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《傳感器與測(cè)試技術(shù)》期末考試試卷 一、填空（每空1份，共20分） 1． 測(cè)試技術(shù)的基本任務(wù)是 獲取有用信息 。 2． 從時(shí)域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng) 脈沖響應(yīng)函數(shù) 的卷積。 3． 信號(hào)的時(shí)域描述，以 時(shí)間t 為獨(dú)立變量；而信號(hào)的頻域描述，以 頻率f 為獨(dú)立變量。 4． 如果一個(gè)信號(hào)的最高頻率為50Hz，為了防止在時(shí)域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應(yīng)該大于 100 Hz。 5． 在橋式測(cè)量電路中，根據(jù)其 激勵(lì)電流 的性質(zhì)，可將其分為直流電橋與交流電橋。 6． 金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要區(qū)別在于：前者利用形變效應(yīng) 引起的電阻變化，后者利用 壓阻效應(yīng) 變化引起的電阻變化。 7． 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的 壓電效應(yīng) 而工作的。 8． 帶通濾波器的上下限截止頻率為fc2、fc1，其帶寬B = ；若其帶寬為1/3倍頻程則fc2 = fc1。 9． 屬于能量控制型的傳感器有電阻式傳感器、渦電流傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器等等。 10 根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為 調(diào)頻 、 調(diào)幅 、 調(diào)相 。 11 相關(guān)濾波的工作原理是 同頻相關(guān)不同頻不相關(guān)/同頻檢測(cè)原理 12 測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)特性可以用 傳遞 函數(shù)、 頻率響應(yīng) 函數(shù)和脈沖響應(yīng) 函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。 二、選擇題（把正確答案前的字母填在空格上，每題1分，共10分） 1． 不能用確定的數(shù)學(xué)公式表達(dá)的信號(hào)是 d 信號(hào)。 A 復(fù)雜周期 B 非周期 C 瞬態(tài) D 隨機(jī) 2． 平穩(wěn)隨機(jī)過程必須 b 。 A 連續(xù) B統(tǒng)計(jì)特征與時(shí)間無(wú)關(guān) C 各態(tài)歷經(jīng) D 統(tǒng)計(jì)特征等于時(shí)間平均 3． 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是 c 。 A 固有頻率 B 阻尼比 C 時(shí)間常數(shù) D 靈敏度 4． 系統(tǒng)在全量程內(nèi)，輸入量由小到大及由大到小時(shí)，對(duì)于同一個(gè)輸入量所得到的兩個(gè)數(shù)值不同的輸出量之間的最大差值稱為 a 。 A 回程誤差 B 絕對(duì)誤差 C 相對(duì)誤差 D 非線性誤差 5． 電阻應(yīng)變片的輸入為 b 。 A 力 B 應(yīng)變 C 速度 D 加速度 6． d 用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的因果性。 A 傳遞函數(shù) B 互相關(guān)函數(shù) C 互譜密度函數(shù) D 相干函數(shù) 7． 為使電纜的長(zhǎng)短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應(yīng)選用 b 放大器。 A 電壓 B 電荷 C 微分 D 積分 8． 在測(cè)量位移的傳感器中，符合非接觸測(cè)量而且不受油污等介質(zhì)影響是d 傳感器。 A 電容式 B 壓電式 C 電阻式 D 電渦流式 9． 信號(hào)分析設(shè)備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號(hào)的頻率，可將磁帶 b ，也可達(dá)到分析的目的。 A 重放速度放快 B 重放速度放慢 C 重放速度不變 D 多放幾次 10. 一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)中，超調(diào)量 d 。 A 存在，但<5％ B 存在，但<1 C 在時(shí)間常數(shù)很小時(shí)存在 D 不存在 三、判斷題（用√或表示，在正確的題目對(duì)應(yīng)的括號(hào)里填√，反之填 ，每題1分，共10分） 1． （ ）非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)的。 2． （ ）傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動(dòng)態(tài)特性均相同。 3． （ ）調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號(hào)的疊加。 4． （ ）渦流傳感器屬于有源傳感器。 5． （ ）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測(cè)量。 6． （ ）窗函數(shù)頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號(hào)所引起的誤差越小。 7． （ ）恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。 8． （ ）隨機(jī)激振屬于寬帶激振法。 9． （ ）壓電式加速度計(jì)的靈敏度越高，其工作頻率越寬。 10.（ ）若系統(tǒng)是完全線性的，則輸入輸出的相干函數(shù)一定為1。 一、 簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分） 1．（5分） 2分 頻譜特點(diǎn)：離散性、諧波性、遞減性 3分(每答對(duì)一個(gè)得1分) 2．（5分） 2分(每答對(duì)一個(gè)得1分) 3. （5分） 1.5分 或者用文字表述，表述正確同樣得分。 4. （5分） （ （或者解調(diào)） 1分 5. （5分） （3分）。 四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分） 1． 已知周期方波的傅立葉級(jí)數(shù)展開式為 試?yán)L出該周期方波的單邊幅值譜，并說(shuō)明其頻譜特點(diǎn)。 2． 二階測(cè)試裝置的兩個(gè)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試，如何確定其取值范圍？ 解；2固有頻率()和阻尼比() 3分(每答對(duì)一個(gè)得1.5分) 為了實(shí)現(xiàn)不失真,阻尼比()取值0.6 ~ 0.8; 工作頻率取值小于等于0.58 3． 何謂不失真測(cè)試？實(shí)現(xiàn)測(cè)試不失真的測(cè)試裝置的幅頻和相頻特性應(yīng)如何？ 解；輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0為常數(shù), 則為不失真測(cè)試。 2分 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的測(cè)試裝置的 幅頻特性為 A(ω)= A0 = 常數(shù) 1.5分 相頻特性為 φ(ω)= 4． 信號(hào)的預(yù)處理包括那些環(huán)節(jié)？ 解；1）電壓幅值調(diào)理（或者放大） 1分 （2）濾波（或者濾去高頻） 2分 （3）隔離直流分量（或者隔直） 1分 （4）如原信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，則應(yīng)先進(jìn)行解調(diào) 5． 