【關(guān)鍵字】系統(tǒng)

判斷題（本題共10分，對如打“J”，不對則打“X”）

1.任意兩個變量X和y之間的真實關(guān)系均可用一元線性叵歸方程來描述。（）

2.相關(guān)函數(shù)和相關(guān)系數(shù)一樣都可以用它們數(shù)值的大小來衡量兩函數(shù)的相關(guān)程度。（）

3.對多次測量的數(shù)據(jù)取算數(shù)平均值，就可以減少隨機誤差的影響。（）

4.對一個具有有限頻譜（0fc）的連續(xù)信號采樣，若滿足2fcTsl,采樣后得到的輸出信號能

恢復(fù)為原來的信號。（）［Ts為采樣頻率］

5.設(shè)某周期信號x（t）之單位為u,則其均方根譜之單位為12,其功率譜之單位為Po（）

6.測量系統(tǒng)的固有頻率越高，其靈敏度也越高。（）

7.A/D轉(zhuǎn)換就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成連續(xù)的數(shù)字信號。（）

8.接觸式測溫是基于熱平衡原理進(jìn)行的，非接觸式測溫是基于熱輻射原理進(jìn)行的（）

9.同一材料構(gòu)成的熱電偶，即使兩端點溫度不等，也不會形成熱電勢。（）

10.只要信號一經(jīng)截斷，就不可避免地引起混疊。（）

二.選擇題（共20分，每題2分）

a.1.壓電加速度測量系統(tǒng)的工作頻率下限取決于（）

加速度力學(xué)系統(tǒng)的頻率特性b壓電晶體的電路特性.c.測量電路的時間常數(shù)

2.把連續(xù)時間信號進(jìn)行離散化時產(chǎn)生混迭的主要原因是（）

.a.記錄時間太長.b.采樣間隔太寬…記錄時間太短d采樣間隔太窄

3.要測顯x（t）=5OSin4OJH+IOSin2（）OOh的振動位移信號，為了盡量減少失真，應(yīng)采用（）

的慣性加速度計。

fn=15Hz、B=0.707.b.fn=1000Hz、B=0.70..c.fn=50Hz>3=0.0..

d,fn=IOOOHz.3=0.04

4.自相關(guān)函數(shù)是一個..）函數(shù)

&奇函數(shù).b.偶函數(shù).c.非奇非偶函數(shù).d.三角函數(shù)

5.在光作用下，使物體的內(nèi)部產(chǎn)生定向電動勢的現(xiàn)象，稱（）效應(yīng)。

a.內(nèi)光電：b.外光電；c.熱電；d.阻擋層光電

6.（）傳感器是根據(jù)敏感元件材料本身的物理性質(zhì)變化而工作的。

.a.差動變壓器式..b.變間隙電容式...c.變阻器式..d.電壓式

7.半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)a可用下式（）表示：已知半導(dǎo)體熱敏電阻與溫度系數(shù)關(guān)系可

用描述）

a.a=；b.a=；c.a.；d.a=（R1,R（）分別是溫度T1,T（）時的電阻值）

8.如果一信號的自相關(guān)函數(shù)RX（T）是一定周期性不衰減，則說明該信號（）

a.均值不為0；b.含周期分量；c.是各態(tài)歷經(jīng)的；d.是各態(tài)不歷經(jīng)的

9.用方程法求解何歸直線時，誤差最小的方法是（）

a.圖解法：b.最小二乘法；c.分值法：d.端點連線法

10.半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片在測量某一構(gòu)件應(yīng)變時，其電阻的相對變化主要是由（）引起。

a.半導(dǎo)體電阻率的變化；b.半導(dǎo)體幾何尺寸的變化；c.貼片位置的溫度變化；d.供橋電源的變化

1.三.測量系統(tǒng)基本知識題（70分）

2.磁電式速度傳感器中，速度線圈采取上下兩繞組相串聯(lián)的目的是什么？磁頭件與被測物體固緊

時有何要求？（6分）

3.舉一理想一階測量系統(tǒng)例子，寫出其幅頻特性及相頻特性函數(shù)關(guān)系式，并說明sn、3d、3「、k、

m各量的物理意義及其相互間的函數(shù)關(guān)系。（8分）

4.壓電測壓傳感器與電壓縮小器相接時，為能測量靜態(tài)壓力信號（防止靜電泄漏），從縮個器本身出

發(fā)應(yīng)采取哪些措施？（8分）

1）應(yīng)變筒式測壓傳感器與應(yīng)變管式測壓傳感器主要有哪些區(qū)別？（6分）

2）有一電阻阻值為R=120Q,靈敏系數(shù)k=2.0,其電阻溫度系數(shù)a=2.0X10-6/,線膨脹系數(shù)B1=12X

10-6/0C的的電阻應(yīng)變片貼于線膨脹系數(shù)為B2=14.2X10-6/0C的工件上，若工件在外力作用下

產(chǎn)生應(yīng)變量為200u試問：

3）當(dāng)溫度改變時，如果未采取溫度補償措施，電阻變化量為多少？

由于溫度影響會產(chǎn)生多大的相對誤差？（8分）

掛接在IEEE488接口總線上的器件按它們的作用不同可分為講者，聽者，控者三類器件，分

7.別解釋何為講者器件，聽者器件，控者器件，在該總線上三者之間的關(guān)系有何規(guī)定？（6分）

簡述在“振動子幅頻特性測定”實驗中你采取何種措施來實現(xiàn)改變阻尼率8值的，其取值大小與8的定

性關(guān)系是什么？（6分）

設(shè)某科研項目中需測定一設(shè)備的油缸壓力，已知該壓力最大值小于300MP,壓力持續(xù)時間為

8.6—8ms,用你所學(xué)知識組建兩種類型的電測壓力系統(tǒng)，要求：根據(jù)所選傳感器真確選用二次

9.儀表及三次儀表，并簡要說明各部分的功能。（9分）

10.某測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線，若輸入周期信號x⑴=2Cos10t+0.8cos（1001-300）,式求其響應(yīng)y（t）.（6

分）

10.何為動態(tài)誤差？為了減少動態(tài)誤差，在一、二階測量系統(tǒng)中可采取哪些相應(yīng)的措施？（7

分）

一、判斷題：

l.X2.x3.J4.X5..6.X7..8...9..10.X

二、選擇題：

l.c2.b3.b4.b..5..

