2025年工程測試技術(shù)練習(xí)題庫及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.某應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為2.1，當承受ε=1500με的應(yīng)變時，其電阻相對變化量ΔR/R約為（）A.0.315%B.0.21%C.0.42%D.0.15%答案：A解析：ΔR/R=Kε=2.1×1500×10??=0.00315=0.315%2.壓電式傳感器測量電路中，電荷放大器與電壓放大器相比，其主要優(yōu)點是（）A.輸出電壓與電纜電容無關(guān)B.電路結(jié)構(gòu)更簡單C.適用于靜態(tài)測量D.靈敏度更高答案：A解析：電荷放大器輸出電壓僅與電荷量和反饋電容有關(guān)，不受電纜分布電容影響，穩(wěn)定性更好。3.為了測量旋轉(zhuǎn)軸的扭矩，最適合的傳感器是（）A.壓阻式傳感器B.磁電式扭矩傳感器C.電感式位移傳感器D.熱電偶答案：B解析：磁電式扭矩傳感器通過測量旋轉(zhuǎn)軸上兩個齒輪的相位差實現(xiàn)扭矩測量，適合動態(tài)旋轉(zhuǎn)場景。4.測試系統(tǒng)的幅頻特性A(ω)在通頻帶內(nèi)為常數(shù)，相頻特性φ(ω)為線性關(guān)系時，可實現(xiàn)（）A.幅值不失真B.相位不失真C.幅值和相位均不失真D.頻率不失真答案：C解析：不失真測試要求A(ω)=A?（常數(shù)），φ(ω)=-t?ω（線性），兩者需同時滿足。5.下列哪種信號屬于確定性信號？（）A.環(huán)境噪聲B.正弦振動信號C.隨機路面激勵D.電子元件熱噪聲答案：B解析：正弦信號可用明確數(shù)學(xué)表達式描述，屬于確定性信號；其余為隨機信號。6.用一階系統(tǒng)測量100Hz的正弦信號，若要求幅值誤差不超過5%，則系統(tǒng)的時間常數(shù)τ應(yīng)滿足（）（已知一階系統(tǒng)幅頻特性A(ω)=1/√(1+(ωτ)2)）A.τ≤0.001sB.τ≤0.002sC.τ≤0.003sD.τ≤0.004s答案：A解析：幅值誤差≤5%即A(ω)≥0.95，代入得1/√(1+(2π×100τ)2)≥0.95，解得τ≤0.001s。7.電渦流式傳感器的工作原理基于（）A.壓電效應(yīng)B.壓阻效應(yīng)C.電磁感應(yīng)D.熱電效應(yīng)答案：C解析：電渦流傳感器利用金屬導(dǎo)體在交變磁場中的電渦流效應(yīng)，屬于電磁感應(yīng)原理。8.對某信號進行頻譜分析時，若采樣頻率為10kHz，信號最高頻率成分約為4kHz，則下列說法正確的是（）A.不會發(fā)生混疊B.會發(fā)生混疊C.需將采樣頻率降至8kHzD.需將信號最高頻率提升至5kHz答案：A解析：根據(jù)奈奎斯特采樣定理，采樣頻率需大于信號最高頻率的2倍（10kHz>2×4kHz=8kHz），故不會混疊。9.測量溫度時，若被測對象溫度變化劇烈（如發(fā)動機燃燒室），最適合的傳感器是（）A.鉑電阻B.熱電偶C.熱敏電阻D.紅外輻射溫度計答案：D解析：紅外溫度計非接觸測量，響應(yīng)速度快，適合高溫、動態(tài)場景。10.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標中，回程誤差反映的是（）A.輸入輸出曲線的重復(fù)程度B.輸入輸出曲線的偏離程度C.正反行程輸入輸出曲線的不重合程度D.測量結(jié)果的分散程度答案：C解析：回程誤差（滯后）是指輸入由小到大和由大到小變化時，輸出曲線的不重合程度。11.下列哪種調(diào)制方式常用于將緩變信號轉(zhuǎn)換為頻帶適合傳輸?shù)男盘枺浚ǎ〢.調(diào)幅（AM）B.調(diào)頻（FM）C.調(diào)相（PM）D.