為什么在動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀上除了設(shè)有電阻平衡旋鈕外，還設(shè)有電容平衡旋鈕？ 解；；動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀采用的是純電阻交流電橋（1分），即使各橋臂均為電阻，由于導(dǎo)線間存在分布電容（1分），相當(dāng)于在各橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容，因此，除了電阻平衡外，還須有電容平衡 6． 測(cè)得兩個(gè)同頻正弦信號(hào)的相關(guān)函數(shù)波形如圖1，問： 圖1 （1） 這一波形是自相關(guān)函數(shù)還是互相關(guān)函數(shù)？為什么？ （2） 從波形中可以獲得信號(hào)的哪些信息？ 解； （1）互相關(guān)函數(shù)，因?yàn)槭欠瞧娣桥己瘮?shù)。 2分 （2）頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同 1分 相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位 1分 幅值信息：此波形的振幅是兩個(gè)正弦波振幅乘積的一半 1分 五、計(jì)算題（共14分） 1． （6分）已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為 ， 式中 當(dāng)輸入信號(hào)為時(shí)，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出 1. （6分） 令， 根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性 　　　　， 由，可以得到： 1分 1分 由，可以得到： 1分 1分 由線性系統(tǒng)的疊加性可得 2分 2． （4分）有一信號(hào)，初始相角為一隨機(jī)變量； 試求 1）求其自相關(guān)函數(shù)；2）確定其均值和方差。 解2.（4分） 自相關(guān)函數(shù)： 1分 = = 1分 均值：==0 1分 方差： 1分 3． （4分）以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負(fù)載電阻無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓 解 3. （4分）單臂： V 2分 雙臂： V 2分 六、 應(yīng)用題（共16分） 1. （6分）某車床加工外圓表面時(shí)，表面振紋主要是由主軸箱轉(zhuǎn)動(dòng)軸上齒輪不平衡慣性力使主軸箱振動(dòng)所引起，實(shí)驗(yàn)測(cè)得振紋的頻譜如圖2（a）所示，主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)示意圖如圖2(b)所示，傳動(dòng)軸Ⅰ、Ⅱ和主軸Ⅲ上的齒輪齒數(shù)分別為Z1 = 30, Z2 = 40, Z3=20, Z4=50, 傳動(dòng)軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為 n1 = 2000轉(zhuǎn)/分（根據(jù)傳動(dòng)比計(jì)算可知：傳動(dòng)軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速為 n2 = 1500轉(zhuǎn)/分，主軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速為 n2 = 600轉(zhuǎn)/分），試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對(duì)加工表面的振紋影響較大？為什么？ 1. （6分）轉(zhuǎn)動(dòng)軸I的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：2000/60=33.3HZ； 1分 轉(zhuǎn)動(dòng)軸II的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：1500/60=25HZ； 1分 轉(zhuǎn)動(dòng)軸III的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：600/60=10HZ； 1分 與實(shí)驗(yàn)測(cè)得振紋的頻譜圖比較可知軸II上的齒輪不平衡量對(duì)加工表面的振紋影響最大。 （a） (b) 圖2 2. （10分）欲測(cè)試圖3(a)所示簡(jiǎn)直梁的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)（固有頻率和阻尼比），（1）請(qǐng)從現(xiàn)有設(shè)備中選擇，并用框圖表示測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成，簡(jiǎn)述測(cè)試過程； （2）測(cè)得該梁的幅頻特性曲線如圖3（b）所示，根據(jù)該曲線如何確定簡(jiǎn)直梁的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)（給出原理、公式并在圖中表示） （現(xiàn)有設(shè)備： 壓電式加速度計(jì)、 壓電式力傳感器、磁電式速度計(jì)、電阻應(yīng)變片、電荷放大器、功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、激振器、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、顯示設(shè)備） 圖3 (a) 圖3 (b) xx大學(xué)200X—200X學(xué)年第一學(xué)期 《傳感器與測(cè)試技術(shù)》期末考試試卷參考答案 學(xué)院 _ 年級(jí) _ 考試班級(jí) ___ 二、 填空( 每空1分，答對(duì)得分，答錯(cuò)不得分，共20分) 1． 獲取有用的信息 2． 脈沖響應(yīng)函數(shù) 3． 時(shí)間()、頻率或 4． 100Hz 5． 激勵(lì)電壓（或工作電壓或橋壓或電源） 6． 導(dǎo)體機(jī)械形變、半導(dǎo)體電阻率的（或半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)） 7． 壓電效應(yīng) 8． 、（或1.26） 9． 電阻式傳感器、渦電流傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器等，答對(duì)任何兩個(gè)均得2分 10． 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相 11． 同頻相關(guān)不同頻不相關(guān)/同頻檢測(cè)原理 12． 傳遞、頻率響應(yīng)、脈沖響應(yīng) 三、 選擇題（每題1分，答對(duì)得分，答錯(cuò)不得分，共10分） 1—5 D B C A B 6—10 D B D B D 四、 判斷題（每題1分，答對(duì)得分，答錯(cuò)不得分，共10分） 1—5 √√√ 6—10 √√√ 五、 簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分） 1．（5分） 2分 頻譜特點(diǎn)：離散性、諧波性、遞減性 3分(每答對(duì)一個(gè)得1分) 2．（5分） 固有頻率()和阻尼比() 3分(每答對(duì)一個(gè)得1.5分) 為了實(shí)現(xiàn)不失真,阻尼比()取值0.6 ~ 0.8; 工作頻率取值小于等于0.58 2分(每答對(duì)一個(gè)得1分) 3. （5分） 輸出y(t)與輸入x(t)滿足關(guān)系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0為常數(shù), 則為不失真測(cè)試。 2分 或者用文字描述上述關(guān)系，描述正確2分，不完整1分，錯(cuò)誤不得分。 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的測(cè)試裝置的 幅頻特性為 A(ω)= A0 = 常數(shù) 1.5分 相頻特性為 φ(ω)= 1.5分 或者用文字表述，表述正確同樣得分。 