《現(xiàn)代測試技術(shù)》習題

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1、《現(xiàn)代測試技術(shù)》習題 基本題型: 填空題、判斷題、問答題、名詞解釋、大題 (計算題、作圖題) 一、填空題 1.1 傳感器主要由、與 三大部分構(gòu)成。 1.2 信號x⑴的正弦形式的傅里葉級數(shù)的系數(shù) ao=, an=, bn=, An=, (])n= o 1.3 傅里葉變換對1? ,當x(t)? X(f)時，頻移特性為 。 1.4 傅里葉變換對 玳)？ ,當x(t)? X(f)時，時移特性為 。 1.5 傅里葉變換對 《t)? ,當x(t)? X(f)時，時移特性為 。 1.6 組合壓電元件在力學結(jié)構(gòu)上是 形式，在電學結(jié)構(gòu)上是 形式。 1.7 光電效應(yīng)可分為 效應(yīng)、效應(yīng)與 效應(yīng)

2、。 1.8 壓電元件的常用結(jié)構(gòu)形式在力學結(jié)構(gòu)上是 形式，在電學結(jié) 構(gòu)上是 形式。 1.9 熱電偶總電動勢是由 與 兩種電動勢組成，其 中起主要作的是 1.10 按照濾波器工作目的可分為 、、與 4 種基本類型。 1.11 理想濾波器的條件是其通帶的幅頻特性為 ,而阻帶的幅頻特性為 。 1.12 金屬應(yīng)變片的常用組橋形式主要有 電橋、電橋與 電橋。 1.13 信號的自相關(guān)系數(shù) 伙=，自相關(guān)函數(shù) Rx( )= 。 1.14 對變極距式電容式傳感器采用 結(jié)構(gòu)可極大改善非線性特性， 采用 方式可消除非線性特性。 1.15 電感式傳感器按結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化可分為 式、式與 式三 類。

3、 1.16 電容式傳感器按結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化可分為 式、式與 式三 類。 1.17 對測試系統(tǒng)實際特性的擬合可采用 擬合與 擬合。 1.18 周期信號的自相關(guān)函數(shù)仍為 頻率的周期函數(shù)，且保留了原信號的 信息， 丟失了原信號的 1.19 兩同頻周期信號的互相關(guān)函數(shù)仍為 頻率的周期函數(shù)，且保留了原信號 的 信息與 信息，丟失了原信號的 信息。 1.20 實現(xiàn)不失真測試的頻域條件 (表達式)為 與。時域條件 二、名詞解釋題 2.1 應(yīng)變效應(yīng)、壓阻效應(yīng)、 電渦流效應(yīng)、金屬應(yīng)變效應(yīng)、壓電效應(yīng)、 霍爾效應(yīng)、熱電阻 效應(yīng)、熱敏電阻效應(yīng)、磁敏效應(yīng)、磁阻效應(yīng)、外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)

4、 回程誤差、重復(fù)性誤差 2.2 測試系統(tǒng)的靈敏度、測試系統(tǒng)的線性度、零點漂移、 2.3 信號的調(diào)制與解調(diào)、濾波、無失真?zhèn)鬏? 三、簡答題 3.1 何謂能量信號與功率信號？ 一個信號是否可既是能量信號又是功率信號？ 一個信 號是否可既不是能量信號又不是功率信號？為什么？ 3.2 二階系統(tǒng)的阻尼比 I和固有頻率5對二階系統(tǒng)主要有什么影響？ 3.3 有限個周期信號之和是否一定為周期信號？為什么？ 3.4 傳感器差動式比簡單式有什么優(yōu)點？ 3.5 何謂霍爾效應(yīng)？其物理本質(zhì)是什么？用霍爾元件可測哪些物理量？請舉出三個例 子說明。 3.6 壓電式傳感器主要適用于什么情況下工作？為什么？

5、 3.7 試給出光電耦合隔離放大器電路，它主要起何作用？ 3.8 試給出變壓器耦合隔離放大器電路，它主要起何作用？ 3.9 直流電橋的雙臂形式比單臂形式有什么優(yōu)點？為什么？ 3.10 應(yīng)變片應(yīng)當如何組橋？試給出其相應(yīng)電路圖及輸入輸出關(guān)系式 (不需要給出推導(dǎo) 過程)，并進行比較分析。 3.11 傳感器檢測電路中直接使用級間直接耦合式直流放大器與阻容耦合式交流放大器 各有什么缺點？ 3.12 何謂測試系統(tǒng)不失真測試的條件？對一階測試系統(tǒng)如何選取相應(yīng)的不失真測試的 頻率范圍？ 3.13 何謂測試系統(tǒng)不失真？其時域條件和頻域條件分別是什么？ 3.14 理想濾波器應(yīng)當具有什么樣的特點？

