2025年新版工程測(cè)試技術(shù)題庫(kù)及答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪項(xiàng)不屬于測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性參數(shù)？A.靈敏度B.線性度C.固有頻率D.回程誤差答案：C2.壓電式傳感器適用于測(cè)量：A.靜態(tài)力B.動(dòng)態(tài)加速度C.恒定溫度D.直流電壓答案：B3.電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)K定義為：A.應(yīng)變片電阻值與未受力時(shí)的比值B.單位應(yīng)變引起的電阻相對(duì)變化C.應(yīng)變片長(zhǎng)度變化與原長(zhǎng)的比值D.電阻變化量與激勵(lì)電壓的比值答案：B4.信號(hào)調(diào)制的主要目的是：A.提高信號(hào)抗干擾能力B.降低信號(hào)頻率C.增加信號(hào)幅值D.簡(jiǎn)化信號(hào)分析答案：A5.一階測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)τ越小，其：A.響應(yīng)速度越慢B.通頻帶越窄C.穩(wěn)態(tài)誤差越大D.動(dòng)態(tài)響應(yīng)越快答案：D6.下列哪種傳感器屬于發(fā)電型傳感器？A.熱電偶B.電感式傳感器C.電容式傳感器D.電阻應(yīng)變片答案：A7.采樣定理要求采樣頻率f_s與信號(hào)最高頻率f_m的關(guān)系為：A.f_s≥2f_mB.f_s≤f_m/2C.f_s=f_mD.f_s≥f_m答案：A8.測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性常用以下哪種方法描述？A.階躍響應(yīng)法B.線性度擬合C.靈敏度校準(zhǔn)D.回程誤差測(cè)試答案：A9.電橋測(cè)量電路中，采用半橋雙臂接法時(shí)，其輸出靈敏度是單臂接法的：A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍答案：B10.以下哪種誤差屬于隨機(jī)誤差？A.傳感器零點(diǎn)漂移B.溫度變化引起的測(cè)量偏差C.多次測(cè)量的讀數(shù)波動(dòng)D.儀器刻度不準(zhǔn)導(dǎo)致的誤差答案：C11.加速度傳感器的核心元件通常是：A.彈性敏感元件+應(yīng)變片B.壓電晶體+質(zhì)量塊C.電感線圈+磁芯D.熱敏電阻+補(bǔ)償電路答案：B12.數(shù)字信號(hào)處理中，F(xiàn)FT的主要作用是：A.實(shí)現(xiàn)信號(hào)時(shí)域到頻域的快速轉(zhuǎn)換B.提高信號(hào)采樣頻率C.消除信號(hào)中的噪聲D.增強(qiáng)信號(hào)幅值答案：A13.為減小應(yīng)變片橫向效應(yīng)的影響，應(yīng)選用：A.短?hào)砰L(zhǎng)應(yīng)變片B.長(zhǎng)柵長(zhǎng)應(yīng)變片C.箔式應(yīng)變片D.絲式應(yīng)變片答案：C14.以下哪種信號(hào)調(diào)理電路用于將傳感器的高內(nèi)阻輸出轉(zhuǎn)換為低內(nèi)阻輸出？A.電橋電路B.放大電路C.阻抗變換電路D.濾波電路答案：C15.動(dòng)態(tài)測(cè)試中，若測(cè)試系統(tǒng)的幅頻特性在被測(cè)信號(hào)頻率范圍內(nèi)為常數(shù)，相頻特性為線性，則輸出信號(hào)能：A.不失真復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)波形B.放大輸入信號(hào)幅值C.濾除高頻噪聲D.補(bǔ)償溫度漂移答案：A二、填空題（每空1分，共20分）1.測(cè)試系統(tǒng)的基本組成包括敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和______。答案：測(cè)量電路2.線性度是指測(cè)試系統(tǒng)實(shí)測(cè)輸入-輸出特性曲線與______之間的最大偏差與滿量程輸出的百分比。答案：擬合直線3.熱電偶的工作原理基于______效應(yīng)。答案：塞貝克4.電感式傳感器分為變氣隙式、變面積式和______三種類型。答案：螺管式5.信號(hào)分析中，描述信號(hào)在時(shí)域中幅值隨時(shí)間變化的函數(shù)稱為______。答案：時(shí)域波形6.誤差按性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和______。答案：粗大誤差7.應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法主要有線路補(bǔ)償法和______。答案：溫度自補(bǔ)償法8.二階測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)包括固有頻率、______和靈敏度。答案：阻尼比9.數(shù)字濾波器按實(shí)現(xiàn)方式分為無限沖激響應(yīng)（IIR）和______（FIR）濾波器。答案：有限沖激響應(yīng)10.霍爾傳感器的工作原理基于______效應(yīng)。答案：霍爾11.信號(hào)調(diào)制中，將低頻信號(hào)加載到高頻載波上的過程稱為______。答案：調(diào)制12.測(cè)試數(shù)據(jù)處理中，消除粗大誤差常用的方法是______準(zhǔn)則。答案：拉依達(dá)（3σ）13.壓電式傳感器需要配合______使用，以解決其高內(nèi)阻輸出問題。