4. （5分） （1）電壓幅值調(diào)理（或者放大） 1分 （2）濾波（或者濾去高頻） 2分 （3）隔離直流分量（或者隔直） 1分 （4）如原信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，則應(yīng)先進(jìn)行解調(diào)（或者解調(diào)） 1分 5. （5分） 動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀采用的是純電阻交流電橋（1分），即使各橋臂均為電阻，由于導(dǎo)線間存在分布電容（1分），相當(dāng)于在各橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容，因此，除了電阻平衡外，還須有電容平衡（3分）。 5分 其它的表述酌情給分。 6. （5分） （1）互相關(guān)函數(shù)，因?yàn)槭欠瞧娣桥己瘮?shù)。 2分 （2）頻率信息：正弦波形的頻率與此波形頻率相同 1分 相位信息：兩正弦波形之間的相位差就是此波形中的初相位 1分 幅值信息：此波形的振幅是兩個(gè)正弦波振幅乘積的一半 1分 六、 計(jì)算題（共14分） 1. （6分） 令， 根據(jù)線性系統(tǒng)頻率保持性和幅頻相頻特性 　　　　， 由，可以得到： 1分 1分 由，可以得到： 1分 1分 由線性系統(tǒng)的疊加性可得 2分 2.（4分） 自相關(guān)函數(shù)： 1分 = = 1分 均值：==0 1分 方差： 1分 3. （4分）單臂： V 2分 雙臂： V 2分 七、 應(yīng)用題（共16分） 1. （6分）轉(zhuǎn)動(dòng)軸I的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：2000/60=33.3HZ； 1分 轉(zhuǎn)動(dòng)軸II的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：1500/60=25HZ； 1分 轉(zhuǎn)動(dòng)軸III的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為：600/60=10HZ； 1分 與實(shí)驗(yàn)測(cè)得振紋的頻譜圖比較可知軸II上的齒輪不平衡量對(duì)加工表面的振紋影響最大。 3分 2．（10分） （1）（6分） 測(cè)試系統(tǒng)組成框圖：（4分） 測(cè)試過程（2分）：信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)由功率放大器放大后傳送給激振器，激振器通過壓電式力傳感器對(duì)簡(jiǎn)支梁激振；壓電力傳感器拾取激振力信號(hào)，壓電加速度傳感器拾取振動(dòng)信號(hào)，分別經(jīng)電荷放大器放大后送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，最后由顯示設(shè)備顯示頻率響應(yīng)函數(shù)。 幅頻特性峰值對(duì)應(yīng)的頻率為簡(jiǎn)支梁的固有頻率；2分 半功率點(diǎn)（或者或者0.707）對(duì)應(yīng)的頻率分別為、；阻尼比如下方法估計(jì)： 2分 要求能在圖中正確表示，否則酌情扣分。 （2）（4分） 一、 填空題（20分，每空1分） 1.測(cè)試技術(shù)是測(cè)量和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的統(tǒng)稱。工程測(cè)量可分為 靜態(tài)測(cè)量 和 動(dòng)態(tài)測(cè)量 。 2.測(cè)量結(jié)果與 被測(cè)真值 之差稱為 測(cè)量誤差 。 3.將電橋接成差動(dòng)方式習(xí)以提高 靈敏度 ，改善非線性，進(jìn)行 溫度 補(bǔ)償。 4.為了 補(bǔ)償 溫度變化給應(yīng)變測(cè)量帶來(lái)的誤差，工作應(yīng)變片與溫度補(bǔ)償應(yīng)變片應(yīng)接在 相鄰 橋臂上。 5．調(diào)幅信號(hào)由載波的 幅值攜帶信號(hào)的信息，而調(diào)頻信號(hào)則由載波的 頻率 攜帶信號(hào)的信息。 6．繪制周期信號(hào)的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是 傅氏三角級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù) ，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式是 傅氏復(fù)指數(shù)級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù) 。 7．信號(hào)的有效值又稱為均方根值，有效值的平方稱為 均方值，它描述測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度(信號(hào)的平均功率)。 8．確定性信號(hào)可分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)兩類，前者頻譜特點(diǎn)是離散的，后者頻譜特點(diǎn)是連續(xù)的。 9.為了求取測(cè)試裝置本身的動(dòng)態(tài)特性，常用的實(shí)驗(yàn)方法是頻率響應(yīng)法和 階躍響應(yīng)法。 10.連續(xù)信號(hào)與進(jìn)行卷積其結(jié)果是： 。其幾何意義是 把原函數(shù)圖像平移至位置處 。 二、 選擇題（20分，每題2分） 1．直流電橋同一橋臂增加應(yīng)變片數(shù)時(shí)，電橋靈敏度將(C)。 A．增大 B．減少 C.不變 D.變化不定 2．調(diào)制可以看成是調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)(A)。 A相乘 B．相加 C．相減 D.相除 3．描述周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是(D)。 A．相關(guān)函數(shù) B．拉氏變換 C．傅氏變換 D.傅氏級(jí)數(shù) 4．下列函數(shù)表達(dá)式中，(B)是周期信號(hào)。 A． B． C． 5．時(shí)域信號(hào)的時(shí)間尺度壓縮時(shí)，則其頻帶的變化為(B)。 A．頻帶變窄、幅值增高 B．頻帶變寬、幅值壓低 C．頻帶變窄、幅值壓低 D．頻帶變寬、幅值增高 6．非線性度是表示定度曲線(A)的程度。 A．偏離其擬合直線 B．接近真值 C．正反行程的不重合 7．一般來(lái)說(shuō)，測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度越高，則其測(cè)量范圍(B)。 A．越寬 B．越窄 C．不變 8.下列哪一種敏感元件不屬于彈性式壓力敏感元件（D） A.波登管 B．膜片 C．波紋管 D．電阻應(yīng)變片 9.對(duì)于單向應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)量，貼應(yīng)變片時(shí)，應(yīng)變片的方向與主應(yīng)力方向應(yīng)該相交成（A） A.0 B．45C．90 D．30 10．二階裝置引入合適阻尼的目的是（C）。 A．使系統(tǒng)不發(fā)生共振 B．使得讀數(shù)穩(wěn)定 C．獲得較好的幅頻、相頻特性 三、簡(jiǎn)答題（共30分） 1.信號(hào)分析和處理必需遵循的原則有哪幾點(diǎn)？（4分） 答：① 各環(huán)節(jié)的輸入量與輸出量之間應(yīng)保持一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，并盡量不失真；（2’） ② 盡可能減小或消除各種干擾。（2’） 2.周期信號(hào)的頻譜具有哪幾個(gè)特點(diǎn)？（6分） 答：① 周期信號(hào)的頻譜是離散的。（2’） ② 每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上，基波頻率是各分量頻率的公約數(shù)。（2’） ③ 各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。