6、 3.15 與RC無源濾波器相比，RC有源濾波器具有什么樣的特點？ 3.16 調(diào)頻與調(diào)幅各有什么特點？ 3.17 相關(guān)分析是在什么范圍內(nèi)分析隨機信號的方法？相關(guān)系數(shù)與相關(guān)函數(shù)各自描述了 隨機信號的什么特征？ 3.18 變氣隙式電容式傳感器具有原理上的非線性特性，可采用什么方法減小非線性誤 差？采用什么方法可將非線性特性轉(zhuǎn)化為線性特性？為什么？ 四、計算分析題 4.1 試給出如圖所示周期方波 x(t)的單邊頻譜圖。 4.2 試給出如圖所示三角波 x(t)的雙邊頻譜圖。 4.1 題 4.2題 4.3 試給出如圖所示方波信號 x(t)的單邊頻譜圖。 4.4

7、 ，一， 1 …E，、” 求函數(shù) x⑴=_[ St+a)+ StQ)+ St+a/2)+ St-a/2)]的傅里葉變換。 2 4.5試利用 時？ 1以及FT的性質(zhì)求1、一理詞的傅里葉變換F(1)、F(ej2f0t)。 4.6 設(shè)有一變極距式電容式傳感器，試完成以下任務(wù)。 (1)試給出該傳感器的運算放大電路原理圖。 (2)試給出該傳感器的運算放大電路的輸入輸出關(guān)系式。 (3)從輸入輸出關(guān)系式結(jié)果中你能得出什么結(jié)論？ 4.7 設(shè)有一簡單高通濾波器如圖所示，試完成以下任務(wù)。 (1)試給出該高通濾波器的頻率響應(yīng)特性表達式。 (2)試給出該高通濾波器的截止頻率 fc的表達式。 C應(yīng)為

8、多少? ⑶ 如果已知fc=50Hz, R=500Q,則該高通濾波器對應(yīng)電容 4.8 設(shè)有一簡單低通濾波器如圖所示，試完成以下任務(wù)。 (1)試給出該低通濾波器的頻率響應(yīng)特性表達式。 (2)試給出該低通濾波器的截止頻率 fc的表達式。 (3)如果已知fc=50Hz R=500Q,則該低通濾波器對應(yīng)電容 C應(yīng)為多少? r卜: 4.9 已知信號 ,、4B 、 4B 4B . x(t)=Asin( 100 it), y(t) ——sin(100 t) ——sin(300 t) ——sin(500 t) 3 5 求互相關(guān)函數(shù)Rxy(t),說明求解原因。 4.10

9、 設(shè)周期信號x(t)=x0sin( t+())) y(t)=y0sin( t+力)試求自相關(guān)函數(shù) Rx()與互相關(guān)函數(shù) Rxy()。從結(jié)果中你能得出什么結(jié)論？ 4.11 在對某測量裝置進行定度時，得到該裝置的輸入 -輸出數(shù)據(jù)如下表所示，試計算該 裝置的非線性度和靈敏度。 (說明采用了何種方法) 輸入xi 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 輸出yi 2.2 4.8 7.6 9.9 12.6 15.2 17.8 20.1 22.1 4.12 設(shè)有兩溫度場需要檢測其溫度 T1與T2之平均溫度 A T=(T1+T2

10、)/2。擬采用兩同型號 的熱電偶檢測，在不考慮溫差電動勢的前提下試完成以下任務(wù)。 (1) 試給出該測試系統(tǒng)的簡單原理圖。 (2)試分析并給出該測試系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系式以及平均溫度 AT的表達式。 4.13設(shè)有一線位移A x需用變面積式電感式傳感器進行測試，試完成以下任務(wù)。 (1) 試分別給出單電感式、差動式兩種不同傳感器的簡單原理圖。 (2) 試分別給出單電感式、差動式兩種不同傳感器的輸入輸出關(guān)系式。 (3) 從輸入輸出關(guān)系式結(jié)果中分析單電感式、差動式兩種不同傳感器的特性，該傳感器 能否測試位線移量A x的方向？為什么？ (4) 4 設(shè)有一變極距式電容式傳感器，試完成以下任務(wù)。

