測(cè)試應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)試題及答案

1、北京工業(yè)大學(xué)20092010 學(xué)年第二學(xué)期測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)試卷（閉卷）班級(jí)學(xué)號(hào)姓名成績(jī)題目一二三四合計(jì)分?jǐn)?shù)一、填空題（ 30 分，每空 1.5 分）1.作為傳感器的核心部件，直接感受被測(cè)物理量并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換的元件稱為敏感元件。2.在 為0情況下，自相關(guān)函數(shù)值達(dá)到最大值。3.已知某周期信號(hào)的周期為 0.2s，則該信號(hào)的 3 次諧波分量的頻率為15Hz。4.周期信號(hào)的頻譜具有離散性，諧波性和衰減性。5.若采樣頻率過低，不滿足采樣定理，則被采樣信號(hào)的頻譜會(huì)產(chǎn)生頻混現(xiàn)象。6. 在外力作用下，金屬應(yīng)變式傳感器主要產(chǎn)生幾何尺寸變化，而壓阻式傳感器主要是電阻率發(fā)生變化，兩者都引起電阻值發(fā)生變化。7. 衡量傳感器

2、在同一工作條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的不一致程度的指標(biāo)為重復(fù)性。8.電感式和電容式傳感器常采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)來提高其靈敏度，改善非線性誤差。9.描述一階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)是時(shí)間常數(shù)，其值越小，則該系統(tǒng)頻帶越寬，響應(yīng)越快。10. 當(dāng)壓電式傳感器使用電荷放大器，輸出電壓幾乎不受聯(lián)接電纜長(zhǎng)度變化的影響。11. 抗混濾波器是一種低通濾波器 ，其上限截止頻率fc 與采樣頻率f s 之間的關(guān)系應(yīng)滿足1 / 8關(guān)系式。12.某信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)為 Rx ( )100 cos 0 ，則該信號(hào)的均值為0，均方根值為10。13.若 窗 函 數(shù) w(t ) 的 頻 譜 為Tt0 ) 的 頻 譜 為W

3、( ) Ts i n(c ) ， 則 時(shí) 延 窗 函 數(shù) w(t2。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，時(shí)延窗函數(shù)的幅值譜與原窗函數(shù)的對(duì)應(yīng)量相同。二、選擇題（ 20 分，每題 1 分）1. 描述傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)有D。A 幅頻特性B 穩(wěn)定時(shí)間C 動(dòng)態(tài)范圍D 線性度2. 下列統(tǒng)計(jì)參數(shù)中，用以描述隨機(jī)信號(hào)波動(dòng)范圍的參數(shù)為B。A 均值B 方差C 均方值D 概率密度函數(shù)3信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述通過C來建立關(guān)聯(lián)。A 拉氏變換B 卷積C 傅立葉變換D 相乘4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無法確定5. 如果隔振臺(tái)對(duì)低頻激勵(lì)起不了明顯的隔振作用， 但對(duì)高頻激勵(lì)卻有很好的隔振作用， 那么，隔振臺(tái)屬于B

4、。A 高通濾波器B 低通濾波器C 帶通濾波器D 帶阻濾波器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 量程B靈敏度C 精確度D分辨力7已知變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)速齒輪的齒數(shù)為30，若測(cè)得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為300Hz，則被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速為D。A300 轉(zhuǎn)/分B 480 轉(zhuǎn)/分C 900 轉(zhuǎn)/分D600 轉(zhuǎn)/分8濾波器的 -3dB 截止頻率指信號(hào)幅值衰減為輸入幅值C對(duì)應(yīng)的頻率。A2B 1C 2/2D 1/29對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，若信號(hào)的記錄時(shí)間不變，采樣頻率越高，則C。A 泄漏誤差越大B 頻率混疊越嚴(yán)重C 采樣點(diǎn)數(shù)越多D 頻域分辨率越低2 / 810壓電式傳感器目前多用于測(cè)量D。A 靜態(tài)力B

