的主要区别是什么？

答：无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值的测量为直接测量，可分为直接比较和间接比较两种。

直接将被测量和标准量进行比较的测量方法称为直接比较；利用仪器仪表把原始形态的待测物理量的变化变换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化，并以人的感官所能接收的形式，在测量系统的输出端显示出来，弹簧测力。

间接测量是在直接测量的基础上，根据已知的函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。利用位移传感器测速度。

6、确定性信号与非确定性信号分析法有何不同？

答：确定性信号是指可用确定的数学关系式来描述的信号，给定一个时间值就能得到一个确定的函数值。

非确定性信号具有随机特性，每次观测的结果都不相同，无法用精确的数学关系式或图表来描述，更不能准确预测未来结果，而只能用概率统计的方法来描述它的规律。

7、什么是信号的有效带宽？分析信号的有效带宽有何意义？

答：通常把信号值得重视的谐波的频率范围称为信号的频带宽度或信号的有效带宽。

意义：在选择测量仪器时，测量仪器的工作频率范围必须大于被测信号的宽度，否则将会引起信号失真，造成较大的测量误差，因此设计

或选用测试仪器时需要了解被测信号的频带宽度。 8、 周期信号的频谱有哪几个特点？

答：凡是周期信号可分解成直流分量和简谐分量。

1、 离散型:周期信号的频谱是离散谱，每一条谱线表示一个正

弦分量；

2、 谐波性：周期信号的频率是由基频的整数倍组成的。

3、 收敛性：满足狄利克雷条件的周期信号，其谐波幅值总的

趋势是随谐波频率的增大而减小。

9、 简述时限信号与周期信号在频谱分析方法及频谱结构上的差

异？

答：时限信号的频谱是连续谱；周期信号的频谱是离散谱； 时限信号用能量谱表示；周期信号用功率谱表示；

时限信号幅值谱纵坐标表示幅值谱密度；周期信号幅值谱纵坐标表示谐波分量的幅值；

时限信号采用傅里叶积分分析；周期信号采用傅里叶级数分析； 10、 试画出()3cos 5sin f t t t ωω=+的频谱图（幅度谱和相位谱） 答：

4-3.测试系统实现不失真测量的条件是什么？ 答：不失真条件：系统的频率响应()H j ω应满足

00()

()()

j Y j H j A e X j τωωωω-=

=

即：0()A A ω==常数，0()φωτω=-

所以要使测量系统实现不失真，它的幅频特性应是常数，相频特性应是线性关系。

4-4．何为动态误差？为了减少动态误差，在一、二阶测量系统中可采取哪些相应的措施？

答：控制系统在任意的输入信号作用下达到稳态时的控制误差。

减少动态误差：一阶系统时间常数τ越小越好，二阶系统一般n ω选择尽可能的大，ξ在0.6-0.8之间。

4-6．已知某二阶系统传感器的自振频率020f kHz =，阻尼比ξ=0.1，若要求该系统的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。 答：1()3%A ω-

0.97() 1.03A ω∴<< （1）

()A ω=

Q （2）

结合（1）和（2）式可得：00.17n w w <

<或1.39 1.41n

w

w <<（舍去） 又00

,20n w f

f kHz w f ==Q

得0 3.4f kHz <<

4-7．某测量系统的频率响应曲线1

()10.05H j j ωω

=

+，若输入周期信号

()2cos100.8cos(10030)x t t t =+-，试求其响应()y t 。

答：幅频特性

()A ω=

相频特性()arctan 0.05φωω=-

由响应的叠加性和频率不变性可得：下面有误A （100）的值 2(10) 1.79,0.8(10)0.157A A == (10)26.6,(100)30108.7φφ=--=-

() 1.79cos(1026.6)0.157cos(100108.7)y t t t ∴=-+-

4-9．某力传感器为一典型的二阶系统，已知该传感器的自振频率01000f Hz =，阻尼比

0.7ξ=。试问：用它测量频率为600Hz 的正弦交变力时，其输出与输入幅值比()A ω和相位差()φω各为多少？

答：

n w f

w f = =0.6