第三章常用傳感器（一）填空題屬于能量限制型的傳感器有等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有等（每個至少舉例兩個）。金屬電阻應變片與半導體應變片的物理基礎的區(qū)分在于：前者利用引起的電阻改變，后者利用改變引起的電阻改變。為了提高變極距電容式傳感器的靈敏度、線性度與減小外部條件改變對測量精度的影響，實際應用時經(jīng)常采納工作方式。壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式：放大器和放大器，后接放大器時，可不受連接電纜長度的限制。渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導體在溝通磁場中的效應。壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的而工作的。（二）選擇題電阻應變片的輸入為。（1）力（2）應變（3）速度（4）加速度結構型傳感器是依靠的改變實現(xiàn)信號變換的。（1）本身物理性質(zhì)（2）體積大?。?）結構參數(shù)（4）電阻值不能用渦流式傳感器進行測量的是。（1）位移（2）材質(zhì)鑒別（3）探傷（4）非金屬材料變極距面積型電容傳感器的輸出與輸入，成關系。（1）非線性（2）線性（3）反比（4）平方半導體式應變片在外力作用下引起其電阻改變的因素主要是。（1）長度（2）截面積（3）電阻率（4）高通壓電式傳感器輸出電纜長度的改變，將會引起傳感器的產(chǎn)生改變。（1）固有頻率（2）阻尼比（3）靈敏度（4）壓電常數(shù)在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量，而且不受油污等介質(zhì)影響的是傳感器。（1）電容式（2）壓電式（3）電阻式（4）電渦流式光電倍增管是利用效應制成的器件。（1）內(nèi)光電（2）外光電（3）光生伏特（4）阻擋層（三）推斷對錯題（用√或×表示）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測量。（）渦流式傳感器屬于能量限制型傳感器（）壓電加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（）磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（）（四）簡答和計算題哪些傳感器可選作小位移傳感器？渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量？為什么？電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？電渦流傳感器能否測量塑料物體移動的位移？若能測量理由是什么？不能測量理由是什么？壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結構上有何不同，為什么？某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑，工作初始極板間距離，介質(zhì)為空氣。問：假如極板間距離改變量，電容的改變量是多少？假如測量電路的靈敏度，讀數(shù)儀表的靈敏度（格／）在時，讀數(shù)儀表的改變量為多少？第四章信號調(diào)理、記錄和顯示（一）填空題電橋的作用是把電感、電阻、電容的改變轉(zhuǎn)化為輸出的裝置。在橋式測量電路中，依據(jù)的性質(zhì)，電橋可分為直流和溝通電橋。在橋式測量電路中，依據(jù)工作時阻抗參加改變的可將其分為半橋與全橋測量電路。調(diào)幅是指一個高頻的正（余）弦信號與被測信號，使高頻信號的幅值隨被測信號的而改變。信號調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的。調(diào)頻波的解調(diào)又稱為。調(diào)頻是利用信號電壓的限制一個振蕩器，使其輸出為等幅波，而與信號電壓成正比。常用濾波器的上、下截止頻率、的定義為，其帶寬＝，若為倍頻程濾波器與的關系為。低通濾波器中值愈，則上截止頻率愈低。（二）選擇題設有一電路，是工作橋臂，，，是固定電阻，且。工作時，則電橋輸出電壓（）。為電橋的電源電壓。（1）（2）（3）（4）調(diào)幅過程相當于在時域中將調(diào)制信號與載波信號。

（1）相乘（2）相除（3）相加（4）相減電路中鑒頻器的作用是。（1）使高頻電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓（2）使電感量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫浚?）使頻率改變轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷焊淖儯?）使頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏饕贿x頻裝置，其幅—頻特性在區(qū)間近于平直，在區(qū)間急劇衰減，這叫濾波器。（1）低通（2）高通（3）帶通（4）帶阻一帶通濾波器，其中心頻率是，-3帶寬是，則濾波器的品質(zhì)因數(shù)等于。（1）（2）（3）（4）（三）推斷對錯題（用√或×表示）調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。（）帶通濾波器的波形因數(shù)值越大，其頻率選擇性越好。（）將高通與低通濾波器串聯(lián)可獲得帶通或帶阻濾波器。（）（四）簡答和計算題何謂電橋平衡？要使直流電橋平衡，橋臂參數(shù)應滿意什么條件？溝通電橋應滿意什么條件？調(diào)幅波的解調(diào)方法有哪幾種？以阻值，靈敏度的電阻絲應變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓，若其負載電阻為無窮大，應變片的應變。（1）求單臂電橋的輸出電壓與其靈敏度。（2）求雙臂電橋的輸出電壓與其靈敏度若為調(diào)制信號，為載波，為調(diào)幅波（如圖所示）（1）利用傅里葉變換性質(zhì)說明調(diào)幅過程的原理。（2）畫出載波與調(diào)幅波的雙邊頻譜圖。