5、 溫度C 速度D 加速度與動(dòng)態(tài)力11當(dāng)時(shí)，兩信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)呈周期變化，說明兩信號(hào)必定B。A 為周期信號(hào)B 含有同頻率的周期成分C 為非周期信號(hào)D 含有不同頻率的周期成分12濾波器的帶寬越小，表示該濾波器D。A 建立時(shí)間越短，頻率分辨率越低B 建立時(shí)間越長(zhǎng)，頻率分辨率越低C 建立時(shí)間越短，頻率分辨率越高D 建立時(shí)間越長(zhǎng)，頻率分辨率越高13若 0 、分別為變極距型電容式傳感器極板間的初始極距和極距變化量，S 為極板面積，在1 的條件下，該電容傳感器靈敏度近似為D。A B 2SDSC20014若瞬變信號(hào) x(t ) 的頻譜為 X ( f ) ，則信號(hào) ax(bt ) (其中 a 、 b 均為正實(shí)常

6、數(shù) )的頻譜為A 。Aa X ( f )Bb X ( f )bbabCb X ( f )Da X ( f )aaba15測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)定方法包括階躍響應(yīng)試驗(yàn)和A試驗(yàn)。A 頻率響應(yīng)B 脈沖響應(yīng)C 傳遞函數(shù)D 任意輸入響應(yīng)16以下C的頻譜為連續(xù)頻譜。A 周期矩形脈沖B 正弦函數(shù)C 矩形窗函數(shù)D 周期方波17單位脈沖函數(shù)的采樣特性表達(dá)式為A。Ax(t) (tt0 )dtx(t0 )Bx(t ) *(t t 0 )x(t t0 )C x(t) * (t)x(t)D(t )118屬于物性型傳感器為D 。A 應(yīng)變式傳感器B 電感式傳感器C 電容式傳感器D 壓電式傳感器19可以實(shí)現(xiàn)非接觸振動(dòng)測(cè)量的傳感

7、器為B或者 C。A 應(yīng)變式傳感器B 電感式傳感器C 電容式傳感器D 壓電式傳感器3 / 820動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀中相敏檢波電路的作用是B。A 幅值調(diào)制B 幅值解調(diào)C 頻率解調(diào)D 濾波三、計(jì)算題（共30 分）1已知周期矩形脈沖信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)展開式為：x(t)sin c( n)e jn 0 t ，其時(shí)域波形T nT和頻譜如下圖所示。其中周期矩形脈沖的周期為T ，脈沖寬度為。（10 分）（1） 若0.25ms， T1ms ，該周期矩形脈沖信號(hào)的帶寬為4000Hz，譜線間隔為1000Hz 。（2） 若矩形脈沖幅度和寬度保持不變，周期變?yōu)門2ms時(shí)，其帶寬為4000Hz、譜線間隔為500Hz ，頻譜最大幅

8、度為0.125。2若要求 100Hz 正弦信號(hào)通過某一階濾波器后，幅值誤差小于5，問該一階濾波器的時(shí)間常數(shù)最大為多少？ 120Hz 正弦信號(hào)通過該濾波器后，幅值誤差為多少？(6 分)解：濾波器作為一階系統(tǒng)，有H ( s)1H ( f )1和1 ( 2 f )2 1 2s 1對(duì)于同一頻率 f，越大，測(cè)量誤差越大，令f =100Hz, 測(cè)量誤差小于5%，即H ( f ) 0.95，求出5.23 104 。所以該濾波器的時(shí)間常數(shù)最大取為5.23104。120Hz 正弦信號(hào)通過該濾波器時(shí)，有H ( f ) 0.93028，即幅值誤差為6.972%。4 / 83某等截面梁（泊松比為0.3）受單向拉力F