工程中常見的周期信號(hào)，其諧波幅值總的趨勢(shì)是隨諧波次數(shù)的增高而減小的。因此，在頻譜分析中沒必要取那些次數(shù)過高的諧波分量。（2’） 3.現(xiàn)有電阻和，電感L和電容C，連結(jié)成四臂交流電橋，試畫出能滿足電橋平衡的正確接橋方法，并寫出該電橋的平衡條件。（設(shè)激勵(lì)為，輸出為）。（5分） 答：正確的接橋方法如圖所示：（3’） 電橋的平衡條件是： （2’） 4.有人在使用電阻應(yīng)變片時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提高靈敏度。試問，在半橋上各串聯(lián)一片的情況下，是否可以提高靈敏度？為什么？（5分） 答：不能提高靈敏度。因?yàn)榘霕螂p臂時(shí)，其輸出電壓為： （2’） 當(dāng)量橋臂各串聯(lián)電阻應(yīng)變片時(shí)，其電阻的相對(duì)變化量為（2’） 即仍然沒有發(fā)生變化，故靈敏度不變。要提高靈敏度只能將雙臂電橋改為全橋連接。這時(shí)。（1’） 5.什么是調(diào)制和解調(diào)？為什么要調(diào)制？（5分） 答：所謂調(diào)制，就是在調(diào)制信號(hào)（測(cè)試信號(hào)）的控制下，使載波信號(hào)（工作信號(hào)）的某些參數(shù)（如幅值、頻率、相位）發(fā)生變化的過程。（2’）解調(diào)，就是從已調(diào)制波中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過程一般的被測(cè)量，如力、位移、應(yīng)變等，經(jīng)傳感器檢測(cè)變換后，常常是一些緩變的電信號(hào)。（1’）經(jīng)過調(diào)制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，調(diào)制波抗干擾能力強(qiáng)，也便于傳輸。（2’） 6.在機(jī)械工程中常見的有哪些參數(shù)的測(cè)量？（5分） 答：在機(jī)械工程的測(cè)試過程中，常見的參數(shù)測(cè)量有：應(yīng)力的測(cè)量；應(yīng)變的測(cè)量；扭矩的測(cè)量、振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量；聲強(qiáng)測(cè)量；聲發(fā)射測(cè)量；位移的測(cè)量；流量的測(cè)量；壓力的測(cè)量等。（每一種0.5分） 四、計(jì)算題（共20分，每小題10分） 1.求如圖所示三角脈沖信號(hào)的頻譜。 解：1.求如圖所示三角脈沖信號(hào)的頻譜。 解：一個(gè)周期內(nèi)的表達(dá)式為： （2’） 因?yàn)闉榕己瘮?shù)，所以， （1’） （2’） 出此得的三角函數(shù)形式傅里葉級(jí)數(shù)展開為 （1’） n次諧波分量的幅值 （1’） n次諧波分量的相位 （1’） 畫出的頻譜如圖所示。 （2’） 2.用電阻應(yīng)變片及雙臂電橋懸臂梁的應(yīng)變。其貼片及組橋方法如圖所示。已知圖中，上下貼片位置對(duì)稱，應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。應(yīng)變值，電橋供橋電壓。試分別求出如圖組成橋路時(shí)的輸出電壓 解：如圖（b）組橋時(shí)的輸出電壓為（5’） 如圖（c）組橋時(shí)的輸出電壓為 （5’） 一、填空題（20分，每空1分） 8、帶通濾波器的中心頻率F=500HZ，負(fù)3分貝點(diǎn)的帶寬B=10HZ，則該濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q=（ 50 ）。 1．將電橋接成差動(dòng)方式習(xí)以提高 靈敏度 ，改善非線性，進(jìn)行 溫度 補(bǔ)償。 2．調(diào)幅信號(hào)由載波的 幅值 攜帶信號(hào)的信息，而調(diào)頻信號(hào)則由載波的 頻率 攜帶信號(hào)的信息。 3．調(diào)幅過程在頻域相當(dāng)于 頻率搬移 過程，調(diào)幅裝置實(shí)質(zhì)上是一個(gè)乘法器。 4.測(cè)試技術(shù)是測(cè)量和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的統(tǒng)稱。工程測(cè)量可分為 靜態(tài)測(cè)量 和 動(dòng)態(tài)測(cè)量 。測(cè)量結(jié)果與被測(cè)真值之差稱為測(cè)量誤差。 5．確定性信號(hào)可分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)兩類，前者頻譜特點(diǎn)是 離散的 ，后者頻譜特點(diǎn)是連續(xù)的。 6．繪制周期信號(hào)的單邊頻譜圖，依據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是 傅氏三角級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù) ，而雙邊頻譜圖的依據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式是 傅氏復(fù)指數(shù)級(jí)數(shù)中的各項(xiàng)系數(shù) 。 7．周期信號(hào)的傅氏三角級(jí)數(shù)中的是從0到展開的。傅氏復(fù)指數(shù)級(jí)數(shù)中的是從 －∞ 到 ＋∞ 展開的。 8．周期信號(hào)的傅氏三角級(jí)數(shù)展開式中：表示 余弦分量的幅值 ，表示 正弦分量的幅值 ，表示直流分量。 9．余弦函數(shù)只有 實(shí)頻 譜圖，正弦函數(shù)只有虛頻譜圖。 10．單位脈沖函數(shù)與在點(diǎn)連續(xù)的模擬信號(hào)的下列積分：。這一性質(zhì)稱為 脈沖采樣 。 得分 二、選擇題（20分，每題2分） 1．為了保證實(shí)現(xiàn)極距變化型差動(dòng)電容傳感器的差動(dòng)工作，傳感器的兩個(gè)電容應(yīng)當(dāng)連接成( a )。 A．并聯(lián)電路 B．串聯(lián)電路 C．電橋電路 2．要使RC低通濾波器的通帶加寬，則RC值應(yīng)( b )。 A.增加 B．減少 C．不變 3．描述非周期信號(hào)的數(shù)學(xué)工具是 c 。 A三角函數(shù) B．拉氏變換 C. 傅氏變換 D. 傅氏級(jí)數(shù) 4．下列信號(hào)中． c 信號(hào)的頻譜是連續(xù)的。 A． B． C. 5．?dāng)?shù)字信號(hào)的特征是 b 。 A．時(shí)間上離散、幅值上連續(xù) B．時(shí)間、幅值上均離散 C．時(shí)間、幅值上都連續(xù) D．時(shí)間上連續(xù)、幅值上量化 6．測(cè)試裝置能檢測(cè)輸入信號(hào)的最小變化能力，稱為( d )。 A.精度 B．靈敏度 C．精密度 D.分辨率 7．測(cè)試裝置的脈沖響應(yīng)函數(shù)與它的頻率響應(yīng)函數(shù)間的關(guān)系是（ b ）。 A．卷積 B．傅氏變換對(duì) C．拉氏變換對(duì) D．微分 8．多種信號(hào)之和的頻譜是 c 。 A.離散的 B.連續(xù)的 C.隨機(jī)的 D.周期的 9．二階裝置，用相頻特性中時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率作為系統(tǒng)的固有頻率的估計(jì)值，該值與系統(tǒng)阻尼率的大小（b ）。 A．有關(guān) B．無(wú)關(guān) C．略有關(guān)系 D．有很大關(guān)系 10.濾波器的上、下截止頻率為，中心頻率；則它們的關(guān)系是( a )。 A．= B．= C.= 三、簡(jiǎn)答題（共30分） 1.測(cè)量按測(cè)量值獲得的方法進(jìn)行分類有哪些？（6’） 答：直接測(cè)量——指無(wú)需經(jīng)過函數(shù)關(guān)系的計(jì)算，直接通過測(cè)量?jī)x器得到被測(cè)值得測(cè)量。