答案：電荷放大器14.動(dòng)態(tài)測(cè)試中，若測(cè)試系統(tǒng)的固有頻率遠(yuǎn)______被測(cè)信號(hào)最高頻率，可認(rèn)為系統(tǒng)處于“低頻工作區(qū)”。答案：高于15.電橋平衡條件是相對(duì)橋臂電阻的______相等。答案：乘積16.采樣過程中，若采樣頻率不足會(huì)導(dǎo)致______現(xiàn)象。答案：混疊17.光纖傳感器按工作原理分為功能型（傳感型）和______（傳光型）。答案：非功能型18.測(cè)量不確定度反映了測(cè)量結(jié)果的______程度。答案：分散19.紅外測(cè)溫儀屬于______式溫度傳感器。答案：非接觸20.數(shù)字信號(hào)處理中，量化誤差是由于______過程引起的。答案：模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共48分）1.簡(jiǎn)述測(cè)試系統(tǒng)不失真測(cè)試的條件。答案：測(cè)試系統(tǒng)不失真測(cè)試需滿足兩個(gè)條件：（1）幅頻特性在被測(cè)信號(hào)頻率范圍內(nèi)為常數(shù)（即幅值放大倍數(shù)恒定）；（2）相頻特性在被測(cè)信號(hào)頻率范圍內(nèi)為過原點(diǎn)的直線（即相位滯后與頻率成正比）。此時(shí)輸出信號(hào)波形與輸入信號(hào)波形完全一致，僅幅值成比例、時(shí)間滯后固定。2.比較壓電式傳感器與電阻應(yīng)變式傳感器的適用場(chǎng)景。答案：壓電式傳感器基于壓電效應(yīng)，適用于動(dòng)態(tài)力、加速度、振動(dòng)等測(cè)量（因壓電材料電荷易泄漏，無法測(cè)靜態(tài)量）；電阻應(yīng)變式傳感器基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，可測(cè)靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)應(yīng)變（需配合橋路和放大電路），廣泛用于應(yīng)力、力、位移等測(cè)量。前者動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，后者靜態(tài)特性優(yōu)。3.說明電橋測(cè)量電路中“半橋雙臂”接法的優(yōu)點(diǎn)。答案：半橋雙臂接法使用兩個(gè)應(yīng)變片，分別接入電橋相鄰兩臂（一臂受拉，一臂受壓）。優(yōu)點(diǎn)：（1）輸出靈敏度是單臂接法的2倍；（2）可實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償（兩應(yīng)變片溫度變化引起的電阻變化相互抵消）；（3）抑制共模干擾（環(huán)境干擾對(duì)兩臂影響相同，輸出中相互抵消）。4.簡(jiǎn)述信號(hào)調(diào)理的主要作用及常用電路類型。答案：信號(hào)調(diào)理的作用是將傳感器輸出的微弱、非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合后續(xù)采集處理的信號(hào)。常用電路包括：（1）電橋電路（將電阻/電感/電容變化轉(zhuǎn)換為電壓變化）；（2）放大電路（如運(yùn)算放大器，提高信號(hào)幅值）；（3）濾波電路（濾除噪聲，保留有用頻率成分）；（4）阻抗變換電路（如射極跟隨器，解決高內(nèi)阻輸出問題）；（5）調(diào)制解調(diào)電路（用于遠(yuǎn)距離傳輸或抑制干擾）。5.分析一階測(cè)試系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)τ對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。答案：時(shí)間常數(shù)τ是一階系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)：（1）τ越小，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快（達(dá)到穩(wěn)態(tài)值63.2%的時(shí)間越短）；（2）τ越小，系統(tǒng)通頻帶越寬（截止頻率f_c=1/(2πτ)越高），能更準(zhǔn)確測(cè)量高頻信號(hào)；（3）τ越大，系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)越遲緩，穩(wěn)態(tài)誤差（對(duì)斜坡輸入）越大。實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)被測(cè)信號(hào)頻率選擇合適τ，確保動(dòng)態(tài)特性滿足要求。6.說明應(yīng)變片橫向效應(yīng)的產(chǎn)生原因及減小措施。答案：應(yīng)變片敏感柵通常為曲線形，當(dāng)試件受縱向應(yīng)變時(shí)，敏感柵的橫向部分（圓弧段）也會(huì)產(chǎn)生橫向應(yīng)變（泊松效應(yīng)，橫向應(yīng)變?yōu)?με，μ為泊松比）。橫向應(yīng)變引起的電阻變化與縱向應(yīng)變引起的電阻變化方向相反，導(dǎo)致實(shí)際靈敏度低于理論值（僅考慮縱向應(yīng)變時(shí)的靈敏度），此現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。減小措施：（1）采用短?hào)砰L(zhǎng)應(yīng)變片（減少橫向部分長(zhǎng)度）；（2）使用箔式應(yīng)變片（敏感柵橫向部分更窄，橫向效應(yīng)更?。?；（3）選用泊松比與試件材料匹配的敏感柵材料。