9、作用，將靈敏系數(shù)為2.4 的四個(gè)應(yīng)變片粘貼在梁上，如下圖所示。 (1) 請(qǐng)利用粘貼的四片應(yīng)變片組成全橋（繪制電橋圖），實(shí)現(xiàn)拉力 F 的測(cè)量。 (2) 若供橋電壓為8V，應(yīng)變片 R1 和 R3 產(chǎn)生應(yīng)變?yōu)?150（11×10-6），問電橋輸出電壓是多少？(8 分 )FR1R2FR3R4解：eoei K ( 1234 )ei K ( 1111 )44eiK 1(11)eiK 1(1 )8V150 106(1 0.3) 1.872mV422.424利用壓電式傳感器組成加速度測(cè)量系統(tǒng)。其中壓電式傳感器的靈敏度Scp =9.00Pc/g，它與靈敏度為 SVC =0.005V/Pc 的電荷放大器

10、聯(lián)接后， 接到靈敏度為 SXV =20mm/V 的示波器上顯示。試畫出該加速度測(cè)量系統(tǒng)的方框圖，并計(jì)算系統(tǒng)總靈敏度S 。（6 分）解：被測(cè)物體被測(cè)物體被測(cè)物體被測(cè)物體SSCPSVCSXV9.0Pc/ g0.005V / Pc20mm/ V0.9mm/ g5 / 8四分析應(yīng)用題（ 20 分）1何為系統(tǒng)不失真測(cè)試條件？根據(jù)右圖所示二階系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線， 說明如何選擇二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)及工作頻帶？（ 6 分）解：不失真測(cè)試條件：幅頻特性為一常數(shù)，相頻特性與頻率成線性的關(guān)系。對(duì)于一個(gè)二階系統(tǒng)來說， 在0.3 的范圍內(nèi)， 系統(tǒng)的幅頻特0性接近一條直線，其幅值變化不超過10%，但從相頻曲線上

11、看，曲線隨阻尼比的不同劇烈變化。其中當(dāng)接近于零時(shí)相位為零， 此時(shí)可以認(rèn)為是不失真的。而當(dāng)在 0.6 0.8 范圍內(nèi)時(shí)， 相頻曲線可以近似認(rèn)為是一條起自坐標(biāo)系原點(diǎn)的斜線。2周期信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式的物理含義為：周期信號(hào)可以分解成眾多具有不同頻率的諧波信號(hào)，該周期信號(hào)可以利用傅立葉級(jí)數(shù)中的某幾項(xiàng)之和逼近。下圖為周期方波在不同階次諧波逼近波形，請(qǐng)問，基波頻率為250Hz，圖a 逼近中諧波階次更高。（4 分）1.51.51.01.00.50.5VV/度0度0幅幅-0.5-0.5-1.0-1.0-1.5-1.5012345678910012345678910時(shí)間 /ms時(shí)間 /ms圖 (a)圖 (b)

12、6 / 83下圖為采用某一種傳感器測(cè)量不同的非電量的示意圖。圖中被測(cè)物體 2 均為金屬材料制成，1 為傳感器。試問：（ 6 分）（ 1）該種傳感器是何種傳感器？（ 2）圖中分別測(cè)量的是哪些非電量？（ 3）總結(jié)該種傳感器的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。111222（ a）（ b）（ c）答：（ 1）渦流傳感器（ 2）（a）測(cè)轉(zhuǎn)速，（ b）測(cè)材料的厚度， （ c）計(jì)數(shù)（ 3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)4. 已知某位移傳感器的位移測(cè)量值右側(cè)表所列，其擬合直線為y2.2 6.8x ，試問：此擬合直線能否滿足線性誤差小于5%的要求？ (4 分)y / mmx/ mV00.00答：根據(jù)已有擬合直線，計(jì)算當(dāng)x 取不同值時(shí)，對(duì)應(yīng)的 y 值101.85203.45及誤差為：304.92當(dāng) x0 時(shí)， y2.226.8x2.2 ， 對(duì)應(yīng)誤差為 -2.2406.22當(dāng) x1.85時(shí)， y2.226.8x10.38 ， 對(duì)應(yīng)誤差為 0.38507.37當(dāng) x3.45時(shí)， y2.226.8x21.26 ， 對(duì)應(yīng)誤差為 0.26當(dāng) x4.92 時(shí)， y2.226.8x3