脈沖編碼調(diào)制（PCM）答案：A解析：調(diào)幅通過高頻載波攜帶緩變信號，適合傳輸?shù)皖l或直流信號。12.某加速度傳感器的靈敏度為100mV/g（g為重力加速度），測量時輸出電壓為2V，則被測加速度約為（）A.20gB.10gC.5gD.2g答案：A解析：加速度=輸出電壓/靈敏度=2V/0.1V/g=20g。13.為了減小應(yīng)變片測量中的橫向效應(yīng)誤差，應(yīng)選擇（）A.短接式應(yīng)變片B.箔式應(yīng)變片C.絲式應(yīng)變片D.半導(dǎo)體應(yīng)變片答案：B解析：箔式應(yīng)變片的橫向柵絲短，橫向效應(yīng)小于絲式應(yīng)變片，誤差更小。14.測試系統(tǒng)的動態(tài)特性可以通過（）方法進行標定。A.階躍響應(yīng)法B.正弦響應(yīng)法C.脈沖響應(yīng)法D.以上均是答案：D解析：階躍、正弦、脈沖信號是常用的動態(tài)特性標定輸入信號。15.下列哪項不是數(shù)字信號處理的優(yōu)勢？（）A.抗干擾能力強B.便于存儲和傳輸C.可實現(xiàn)復(fù)雜算法D.實時性要求低答案：D解析：數(shù)字信號處理通過計算機實現(xiàn)，實時性取決于算法復(fù)雜度，并非必然要求低。二、填空題（每題2分，共20分）1.傳感器的基本組成包括敏感元件、________和轉(zhuǎn)換電路。答案：轉(zhuǎn)換元件2.信號調(diào)理電路的常見功能包括放大、濾波、________和阻抗匹配。答案：調(diào)制解調(diào)（或線性化處理）3.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標主要有線性度、靈敏度、________和分辨力。答案：回程誤差（或滯后）4.壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測量的原因是________。答案：電荷會通過測量電路泄漏5.一階系統(tǒng)的時間常數(shù)τ越小，其響應(yīng)速度越________。答案：快6.為了抑制50Hz工頻干擾，應(yīng)選用________濾波器。答案：陷波（或帶阻）7.應(yīng)變片電橋中，采用半橋雙臂接法時，輸出電壓是單臂接法的________倍。答案：28.磁電式速度傳感器的工作原理基于________定律。答案：電磁感應(yīng)（或法拉第電磁感應(yīng)）9.信號的時域分析主要關(guān)注________、峰值、有效值等參數(shù)。答案：幅值（或時間歷程）10.測試誤差按性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和________。答案：粗大誤差三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述電感式傳感器的工作原理及主要類型。答案：電感式傳感器基于電磁感應(yīng)原理，通過被測對象引起磁路磁阻變化，導(dǎo)致線圈電感量改變，從而將位移等非電量轉(zhuǎn)換為電感量變化。主要類型包括變氣隙式（變磁阻式）、變面積式和螺管式（差動變壓器式）。2.說明測試系統(tǒng)不失真測試的條件，并解釋其物理意義。答案：不失真測試需滿足兩個條件：①幅頻特性A(ω)=A?（常數(shù)），即各頻率成分幅值放大相同倍數(shù)；②相頻特性φ(ω)=-t?ω（線性關(guān)系），即各頻率成分相位延遲與頻率成正比（或時間延遲t?為常數(shù)）。物理意義是輸出信號與輸入信號波形完全一致，僅幅值縮放和時間延遲。3.比較熱電偶與熱電阻在溫度測量中的優(yōu)缺點。答案：熱電偶優(yōu)點：測量范圍寬（-200℃~2000℃）、響應(yīng)快、適合高溫；缺點：需要冷端補償，輸出信號小（mV級）。熱電阻優(yōu)點：精度高（如鉑電阻）、線性好、輸出信號大（Ω級）；缺點：測量范圍較窄（-200℃~850℃）、需恒流源供電，不適合超高溫。