11、 (1) 試給出該傳感器的運算放大電路原理圖。 (2) 試給出該傳感器的運算放大電路的輸入輸出關(guān)系式。 (3) 從輸入輸出關(guān)系式結(jié)果中你能得出什么結(jié)論？ 4.15 設(shè)有周期信號x(t)=sinco%請分別完成以下任務(wù)。 (1) 試給出該信號的復(fù)指數(shù)傅里葉展開式。 (2) 試給出該信號的幅值雙邊頻譜圖。 (3) 試給出該信號的相位雙邊頻譜圖。 4.16 設(shè)有周期信號x(t尸coswt,請分別完成以下任務(wù)。 (1) 試給出該信號的復(fù)指數(shù)傅里葉展開式。 (2) 試給出該信號的幅值雙邊頻譜圖。 (3) 試給出該信號的相位雙邊頻譜圖。 五、設(shè)計分析題 5.1 設(shè)有電感式變氣隙式

12、傳感器，試完成以下任務(wù)。 (1) 給出簡單形式及差動形式的簡單設(shè)計原理圖。 (2) 給出簡單形式的輸入－輸出關(guān)系式，并需行展開分析。 (3) 給出差動形式的輸入－輸出關(guān)系式，并需行展開分析。 (4) 比較兩種形式的展開輸入－輸出關(guān)系式，你能得出什么結(jié)論？ 5.2 設(shè)有電感式變面積式傳感器，試完成以下任務(wù)。 (1) 給出簡單形式及差動形式的簡單設(shè)計原理圖。 (2) 給出簡單形式的輸入－輸出關(guān)系式，并需行展開分析。 (3) 給出差動形式的輸入－輸出關(guān)系式，并需行展開分析。 (4) 比較兩種形式的展開輸入－輸出關(guān)系式，你能得出什么結(jié)論？ (注：上 2 題可將“電感式”改為“電容式

13、” 。 變面積式電容式可分為測量線位移和角 位移兩種不同情況 ) 5.3 設(shè)有一機械零件需要監(jiān)測其偏轉(zhuǎn)角， 擬采用變面積電容式傳感器， 試完成以下任務(wù)。 (1) 給出簡單單一形式與差動形式的簡單設(shè)計原理圖 (差動形式要求給出相應(yīng)的檢測電 路)。 (2) 簡介所給出的差動形式設(shè)計原理圖中采用何種主要檢測電路？有哪些主要組成部 分？說明其功能。 (3) 給出簡單單一形式輸入輸出關(guān)系。 (4) 給出差動形式輸入輸出關(guān)系。 (5) 試比較簡單單一形式與差動形式的輸入輸出關(guān)系，可以得到什么結(jié)論？ 5.4 設(shè)有一機械零件需要監(jiān)測其線位移偏移量，擬采用變面積電容式傳感器，試完成以 下任務(wù)。

14、(1) 給出簡單單一形式與差動形式的簡單設(shè)計原理圖 (差動形式要求給出相應(yīng)的檢測電 路)。 (2) 簡介所給出的差動形式設(shè)計原理圖中采用何種主要檢測電路？有哪些主要組成部 分？說明其功能。 (3) 給出簡單單一形式輸入輸出關(guān)系。 (4) 給出差動形式輸入輸出關(guān)系。 (5) 試比較簡單單一形式與差動形式的輸入輸出關(guān)系，可以得到什么結(jié)論？ 5.5設(shè)有一大位移 公需要檢測，要求利用應(yīng)變片作為傳感器，試完成以下任務(wù)。 (1)給出采用梯形斜坡裝置將大位移 Ay轉(zhuǎn)換為小位移 Ax的簡單裝置設(shè)計原理圖(要求 標明各基本量 ) 。 (2)說明將大位移 出轉(zhuǎn)換為小位移 Ax的轉(zhuǎn)換原理。 (3

15、)如果梯形斜坡裝置的斜率為 飛給出轉(zhuǎn)換靈敏度 K的表達式。 (4)給出大位移 削與小位移Ax的轉(zhuǎn)換關(guān)系式。 (5) 應(yīng)該如何選擇靈敏度的范圍？ 5.6 設(shè)采用熱電阻檢測溫度，采用電橋作為基本轉(zhuǎn)換電路，試完成以下任務(wù)。 (1) 分別給出二線制和三線制電橋電路的簡單原理圖。 (2) 分別給出二線制和三線制電橋電路的電壓輸出與熱電阻阻值之間的關(guān)系式。 (3) 比較二者的輸入 -輸出關(guān)系式，你能得到什么結(jié)論？ 5.7 設(shè)有一流體需要測量其壓力 AP,擬采膜片將流體壓力 AP轉(zhuǎn)換為位移量 Ax,配接 差動應(yīng)變片將 Ax轉(zhuǎn)換為電阻改變量 AR,試完成以下任務(wù)。 (1) 給出簡單設(shè)計原理圖

