測試技術(shù)考試題庫及答案測試技術(shù)考試試卷一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標中，反映測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小的是（）A.靈敏度B.線性度C.回程誤差D.精度2.下列哪種傳感器不屬于有源傳感器（）A.壓電式傳感器B.熱電偶傳感器C.光電式傳感器D.應(yīng)變片傳感器3.一階系統(tǒng)的時間常數(shù)τ越小，則系統(tǒng)的響應(yīng)速度（）A.越慢B.越快C.不變D.無法確定4.信號x(t)=3sin(100πt)的周期T為（）A.0.01sB.0.02sC.0.1sD.0.2s5.以下哪種濾波器適用于從復(fù)雜信號中提取特定頻率成分（）A.低通濾波器B.高通濾波器C.帶通濾波器D.帶阻濾波器6.測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度稱為（）A.重復(fù)性B.再現(xiàn)性C.準確性D.穩(wěn)定性7.應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K是指（）A.應(yīng)變片電阻值的相對變化與應(yīng)變值的比值B.應(yīng)變片電阻值與應(yīng)變值的比值C.應(yīng)變片電阻值的變化與應(yīng)變值的比值D.應(yīng)變片電阻值的相對變化與應(yīng)變值的乘積8.下列關(guān)于傳感器的說法，錯誤的是（）A.傳感器是一種能將非電量轉(zhuǎn)換為電量的裝置B.傳感器的輸出信號可以是模擬信號或數(shù)字信號C.傳感器的精度越高越好D.傳感器的動態(tài)特性影響其對快速變化信號的測量能力9.信號的頻譜分析是指（）A.分析信號的時域特性B.分析信號的頻域特性C.分析信號的幅值特性D.分析信號的相位特性10.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ為（）時，系統(tǒng)的響應(yīng)速度最快且無超調(diào)。A.0B.0.5C.0.707D.111.以下哪種信號處理方法可用于去除信號中的噪聲（）A.傅里葉變換B.相關(guān)分析C.小波變換D.以上都是12.測量系統(tǒng)的分辨力是指（）A.測量系統(tǒng)能夠測量的最小輸入量變化B.測量系統(tǒng)能夠測量的最大輸入量變化C.測量系統(tǒng)的測量范圍D.測量系統(tǒng)的精度13.熱電偶的熱電勢與（）有關(guān)。A.熱電偶的材料B.熱電偶兩端的溫度差C.熱電偶的長度D.以上都是14.下列哪種測量方法屬于間接測量（）A.用電壓表測量電壓B.用卡尺測量長度C.通過測量電壓和電流計算電阻D.用溫度計測量溫度15.信號的自相關(guān)函數(shù)反映了信號（）A.與其他信號的相似程度B.自身不同時刻的相似程度C.頻譜特性D.幅值特性二、多項選擇題（每題3分，共15分）1.測試系統(tǒng)的基本組成部分包括（）A.傳感器B.信號調(diào)理電路C.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)D.顯示與記錄裝置2.以下屬于動態(tài)測試的有（）A.汽車發(fā)動機的振動測試B.橋梁的應(yīng)力測試C.材料的靜態(tài)拉伸試驗D.空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)測試3.傳感器的靜態(tài)特性指標有（）A.靈敏度B.線性度C.遲滯D.重復(fù)性4.信號處理的目的包括（）A.去除噪聲B.提取有用信息C.分析信號特征D.改善信號質(zhì)量5.測量誤差按其性質(zhì)可分為（）A.系統(tǒng)誤差B.隨機誤差C.粗大誤差D.相對誤差三、判斷題（每題1分，共10分）1.測試技術(shù)是一門研究各種物理量測量方法和測量系統(tǒng)的學(xué)科。（）2.傳感器的線性度是指其輸出與輸入之間的線性關(guān)系程度。（）3.一階系統(tǒng)的時間常數(shù)τ越大，系統(tǒng)對階躍輸入的響應(yīng)越慢。（）4.信號的頻譜分析只能分析周期信號的頻譜特性。（）5.測量系統(tǒng)的精度越高，其分辨力一定越高。（）6.應(yīng)變片測量應(yīng)變時，其測量值與應(yīng)變片的粘貼位置無關(guān)。（）7.高通濾波器可以讓高頻信號通過，抑制低頻信號。（）8.熱電偶的熱電勢只與熱端溫度有關(guān)，與冷端溫度無關(guān)。