6.d7.a8.a9.b..iO.a

三、1.串聯(lián)的作用：①便兩線圈的輸出疊加，提高系統(tǒng)靈敏度

②當(dāng)永磁體有我.跳時，保證其與兩線圈的距離和相等，可以消除彈跳引起的誤差。固緊要

求：①連接件的質(zhì)量要小，剛度要大②固緊剛度要大。目的：提高系統(tǒng)固有頻率。

2.慣性加速度傳感器：

固有圓頻率，有阻尼頻率振蕩比

阻尼比'-系統(tǒng)共振圓頻率“，=Ji-2-。"。

3.為防止靜電泄露要做到：①放大器本身的輸入阻抗要很高在10〃C以上，一般采用

MOS型場效應(yīng)管。②輸出阻抗要小，以達(dá)到阻抗變換的目的，一般采用射極輸出。③為防

止電纜電容的影響，可以將放大器小型化，裝入傳感器之中。④輸入電容Ci要小，以提高

靈敏度。

4.筒式應(yīng)變測壓傳感器的彈性元件是一只鉆了肓孔的圓筒內(nèi)部裝有測壓油。當(dāng)有壓力

作用時，應(yīng)變片感受筒的周向應(yīng)變。管式應(yīng)變測壓傳感器的彈性元件是一只應(yīng)變管，它感

受活塞上加載的集中應(yīng)力、發(fā)生徑向形變，應(yīng)變片貼于徑向上。這種傳感器的固有頻率的

筒式的高。

5.解：①溫度引起電阻的應(yīng)變：

線膨脹差異引起的應(yīng)變：

引起的電阻變化量:

+為X100%=40+055X100%=2.3%

②相對誤差￡200

6.講者：指發(fā)送數(shù)據(jù)到其他器件的器件

聽者：指接收講者發(fā)送的數(shù)據(jù)的器件

控者：是指揮接口總線上各儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)變換的器件

對于一個特定的器件，只能充當(dāng)上述三種角度中的一種，也可身兼兩職或三者，可以

有多個聽者，但在任一時刻，一個系統(tǒng)中由一條叫線連接的器件中只能有一個講者，可以

有多個聽者，但一個器件不能同時作為講者和聽者。任一時刻，一個系統(tǒng)中只應(yīng)有一個控

者。

7.采用電磁阻尼來改變了，其取值大小取決于電路電阻R,即

8.方法一：

筒式測壓傳感器-電阻應(yīng)變儀一顯示、記錄設(shè)備

\I

將壓力信號轉(zhuǎn)換為進(jìn)行放大，

調(diào)制過的電信號相敏檢波、濾波

方法二：

壓電式壓力傳感器一電荷放大落一顯示記錄設(shè)備

I\

將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枌﹄姾闪糠糯筮M(jìn)行阻抗變換

?.?X0=2cosl0r-0.8cosG00r-30°）

.??），（，）=1.79cosl0（/-26.6°）+0.157cosl00（/-79°）

1（）.動態(tài)誤差：當(dāng)用理想關(guān)系來衡量實際系統(tǒng)時產(chǎn)生的誤差。

對于一階應(yīng)減小時間常數(shù)使增大，無失真測量的范圍更廣。

對于二階系統(tǒng)應(yīng)使，這樣增大，不失真測量的范圍變大。

試卷2

判斷題.（本題共10分，對則打“，'，不對則打“X”）

1.頻率不變性原理是指任何測試裝置的輸出信號的頻率總等于輸入信號的頻率。（）

2.瞬態(tài)信號的頻譜具有諧波性、離散性、收斂性。（）

3.最小二乘法求參考直線的基本思想是使剩余誤差的和為最小。（）

4.一臺儀器的重復(fù)性很好，但測得的結(jié)果并不準(zhǔn)確，這是由于存在隨機誤差的緣故。（）

5.對一個具有有限頻譜（0~fc）的連續(xù)信號采樣，若滿足2fcTsl,采樣后得到的輸出信號能恢復(fù)為原

來的信號。（）［Ts為采樣時間間隔|

6.交流電橋的輸出信號經(jīng)放大后.直接記錄就能獲得其輸入信號的模擬信號了。（）

7.測量小應(yīng)變時.應(yīng)選用金屬絲應(yīng)變片，測量大應(yīng)變時，應(yīng)選用半導(dǎo)體應(yīng)變片。（）

8.測試系統(tǒng)的幅頻特性在工作頻帶內(nèi)通常是頻率的線性函數(shù),而線性測量系統(tǒng)的靈敏度是時間的線

性函數(shù)。（）

9.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H（s尸Y（s）/X（s）（Y（s）、X（s）分別為響應(yīng)與激勵的拉氏變換），表明H（s）將隨X⑸

5.（a）用四片K=2.0、標(biāo)稱阻值均為90。的金屬絲應(yīng)變片組成全橋測量某構(gòu)件的應(yīng)變，供橋電壓為

5V.求最大全橋輸出電壓為Umax=3mV時，構(gòu)件的應(yīng)變應(yīng)為多少口E<,（4分）

⑸簡述應(yīng)變簡式測壓傳感器的工作原理及溫度補償方法。（說明應(yīng)變片的粘貼方向，各應(yīng)變片的作用,

畫出橋路圖，并闡明理由。）（6分）

6,敘述測量系統(tǒng)實現(xiàn)不失真測量的條件（4分）

7.掛接在IEEE488接口總00.40.81.21.62.02.42.83.23.64.04.44.85.25.66.0

線上的器件按它們的作用

不同可分為講者，聽者，

控者三類器件，分別解釋

何為講者器件,聽者器件，

控者器件，在該總線上三

者之間的關(guān)系有何規(guī)定？

（6分）

四.實驗題（24分）

1.下表列出了用電渦流傳感

器測量物體振動時的靜標(biāo)