第五章信號處理初步（一）填空題為了識別信號類型，常用的信號分析方法有、和。為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有、和。在數(shù)字信號處理中，為避開頻率混疊，應使被采樣的模擬信號成為，還應使采樣頻率滿意采樣定理即。假如一個信號的最高頻率為50，為了防止在時域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應當大于。若x(t)是均值為為零的寬帶隨機信號其自相關函數(shù)τ=0時(τ)，τ∞時(τ)。用于評價系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。若某一信號的自相關函數(shù)為，則該信號的均方值為=，均方根值為。最常用的功率譜估計方法為。為信號的沿頻率軸的分布，稱為。巴塞伐爾定理表示在中計算的信號總能量，等于在中計算的信號總能量。（二）推斷對錯題（用√或×表示）頻率辨別力越高，則泄漏誤差越小。（）轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，則量化誤差越小。（）對于周期信號，經(jīng)整周期采樣后，可完全避開柵欄效應。（）窗函數(shù)頻譜的主峰瓣寬度越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。（）相互關函數(shù)是偶實函數(shù)。（）利用系統(tǒng)輸入x(t)與輸出y(t)的自功率譜密度函數(shù)，可求該系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)。（）若系統(tǒng)是完全線性的，則輸入-輸出的相干函數(shù)肯定為1。（）（三）簡答和計算題已知信號，求信號的自相關函數(shù)，并畫出自功率譜（雙邊幅值譜）。求頻率相同的單位方波和正弦波的相互關函數(shù)。相關濾波器的基本原理是什么？舉例說明其工程應用。試依據(jù)一個信號的自相關函數(shù)圖形，探討如何確定該信號中的常值重量和周期成分。某一系統(tǒng)的輸入信號為x(t)，若輸出y(t)與輸入x(t)相同，輸入的自相關函數(shù)和輸入—輸出的相互關函數(shù)之間的關系為，試說明該系統(tǒng)起什么作用？應用巴塞伐爾定理求的積分值。第六章振動測試（一）填空題單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動，位移共振頻率系統(tǒng)固有頻率，速度共振頻率系統(tǒng)固有頻率，加速度共振頻率系統(tǒng)固有頻率。單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動，在相位共振處位移始終落后于激振力度。單自由度系統(tǒng)基礎運動所引起的受迫振動，當激振頻率固有頻率時，質(zhì)量塊和殼體之間的相對運動和基礎振動近于相等。激勵方式分為，，。按所測的振動性質(zhì)可將拾振器分為和。阻抗頭的前端是，后面是測量激振點響應的。壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式：、和。機械系統(tǒng)的主要振動參數(shù)是，和。相對法校準傳感器時，經(jīng)國家計量等部門嚴格校準過的傳感器起著“振動標準傳遞”的作用，稱為傳感器。（二）推斷對錯題（用√或×表示）壓電式加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（）磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（）壓電式加速度計手持探針法測振時，加速度計的運用上限頻率最低。（）壓電式加速度計的重量越輕，運用上限頻率越高，靈敏度越低。（）渦流位移傳感器屬于肯定式拾振器。（）低頻激振時，激振器的安裝固有頻率應比激振頻率高3倍以上。（）快速正弦掃描激振屬于寬帶激振法。（）脈沖錘的錘頭越軟，則激勵的頻率范圍越大。（）在振動測試中，測得的激勵和響應之間的相位差包括了測試系統(tǒng)中全部儀器的相移。（）（三）簡答和計算題對單自由度系統(tǒng)質(zhì)量塊受力所引起的受迫振動，分別寫出其位移頻響函數(shù)、速度頻響函數(shù)、加速度頻響函數(shù)。對單自由度系統(tǒng)基礎位移所引起的受迫振動，分別寫出其相對位移頻響函數(shù)、肯定位移頻響函數(shù)。對于壓電式加速度計，畫出其工作原理圖，并說明為什么其上限頻率取決于固有頻率？對于磁電式肯定速度計，畫出其工作原理圖，并說明為什么其下限頻率取決于固有頻率？如何用實頻曲線估計系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比？畫圖說明。