（等精度直接測(cè)量和不等精度直接測(cè)量）；（2’）間接測(cè)量——指在直接測(cè)量值的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知函數(shù)關(guān)系，計(jì)算被測(cè)量的量值的測(cè)量；（2’）組合測(cè)量——指將直接測(cè)量或間接測(cè)量與被測(cè)量值之間按已知關(guān)系組合成一組方程（函數(shù)關(guān)系），通過解方程組得到被測(cè)值得方法。（2’） 2.重復(fù)性誤差和遲滯誤差有何區(qū)別? （6’） 答：重復(fù)性是指測(cè)試裝置在輸入按同一方向做全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。一般來(lái)說(shuō)正行程的最大重復(fù)性偏差為，反行程的最大重復(fù)性偏差為，重復(fù)性誤差取這兩個(gè)最大偏差中的較大者，再以滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示。即 （3’） 遲滯是測(cè)試裝置在正反行程中輸入輸出曲線的不重合程度。即 式中，是正反行程間，對(duì)于同一輸入雖的最大差值。（3’） 3.什么是不失真測(cè)試，不失真測(cè)試的條件是什么？（4’） 答：若都是常數(shù)，如果一個(gè)測(cè)試裝置，則有，即認(rèn)為該測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)了不失真測(cè)量。（2’）這表明，輸出信號(hào)較輸入信號(hào)，幅值放大了倍，時(shí)間上滯后了，波形一致。對(duì)上式作傅里葉變換，有。所以，若要實(shí)現(xiàn)輸出波形不失真，其幅頻、相頻特性應(yīng)滿足如下條件。（2’） 4.下面四個(gè)圖分別是哪一種濾波器的幅頻曲線特性圖，并說(shuō)明各自的工作特征。（4’） 答：①低通濾波器 之間為通頻帶，的頻率成分極大地衰減；（1’） ②高通濾波器 之間為通頻帶，的頻率成分極大地衰減；（1’） ③帶通濾波器 之間為通頻帶，其它的頻率成分極大地衰減；（1’） ④帶阻濾波器 之間為阻帶頻率，其它的頻率成分通頻帶。（1’） 5.試敘述信號(hào)的采樣和截?cái)嗟倪^程是怎樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)果如何？（5’） 答：采樣就是對(duì)時(shí)間歷程進(jìn)行等時(shí)間距離的信號(hào)“摘取”，以便于計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)和計(jì)算分析。（2’）而由因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能對(duì)有限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行處理，所以，必須截?cái)噙^長(zhǎng)的信號(hào)時(shí)間歷程進(jìn)行截?cái)啵磳?duì)信號(hào)加窗。所加窗寬為的矩形窗函數(shù)，其傅里葉變換是一個(gè)無(wú)限帶寬的函數(shù)。（2’）采用矩形窗函數(shù)截?cái)嗖蓸有盘?hào)，就是將采樣信號(hào)，乘以時(shí)域有限寬矩形窗函數(shù)；其時(shí)域和頻域數(shù)學(xué)描述為 （1’） 6.電器式傳感器包括哪幾種，各自的工作原理如何？（5’） 答：包括電阻式、電感式、電容式三種。 電阻式傳感器工作原理：把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種裝置；（2’） 電感式傳感器工作原理：把被測(cè)量如位移轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置；（2’） 電容式傳感器工作原理：把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種裝置。（1’） 四、計(jì)算題（共20分，每小題10分） 1.對(duì)稱方波的波形圖如圖所示。求傅里葉級(jí)數(shù)的三角形式展開，并畫出頻譜。 解：由圖可知，它是正負(fù)交替的周期信號(hào)。其直流分量為：（1’），其脈寬等于周期的一半，即，（1’）將此代入式可得 （3’） 因此，對(duì)稱方波的傅立葉級(jí)數(shù)三角函數(shù)形式為： （2’） （3’） 2.如圖所示為兩直流電橋，其中圖(a)稱為臥式橋，圖(b)稱為立式橋，且，為應(yīng)變片，為固定電阻。試求在電阻應(yīng)變片阻值變化為時(shí)，兩電橋的輸出電壓表達(dá)式并加以比較。 解：圖（a）中，臥式橋的輸出電壓為 （4’） 圖(b)中，立式橋的輸出電壓為 （4’） 由此可知，當(dāng)時(shí)，得，在忽略了高階無(wú)窮小之后，兩電橋的輸出電壓是一樣的，均為。（1’）不同之處是：立式橋由非線性誤差，而臥式橋沒有，所以臥式橋更精確。（1’） 五、分析題（10分） 在輸油管道上，常裝有監(jiān)測(cè)裝置用以監(jiān)測(cè)管道的裂損或泄漏，并能確定損傷位置，如圖5-21所示。 答題說(shuō)明：漏損處K，視為向兩側(cè)傳播聲響的聲源，在兩側(cè)管道上分別放置傳感器1和傳感器2，因?yàn)榉艂鞲衅鞯膬牲c(diǎn)距漏損處不等遠(yuǎn)，則漏油的音響傳至兩傳感器就有時(shí)差，在互相關(guān)圖上處有最大值，這個(gè)就是時(shí)差。由就可確定漏損處的位置： ； 式中：s—兩傳感器的中點(diǎn)至漏損處的距離；—音響通過管道的傳播速度。 一、選擇題 1、差動(dòng)式變極距式電容傳感器的靈敏度是變極距式傳感器的____A__倍. A、2 　B、3 　C、4 　D、5 2、信號(hào)有多種類型，從分析域上看，經(jīng)典的分析方法有__D_和___。 A、時(shí)域法，相頻法 　B、時(shí)域法，幅頻法　C、相頻法，幅頻法 　D、時(shí)域法，頻域法 3、壓電式傳感器的轉(zhuǎn)換原理是利用晶體材料的__B____。 A、電阻應(yīng)變效應(yīng) 　 B、壓電效應(yīng)　C、電磁感應(yīng) 　D、霍爾效應(yīng) 4、傳感器的靜態(tài)特性中，輸出量的變化量與引起此變化的輸入量的變化量之比稱為___B___。 A、線性度 　B、靈敏度 　C、穩(wěn)定性 　D、回程誤差 5、若電容式傳感器在真空中，其覆蓋板面為一圓形，r=20cm，極板間距d=2mm，其電容量為：___答案都是錯(cuò)的___。 A、1.1110^-9 　B、1.1110^-15　C、3.2710^-9 　D、3.2710^-9 6、信息與信號(hào)二者間關(guān)系是___C___。 A、信息與信號(hào)相同 B、信息包含信號(hào)　C、信息在信號(hào)之中 　D、信息與信號(hào)無(wú)關(guān) 7、當(dāng)兩信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)在t0有峰值，表明其中一個(gè)信號(hào)和另一個(gè)信號(hào)時(shí)移t0時(shí)，相關(guān)程度____B__。A、最低 　B、最高 　C、適中 　D、一般 8、傳感器的靈敏度越高，意味著傳感器所能感知的___a__越小。 A、被測(cè)量 　B、輸出量 　C、頻率特性 　D、顯示值 9、測(cè)試工作的任務(wù)主要是要從復(fù)雜的信號(hào)中提取(c ) A、干擾噪聲信號(hào) B、正弦信號(hào) C、有用信號(hào) D、頻域信號(hào) 10、時(shí)域信號(hào)的時(shí)移，則頻譜變化為（ D ） A、擴(kuò)展 B、壓縮 C、不變 D、相移 11、 記錄磁帶快錄慢放，放演信號(hào)的頻譜帶寬(D ) A、變窄，幅值壓低 B、擴(kuò)展，幅值壓低 C、擴(kuò)展，幅值增高 D、變窄，幅值增高 12、 用二階系統(tǒng)作測(cè)量裝置時(shí)，為獲得較寬的工作頻率范圍，則系統(tǒng)的阻尼比應(yīng)(D ) A、愈大愈好 B、愈小愈好C、接近1/2 D、接近1/√2 13、 對(duì)二階系統(tǒng)輸入信號(hào)x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出方程的通式為( D) A、A1sin(w1t+φ1）+A2sin(w2t+φ2）B、A1A2sinw1tsinw2t C、A1＇sinw1t+A2＇sinw2t D、A1＇sin（w1t+φ＇１）+A2＇sin（w2t+φ２＇） 14、 概率密度函數(shù)提供了隨機(jī)信號(hào)（ B）的信息 A、沿頻域分布 B、沿幅值域分布 C、沿時(shí)域分布 D、強(qiáng)度方面 15、 在測(cè)量位移的傳感器中，符合非接觸測(cè)量，而且不受油污等介質(zhì)影響的是(D ) A、電容式B、壓電式 C、電阻式 D、電渦流式 16、 只使在fe1～fe2間頻率的信號(hào)通過，應(yīng)采用（　B ）濾波器 A、帶阻B、帶通 C、高通 D、低通 17、 在選用振子時(shí)，除了使阻尼比接近０.