數(shù)據(jù).表中線圈平面與試件

間的相對距離為X,表頭讀

數(shù)為U。

x（mm）

u(mv)2.022.473.023.604.234.875.526.166.787.377.938.458.939.369.7510.10

問題：（1）簡述電渦流傳感器輸出靈敏度與被測試件的電導(dǎo)率及磁導(dǎo)率的定性關(guān)系。（4分）；

（2）根據(jù)上表數(shù)據(jù)試確定J專感器的最佳安裝位置及該系統(tǒng)的實際線性測量范圍。（6分）

2在壓電測量系統(tǒng)中為什么一般使用電荷放大器而不使用電壓放大器？（8分）

3.在“二階系統(tǒng)幅頻特性測定”實驗中，改變實驗板上的可調(diào)電阻值.電路系統(tǒng)的頻響特性有何變化？

（6分）

試卷

一。判斷題.（本題共10分，對則打,不對則打"X”）

1.由于H（s）=Y（s）/X（s）,即將X（s）減小時，H（s）將增大，因此H（s）和輸入有關(guān)。（）

2.信號在時域上波形有所變化，必然引起頻譜的相應(yīng)變化。（）

3.一階系統(tǒng)的時間常數(shù)T越小越好。（）

4.線性測量系統(tǒng)的靈敏度是時間的線性函數(shù)。（）

5.傳感器的線性范圍越寬，表明其工作量程越大。（）

6.交流電橋可測靜態(tài)應(yīng)變，也可測動態(tài)應(yīng)變。（）

7.電荷放大器使壓電加速度計輸出的電荷量得到放大，由此而得電荷放大■的名稱。（）

8.若振動子的固有頻率fn=400Hz,則其工作頻率范圍為0—400Hz。（）

9.一臺儀器的重復(fù)性很好.但測得的結(jié)果并不準(zhǔn)確，這是由于存在隨機誤差的緣故。（）

10.一般來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，則其測試范圍越窄。（）

二.填空（每空1分，共30分）

1.為使測量結(jié)果有普遍的科學(xué)意義，必須Q）用作比較的標(biāo)準(zhǔn)是

（2）使用的儀器系統(tǒng)。

2.線性測量系統(tǒng)具有兩個重要特性：（1）(2)

3.表征測量系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有、、

和等。

4,二階線性測量系統(tǒng)是指的測量系統(tǒng)。如

、等都屬于二階線性測量系統(tǒng)。

二階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)為和。5.

根據(jù)幅頻特性曲線可知，慣性式加速度傳感器的工作頻率范圍為，

傳感器的固有頻率。根據(jù)它的相頻特性曲線，在理想的情況下，其阻尼率應(yīng)

滿足。

6.在“振動子幅頻特性測定”實驗中，改變實驗板上的并聯(lián)電阻值，實際是改變振動子的。

7,周期信號與瞬態(tài)信號都可以用來表示。周期量的頻譜和瞬

態(tài)量的頻譜區(qū)別在于：前者是，后者是。

周期量的幅值譜的縱坐標(biāo)表示，瞬態(tài)量的幅值譜的縱坐標(biāo)表示的

是。

8.壓電傳感器的頻率響應(yīng)上限決定于，頻率響應(yīng)的下

限決定于。

9.永磁感應(yīng)測速傳感器中的速度線圈之所以用兩個線圈串聯(lián)而成，其作用為（1）

（2）o

10.半導(dǎo)體應(yīng)變片工作的原理是基于，壓電式傳感器的工作原理是基

于。

三.試描述永磁式感應(yīng)測速傳感器中位移線圈的工作原理。（6分）

四.圖示具有溫度補償作用的筒式應(yīng)變測壓傳感器的敏感元件一應(yīng)變筒，請畫出四片應(yīng)變片的粘貼

位置，注明應(yīng)變片的粘貼方向，注明各應(yīng)變片的作用，畫出橋路圖，并闡明理由。（6分）

五.對于一個復(fù)雜波形的輸入信號，為什么要求動態(tài)測試系統(tǒng)有良好的幅頻特性和相頻特性？如果輸入

為一個單獨的簡諧信號，是否要考慮幅頻特性和相頻特性？（B分）

六.何為動態(tài)誤差？對二階測量系統(tǒng)來說，為減少動態(tài)誤差，一般可采取哪些措施？（8分）

七.在壓電測量系統(tǒng)中為什么一般使用電荷放大器？使用時要注意什么？（8分）

八.如圖為某一階測試裝置的幅頻和相頻特性曲線，分別對系統(tǒng)輸入信號xl（t）=A1sinu）H+A2sinG02t和

x2（t）=Alsinu）lt+A3sinu）3t,請問輸出信號會不會失真？

九.某間接測量的函數(shù)式為y=a0x1x2,試推導(dǎo)y的標(biāo)準(zhǔn)誤差式子。（設(shè)x1、x2分別為直接測量量值

x1.x2的標(biāo)準(zhǔn)誤差）（6分）

+.簡要說明將連續(xù)時間信號遂行離散化時產(chǎn)生混迭的主要原因。（6分）

十一.用四片七2.0的金屬絲應(yīng)變片組成全橋測量某構(gòu)件的應(yīng)變，供橋電壓為4V,,R1=R2=R3=R4=120

0,求最大全橋輸出電壓為Umax=3mV時，構(gòu)件的應(yīng)變應(yīng)為多少U￡。（6分）

答案

一.判斷題

lx2x3V4x5V6V7x8V9x1（）V

二填空

1.公認(rèn)的重復(fù)性好

2.頻率不變性疊加性

3.靈敏度非線性遲滯重復(fù)性

4.能用二階線性運動微分方程來描述，光線示波器振動子，慣性式加速度傳感器。n和

5.co/co,t<=\盡可能低1.0

6.阻尼率

7.頻譜離散的連續(xù)的各次諧波的幅值頻譜密度

8.傳感器的固有頻率，放大器的反饋電容和反饋電阻

9.提高傳感器的靈敏度B變化時保持感應(yīng)電動勢與速度之間的比例系數(shù)不變，消除彈跳引起的測量

誤差

10.壓阻效應(yīng)壓電效應(yīng)

