现代测试技术模拟试卷

现代测试技术模拟试卷1

一、填空题：（每空1分，满分20分）

1. 机械工程测试技术是一门专业技术基础课，要完成对机械参量的测试技术包括量测和试验两个方面的内容；实际采用的测试方法有机械法、光学法和电测法。

2. 传感器的敏感元件是能感受规定的被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的部分转换元件是将敏感元件的输出量转换为适宜于传输和测量的电信号的部分；。10mm差动变压器式位移传感器的转换原理是差动变压器式和电磁感应中的互感现象

3. 压电式传感器的压电效应是某些晶体或多晶体受到外力作用下，产生电荷累积，当外力消除后，又恢复原来不带电状态；热电偶传感器是将温度参量转变为电量变化的一种装置。

4. 电荷放大器电路的作用是把电荷量转换成电压信号放大，且进行电路阻抗变换。

5. 滤波器是一种选频装置，则按幅频特性可分为低通滤波器；高通滤波器；带通滤波器和带阻滤波器。

6. 常见的记录仪器有笔式记录仪；、光线示波器和磁带记录仪、计算机记录仪。

7. 测试系统的静态特性反映对输入的静态参量而表现的输出与输入的基本关系，其基本特性参数有灵敏度、迟滞和线性度、重复性。

8. 测试误差的主要类型有随机误差、系统误差和过失误差。

9. 信号的描述方法是时域描述法和频域描述法。

1. 试简述差动式电容传感器的基本原理及其优点。

答：差动式电容传感器由两个单电容传感器构成，其输出量是两个单电容传感器的差值输出，该值与被测量成线性关系。优点：灵敏度提高一倍；线性度提高一个数量级；抑制共模干扰

2. 试简述测试系统实现不失真测试对一阶、二阶系统的综合要求。

答：一阶系统：时间常数τ越小，则频带宽，失真小。二阶系统：阻尼比ξ取0.6-0.8，且信号频率ω在0 - 0.58ωn，则失真小

3. 试简述光线示波器的结构组成及工作原理。

答：光线示波器的结构组成：光学系统；电磁系统和振动子；时标装置；纸带传动和控制系统。工作原理：动圈式振动子的线圈流过被测信号电流且在静止磁场的作用下，线圈偏摆同时带动小镜片偏转，恒光源产生的光线投射到小镜片上，从而光线偏移，纸带匀速运动，光线在纸带上记录被测信号

4. 试简述电阻应变片测试系统中温度对测试结果的影响及基本的消除方法。答：温度的影响主要表现在电阻应变片的温度系数αt和被测试件的线膨胀系数β对电阻应变片产生温度变化电阻值为△Rt = Ro ×αt×△t + Ro×△β×△t ；常用的消除方法是单丝自补偿、双丝补偿法、电桥补偿法

5. 试简述测试系统中常用的消除干扰的硬件方法。

答：常用的硬件消除方法是正确接地；采用电源滤波器、浪涌吸收器、交直流稳压器；隔离和屏蔽；加去耦电容；正确配线与布线

三、（满分8分）如图1所示差动变压器式传感器测量位移的系统组成框图，试说明其测量的原理；并指出各个单元电路的功能。

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答：位移参量经过差动变压器式传感器变换后获得AM信号，此信号再经过交流放大器放大后，通过相敏检波器进行解调，后又经过低通滤波器后滤除高频成分后，送到显示仪表显示位移值。各个单元电路的功能：差动变压器式传感器：用来检测位移信号，借助与电桥电路将位移信号转换为输出的AM信号。交流放大器：将输入的AM 信号进行幅值放大。相敏检波器：将输入的AM信号进行解调，用来判别位移的大小和方向。低通滤波器：将相敏检波器解调后的混合信号进行滤波，从而获得位移参量的信号。显示仪表：用来指示位移的大小值和方向。振荡器：给测量电桥和相敏检波器提供电源。

四、（满分8分） 试分析图2所示调频波的解调电路的工作原理、并画出它的鉴频特性

图。

答：当调频波的频率等于变压器副边回路的谐振频率时，检波二极管

D1和D2导通后产生的O U '= O

U ''，则输出U O = 0 ；当调频波的频率大于变压器副边回路的谐振频率时，检波二极管D1和D2导通后产生的O U '＞ O

U ''，则输出U O ＞ 0 ；当调频波的频率小于变压器副边回路的谐振频率时，检波二极管D1和D2导通后产生的O U '＜ O

U ''，则输出U

O ＜0

鉴频特性图如下图：

五、（满分10分） 试分析图

3所示一阶系统的幅频特性、相频特性。

答：、解：H(j ω) =

i O U U = c j 11c j 1ω+ω= RC j 11ω+ = 2)RC (11ω+∠-arctan ωRC

幅频特性： )H(j ω=

2)RC (11

ω+ 相频特性：φ（ω）= -arctan

ωRC 幅频特性和相频特性图见下图：

六、（满分12分） 已知某悬臂梁受力如图4所示，试选择电阻应变片的贴片方法及画出接桥电路，并导出Q 与电桥输出电压U 0的关系式。

答： 1使用两个电阻应变片，贴在上表面，距离相距a ；

2接成半桥电路，两个电阻应变片构成

相邻臂如下图所示：

3. EW Qa = ε1- ε2

U O = 41K （ε1- ε2）U = 41K EW Qa U

七、（满分10分）在等精密度测量下对某点的温度进行测量所得到的测量序列为：39.5℃，40.0℃，39.8℃，39.6℃，40.1℃，39.7℃，39.8℃，40.2℃，39.9℃，39.7℃，试求出测量结果的表达式（选定置信概率为p=0.9973,查t 分布表得t 0.9973(9)=4.09）

答：1. 求平均值： L = 101（39.5+40.0+39.8+39.6+40.1+39.7+39.8+40.2+39.9+39.7） = 39.8 ℃

2. 求残差：υi = l i – L ，则υ1 = - 0.3、υ2 = 0.2、υ3 = 0、υ4 = - 0.2、υ5 = 0.3、υ6= - 0.1、υ7 = 0、υ8 = 0.4、υ8 = 0.1、υ10 = -0.1。

3. 求标准差的估计值：∧σ = ∑=υ-101i 2i 1n 1

= 0.212

4. 判断是否存在异常数据：根据来伊达法则υi ＜

3∧

σ，则不存在异常数据。

该数据中符合上述条件，故不存在异常数据。 5. 求平均值的标准差估计值： ∧σL =∧σ/n = 0.067

6. 表达测量结果：

L O = L ± t p (f) ∧

σL

= 39.8±4.09×0.067 = 39.8± 0.27 ℃