测试与传感技术习题

11.直流电桥平衡条件：________ 12. 品质因素Q越大，滤波器 越高。 13. 在振动测试中，如果测得位移、________或________中 任一参数，便可用________的微分或积分特性求其它参数的 频谱。 14. 现代测试系统主要有三大类： ________ 、________ 和 ________ 。 15. 噪声的耦合和辐射途径有四种： ________ 、 ________ 、 ________ 和________ 。
2f
A( ) 1 1 ( )2 0.9995
误差为：(1-0.9995)/1×100%=0.05% 当f=2时，对应上面相同算法，得到误差为0.02%。
3. 某一测试装置的幅频、相频特性如图所示，问哪 个信号输入，测试输出不失真？
x1 (t ) A1 sin 1t A2 sin 2 t
6. 什么是金属导体的热电效应 ?试说明热电偶的测 温原理。 7. 现用一支镍铬-康铜(E)热电偶测温。其冷端温度 为 30 ℃ ，动圈显示仪表 ( 机械零位在 0 ℃ ) 指示值为 400℃，则认为热端实际温度为430℃，对不对?为什 么?正确值是多少? 8. 压电式传感器测量电路的作用是什么 ?其核心是 解决什么问题? 9.请简述光电式烟雾传感器工作原理
1. 答：所谓零点漂移，是指放大器当输入信号为零时，在 输出端出现的直流电位缓慢变化的现象。
2. 答：静态指标：线性度、迟滞、重复性、精度、灵敏度、 阈值、分辨力和漂移等；动态指标：时域和频域. 3. 答：霍尔元件：由霍尔片、引线和壳体组成，是基于霍 尔效应工作的。 霍尔效应：在半导体薄片的两端通以控制 电流I，在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，则 在薄片的另外 两侧会产生于 I 和 B 的乘积成比例的电动势 U H （霍尔电势，也称霍尔电压），这种现象称为霍尔效应。
6.
答：热电效应就是两种不同的导体或半导体 A 和 B 组成一 个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回 路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的 材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效 应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就 能测量温度。 7. 答：不对，因为仪表的机械零位在 0 ℃，正确值为 400℃ 。 8.答：压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电 荷转换为电压信号输出，其核心是要解决微弱信号的转换与 放大，得到足够强的输出信号。 9.主要通过一束光和一个光的感应器来测量烟的浓度。 正常时，光束偏离感应器。当烟雾进入到感应室后，烟雾粒 子会将部分光束散射到感应器上。当到达传感器的光束达到 一定的程度，发出报警信号。
试验技术

2. 答：将非电量转换成电量，然后用各种电测仪器和装置 乃至计算机对电信号进行处理和分析。 3. 答：电测法具有测试范围广、精度高、灵敏度 高、响 应速度快等优点，特备适合动态测试。 4. 答：测试技术研究的主要内容包括四个方面，即：被测 量的测量原理、测量方法、测量系统以及数据处理。


参考答案
1. 位移 2.
k m
速度 加速度
3. 不失真测试 4. 交流
5. 斜率
9. A cos(t )
A 2
6. 全桥
7.相乘
之和
8. 压阻
10. 传声器 声级计 12. 分辨力
11. R1R3=R2R4/U0=0
13. 速度 加速度 傅里叶变换 14.智能仪器 虚拟仪器 自动测试系统。
测试与传感技术习题
用于整本书的整体复习
第一章

主要内容 1. 测试原理及基本内容 2. 测试技术的典型应用
第一章

1. 测试技术是
和
的总称，依靠一定的科学
技术手段定量地描述事物的状态变化和特征。

2. 什么叫电测法？ 3. 电测法的优点 4. 测试技术研究的主要内容？


参考答案：

1. 测量技术
16.单自由度系统的受迫振动过程的幅频曲线 ，随阻尼的增 加向________ 接近。 17. 脉冲激振是指用一般装有 ________ 的锤子敲击试件， 使试件受到脉冲力的作用而引起的激振。 18.华氏温标规定在大气压下，纯水的冰融点为________ 度， 纯水的沸点为________ 度，中间划分为180等分，每一分为 一华氏度，符号为________ 。 19. 测温元件安装插入要求：测量端应有足够的插入深度， 应使保护套管的测量端超过管道中心线________ mm。 20.补偿导线的功能一是_______ ，二是_______。
D ．固有频
22．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ A．光电式传感器 B．电容式传感器 C．压电式传感器 D．磁电式传感器
）
23．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、 非线性误差小（ ） A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片
( ) H ( j ) arctan
Im( ) Re( )
第二章