11.周期函數(shù)非周期函數(shù)

三永久磁鐵運動時，在位移線圈中也要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于位移線圈的兩個相鄰繞組繞向相反，對外

電路來說，相鄰的繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向是相反的，所以，位移線圈輸出的電動勢是鋸齒形

的。產(chǎn)生據(jù)?齒波的峰尖時刻，正式永久磁鐵經(jīng)過某個位移繞組的時刻；而相鄰的峰尖和峰谷對應(yīng)的時間

隔相當(dāng)于永久磁鐵通過一個節(jié)距所用的時間。

四軸向粘貼

RIR3為工作應(yīng)變片。R2R4為溫度補償應(yīng)變片。工作應(yīng)變片應(yīng)放于相對橋臂上，補償

應(yīng)變片放與工作應(yīng)變片的鄰臂上。

五.理想測量系統(tǒng)的幅頻特性是一條直線一一此系統(tǒng)對所有頻率的諧波信號的幅度縮放作

月相同；理想測量小系統(tǒng)的相頻特性是一條過原點的直線一一對各頻率諧波的零時相位增

量與頻率成比例。此理想測量小系統(tǒng)能不失真地測量輸入信號。然而在實際測量系統(tǒng)中，

要盡量在一般頻率范圍內(nèi)幅頻特性接近平直，相頻特性接近過原點的直線，這樣才能無明

顯失真地輸出信號。

若單獨的簡諧信號，也要考慮幅頻、相頻特性，才能不失真地測量信號。

六動態(tài)誤差：當(dāng)用理想來測量實際系統(tǒng)時產(chǎn)生的誤差

X⑺=+匯）

=其中*'-k

對于二階系統(tǒng)：應(yīng)使則才能減小動態(tài)誤差，使系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)越好。

七電壓放大器受電纜的長度、位置和分布電容的影響較大，一般在實際運用中，使電荷放

大器。

壓電傳感器所產(chǎn)生的電荷與放大器輸出成正比，因為壓電傳感器的輸出電壓與連接電

纜有密切關(guān)系，所以使用該放大器時，不可以隨意更改與之相配備的電纜，否則將影響測

置精度和傳感器的靈敏度。

A輸入信號中，最高頻率為，對測量系統(tǒng)來說，處與幅頻特性的平直段，處于相頻特性的

過零點的直線上，因此能不失真地輸出。輸入信號中，最高頻率為，已超出系統(tǒng)不失真

輸出范圍，處于非線性段，因此會失真。

dydy

=即

九陽

T連續(xù)信號進(jìn)行離散時，要對其進(jìn)行采樣，其采樣頻去小于2倍信號最高頻率時，將會產(chǎn)

生混疊現(xiàn)象。

4--U°z=￡kE

試卷：

判斷題.（本題共1。分.對則打“,不對則打"X”）

1.所謂并行傳送就是用數(shù)量等于數(shù)據(jù)字位數(shù)的多根數(shù)據(jù)線同時傳送數(shù)據(jù)。（）

2.振動子的固有頻率越高，其靈敏度也越高。（）

3.頻率不變性原理是指線性測試系統(tǒng)的輸出信號的頻率總等于輸入信號的頻率。.（）

4.一臺精密度高的儀器，當(dāng)存在測量誤差時，多次重復(fù)測量的結(jié)果必定是集中、始終偏離正確位。

（）

5.對一個具有有限頻譜（O~fc）的連續(xù)信號采樣，若滿足2fcTsl,采樣后得到的輸出信號能恢復(fù)為原

來的信號。（）［Ts為采樣頻率］

6.交流電橋的輸出信號經(jīng)放大后，直接記錄就能獲得其輸入信號的模擬信號了。（）

7.由于存在橫向效應(yīng)，所以用金屬絲應(yīng)變片單獨測定橫向應(yīng)變時，其靈敏度比測定縱向應(yīng)變要低。

（）

8.在常系數(shù)的線性系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零時，系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比稱為

傳遞函數(shù)。（）

9.時間常數(shù)表征一階系統(tǒng)的慣性.是過渡過程長短的度量。（）

10.GP-IB中采用了字節(jié)并行字位串行的信息傳遞方式。（）

選擇題（共15分，每題1.5分）

1.測量傳感器特別適宜于測量（）

.a靜態(tài)量.b.準(zhǔn)靜態(tài)量c動態(tài)量.d.三者均可以

2.不失真測量的條件除要求測量系統(tǒng)幅頻特性是常值外，其相頻特性要求滿足（）

a.相移與頻率成正比；b.常值相移；c.任意相移；d.無特殊要求

a.3.壓電式傳感器最好采用電荷放大器的原因是（）

b.使放大器的增益增大；b.非線性失真?。籧.可忽略導(dǎo)線包容和分布電容；d.頻率特性特別好

a.4.若給時間常數(shù)為T的一階系統(tǒng)，輸入頻率為3=1八的正弦信號，則輸出與輸入相位差為

（）。

b.-45°；b.-90°；C.-1450；d.-180°

a.5.壓電材料按一定方向置放在電場中，其幾何尺寸發(fā)生變換，稱為（）效應(yīng)

b.壓電效應(yīng)；b.壓阻效應(yīng)；c.逆壓電效應(yīng)；d.壓磁效應(yīng)