（）9.相關(guān)分析可以用于檢測信號中的周期性成分。（）10.測量結(jié)果的不確定度越小，測量結(jié)果越可靠。（）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述測試系統(tǒng)靜態(tài)特性和動態(tài)特性的主要區(qū)別。2.說明傳感器在測試系統(tǒng)中的作用。3.什么是信號的頻譜分析？它有什么作用？4.簡述測量誤差產(chǎn)生的原因。五、計算題（每題12.5分，共25分）1.已知某一階測試系統(tǒng)的時間常數(shù)τ=0.1s，輸入信號x(t)=2sin(10t)，求該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出y(t)。2.用一個量程為0100V的電壓表測量一個80V的電壓，測量結(jié)果為81V。求該測量的絕對誤差、相對誤差和引用誤差。答案一、單項選擇題1.D精度反映測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合大小，也就是反映測量結(jié)果與被測量真值的接近程度，所以能反映測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小。靈敏度是輸出變化量與輸入變化量之比；線性度是指輸出與輸入的線性關(guān)系程度；回程誤差是指在正反行程中輸出輸入曲線不重合的程度。2.D有源傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為電能量的傳感器，壓電式傳感器利用壓電效應(yīng)將力轉(zhuǎn)換為電荷，熱電偶傳感器利用熱電效應(yīng)將溫度差轉(zhuǎn)換為熱電勢，光電式傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，它們都屬于有源傳感器。應(yīng)變片傳感器是通過應(yīng)變引起電阻變化，需要外接電源才能將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流變化，屬于無源傳感器。3.B一階系統(tǒng)的時間常數(shù)τ越小，系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)越快，能夠更快地跟蹤輸入信號的變化。4.B對于正弦信號x(t)=Asin(ωt)，其周期T=2π/ω，已知ω=100π，所以T=2π/(100π)=0.02s。5.C帶通濾波器只允許特定頻率范圍內(nèi)的信號通過，能夠從復(fù)雜信號中提取出該特定頻率成分。低通濾波器允許低頻信號通過，抑制高頻信號；高通濾波器允許高頻信號通過，抑制低頻信號；帶阻濾波器則是抑制特定頻率范圍內(nèi)的信號，讓其他頻率信號通過。6.C準確性是指測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度；重復(fù)性是指在相同測量條件下，對同一被測量進行連續(xù)多次測量所得結(jié)果之間的一致性；再現(xiàn)性是指在改變了的測量條件下，對同一被測量的測量結(jié)果之間的一致性；穩(wěn)定性是指測量系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，保持其計量特性恒定的能力。7.A應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K定義為應(yīng)變片電阻值的相對變化與應(yīng)變值的比值，即K=(ΔR/R)/ε，其中ΔR是電阻變化量，R是初始電阻值，ε是應(yīng)變值。8.C傳感器的精度應(yīng)根據(jù)實際測量需求來選擇，并非越高越好，因為高精度的傳感器往往價格昂貴，而且在一些對精度要求不高的場合，過高的精度可能是不必要的。傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為電量的裝置，其輸出信號可以是模擬信號或數(shù)字信號，動態(tài)特性會影響其對快速變化信號的測量能力。9.B信號的頻譜分析是分析信號的頻域特性，它將信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域，揭示信號中不同頻率成分的分布情況。時域分析主要關(guān)注信號隨時間的變化特性，幅值特性和相位特性是頻譜分析中的一部分內(nèi)容。10.D二階系統(tǒng)的阻尼比ζ=1時，系統(tǒng)的響應(yīng)速度最快且無超調(diào)。