７外，應(yīng)使被測(cè)正弦信號(hào)的最高頻率fm(C )振動(dòng)子的固有頻率fn A、等于 B、>2倍 C、≤（０.５-０.６）D、<０.1倍 18、 為使電纜的長(zhǎng)度不影響壓電式傳感器的靈敏度，應(yīng)選用（B ）放大器。 A、電壓 B、電荷 C、微分 D、積分 19、 當(dāng)τ→∞時(shí),信號(hào)x（t）的自相關(guān)函數(shù)Rx（τ）呈周期性變化,說(shuō)明該信號(hào)(B )。 A、為周期信號(hào)B、含有周期成份C、為離散信號(hào)D、為非周期信號(hào) 20、 正弦信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，使原有的相位信息(B ) A、不變 B、丟失 C、移相 D、一定變?yōu)?0 21、 不能用確定的數(shù)學(xué)公式表達(dá)的信號(hào)是（D）信號(hào)。 A、復(fù)雜周期 B、瞬態(tài) C、非周期 D、隨機(jī) 22、 非線性度是表示定度曲線（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏離其擬合直線 C、正反行程不重合D、滯后現(xiàn)象 23、 自相關(guān)函數(shù)一定是（B ）函數(shù)。 A、奇 B、偶 C、周期 D、非周期 24、 為了能從調(diào)幅波中很好地恢復(fù)出原被測(cè)信號(hào)，通常用（D　　）做為解調(diào)器。 A、鑒頻器 B、整流器 C、鑒相器 D、相敏檢波器 25、 采樣時(shí)為了不產(chǎn)生頻譜混疊，采樣頻率必須大于信號(hào)最高頻率的（2 ）倍 A、4 B、2 C、10 D、5 26、 壓電式傳感器前置放大器的主要作用是（B ）。 A、把傳感器的低阻抗輸出變換為高阻抗輸出 B、把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出 C、調(diào)制傳感器的輸出信號(hào) D、對(duì)傳感器的輸出信號(hào)盡行檢波 27、在電橋測(cè)量電路中，由于電橋接法不同，輸出的電壓靈敏度也不同，___D____接法可以獲得最大的輸出。 A、單臂電橋　B、差動(dòng)半橋　C、補(bǔ)償電橋 　D、全橋 28、壓電傳感器所使用的前置放大器在電路中起著很重要的作用，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是___B___。 A、將傳感器的高阻抗輸入變成低阻抗輸出。 　B、將傳感器的底阻抗輸入變成高阻抗輸出。 　C、將壓電傳感器的微弱信號(hào)放大。 　D、電壓放大器和電荷放大器的區(qū)別在于電荷放大器帶有一個(gè)深度負(fù)反饋。 29、幅值調(diào)制裝置實(shí)質(zhì)是一個(gè)C　　 Ａ、低通濾波器 Ｂ、高通濾波器 Ｃ、乘法器 Ｄ、振蕩器 30、理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性為A Ａ、常數(shù) Ｂ、零 Ｃ、零或常數(shù) Ｄ、無(wú)法確定 31．變極距型電容傳感器的輸出與輸入，成（A ）關(guān)系。 A.非線性 B.線性 C.反比 D.平方 32．如果窗函數(shù)頻譜的主瓣峰值相對(duì)于左右旁瓣峰值越大，則該窗函數(shù)的泄漏誤差（A ）。 A.越小 B. 越大 C.不定 D.不確定 33．不能用渦流式傳感器進(jìn)行測(cè)量的是( D )。 A.位移 B.材質(zhì)鑒別 C. 探傷 D.非金屬材料 34．設(shè)時(shí)域信號(hào)x(t)的頻譜為X(f)，則時(shí)域信號(hào)（C ）的頻譜為X(f＋f0）。 A . B. C. D. 35．壓電式傳感器后面的放大器的主要功能為（ C ）。 A.阻抗變換 B.信號(hào)放大 C. 阻抗變換和信號(hào)放大 D.不確定 36．一個(gè)相鄰雙臂工作的測(cè)力電橋，如果將兩工作臂的一個(gè)應(yīng)變片均改為兩個(gè)應(yīng)變片串聯(lián)，則電橋的輸出電壓（D） A. 加大一倍 B. 減小一倍 C. 不變 D. 加大兩倍 37．一個(gè)相鄰雙臂工作的測(cè)力電橋，如果將兩工作臂的一個(gè)應(yīng)變片均改為兩個(gè)應(yīng)變片串聯(lián)，則電橋的輸出電壓（） A. 加大一倍 B. 減小一倍 C. 不變 D. 加大兩倍 二、判斷題 1、測(cè)試工作的任務(wù)主要是要從復(fù)雜的信號(hào)中提取有用信息。(T) 2、周期信號(hào)各次諧波的頻率只能是基波頻率的整數(shù)倍。(T) 3、一般把控制高頻震蕩波的緩變信號(hào)稱為調(diào)制波，載送緩變信號(hào)的高頻震蕩稱為載波，調(diào)制后的震蕩波稱為已調(diào)波。(T) 4、測(cè)量環(huán)節(jié)作為被測(cè)量環(huán)節(jié)的負(fù)載,兩環(huán)節(jié)將保持原來(lái)的傳遞函數(shù)。(F) 5、一個(gè)理想的測(cè)試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)具有線性關(guān)系為最佳。(T) 6、壓電傳感器的前置放大器的主要作用是對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。(F) 7、周期信號(hào)的頻譜是由無(wú)限多條離散譜線組成，每一條譜線代表一個(gè)諧波分量。(T) 8、當(dāng)τ＝0時(shí)，自相關(guān)函數(shù)值最小值。F 9、濾波器中，一般規(guī)定幅頻特性值等于1.414A時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為截止頻率。(f) 10、用二階系統(tǒng)作測(cè)量裝置時(shí)，為獲得較寬的工作頻率范圍，則系統(tǒng)的阻尼比應(yīng)接近0.707。(T) 11、信噪比越大則有用信號(hào)的成分越大,噪聲影響也大。(T) 12、用二階系統(tǒng)作測(cè)量裝置時(shí)，影響幅值測(cè)量誤差大小的參數(shù)有靈敏度。(T) 13、在電橋測(cè)量電路中，由于電橋接法不同，輸出的電壓靈敏度也不同，差動(dòng)半橋接法可以獲得最大的輸出。(F) 14、周期信號(hào)頻譜具有發(fā)散性、諧波性、離散性。(f) 15、對(duì)于電壓放大器來(lái)說(shuō)，當(dāng)改變電纜的型號(hào)尺寸，輸出電壓將不改變。(F) 16、前置放大器在電路中起到了放大傳感器微弱信號(hào)和將傳感器的低阻抗輸出變換為高阻抗輸出的作用。(F) 17、霍爾式傳感器是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的一種磁敏傳感器之一，其工作原理為霍爾效應(yīng)。(T) 18、差動(dòng)半橋接法的靈敏度是單臂電橋靈敏度的3 倍。(F) 19、任意函數(shù)和δ函數(shù)的卷積，就是將該函數(shù)在自己的橫軸上平移到δ函數(shù)所對(duì)應(yīng)的位置。(F) 20、調(diào)制是指利用被測(cè)緩變信號(hào)來(lái)控制或改變高頻震蕩波的某個(gè)參數(shù)。使其按被測(cè)信號(hào)的規(guī)律變化，以利于信號(hào)的放大與傳輸。(T) 21．非周期信號(hào)的頻譜都是連續(xù)的。（ T） 22．隨機(jī)信號(hào)是確定性信號(hào)。（F） 23．傳遞函數(shù)不僅反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過程，還反映了系統(tǒng)響應(yīng)的過渡過程。（T ） 24．變間隙式差動(dòng)變壓器是一種電容式傳感器。（F） 25．