a.6.對某二階系統(tǒng)輸入周期信號X（t）=AOsinu）mt,則系統(tǒng)輸出信號有以下特性（）。［注：u）m>

con］

幅值、頻率、相位皆不變；b.頻率改變，幅值、相位不變；c.幅值、相位改變，頻率不變；

d.相位不變，幅值、頻率改變。

7.將時域信號進(jìn)行時移，則該信號對應(yīng)的頻域信號將會產(chǎn)生（）

a.擴展；b.壓縮；c.不變；d.僅有相移

8.一般來說，測試系統(tǒng)的靈敏度越高，則其測量范圍（）

a.越寬；b.越窄；c.不變；d.無規(guī)律可尋

9.某間接測量的函數(shù)式為y=a0x1x2,則y的標(biāo)準(zhǔn)誤差為（）（式中x1、x2分別為直接測量量值

x1.x2的標(biāo)準(zhǔn)誤差）

.a..b..c.;

d端）"

10.半導(dǎo)體應(yīng)變片在測量某一構(gòu)件應(yīng)變時.其電阻相對變化是由（）來決定的

.a.變形.b.電阻率的變化.c.彈性模量的變化.d.泊松比的變化

三.測量系統(tǒng)基本知識題（50分）

1.試證明一階線性測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為并推倒出它的幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式。（6分）

2.（6分）（a）寫出理想二階線性系統(tǒng)的拉氏傳遞函數(shù)，并導(dǎo)出其幅頻和相頻的函數(shù)表達(dá)式。［提示：單

自由度二階強迫振動的運動微分方程為：，其中m為質(zhì)量，c為阻尼，］

（4分）（b）說明3n、3d、ar、k、m（各量值的物理意義及其相互間的函數(shù)關(guān)系。［注：寫出物理

意義及兩個函數(shù)關(guān)系式或兩個以上關(guān)系式給全分］

3.為改善永磁式測速傳感器的動態(tài)特性，討論與其相連的放大器應(yīng)具有何種要求。（6分）

［解題步驟；G）寫出其運動微分方程，畫等效電路

（2）求傳遞函數(shù)及頻率響應(yīng)

（3）討論要求的系統(tǒng)參數(shù)值］

4.（a）畫圖說明應(yīng)變筒式測壓傳感器是如何進(jìn)行溫度補償?shù)模浚?分）

（b）簡述壓電式測壓傳感器是如何實現(xiàn)加速度補償?shù)?？?分）

5.欲測量某回路中一標(biāo)稱值為101%電阻器的功率損耗P,可采用兩種方法進(jìn)行，一是只測電阻器

兩端的電壓V,然后用公式P=V2/R計算功率損耗；二是分別測量電阻器兩端的電壓V和流過電阻器的

電流I,由公式P二VI計算電阻器上的功率損耗。估算這兩種方案的電功率誤差，設(shè)V和I的測量結(jié)果為

V=1001%（V）,1=101%（A；o（8分）

6.掛接在1上比488接口總線上的器件按它們的作用不同可分為講者，聽者，控者三類器件，分別解釋

何為講者器件，聽者器件，控者器件，在該總線上三者之間的關(guān)系有何規(guī)定？（6分）

7.在測量系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)處理時，我們常采用最小二乘法求系統(tǒng)的參考工作直線，請簡要說明最小二

乘法的基本思想及在求參考工作直線時如何應(yīng)用該方法。（6分）

四.實驗技能題（25分）

1.簡述在“振動子幅頻特性測定”實驗中你采取何種措施來實現(xiàn)改變阻尼率B值的，其取值大小與。

的定性關(guān)系是什么？（5分）

2.（a）用一薄壁圓筒為彈性敏感元件，設(shè)計一應(yīng)變式測力儀。要求在其外圓柱面上貼八個應(yīng)變片，構(gòu)

成一能抗彎并能進(jìn)行溫度補償測量橋路。（應(yīng)變片的布貼位置可用圓筒的展開圖表示。）（4分）

（b）用四片K=2.0的金屬絲應(yīng)變片組成全橋測量某構(gòu)件的應(yīng)變，供橋電壓為5V,,R1=R2=R3二R4二120

0,求最大全橋輸出電壓為Umax=6mV時，構(gòu)件的應(yīng)變應(yīng)為多少uE。（4分）

3.用鑲銘一鑲硅熱電偶測爐溫。當(dāng)冷端溫度T0=300C時，測得熱電勢為E（T,T0）=39.17mv,若冷端溫度

變?yōu)?200C測該爐溫時，則應(yīng)測得熱電勢為多少mv?（6分〕

［附:已知該熱電偶有E（30,0）=1.2mv,E（-20,0）=-0.77mv,E（20,0）=0.80mv,E（-30,0）=-1.14mv］

4.描述測量系統(tǒng)靜態(tài)特性的常用指標(biāo)有哪些？其中線性度的定義為？（6分）

一判斷題

N2x344V5x6x849410x

二選擇題

1d2a3c4a5c6c7d8c9blOd

三測量系統(tǒng)基本知識題

r—4-y（z）=x（r）

1.??一階系統(tǒng)微分方程為力"

兩邊拉氏變換得zyy(s)+y(s)=Z(s)

2(a):

/m2Z(5)+CsZ(s)+kZ(s)=F(s)