當(dāng)ζ=0時，系統(tǒng)為無阻尼系統(tǒng)，會產(chǎn)生等幅振蕩；ζ=0.5時，系統(tǒng)有一定的超調(diào)；ζ=0.707時，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能較好，超調(diào)較小。11.D傅里葉變換可以將信號分解為不同頻率成分，通過濾波去除噪聲頻率成分；相關(guān)分析可以利用信號與噪聲的相關(guān)性差異去除噪聲；小波變換具有多分辨率分析的特點，能夠有效地去除噪聲并保留信號的特征。12.A測量系統(tǒng)的分辨力是指測量系統(tǒng)能夠測量的最小輸入量變化，它反映了測量系統(tǒng)的精細測量能力。13.B熱電偶的熱電勢與熱電偶兩端的溫度差有關(guān)，其大小取決于熱電偶的材料和兩端的溫度差，而與熱電偶的長度無關(guān)。14.C間接測量是通過測量與被測量有函數(shù)關(guān)系的其他量，然后通過函數(shù)關(guān)系計算得到被測量的值。通過測量電壓和電流計算電阻屬于間接測量；用電壓表測量電壓、用卡尺測量長度、用溫度計測量溫度都屬于直接測量。15.B信號的自相關(guān)函數(shù)反映了信號自身不同時刻的相似程度，它可以用于檢測信號中的周期性成分和分析信號的相關(guān)性。二、多項選擇題1.ABCD測試系統(tǒng)的基本組成部分包括傳感器，用于將被測量轉(zhuǎn)換為電信號；信號調(diào)理電路，對傳感器輸出的信號進行放大、濾波等處理；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并進行采集；顯示與記錄裝置，用于顯示測量結(jié)果并進行記錄。2.ABD動態(tài)測試是對隨時間變化的物理量進行測量。汽車發(fā)動機的振動測試、橋梁的應(yīng)力測試、空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)測試都涉及到物理量隨時間的變化，屬于動態(tài)測試；材料的靜態(tài)拉伸試驗是在靜態(tài)條件下進行的，不屬于動態(tài)測試。3.ABCD傳感器的靜態(tài)特性指標包括靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性等。靈敏度反映傳感器對輸入量變化的敏感程度；線性度描述輸出與輸入的線性關(guān)系；遲滯是指正反行程中輸出輸入曲線的差異；重復(fù)性是指在相同條件下多次測量輸出的一致性。4.ABCD信號處理的目的包括去除噪聲，提高信號的質(zhì)量；提取有用信息，從復(fù)雜信號中獲取我們關(guān)心的信息；分析信號特征，了解信號的頻率、幅值、相位等特性；改善信號質(zhì)量，使信號更適合后續(xù)的處理和分析。5.ABC測量誤差按其性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。系統(tǒng)誤差是由測量系統(tǒng)本身的缺陷或測量方法的不完善等原因引起的，具有一定的規(guī)律性；隨機誤差是由一些不可控制的隨機因素引起的，其大小和方向是隨機變化的；粗大誤差是由于測量者的疏忽或測量條件的突然變化等原因造成的明顯偏離真值的誤差。相對誤差是絕對誤差與被測量真值的比值，不屬于按性質(zhì)分類的誤差類型。三、判斷題1.√測試技術(shù)主要研究各種物理量的測量方法以及實現(xiàn)這些測量的測量系統(tǒng)，包括傳感器、信號處理、數(shù)據(jù)采集等方面。2.√傳感器的線性度是衡量其輸出與輸入之間線性關(guān)系程度的指標，線性度越好，輸出與輸入越接近線性關(guān)系。3.√一階系統(tǒng)的時間常數(shù)τ越大，系統(tǒng)對階躍輸入的響應(yīng)越慢，達到穩(wěn)態(tài)所需的時間越長。4.×信號的頻譜分析不僅可以分析周期信號的頻譜特性，也可以分析非周期信號的頻譜特性。對于非周期信號，可以通過傅里葉變換等方法得到其頻譜。5.×測量系統(tǒng)的精度和分辨力是兩個不同的概念。精度反映測量結(jié)果與真值的接近程度，分辨力是指測量系統(tǒng)能夠測量的最小輸入量變化。精度高并不意味著分辨力一定高，反之亦然。6.×應(yīng)變片測量應(yīng)變時，其測量值與應(yīng)變片的粘貼位置密切相關(guān)。粘貼位置不同，所測量到的應(yīng)變值可能不同，因為物體不同位置的應(yīng)變分布可能不同。7.√高通濾波器的特性就是讓高頻信號通過，抑制低頻信號，只允許高于截止頻率的信號成分通過。8.