4.簡述數(shù)字信號處理中“加窗”的作用及常用窗函數(shù)的類型。答案：作用：截斷無限長信號為有限長，抑制頻譜泄漏。常用窗函數(shù)：矩形窗（主瓣窄但旁瓣高）、漢寧窗（主瓣寬但旁瓣衰減快）、海明窗（折中主旁瓣特性）、布萊克曼窗（旁瓣衰減更大但主瓣更寬）。5.分析應(yīng)變片測量時溫度誤差的來源及補償方法。答案：溫度誤差來源：①應(yīng)變片電阻隨溫度變化（電阻溫度系數(shù)）；②被測材料與應(yīng)變片線膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致熱應(yīng)變。補償方法：①電橋補償法（半橋雙臂接相同應(yīng)變片，一片受溫度影響一片既受溫度又受應(yīng)變）；②溫度自補償應(yīng)變片（選擇特定敏感柵材料，使電阻溫度系數(shù)與線膨脹系數(shù)匹配）；③環(huán)境溫度控制（如恒溫箱）。四、綜合題（每題10分，共20分）1.設(shè)計一個基于電阻應(yīng)變片的橋梁應(yīng)力測試系統(tǒng)，要求：（1）畫出系統(tǒng)組成框圖；（2）說明各部分的作用；（3）分析可能的誤差來源及改進措施。答案：（1）系統(tǒng)組成框圖：應(yīng)變片→信號調(diào)理（橋路、放大、濾波）→數(shù)據(jù)采集卡→計算機（數(shù)據(jù)處理、顯示）。（2）各部分作用：應(yīng)變片：粘貼在橋梁測點，將應(yīng)力轉(zhuǎn)換為電阻變化；信號調(diào)理：橋路（將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓）、放大器（放大微弱信號）、濾波器（抑制噪聲）；數(shù)據(jù)采集卡：將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；計算機：存儲、分析數(shù)據(jù)，計算應(yīng)力值。（3）誤差來源及改進：溫度誤差：應(yīng)變片與橋梁材料膨脹系數(shù)差異，導(dǎo)致虛假應(yīng)變。改進：采用溫度自補償應(yīng)變片或電橋補償法。電磁干擾：橋梁附近電磁場干擾信號。改進：使用屏蔽電纜，接地良好，增加低通濾波器。應(yīng)變片粘貼質(zhì)量：膠層厚度不均或粘貼不牢導(dǎo)致應(yīng)變傳遞誤差。改進：嚴格按工藝粘貼，選擇高強度膠黏劑。橋路非線性：電橋輸出與應(yīng)變成非線性關(guān)系（尤其大應(yīng)變時）。改進：采用恒壓源供電并限制應(yīng)變范圍，或軟件修正非線性。2.某測試系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為H(s)=1/(τs+1)（一階系統(tǒng)），τ=0.05s。（1）求其幅頻特性A(ω)和相頻特性φ(ω)；（2）當輸入信號x(t)=5+3sin(20t)+2sin(100t)時，求穩(wěn)態(tài)輸出y(t)；（3）分析該系統(tǒng)對不同頻率成分的響應(yīng)差異。答案：（1）幅頻特性A(ω)=1/√(1+(ωτ)2)；相頻特性φ(ω)=-arctan(ωτ)。（2）輸入信號由直流（0Hz）、20rad/s（約3.18Hz）、100rad/s（約15.9Hz）成分組成。直流成分（ω=0）：A(0)=1，φ(0)=0°，輸出y?=5×1=5；20rad/s成分：ωτ=20×0.05=1，A(20)=1/√2≈0.707，φ(20)=-45°，輸出y?=3×0.707sin(20t-45°)≈2.121sin(20t-45°)；100rad/s成分：ωτ=100×0.05=5，A(100)=1/√(1+25)=1/√26≈0.196，φ(100)=-arctan(5)≈-78.7°，輸出y?=2×0.196sin(100t-78.7°)≈0.392sin(10