參考答案第一章信號與其描述（一）1、信號；2、時間（t），頻率（f）；3、離散性，諧波性，收斂性；4、準周期，瞬態(tài)非周期；5、均值，均方值，方差；6、偶，奇；（二）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√；（三）1、，；2、0，，；3、；4、；5、；其次章測試裝置的基本特性（一）1、1/2，，；2、123；3、傅立葉變換法，濾波器法；4、；5、被測量；6、線性；（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1）（三）╳√√√╳╳（四）略第三章常用傳感器（一）1、電阻、電感、電容、渦流；壓電、磁電；2、金屬絲的幾何變形，半導體材料的電阻率改變；3、差動；4、電荷，電壓，電荷；5、渦電流；6、/()；7、壓電效應。（二）（2）（3）（4）（2）（3），（3）（4）（4）（2）（三）√√╳╳（四）略第四章信號調(diào)理、處理和記錄（一）1、電壓或電流；2、激勵電壓；3、橋臂數(shù)；4、相乘，相乘；5、鑒頻；6、幅值，頻率；7、幅頻特性曲線降為最大值的倍時對應的頻率為截止頻率；；，8、大；（二）（1）（1）（3）（2）（4）（三）√╳╳√（四）略第五章信號處理初步（一）1、概率密度函數(shù)，自相關函數(shù)；2、帶通濾波法，傅立葉變換法；3、有限帶寬，；4、100；5、，0；6、相干函數(shù)；7、；8、周期圖法；9、功率密度，能譜；10、時域，頻域；（二）1、╳；2、√；3、√；4、√；5、╳；6、╳；7、╳；（三）1、，；2、；3、同頻相關、不同頻不相關；4、信號的常值重量為其自相關函數(shù)均值的開方，周期成分與其自相關函數(shù)周期成分的頻率相同、幅值成比例關系；5、該系統(tǒng)的作用是使信號幅值不變、相位提前T；6、；第六章振動的測試（一）1、小于，等于，大于；2、90；3、遠大于；4、穩(wěn)態(tài)正弦激振，隨機激振，瞬態(tài)激振；5、相對式，肯定式；6、力傳感器，加速度計；7、電荷放大器，電壓放大器；8、固有頻率，阻尼比，振型；9、參考。（二）1、╳；2、╳；3、√；4、√；5、╳；6、√；7、√；8、╳；9、√；（三）略

《傳感器與測試技術》期末考試模擬試卷學院班級姓名學號題號一二三四五六總分得分一、填空（每空1份，共20分）測試技術的基本任務是。從時域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng)的卷積。信號的時域描述，以為獨立變量；而信號的頻域描述，以為獨立變量。假如一個信號的最高頻率為50，為了防止在時域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應當大于。在橋式測量電路中，依據(jù)其的性質(zhì)，可將其分為直流電橋與溝通電橋。金屬電阻應變片與半導體應變片的主要區(qū)分在于：前者利用引起的電阻改變，后者利用改變引起的電阻改變。壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的而工作的。帶通濾波器的上下限截止頻率為2、1，其帶寬B=；若其帶寬為1/3倍頻程則2=1。屬于能量限制型的傳感器有、等。依據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為、、。相關濾波的工作原理是。12測試裝置的動態(tài)特性可以用函數(shù)、函數(shù)和函數(shù)進行數(shù)學描述。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）不能用確定的數(shù)學公式表達的信號是信號。A困難周期B非周期C瞬態(tài)D隨機平穩(wěn)隨機過程必需。A連續(xù)B統(tǒng)計特征與時間無關C各態(tài)歷經(jīng)D一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是。A固有頻率B阻尼比C時間常數(shù)D靈敏度系統(tǒng)在全量程內(nèi)，輸入量由小到大與由大到小時，對于同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間的最大差值稱為。A回程誤差B肯定誤差C相對誤差D非線性誤差電阻應變片的輸入為。A力B應變C速度D加速度用于評價系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。A傳遞函數(shù)B相互關函數(shù)C互譜密度函數(shù)D相干函數(shù)為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用放大器。A電壓B電荷C微分D積分在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量而且不受油污等介質(zhì)影響的是傳感器。A電容式B壓電式C電阻式D電渦流式信號分析設備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號的頻率，可將磁帶，也可達到分析的目的。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)的階躍響應中，超調(diào)量。A存在，但<5％B存在，但<1C在時間常數(shù)很小時存在三、推斷題（用√或×表示，在正確的題目對應的括號里填√，反之填×，每題1分，共10分）（）非周期信號的頻譜是連續(xù)的。