H⑸=-^―-----

f?is~+cs+k

系統(tǒng)共振頻率9■二3”J1二?4為阻尼率

則

H(j(o)=-----------------------

22k

1-(—)+./2/?—°〃=-

(on5m固有頻率

2m以阻尼率

b）固有頻率

阻尼振蕩頻率①

系統(tǒng)共振頻率叫=%/1-幺24—阻尼率

3」.測速傳感器等效電路如圖

L,RL為傳感器的電感和電阻；Rg為相連的放大器輸入電阻。

記R=RL+Rg,根據(jù)基爾霍夫定律，

3）討論（1）T愈小，測量電路的動態(tài)特性愈好。

（2）對于特定的傳感器L值和R值已定，為改善永磁式測速傳感器的特性，應(yīng)減小值，則必須使Rg越

大越好。

4答:：a）

b）在壓電式測壓傳感器的結(jié)構(gòu)中，增設(shè)質(zhì)量塊M和一組極性性相反的補償壓電晶片組，當(dāng)傳感器承受

軸向振動加速度時，由于膜片及晶片質(zhì)量造成的慣性力作用，壓電晶片將感受振動力而產(chǎn)生電荷，由于

補償質(zhì)量使補償壓電晶片組產(chǎn)生的電荷的極性和測量壓電晶片組因振動產(chǎn)生的電荷極性相反，適當(dāng)調(diào)

節(jié)補償質(zhì)量，將能使它們互相抵消。

5對方案一有:

區(qū),=(——y(j：+(——)~(T2

pdvvdR4R

對于方案二有:

6具有發(fā)送器件消息功能的器件稱為講者。

具有接收來自其他器件的器件消息功能的器件稱為聽者

具有控功能。即為掛在總線上的各個器件發(fā)送地址或命令的器件稱為控者

對于一個特定的器件，只能充當(dāng)上述三種之角色的一種，也可身兼兩職，也可身兼三職。但在任一時

刻，一個系統(tǒng)中只能有一個講者，也可有多個聽者同時接收數(shù)據(jù)，但一個器件不能同時作為講者和聽

者，任一時候，一個系統(tǒng)中只能有一個控者。

7對于N點實驗數(shù)據(jù)可用直線方程來表述。最小二乘法思想是：使實驗測值對I可歸直線的偏差平方和

為最小即能使Q（a,b）取最小值的直線應(yīng)當(dāng)是和各數(shù)據(jù)點有最佳擬和效果的直線。

四實驗數(shù)據(jù)題

1采用電磁阻尼，主要取決于外電路電阻R,即表達(dá)式

通常使0在0.6?0.7之間

2（a）

（b）《max=￡KE

3E（r,30°）4-E（30\0）=E（r,—20"）+E（—20、O）

4描述測量系統(tǒng)靜態(tài)特性的常用指標(biāo)有：

靈敏度線性度遲滯重復(fù)性測量范圍

線性度AL定義為測量系統(tǒng)的平均靜態(tài)特性和參考線的最大偏差的絕對值四%」與滿量

程輸出的百分比。

AL=|^y.?：,JxlQQ

?s%

試卷：

判斷題（本題共10分,對則打“，'，不對則打“X”）

1.任意兩個變量X和y之間的真實關(guān)系均可用一元線性回歸方程來描述。（）

2.一臺儀器的重復(fù)性很好，但測得的結(jié)果并不準(zhǔn)確，這是由于存在系統(tǒng)誤差的緣故。（）

3.對多次測量的數(shù)據(jù)取算數(shù)平均值，就可以減少隨機誤差的影響。（）

4.對一個具有有限頻譜（0fc）的連續(xù)信號采樣，若滿足2fcTs1,采樣后得到的輸出信號能

恢復(fù)為原來的信號。（）［Ts為采樣頻率］

5.設(shè)某周期信號x（t）之單位為口，則其均方根譜之單位為U2,其功率譜之單位為口。（）

6.測量系統(tǒng)的固有頻率越高，其靈敏度也越高。（）

7.A/D轉(zhuǎn)換就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成連續(xù)的數(shù)字信號。（）

8,接觸式測溫是基于熱平衡原理進(jìn)行的，非接觸式測溫是基干熱輻射原理進(jìn)行的（）

9.同一材料構(gòu)成的熱電偶，即使兩端點溫度不等，也不會形成熱電勢。（）

10.只要信號一經(jīng)截斷，就不可避免地引起混疊。（）

選擇題（共20分，每題2分）

b.1.壓電加速度測量系統(tǒng)的工作頻率下限取決于（）

加速度力學(xué)系統(tǒng)的頻率特性.b.壓電晶體的電路特性.c.測量電路的時間常數(shù)

2.把連續(xù)時間信號進(jìn)行離散化時產(chǎn)生混送的主要原因是（）

.a.記錄時間太長.b.采樣間隔太寬.?.記錄時間太短.d.采樣間隔太窄

3.要測量x（t）=50Sin40TTt+10Sin2000T^t的振動位移信號，為了盡量減少失真，應(yīng)采用（）

的慣性加速度計。

fn二15Hz、B=0.707.b.fn=1000Hzv3=0.70..c.fn=50Hzv3=0.0..

d.fn=1000Hzx=0.04

4.對某二階系統(tǒng)輸入周期信號X（t）=AOsinamt,則系統(tǒng)輸出信號有以下特性..）。［注：Hm>3n］

幅值、頻率、相位皆不變；b.頻率改變，幅值、相位不變；c.幅值、相位改變，頻率不變；

d.相位不變，幅值、頻率改變

5.在光作用下，使物體的內(nèi)部產(chǎn)生定向電動勢的現(xiàn)象，稱（）效應(yīng)。

a.內(nèi)光電；b.外光電；c.熱電；d.阻擋層光電

6.（）傳感器是根據(jù)敏感元件材料本身的物理性質(zhì)變化而工作的。

.a.差動變壓器式..b.變間隙電容式...C.變阻器式..d.電壓式

7.某間接測量的函數(shù)式為尸a0x1x2,則y的標(biāo)準(zhǔn)誤差為（）（式中x1、x2分別為直接測量量值

xKx2的標(biāo)準(zhǔn)誤差）

%，=9；+b；2嚴(yán).b<TV=%(4嚴(yán).c.%嚴(yán)

U.區(qū)/=%（%上；2+力；嚴(yán)