選擇好的窗函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)?，可以減少能量泄漏。（T ） 26．非周期信號(hào)的頻譜一定是離散的。（F ） 27．瞬態(tài)信號(hào)是能量有限信號(hào)。（T ） 28．變面積型電容傳感器的靈敏度不為常數(shù)。（ F ） 29．在直流電橋中，只要滿足任意兩相鄰橋臂的阻值之乘積等于另外兩相鄰橋臂阻值的乘積， 則電橋一定處于平衡。（F ） 30．測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度越高測(cè)量性能越好。（F） 三、填空題 1、 若x(t)的傅立葉變換是X(f),則x(kt)的傅立葉變換是1/k*X(f/k) 2、 測(cè)試裝置輸出波形無(wú)失真但有時(shí)間延遲的不失真測(cè)試條件是：裝置的幅頻特性為（　常數(shù)?。?，相頻特性為（　（）=-t）。 3、 x(t) 的頻譜是X（f）,y(t)的頻譜是Y(f),若在頻域內(nèi)X(f)與Y(f)作相乘運(yùn)算，則對(duì)應(yīng)在時(shí)域內(nèi)x(t)與 y(t)應(yīng)作__卷積_____ 4、 一個(gè)理想的測(cè)試裝置，其輸入和輸出之間應(yīng)該具有（線性 ）關(guān)系最佳。 5、 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的_壓電效應(yīng)__而工作的 6、 調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的相乘。 7、 為了提高便極距型電容傳感器的靈敏度,線形度及減小外部條件對(duì)測(cè)量精度的影響，實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用差動(dòng)式工作方式 8、 頻率不同的兩個(gè)正弦信號(hào),其互相關(guān)函數(shù)Rxy(τ )=(0 ) 9、 濾波器分離信號(hào)中相鄰頻率成份的能力稱為（分辨能力），它取決于濾波器的（帶寬 ）。 10、 壓電式傳感器在使用電壓前置放大器時(shí)，連接電纜長(zhǎng)度改變，測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度也發(fā)生變化 11、 測(cè)試系統(tǒng)通常由（傳感器 ），（信號(hào)的調(diào)理和轉(zhuǎn)換 ）及（信號(hào)處理 ）所組成。 12、 對(duì)連續(xù)時(shí)域信號(hào)作加窗截?cái)嗵幚恚厝粫?huì)引起頻譜的（ 泄露）現(xiàn)象。 13、 能用確切數(shù)學(xué)式表達(dá)的信號(hào)稱為確定性信號(hào)，不能用確切數(shù)學(xué)式表達(dá)的信號(hào)稱為隨機(jī)信號(hào)。 14、選擇窗函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)鄷r(shí)，應(yīng)力求其頻譜的主瓣寬度窄些，旁瓣幅度小些。 15、根據(jù)濾波器的選頻作用分，濾波器可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、 帶阻濾波器。 16、由δ函數(shù)卷積特性，任一函數(shù)x(t)與具有時(shí)移to的單位脈沖函數(shù)δ(tto)的卷積為x=(tto)，δ(t)函數(shù)的頻譜密度函數(shù)為 四、簡(jiǎn)答題 1、 差動(dòng)型變磁阻式電感傳感器在使用時(shí)常把兩個(gè)線圈接在電橋的兩個(gè)相鄰橋臂中，試問：（1）此電橋需接入何種激勵(lì)電壓？高頻正弦電壓（2）該電橋的輸出電壓是何波形？高頻正弦波的幅值隨傳感器輸出波的變化而變化（3）輸出電壓的幅值與傳感器的什么量有關(guān)？靈敏度（4）輸出電壓大小能否反映被測(cè)量的方向？欲知被測(cè)量的方向，測(cè)量電路中應(yīng)帶有什么環(huán)節(jié)?不能，在測(cè)量電路之后接入差動(dòng)相敏檢波電路 2、 在用應(yīng)變儀測(cè)量機(jī)構(gòu)的應(yīng)力，應(yīng)變時(shí)，如何消除由于溫度變化所產(chǎn)生的影響？利用電橋的和差特性，將兩片應(yīng)變片分別接到測(cè)量機(jī)構(gòu)的相對(duì)面上，并接入電橋中相鄰的橋臂上，使得由于溫度變化而導(dǎo)致的輸出電壓無(wú)用值相互抵消。 3、把一個(gè)變阻器式傳感器按如圖接線，它的輸入量是什么？輸出量是什么？在什么條件下，它的輸出量與輸入量之間有較好的線性關(guān)系？ 輸入量是被測(cè)量的位移。輸出量是電壓值。只有當(dāng)變阻器 的最大電阻值與后接電路的輸入電阻比值趨于0時(shí)，它的 輸出量與輸入量之間有較好的線性關(guān)系 4、金屬電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何特點(diǎn)？ 前者是利用導(dǎo)體形變引起阻值變化，后者是利用半導(dǎo)體電阻率變化引起阻值變化。金屬電阻絲應(yīng)變片穩(wěn)定性和溫度特性好，但靈敏度系數(shù)小。 半導(dǎo)體應(yīng)變片應(yīng)變靈敏度大；體積?。荒苤瞥删哂幸欢☉?yīng)變電阻的元件，但溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片。 5、簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)現(xiàn)象；石英晶體所產(chǎn)生的橫向和縱向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷聚集在哪里？其大小分別如何計(jì)算？ 某些物質(zhì)在外力的作用下，不僅幾何尺寸發(fā)生了變化，而且內(nèi)部極化，某些表面上出現(xiàn)電荷，形成電場(chǎng)。當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回到原來(lái)的狀態(tài)，這一現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)現(xiàn)象。石英晶體所產(chǎn)生的眾向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷聚集在與電軸 (X) 垂直的平面上，其大小為。石英晶體所產(chǎn)生的橫向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷聚集在與電軸 (X) 垂直的平面上，其大小為。a、b分別為晶體片的長(zhǎng)度和厚度。 6、什么是調(diào)制，調(diào)制的目的是什么，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅和解調(diào)？ 調(diào)制是指利用某種低頻信號(hào)來(lái)控制或改變一高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)的過程。信號(hào)調(diào)理的的目的是（1）實(shí)現(xiàn)緩變信號(hào)的傳輸，特別是遠(yuǎn)距離傳輸 （2）提高信號(hào)傳輸中的抗干擾能力和信噪比對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅是將一個(gè)高頻載波信號(hào)與被測(cè)信號(hào)相乘，使得高頻信號(hào)的幅值隨被測(cè)信號(hào)的變化而變化。可使用同步解調(diào)、相敏檢波的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。 7、試用方框圖描述測(cè)試系統(tǒng)的組成，并簡(jiǎn)述測(cè)試工作的全過程。 傳感器將被測(cè)物理量(如噪聲,溫度等) 檢出并轉(zhuǎn)換為電量，中間變換裝置對(duì)接收到的電信號(hào)用硬件電路進(jìn)行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進(jìn)行信號(hào)分析，顯示記錄裝置則測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)，提供給觀察者或其它自動(dòng)控制裝置。 