（）傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。（）調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。（）渦流傳感器屬于有源傳感器。（）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。（）窗函數(shù)頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。（）恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。（）隨機激振屬于寬帶激振法。（）壓電式加速度計的靈敏度越高，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)肯定為1。四、簡答題（每題5分，共30分）已知周期方波的傅立葉級數(shù)綻開式為試繪出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點。二階測試裝置的兩個動態(tài)特性參數(shù)是什么？為了實現(xiàn)不失真測試，如何確定其取值范圍？何謂不失真測試？實現(xiàn)測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應如何？信號的預處理包括那些環(huán)節(jié)？為什么在動態(tài)電阻應變儀上除了設有電阻平衡旋鈕外，還設有電容平衡旋鈕？測得兩個同頻正弦信號的相關函數(shù)波形如圖1，問：圖1這一波形是自相關函數(shù)還是相互關函數(shù)？為什么？（2）從波形中可以獲得信號的哪些信息？五、計算題（共14分）（6分）已知低通濾波器的頻率響應函數(shù)為，式中當輸入信號為時，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出（4分）有一信號，初始相角為一隨機變量；試求1）求其自相關函數(shù)；2）確定其均值和方差。（4分）以阻值，靈敏度的電阻絲應變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負載電阻無窮大，當應變片的應變?yōu)?000時，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓應用題（共16分）1.（6分）某車床加工外圓表面時，表面振紋主要是由主軸箱轉(zhuǎn)動軸上齒輪不平衡慣性力使主軸箱振動所引起，試驗測得振紋的頻譜如圖2（a）所示，主軸箱內(nèi)的傳動示意圖如圖2(b)所示，傳動軸Ⅰ、Ⅱ和主軸Ⅲ上的齒輪齒數(shù)分別為Z1=30,Z2=40,Z3=20,Z4=50,傳動軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為n1=2000轉(zhuǎn)/分（依據(jù)傳動比計算可知：傳動軸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加工表面的振紋影響較大？為什么？（a）(b)圖22.（10分）欲測試圖3(a)所示簡直梁的動態(tài)特性參數(shù)（固有頻率和阻尼比），（1）請從現(xiàn)有設備中選擇，并用框圖表示測試系統(tǒng)構成，簡述測試過程；（2）測得該梁的幅頻特性曲線如圖3（b）所示，依據(jù)該曲線如何確定簡直梁的動態(tài)特性參數(shù)（給出原理、公式并在圖中表示）（現(xiàn)有設備：壓電式加速度計、壓電式力傳感器、磁電式速度計、電阻應變片、電荷放大器、功率放大器、信號發(fā)生器、激振器、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、顯示設備）圖3(a)圖3(b)《傳感器與測試技術》期末考試模擬試卷參考答案學院_年級_考試班級填空(每空1分，答對得分，答錯不得分，共20分)獲得有用的信息脈沖響應函數(shù)時間()、頻率或100激勵電壓（或工作電壓或橋壓或電源）導體機械形變、半導體電阻率的（或半導體壓阻效應）壓電效應、（或1.26）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，答對任何兩個均得2分調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相同頻相關不同頻不相關/同頻檢測原理傳遞、頻率響應、脈沖響應選擇題（每題1分，答對得分，答錯不得分，共10分）1—5DBCAB6—10DBDBD推斷題（每題1分，答對得分，答錯不得分，共10分）1—5×√×√√6—10√×√×√簡答題（每題5分，共30分）1．（5分）2分頻譜特點：離散性、諧波性、遞減性3分(每答對一個得1分)2．（5分）固有頻率()和阻尼比()3分(每答對一個得1.5分)為了實現(xiàn)不失真,阻尼比()取值0.6~0.8;工作頻率取值小于等于0.582分(每答對一個得1分)3.（5分）輸出y(t)與輸入x(t)滿意關系y(t)0x(0),其中A0和t0為常數(shù),則為不失真測試。2分或者用文字描述上述關系，描述正確2分，不完整1分，錯誤不得分。實現(xiàn)不失真測試的測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）隔離直流重量（或者隔直）1分（4）如原信號進行調(diào)制，則應先進行解調(diào)（或者解調(diào)）1分5.（5分）動態(tài)電阻應變儀采納的是純電阻溝通電橋（1分）