B.金屬絲應(yīng)變片在測量某一構(gòu)件的應(yīng)變時，其電阻的相對變化主要由（）引起的。

a.貼片位置的溫度變化；b.電阻絲幾何尺寸的變化；c.電阻材料的電阻率的變化

9.用方程法求解回歸直線時，誤差最小的方法是（）

a.圖解法；b.最小二乘法；c.分值法；d.端點連線法

10.半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片在測量某一構(gòu)件應(yīng)變時，其電阻的相對變化主要是由（）引起。

a.半導(dǎo)體電阻率的變化；b.半導(dǎo)體幾何尺寸的變化；c.貼片位置的溫度變化；d.供橋電源的變化

5.三.測量系統(tǒng)基本知識題170分）

6.磁電式速度傳感器中，速度線圈采取上下兩繞組相串聯(lián)的目的是什么？磁頭件與被測物體固緊

時有何要求？（6分）

7.舉一個二階測量系統(tǒng)例子，寫出其幅頻特性及相頻特性函數(shù)關(guān)系式，并說明3d、各量的物理

意義及其相互間的函數(shù)關(guān)系。（8分）

3.壓電測壓傳感器與電壓放大器相接時，為能測量靜態(tài)壓尢信號（防止靜電泄漏），從放大器本身出

發(fā)應(yīng)采取哪些措施？（8分）

4）應(yīng)變筒式測壓傳感器與應(yīng)變管式測壓傳感器主要有哪些區(qū)別？（6分）

5）有一電阻阻值為R=120。，靈敏系數(shù)k=2.0,其電阻溫度系數(shù)0:2.0X10-6/0C,線膨脹系數(shù)B

1=12X10-6/00的的電回應(yīng)變片貼于線膨脹系數(shù)為B2=14.2X10-6/0C的工件上，若工件在外

力作用下產(chǎn)生應(yīng)變量為200口￡,試問：

6）當(dāng)溫度改變40c時，如果未采取溫度補償措施，電阻變化量為多少？

由于溫度影響會產(chǎn)生多大的相對誤差？（8分）

掛接在IEEE488接口總線上的器件按它們的作用不同可分為講者，聽者.控者三類器件，分

11.別解釋何為講者器件，聽者器件，控者器件，在該總線上三者之間的關(guān)系有何規(guī)定？（6

分）

簡述在“振動子幅頻特性測定”實驗中你采取何種措施來實現(xiàn)改變阻尼率B值的，其取值大小與B的定

性關(guān)系是什么？（6分）

設(shè)某科研項目中需測定一設(shè)備的油缸壓力，已知該壓力最大值小于300MP,壓力持續(xù)時間為

12.6—8ms,用你所學(xué)知識組建兩種類型的電測壓力系統(tǒng)，要求：根據(jù)所選傳感器真確選用

二次

13.儀表及三次儀表，并簡要說明各部分的功能。（9分）

=——5——

14.某測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線1+，若輸入周期信號

x（t）=2Cos10t+0.8Cos（10Qt-30°）,式求其響應(yīng)y（t）.（6分）

10.何為動態(tài)誤差？為了減少動態(tài)誤差，在一、二階測量系統(tǒng)中可采取哪些相應(yīng)的措施？（7

分）

一、判斷題：

l.X2.V3.V4.x5..6.義7..8...9..10.義

二、選擇題：

l.c.2.b3..4.C.5..6.d7..8.b9.b.l0.a

三、1.串聯(lián)的作用：①使兩線圈的輸出疊加，提高系統(tǒng)靈敏度；②當(dāng)永磁體有彈跳時，保證

其與兩線圈的距離和相等，可以消除彈跳引起的誤差。

固緊要求：①連接件的質(zhì)量要小，剛度要大；②同緊剛度要大。

目的：提高系統(tǒng)固有頻率。

2.慣性加速度傳感器：

固有圓頻率，

系統(tǒng)共振圓頻率例=正2仍叫。

3.為防止靜電泄露要做到：①放大器本身的輸入阻抗要很高

在10〃。以上，一般采用MOS型場效應(yīng)管。②輸出阻抗要小，以達(dá)到阻抗變換的目的，一

般采用射極輸出。

③為防止電纜電容的影響，可以將放大器小型化，裝入傳

器之中。

④輸入電容Ci要小，以提高靈敏度。

4.筒式應(yīng)變測壓傳感器的彈性元件是一只鉆了肓孔的圓筒內(nèi)部裝有測壓油。當(dāng)有壓力

用時，應(yīng)變片感受筒的周向應(yīng)變。

管式應(yīng)變測壓傳感器的彈性元件是一只應(yīng)變管，它感受活塞上加載的集中應(yīng)力、發(fā)生

徑向形變，應(yīng)變片貼于經(jīng)向上。這種傳感器的固有頻率的筒式的高。

5.解：①溫度引起電阻的應(yīng)變：

線膨脹差異引起的應(yīng)變：

引起的電阻變化量：

%。*/X100%=40+0至X100%=2.3%

②相對誤差￡200

6.講者：指發(fā)送數(shù)據(jù)到其他器件的器件

聽者：指接收講者發(fā)送的數(shù)據(jù)的器件

控者：是指揮接口總線上各儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)變換的器件

對于一個特定的器件，只能充當(dāng)上述三種角度中的一種，也可身兼兩職或三者，可

以有多個聽者，但在任一時刻，一個系統(tǒng)中由一條叫線連接的器件中只能有一個講

者，可以有多個聽者，但一個器件不能同時作為講者和聽者。任一時刻，一個系統(tǒng)

中只應(yīng)有一個控者。

7.采用電磁阻尼來改變了，其取值大小取決于電路電阻R,即

8.方法一：

筒式測壓傳感器一電阻應(yīng)變儀一顯示、記錄設(shè)備

將壓力信號轉(zhuǎn)換為進(jìn)行放大，

調(diào)制過的電信號相敏檢波、濾波

方法二：

壓電式壓力傳感器一電荷放大器一顯示記錄設(shè)備

II

將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枌﹄姾闪糠糯筮M(jìn)行阻抗變換

vx(0=2cosl0r-0.8cos(100r-30°)