8、什么是負(fù)載效應(yīng)？對(duì)于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負(fù)載效應(yīng)的措施有哪些？ 當(dāng)一個(gè)裝置聯(lián)接到另一裝置上時(shí)，由于發(fā)生能量交換而使前裝置的聯(lián)接處甚至整個(gè)裝置的狀態(tài)和輸出都將發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為負(fù)載效應(yīng)。對(duì)于電壓輸出的環(huán)節(jié)，減輕負(fù)載效應(yīng)的辦法有: (1)提高后續(xù)環(huán)節(jié)(負(fù)載)的輸入阻抗；(2)在原來(lái)兩個(gè)相聯(lián)接的環(huán)節(jié)之中，插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器，以便一方面減小從前環(huán)節(jié)吸取能量，另一方面在承受后一環(huán)節(jié)（負(fù)載）后又能減小電壓輸出的變化，從而減輕負(fù)載效應(yīng)；(3)使用反饋或零點(diǎn)測(cè)量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不從前環(huán)節(jié)吸取能量。 9、試說(shuō)明二階測(cè)試系統(tǒng)的阻尼度大多采用的原因。 阻尼比在這個(gè)范圍內(nèi)可提高系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，以及工作的范圍更大些。 10、簡(jiǎn)述渦流式傳感器的工作原理，它有哪些特點(diǎn)? 把一個(gè)線圈放到一塊金屬導(dǎo)體板附近，相距為δ，當(dāng)線圈通以高頻交流電流 i 時(shí)，便產(chǎn)生磁通Φ，此交變磁通通過鄰近的金屬板，金屬板上便產(chǎn)生閉合的感應(yīng)電流 i1，即渦電流，渦電流也會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)Φ1 ，根據(jù)楞次定律，渦電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)Φ1與線圈的磁場(chǎng)Φ變化方向相反，Φ1總是抵抗Φ的變化，由于渦電流磁場(chǎng)的作用，使原線圈的等效阻抗 Z 發(fā)生變化，變化程度與δ有關(guān)。 11、何謂壓電效應(yīng)?壓電式傳感器對(duì)測(cè)量電路有何特殊要求?為什么? 某些物質(zhì)在外力的作用下，不僅幾何尺寸發(fā)生了變化，而且內(nèi)部極化，某些表面上出現(xiàn)電荷，形成電場(chǎng)。當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回到原來(lái)的狀態(tài)，這一性質(zhì)稱為壓電效應(yīng)。壓電式傳感器的測(cè)量電路必須有高輸入阻抗并在輸入端并聯(lián)一定的電容Ci以加大時(shí)間常數(shù)。主要是為了在測(cè)量動(dòng)態(tài)量時(shí)，獲得一定的輸出電壓并實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量。 12、試述霍爾效應(yīng)及其用來(lái)測(cè)量位移的原理。 將霍爾元件置于磁場(chǎng)B中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 五、計(jì)算分析題 1、試用相關(guān)分析的知識(shí)說(shuō)明如何確定深埋在地下的輸油管裂損的位置。 裂損處可視作向兩側(cè)傳播聲響的聲源，在兩側(cè)管道上分別安置傳感器1和傳感器2，并將兩傳感器信號(hào)輸出端接到相關(guān)分析儀器上。因?yàn)榉胖脗鞲衅鞯膬牲c(diǎn)距裂損處不等遠(yuǎn)，則漏油的音響傳至兩傳感器就有時(shí)差，在互相關(guān)圖上處有最大值，這個(gè)就是時(shí)差。由就可確定裂損處到兩傳感器中點(diǎn)的距離為，為音響在管道中的傳播速度。 2、簡(jiǎn)述霍爾效應(yīng)現(xiàn)象，并說(shuō)明如圖所示利用霍爾傳感器是如何測(cè)位移的？p111 3、求周期信號(hào)x(t)=0.6cos(10t+30o)+0.3cos(100t-60o)通過傳遞函數(shù)為H(s)=1/(0.005s+1)的裝置后所得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。（10分） 解：根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加特性以及同頻率特性，可設(shè)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)函數(shù)為y（t）=0.6A(10)cos(10t+30o+(10))+0.3A(100)cos(100t-60o+(100)) 由H(s)=1/(0.005s+1)可得H(jω)=1/(j0.005ω+1)，則 A(ω)=1/,(ω)=-arctan（） 故A(10)= (10)= A(100)= (100)= 4、有人在使用電阻應(yīng)變儀時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提高靈敏度。試問，在下列情況下，是否可提高靈敏度？說(shuō)明為什么？(11分) 1） 半橋相鄰雙臂各串聯(lián)一片； 2）半橋相鄰雙臂各并聯(lián)一片。 5、試用相關(guān)分析的知識(shí)說(shuō)明如何測(cè)量熱軋鋼帶的運(yùn)動(dòng)速度。（10分） 鋼帶表面的反射光經(jīng)透鏡聚焦在相距為d的兩光電池上，當(dāng)鋼帶上某一不反射點(diǎn)處經(jīng)過透鏡時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致反射光強(qiáng)度的波動(dòng)，再經(jīng)光電池轉(zhuǎn)換為電信號(hào)在進(jìn)行相關(guān)處理。由于兩光電池有間距，故反射光強(qiáng)度的波動(dòng)有時(shí)差，由互相關(guān)圖上可得處有最大值，這個(gè)就是時(shí)差，則該鋼帶的運(yùn)動(dòng)速度。 6、用一個(gè)時(shí)間常數(shù)為0.35s的一階測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)量周期分別為5s、1s、2s的正弦信號(hào)，求測(cè)量的幅值誤差各是多少? 一階系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)為H(ω)=1/(jω+1)，則幅頻特性A(ω)= 1/，故其測(cè)量的幅值誤差為,,代入值可得。 7、已知電阻應(yīng)變儀交流電橋的電橋電源為，輸入信號(hào)x(t)的幅值譜如圖所示。電橋輸出信號(hào)經(jīng)相敏檢波、低通濾波后輸出。試分別畫出電橋輸出信號(hào)、相敏檢波輸出信號(hào)和低通濾波器輸出信號(hào)幅值譜Xm(jf)、 Xe(jf)、 Xf(jf)。 8、如圖為一存在質(zhì)量不平衡的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，大齒輪為輸入軸，轉(zhuǎn)速為600r/min，大、中、小齒輪的齒數(shù)分別為40，20，10。 右圖為在齒輪箱機(jī)殼上測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)頻譜： 請(qǐng)根據(jù)所學(xué)的頻譜分析知識(shí)，判斷是哪一根齒輪軸為主要的振動(dòng)源？ 由頻譜圖可知，在頻率為40Hz左右的振蕩最為劇烈，由傳動(dòng)鏈關(guān)系可得各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率分別為：大齒輪為10Hz，中齒輪為20Hz，小齒輪為40Hz，故可得小齒輪軸為主要的振動(dòng)源。 9、用圖解法近似畫出如圖所示周期指數(shù)衰減余弦信號(hào)的頻譜圖,并簡(jiǎn)述圖解過程.(提示:利用時(shí)域和頻域的卷積關(guān)系解題)