16、。 (2) 給出差動應(yīng)變片采用何種主要檢測電路。 (3)給出所采用的檢測電路的輸入電阻改變量 AR與輸出電壓改變量 AU之間的關(guān)系式。 5.8 設(shè)有一流體需要測量其流速 AQ,擬采轉(zhuǎn)子流量計將流量轉(zhuǎn)換為位移量 Ax,配合杠 桿將Ax轉(zhuǎn)換為Ay,配接差動應(yīng)變片將 Ay轉(zhuǎn)換為電阻改變量 AR,試完成以下任務(wù)。 (1) 給出簡單設(shè)計原理圖。 (2)給出Ax與Ay的關(guān)系。 (3) 給出差動應(yīng)變片采用何種主要檢測電路。 (4) 給出所采用的檢測電路的輸入與輸出關(guān)系式。 (5) 某旋轉(zhuǎn)運動體由n又^(2n片)磁性葉輪組成，試完成以下任務(wù)。 (1) 設(shè)計利用霍爾式傳感器測量葉輪轉(zhuǎn)速的簡單

17、測量裝置，要求給出其原理圖。 (2) 給出其基本測量電路 (僅要求給出電路框圖 )。 (3) 簡述測量原理。 (4) 給出其輸入－輸出關(guān)系式。 (5) 0 某旋轉(zhuǎn)運動體由 n 片金屬葉輪組成，試完成以下任務(wù)。 (1) 設(shè)計利用電渦流式傳感器測量葉輪轉(zhuǎn)速的簡單測量裝置，要求給出其原理圖。 (2) 給出其基本測量電路 (僅要求給出電路框圖 )。 (3) 簡述測量原理。 (4) 給出其相應(yīng)頻率計算關(guān)系式。 (5) 1 設(shè)有一機械軸需要測量其轉(zhuǎn)速，擬采用光電透射式傳感器，試完成以下任務(wù)。 (1) 給出簡單設(shè)計原理圖。 (2) 所給出的設(shè)計原理圖中采用何種光電式傳感器？它是基于什么

18、效應(yīng)工作的？ (3) 簡介所給出的設(shè)計原理圖中有哪些主要組成部分，并說明其功能。 (4) 簡介所給出的設(shè)計原理圖中采用何種主要檢測電路，簡單說明其工作原理。 (5) 簡介所給出的設(shè)計原理圖的測量原理。 (6) 2 設(shè)有一機械軸需要測量其轉(zhuǎn)速，擬采用光電反射式傳感器，試完成以下任務(wù)。 (1) 給出簡單設(shè)計原理圖。 (2) 所給出的設(shè)計原理圖中采用何種光電式傳感器？它是基于什么效應(yīng)工作的？ (3) 簡介所給出的設(shè)計原理圖中有哪些主要組成部分，并說明其功能。 (4) 簡介所給出的設(shè)計原理圖中采用何種主要檢測電路，簡單說明其工作原理。 (5) 簡介所給出的設(shè)計原理圖的測量原理。 5

19、.13 某旋轉(zhuǎn)運動體由 n 片金屬葉輪組成，試完成以下任務(wù)。 (1) 設(shè)計利用電渦流式傳感器測量葉輪轉(zhuǎn)速的簡單測量裝置，要求給出其原理圖。 (2) 給出其基本測量電路 (僅要求給出電路框圖 )。 (3) 簡述測量原理。 (4) 給出其輸入－輸出關(guān)系式。 5.14 欲測量某液體壓力，擬采用電阻應(yīng)變式傳感器，試給出相應(yīng)可行方案原理圖，并 說明工作原理。 (注：方案中應(yīng)包含壓力量轉(zhuǎn)換為電阻量的主要過程，及信號處理電路 5.15 試設(shè)計一個利用相關(guān)分析測量物體運動速度的系統(tǒng)，并說明其工作原理。 5.16 利用兩同型熱電偶測量兩點溫度差和平均溫度，試完成以下任務(wù)。 (1) 試給出測量原理圖。 (2) 在不考慮溫差電勢的條件下，試給出溫度差和平均溫度與輸出電動勢之間的表達