1. 用一时间常数为 2s 的温度计测量炉温，当炉温 200 ～ 4000C之间，并以150s为周期，按正弦规律变化时，温度计 输出的变化范围是多少？
2. 一阶测量装置的传递函数为1/(0.01s+1)，若用它测量 频率为0.5Hz、2Hz的正弦信号，试求其幅度误差。
参考答案： 11.D 12.C 利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置 13.B 20.C 14.B 21.D 15.B 16.D 17.D 18.A 19.C
22.A 采用固体图像敏感器件将二维图像变换为电信号的光 电式传感器。 23.C
1.用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不 同，存在着________共振频率，________共振频率， ________共振频率。 2.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为________。 3.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保 持_ _条件。 4.采用___电源供电的电桥称为交流电桥。
8. 某些电介质，当在电介质极化方向施加电场，它会产生 变形，这种现象称为（ ） A. 逆压电效应 B. 正压电效应 C ．负压电效应 D ．无压电效 应
9. 载波频率为f0，调制信号的最高频率为fm，两者的关系为 ( ) A. f0=fm B. f0>fm C. f0>>fm D. f0<<fm 10. 电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为 ( 的输出。 A. 电阻 B. 电容 C. 电压 D. 电荷 )
5.测试装置的灵敏度是该标定曲线的________。 6.直流电桥中________接法的灵敏度最高。 7.交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的 ________相等， 且相对桥臂阻抗的相角________相等。 8.半导体应变片的工作原理是基于________效应。 9. 若稳定振动位移信号为x(t)=Asin(ωt+θ)，则其稳定振 动速度信号为v(t)=________, 加速度信号的振幅为________。 10.测量噪声的仪器主要有________和________。
14.视觉传感器的扫描部的主作用是( A.聚成光学图像信号 D.抽出有效信号
)
B.将光学图像信号转换成电信号
C.将二维图像信号转换为时间序列一维信号 15.在采样保持环节中，采样开关被断开的时间称为( A.采样时间 C.采样周期 B.保持时间 D.缓冲时间 )
16. 已知信号 x(t) 与信号 y(t) 完全不相关，则该二信号的互 相关系数满足( ) A.ρxy(τ)>1 C.0<ρxy(τ)<1 B.ρxy(τ)=1 D.ρxy(τ)=0
参考答案：
1.A 6.ห้องสมุดไป่ตู้ 2.B 7.A 3 C 8.A 4.A 9.C 5.B 10.C
11.传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的( A.线性度越好 C.重复性越好 B.迟滞越小 D.分辨力越高 ) D.相位差
)
12.感应同步器的作用是测量( A.电压 B.电流
C.位移
13.当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度 E之间的关系，称为（ ）。 A．温度特性 B．光照特性 C．光谱特性 D．伏安特性
x2 (t ) A1 sin 1t A4 sin 4t
第一部分：简答题（15道）
1. 什么是元件的零点漂移？
2. 传感器的静、动态指标是什么？传感器 的标准是什么？ 3. 什么是霍尔元件？什么是霍尔效应？ 4. 金属电阻应变片与半导体材料的电阻应 变效应有什么不同? 5. 光敏电阻有哪些重要特性，在工业应用 中是如何发挥这些特性的？
15. 静电耦合 16. 原点 17. 32 212
互感器耦合
0F
公共阻抗耦合
漏电流耦合
18. 5-10mm 19. 冷端转移 降低成本
计算题
1.将一灵敏度为 0.08mV/℃的热电偶与电压表相连接，
电压表接线端是 50℃，若电位计上读数为 60mV ， 热电偶的热端温度是多少？ 解 ： 冷 端 温 度 为 50℃ ， 等 效 热 电 势 ： 0.08mV/℃*50℃=4mV； 热端实际热电势为： E（t,to）=E（t,t1）+ E（t1,to） ＝60＋4＝64mV， 可 以 计 算 出 热 端 实 际 温 度 为 ： 64mV/0.08mV/℃=800℃ 或者：60＝0.08x（T-50）,则T=800℃
A.压电式加速度 C.电磁式速度
)传感器。
B.电动式速度 D.电阻应变式 )
4.描述周期信号频谱的数学工具是(
5. 表示测量装置的静态输入与输出之间关系的实验曲线称为 ( ) A.理论直线 B.标定曲线 C.理论标定曲线 D.幅频曲线 6. 金属在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随 之发生变化，这种物理现象称为（ ） A．霍尔效应 B．光电效应 C．应变效应 D．压电效应 7. 在霍尔元件的主要指标中，KH是指（ Ａ．磁 Ｂ．乘积 Ｃ．电流 Ｄ．电势 ）灵敏度。
4. 答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化 而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻 率随应变所引起的变化产生的。
5. 答：光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应 工作的光电元件。它的重要特性是在无光照时阻值非常大， 相当于断路，有光照时阻值变得很小，相当于通路。在工业 应用中主要就是通过光的变化来各种电路的控制。
17.一阶系统的动态表征参数是(
)
A.线性度
B.固有频率
C.阻尼比
D.时间常数
) B.应变电阻式
18.常用于测量大位移的传感器有( A.感应同步器
C.霍尔式
D.涡流式
19.将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位 移、加速度等参数的传感器。
A.质量块
C.弹性元件
B.导体
D.机器组件
20 ．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是 （ ） A．压力 B．力矩 C．温度 D．厚度 21．属于传感器动态特性指标的是（ ） A．重复性 B ．线性度 C ．灵敏度 率
选择题
1.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( A.周期信号 B.非周期信号 ) D.随机信号 ) C.瞬态信号
2.差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M(
A.始终保持不变
B.随被测位移的变化而变化
C.不随被测位移的变化而变化 D.随线圈电流的变化而变化
3.下列传感器可实现非接触测量的是(
第二章

1. 测试系统静态和动态特性 2.传递函数、频率响应函数及其幅频特性和相频特性 H(j)一般为复数，写成实部和虚部的形式：

H (j ) A( )e
j ( )
Re( ) jIm( )
2 2
Y0 ( ) A( ) H ( j ) [Re( )] [Im( )] X 0 ( )
参考答案

1. 解：有已知时间常数为2s，
T 150s 2 2 1 rad / s.......... .. A( ) 0.9965 2 T 150 1 ( )

通过把200到4000C与精确度相乘得到：199.3℃~398.6℃范 围。
参考答案

2. 解：由题意已知时间常数为0.01，当f=0.5时，