工程测试技术复习题

复习思考题

一、基本概念题

1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试

称为静态测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。

2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。

3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。

4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。

5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均

技术以及补偿与修正技术。

6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器

的线性度。

7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。

8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。

9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力

信号输出。

10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。

11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变

片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量）

12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。

13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法

可以得到最大灵敏度输出。

14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。

15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。

16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、

塑料零件以及水的液位的检测。

17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电

压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。

18.差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感系数的

变化，两个次级线圈要求反向串接。

19.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变压器电桥、调频电路、运算放

大器电路。

20.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将机械能转换为电能。也可反之

实现逆向变换。

21.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看作是一个电荷源与一个电容器

的并联。

22.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大器。其中若传感器输出接电荷放

大器，则其输出基本不受连接电缆长度的影响。

23.压电式传感器的测量电路中，前置放大器的作用是阻抗变换和信号放大。

24.目前，用压电陶瓷制作的力传感器一般不能用于测量静态力，而只能用来

测量动态力。

25.热电偶热电动势的形成是由于接触电动势和温差电动势共同作用的结果。

26.若组成热电偶的两导体材料相同，当参比端温度为20℃、工作端温度为

100℃时，则其输出热电势为零。

27.热敏电阻的阻值与温度之间的关系称热敏电阻的热电特性。它是热敏电阻

测温的基础。

28.热敏电阻其温度与阻值之间一般呈非线性关系，且一般不具有互换性。

29.请写出你所知的几种常见光电检测器件的名称：光敏电阻、光敏二极管

和光敏三极管（还有光电管、光电池、电荷耦合器件CCD）等。

30.隔离放大器有变压器耦合式、光电耦合式和电容耦合式三种，它们都起到

隔离无用信号和放大有用信号的作用。

31.抗干扰是测试系统必须采用的技术。常用抗干扰技术包括：隔离技术、滤

波技术、屏蔽技术和接地技术

32.周期信号的频谱特点有哪些？

1）离散性周期信号的频谱是由不连续的谱线组成，每条谱线代表一个谐波分量。（2）谐波性频谱中每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是各分量频率的公约数；

（3）收敛性各频率分量的谱线高度表示各次谐波分量的幅值或相位角。工程上常见的周期信号其谐波幅值总的趋势是随着谐波次数的增高而减小的。33.随机过程的主要特征参数？

均值、均方值、方差、概率密度函数、相关函数和功率谱密度函数来描述随机过程的特性

34.自相关、互相关的定义、应用。

1）自相关是指信号在1个时刻的瞬时值与另1个时刻的瞬时值之间的依赖关系，是对1个随机信号的时域描述。

应用：利用自相关法对混有噪声的弱周期信号进行检测，自相关法检测中增益的计算。（2）互相关是统计学中用来表示两个随机矢量X和Y之间的协方差cov(X,Y)，以与矢量X的“协方差”概念相区分，矢量X的“协方差”是X的各标量成分之间的协方差矩阵。应用：用相关分析法分析复杂信号的频谱；用相关分析法确定深埋地下的输油管裂损位置，以便开挖维修；用相关法测试热轧钢带运动速度；利用互相关函数进行设备的不解体故障诊断。

35.自功率谱、互功率谱的定义、应用。

36.采样定理？

37.泄漏与加窗处理的定义、应用

38.栅栏效应？

39.静态误差、动态误差？

（1）静态误差是指当测量器件的测量值(或输入值)不随时间变化时，测量结果(或输出值)会有缓慢的漂移。

（2）动态误差是指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。

40.系统特性的描述方法？

二、简答题

1.传感器的静态特性以及描述静态特性的主要技术指标？

传感器变换的被测量的数值处在稳定状态时，传感器的输入/输出关系称为传感器的静态特性。描述传感器静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和零漂

2.传感器的动态特性以及描述动态特性主要技术指标？

动态特性是指检测系统的输入为随时间变化的信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要动态特性的性能指标有时域单位阶跃响应性能指标和频域频率特性性能指标。

3.金属电阻应变片半导应变片的工作原理有何区别？各有何优缺点？

答：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+λEε,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，λEε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=λEε，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。