工程测试基础思考题

2.1、如何在噪声背景下提取信号中的周期信息，简述其原理？

2.2、简述相关测速、相关测距的原理？

相关测速是利用随机过程理论中的互相关原理测量速度。它是基于信号采集技术与传感器技术发展起来的一种现代测速方法,与传统测速方法相比,它抗干扰能力更强,能在复杂的干扰条件下准确测量信息体速度,互相关法的抗干扰能力明显优于传统方法, 并且信息体形状不再影响测速精度。因此,相关测速在现代有着多方面的应用。比如:飞机，船舶，汽车等交通工具相对于地球的速度；轧机钢带相对于某一固定点的速度；二相（多相）流体中，非连续相对于管壁的速度等等。从原理上讲，任何在物体运动方向上一定距离处布置的两个传感器，只要它们能够检拾到标记物体的某种信号（一般为随机信号），那么，物体的运动速度都可以用互相关的原理加以测定。

2.3、求周期为T，幅值为A的方波的自相关函数？

2.4、从下面的功率谱中读出信号的主要频率成分。

2.5、已知信号

绘出信号的实频－虚频谱、幅值—相位谱和功率谱。

2.6、已知矩形单脉冲信号的频谱为

试求图示信号的频谱。

第三章思考题

3.1、在什么条件电阻式传感器的输出量与输入量之间有较好的线性关系？

3.2、简述应变式电阻传感器的工作原理，其测量电路有何特点？

金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。

导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的△R/R变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥

3.3、用光电式传感器可以测量哪些物理量，简述其工作原理？

测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器.它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号.光电传感器一般由光源,光学通路和光电元件三部分组成.

半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器、固体电解质气体传感器

3.5、列出几种用磁阻传感器实现的测控装置。

工作原理：利用半导体材料（磁阻元件）的磁阻效应（高斯效应），即改变磁场的强弱，将使磁阻元件沿着电流方向的电阻值发生改变。

磁阻元件可用作位移、力、加速度等参数的改变。

应用：接近开关和无触点开关。

3.6、电容式传感器的工作原理是什么？

变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化

电容式传感器种类：极距变化型（驻极体电容传声器）；面积变化型（陶瓷电容压力传感器；压力变送器）；介质变化型（介质温度湿度计；电容测厚仪）

陶瓷电容压力传感器；压力变送器

电容测厚仪

3.7、电感式传感器可分为几类？

电感式传感器种类：可变磁阻式；涡流式；互感式

电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。它除了可以对直线位移或角位移进行直接测量外，还可以通过一定的感受机构对一些能够转换成位移量的其他非电量，如振动、压力、应变、流量等进行检测。

限性。

位移传感器又称为线性传感器，它分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，位移传感器超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等。

3.10、磁电式传感器可分为几类？

动圈式

磁阻式

变换原理: 感应电动势

磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。

3.11、试比较热电偶测温与热电阻测温有什么不同（从原理、测温系统组成和应用场合三方面考虑）。

热电偶测温原理：两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势-热电效应，即热电动势。

热敏式电阻传感器是利用导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。热电偶可分为测量导体、外壳、补偿导线、二次仪表等部分

热电阻受热部分是把细金属丝采用双线并绕法均匀地绕制在一定形状的绝缘材料（如云母、石英或陶瓷塑料）制成的支架上，支架起支撑和绝缘作用，当被测介质中有温度梯度存在时，测得的温度是平均温度

热电偶测温，测温端热容量小，动态响应快；机械强度高，挠性好，可安装在结构复杂的装置上。

热电阻测温广泛用来测量－200～850℃范围内的温度，少数情况下，低温可测量至1K，高温达1000℃。标准铂电阻温度计的精确度高，性能稳定，作为复现国际温标的标准仪器。

3.12、请利用压电式传感器设计一个测力装置。

3.13、请列出几种用磁场传感器实现的测控应用装置。

3.14、用光电式传感器可以测量哪些物理量，简述其工作原理？

亮度传感器

3.15、超声波测距原理，其应用场合与电感、电容传感器测距有何区别？

3.16、请列出几种常见的气体测量传感器？

3.17、列出几个用图象传感器进行检测的例子？

后视系统是图像传感器在车上最广泛最实际的应用。车辆可根据后视系统估计出车的位置及障碍物的距离，准确计算出车辆的预计轨迹，达到自动停车。也可以提供给驾驶员盲区图像。

车道保持系统。该系统是基于图像处理以及图像识别技术的，属于图像识别技术在汽车上应用的先例。当车道偏离正常车车道时，给予驾驶员提醒。

CIS在纸币面额识别中的应用：用到CIS1、CIS2两个独立的CIS图像传感器，C1、C2使用于检测钞票位置的传感器，用于检测钞票的垂直运动量，以便求出钞票的倾斜角。

微光图像传感器：人们利用电子增强技术，制成了级联式的像增强器，通过这种像增强可以观测照度低于0.1lx的景物。

3.18、什么是智能传感器？

智能传感器是具有信息处理功能的传感器智能传感器带有微处理机具有采集处理交换信息的能力是传感器集成化与微处理机相结合的产物一般智能机器人的感觉系统由多个传感器集合而成采集的信息需要计算机进行处理而使用智能传感器就可将信息分散处理从而降低成本与一般传感器相比智能传感器具有以下三个优点通过软件技术可实现高精度的信息采集而且成本低具有一定的编程自动化能力功能多样化

3.19、选择传感器时，一般主要考虑哪些因素？

选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。

1、灵敏度。一般来说越灵敏度越高越好，但在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题：灵敏度过高引起的干扰问题；量程范围问题；交叉灵敏问题。

2、响应特性。传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟时间越短越好。

3、线性范围。任何传感器都有一定的线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。

4、稳定性。稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。

5、精确度。传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程序。

6、测量方式。传感器工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如。接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。