×熱電偶的熱電勢與熱端和冷端的溫度差有關(guān)，為了準確測量溫度，通常需要對冷端溫度進行補償。9.√相關(guān)分析可以通過計算信號的自相關(guān)函數(shù)或互相關(guān)函數(shù)來檢測信號中的周期性成分。如果信號存在周期性，其自相關(guān)函數(shù)也會呈現(xiàn)出周期性。10.√測量結(jié)果的不確定度反映了測量結(jié)果的可信程度，不確定度越小，說明測量結(jié)果越接近真值，測量結(jié)果越可靠。四、簡答題1.測試系統(tǒng)靜態(tài)特性和動態(tài)特性的主要區(qū)別如下：靜態(tài)特性是指測試系統(tǒng)在輸入信號為靜態(tài)（不隨時間變化）時的輸出與輸入之間的關(guān)系，主要描述系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下的性能，如靈敏度、線性度、回程誤差等。它反映了系統(tǒng)對靜態(tài)輸入的響應(yīng)能力，用于衡量系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下測量的準確性和可靠性。動態(tài)特性是指測試系統(tǒng)在輸入信號隨時間變化時的輸出與輸入之間的關(guān)系，主要描述系統(tǒng)對動態(tài)輸入的響應(yīng)能力，如時間常數(shù)、固有頻率、阻尼比等。它反映了系統(tǒng)對快速變化信號的跟蹤和測量能力，用于評估系統(tǒng)在動態(tài)測量中的性能。2.傳感器在測試系統(tǒng)中的作用主要有以下幾點：信息獲?。簜鞲衅魇菧y試系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒏鞣N非電量（如力、溫度、位移、速度等）轉(zhuǎn)換為電量（如電壓、電流、電荷等），從而為后續(xù)的信號處理和分析提供可測量的信號。信號轉(zhuǎn)換：將被測物理量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳輸、處理和顯示的電信號，實現(xiàn)了非電量到電量的轉(zhuǎn)換，使得測量過程更加方便和準確。感知外界：作為測試系統(tǒng)與外界被測對象之間的接口，傳感器能夠感知被測對象的各種物理量變化，是獲取外界信息的關(guān)鍵部件。3.信號的頻譜分析是指將信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域，分析信號中不同頻率成分的幅度、相位等特性的過程。其作用主要有：了解信號特性：通過頻譜分析可以清楚地看到信號包含哪些頻率成分，以及各頻率成分的分布情況，從而深入了解信號的本質(zhì)特性。故障診斷：在機械設(shè)備故障診斷中，頻譜分析可以檢測出設(shè)備振動信號中的異常頻率成分，從而判斷設(shè)備是否存在故障以及故障的類型和位置。濾波處理：根據(jù)信號的頻譜特性，可以設(shè)計合適的濾波器，去除不需要的頻率成分，保留有用的頻率成分，實現(xiàn)信號的濾波和降噪。系統(tǒng)分析：在研究測試系統(tǒng)的動態(tài)特性時，頻譜分析可以幫助分析系統(tǒng)對不同頻率信號的響應(yīng)特性，評估系統(tǒng)的性能。4.測量誤差產(chǎn)生的原因主要有以下幾個方面：測量裝置誤差：測量裝置本身存在的缺陷，如儀器的精度有限、靈敏度不夠、穩(wěn)定性差等，會導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。環(huán)境因素影響：測量環(huán)境的溫度、濕度、氣壓、電磁場等因素的變化可能會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，例如溫度變化可能會導(dǎo)致測量裝置的零點漂移和靈敏度變化。測量方法不完善：測量方法本身存在的局限性或不合理性，如測量公式的近似性、測量步驟的不規(guī)范等，會引入測量誤差。人員因素：測量人員的操作技能、經(jīng)驗、讀數(shù)習(xí)慣等因素也會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，例如讀數(shù)時的視差、操作不當(dāng)?shù)?。五、計算題1.對于一階測試系統(tǒng)，其頻率響應(yīng)函數(shù)為\(H(j\omega)=\frac{1}{1+j\omega\tau}\)。已知\(\tau=0.1s\)，\(\omega=10rad/s\)，則\(H(j\omega)=\