7.簡(jiǎn)述數(shù)字信號(hào)處理（DSP）在工程測(cè)試中的優(yōu)勢(shì)。答案：（1）高精度：避免模擬電路的漂移和噪聲累積，量化誤差可控；（2）靈活性：通過軟件編程實(shí)現(xiàn)濾波、譜分析等功能，無需修改硬件；（3）多功能性：可同時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)域分析（如統(tǒng)計(jì)特性計(jì)算）、頻域分析（如FFT）、時(shí)頻分析（如小波變換）；（4）實(shí)時(shí)性：高速DSP芯片可滿足實(shí)時(shí)信號(hào)處理需求；（5）存儲(chǔ)與傳輸：數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)、回放和遠(yuǎn)程傳輸，支持離線分析。8.分析溫度誤差對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的影響及補(bǔ)償方法。答案：溫度誤差指環(huán)境溫度變化引起的測(cè)試系統(tǒng)性能漂移，主要表現(xiàn)為：（1）傳感器敏感元件參數(shù)變化（如應(yīng)變片電阻溫度系數(shù)導(dǎo)致的零漂）；（2）測(cè)量電路元件參數(shù)漂移（如放大器零點(diǎn)漂移）；（3）試件材料熱膨脹引起的附加應(yīng)變（對(duì)應(yīng)變測(cè)量）。補(bǔ)償方法：（1）硬件補(bǔ)償：采用溫度自補(bǔ)償傳感器（如選擇特定電阻溫度系數(shù)的應(yīng)變片）、電橋補(bǔ)償（如半橋/全橋接法中對(duì)稱布置應(yīng)變片）、恒溫裝置；（2）軟件補(bǔ)償：通過溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，建立溫度-誤差模型，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)值修正；（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：采用溫度不敏感材料，優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)減少溫度梯度。四、綜合分析題（共22分）1.（10分）某汽車制造廠需測(cè)試懸架系統(tǒng)的振動(dòng)特性（頻率范圍0-50Hz，最大加速度20g），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)測(cè)試方案，包括傳感器選型、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集與分析步驟。答案：（1）傳感器選型：選用壓電式加速度傳感器（頻率范圍寬，0.5-10kHz可覆蓋0-50Hz需求；量程≥20g，靈敏度可選100mV/g）；需配套磁性或螺栓安裝座（確保剛性連接）。（2）信號(hào)調(diào)理：①電荷放大器（將壓電傳感器高內(nèi)阻電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為低內(nèi)阻電壓信號(hào)，調(diào)節(jié)增益使輸出范圍匹配采集卡）；②低通濾波器（截止頻率50Hz，防止混疊）；③隔離放大器（抑制汽車電氣系統(tǒng)干擾）。（3）數(shù)據(jù)采集：選用16位DAQ采集卡（采樣頻率≥100Hz，滿足采樣定理），采樣模式為連續(xù)采樣（記錄完整振動(dòng)過程）；設(shè)置觸發(fā)條件（如加速度超過0.5g時(shí)啟動(dòng)）。（4）數(shù)據(jù)分析：①時(shí)域分析：計(jì)算振動(dòng)加速度的均方根值（評(píng)價(jià)振動(dòng)強(qiáng)度）、峰值（檢查是否超量程）；②頻域分析：對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行FFT變換，提取主振頻率（對(duì)應(yīng)懸架固有頻率）；③時(shí)頻分析（可選）：用小波變換分析非穩(wěn)態(tài)振動(dòng)的頻率成分變化；④對(duì)比分析：將測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)指標(biāo)（如固有頻率目標(biāo)值10-15Hz）對(duì)比，評(píng)估懸架性能。2.（12分）某壓力測(cè)試系統(tǒng)在使用中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)被測(cè)壓力穩(wěn)定時(shí)，輸出電壓存在±0.2V的波動(dòng)；當(dāng)環(huán)境溫度升高10℃時(shí)，輸出電壓偏移+0.5V。分析可能原因并提出改進(jìn)措施。答案：（1）穩(wěn)定壓力下輸出波動(dòng)的可能原因：①傳感器內(nèi)部噪聲（如壓電傳感器的熱噪聲、電阻應(yīng)變片的約翰遜噪聲）；②信號(hào)調(diào)理電路噪聲（如放大器的輸入噪聲、電源紋波干擾）；③電磁干擾（附近電機(jī)、線纜的電磁耦合）；④機(jī)械振動(dòng)（測(cè)試臺(tái)架未固定牢固，引入額外振動(dòng)信號(hào)）。（2）溫度升高導(dǎo)致輸出偏移的可能原因：①傳感器溫度漂移（如應(yīng)變片電阻溫度系數(shù)引起的零漂；壓阻式傳感器的壓敏電阻溫度系數(shù)）；②調(diào)理電路溫度漂移（運(yùn)算放大器的溫漂，電阻元件的溫度系數(shù)）；③試件/傳感器安裝結(jié)構(gòu)熱膨脹（應(yīng)變片與試件熱膨脹系數(shù)不匹配，產(chǎn)生附加應(yīng)變）。（