.??y(t)=1.79cosI0(r-26.6°)+0.157cosl0(X/-79°)

1().動態(tài)誤差：當(dāng)用理想關(guān)系來衡量實際系統(tǒng)時產(chǎn)生的誤差。

對于一階應(yīng)減小時間常數(shù)使增大，無失真測量的范圍更廣。

對于二階系統(tǒng)應(yīng)使，這樣增大，不失真測量的范圍變大。

試卷：

一。判斷題（本題共10分，對則打“〃，不對則打"X”）

1.任意兩個變量X和y之間的真實關(guān)系均可用一元線性回歸方程來描述。（）

2.一臺儀器的重復(fù)性很好，但測得的結(jié)果并不準(zhǔn)確，這是由于存在系統(tǒng)誤差的緣故。（）

3.對多次測量的數(shù)據(jù)取算術(shù)平均值，就可以減少隨機誤差的影響。（）

4.對一個具有有限頻譜（0fc）的連續(xù)信號采樣，若滿足2fcTs1,采樣后得到的輸出信號能

恢復(fù)為原來的信號。（）［L為采樣時間間隔］

5.測量小應(yīng)變時、應(yīng)選用靈敏度高的金屬絲應(yīng)變片；測量大應(yīng)變時.應(yīng)選用靈敏度低的半導(dǎo)體應(yīng)變

片。

6.測量系統(tǒng)的固有頻率越高，其靈敏度也越高。（）

7.壓電式傳感器采用電荷放大器或電壓放大器，所構(gòu)成測量系統(tǒng)的特性總是相同的。（）

8.接觸式測溫是基于熱平衡原理進(jìn)行的，非接觸式測溫是基于熱輻射原理進(jìn)行的（）

9.同一材料構(gòu)成的熱電偶，即哽兩端點溫度不等，也不會形成熱電勢。（）

10.將信號截斷，就不可避免地引起頻譜混疊。（）

選擇題（共20分，每題2分）

c.1.壓電加速度測量系統(tǒng)的工作頻率下限取決于（）

加速度力學(xué)系統(tǒng)的頻率特性.b.壓電晶體的電路特性.c.測量電路的時間常數(shù)

2.把連續(xù)時間信號進(jìn)行離散化時產(chǎn)生頻譜混疊的主要原因是（）

.a.記錄時間太長.b.采樣間隔太寬...記錄時間太短.d.采樣間隔太窄

3.要測量x（t）=50554011{+105皿2000111:的振動位移信號，為了盡量減少失真，應(yīng)采用（）

的慣性式位移傳感器。

fn=15Hzvk=0.707.b.fn=1000Hzv&二0.70..c.fn=50Hzv4=0.0..

d.fn=1000Hz、4=0.04

4.對某二階系統(tǒng)輸入周期信號X（t）=A0sin3mt,則系統(tǒng)輸出信號有以下特性..）。［注：,

con為系統(tǒng)的固有頻率1

幅值、頻率、相位皆不變；b.頻率改變，幅值、相位不變；c.幅值、相位改變，頻率不變；

d.相位不變，幅值、頻率改變

5.在光作用下，使物體的內(nèi)部產(chǎn)生定向電動勢的現(xiàn)象，稱（）效應(yīng)。

a.內(nèi)光電；b.外光電；c.熱電；d.阻擋層光電

6.（）傳感器是根據(jù)敏感元件材料本身的物理性質(zhì)變化而工作的。

.a.差動變壓器式..b.變間隙電容式...c.變阻器式..d.電壓式

7.某間接測量的函數(shù)式為尸a0x1x2,則y的標(biāo)準(zhǔn)誤差為（）（式中x1、x2分別為直接測量量值

xhx2的標(biāo)準(zhǔn)誤差）

a%=（端+b；2嚴(yán).b%=%（端+/嚴(yán).°%=（*41+為.嚴(yán).

.by=%（石2元+后端嚴(yán)

B.金屬絲應(yīng)變片在測量某一構(gòu)件的應(yīng)變時，其電阻的相對變化主要由（）引起的。

a.貼片位置的溫度變化；b.電阻絲幾何尺寸的變化；c.電阻材料的電阻率的變化

9.用方程法求解回歸直線時，誤差最小的方法是（）

a.圖解法；b.最小二乘法；c.分值法；d.端點連線法

10.金屬絲應(yīng)變片在測量某一構(gòu)件的應(yīng)變時,其電阻的相對變化主要由（）引起的。

a.貼片位置的溫度變化；b.電阻絲幾何尺寸的變化；c.電阻材料的電阻率的變化

?.三.測量系統(tǒng)基本知識題170分）

10.磁電式速度傳感器中，速度線圈采取上下兩繞組相串聯(lián)的目的是什么？磁頭件與被測物體

固緊時有何要求？（6分）

11.壓電測壓傳感器與電壓放大器相接時，為能測量靜態(tài)壓力信號（防止靜電泄漏），從放大器本

身出發(fā)應(yīng)采取哪些措施？（8分）

7）應(yīng)變筒式測壓傳感器與應(yīng)變管式測壓傳感器主要有哪些區(qū)別？（6分）

8）有一電阻阻值為R=120。，靈敏系數(shù)k=2.0,其電阻溫度系數(shù)0:2.0X10-6/0G線膨脹系數(shù)B

1=12X10-6/00的的電回應(yīng)變片貼于線膨脹系數(shù)為B2=14.2X10-6/0C的工件上，若工件在外

力作用下產(chǎn)生應(yīng)變量為200口￡,試問：

9）當(dāng)溫度改變40c時，如果未采取溫度補償措施，電阻變化量為多少？（7分）

由于溫度影響會產(chǎn)生多大的相對誤差？