工程测试技术知识要点：
①掌握信号时域和频域的描述方法，建立明确的信号频谱概念，掌握频谱分析的基本原理和方法；了解相关分析、功率谱分析的基本原理及其应用，了解数字信号分析的基本概念，掌握误差的性质及处理方法。
②掌握测试系统的静、动态特性的评价方法和不失真测量条件，并且能正确运用相关理论对测试系统进行分析和选择。了解动态误差的基本概念及常用动态误差修正方法。
③了解常用传感器、中间变换电路及记录、显示设备的工作原理及性能，并能依据测试要求进行比较合理的选择。
④对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，对工程测试中的某些参数的测试能自行确定测试方法，自行设计或选用测试系统，并能对测量结果正确地进行数据处理。
第一章 绪论思考题： 1.测试技术的任务
（1） 在设备设计中，通过对新旧产品的模型试验或现场实测，为产品质量和性能提供客观的评价，为技术参数的优化和效率的提高提供基础数据；
（2） 在设备改造中，为了挖掘设备的潜力，以便提高产量和质量，经常需要实测设备或零件的载荷、应力、工艺参数和电机参数，为设备强度校验和承载能力的提高提供依据；
（3） 在工作和生活环境的净化及监测中，经常需要测量振动和噪声的强度及频谱，经过分析找出振源，并采取相应的减振、防噪措施，改善劳动条件与工作环境，保证人的身心健康； （4） 科学规律的发现和新的定律、公式的诞生都离不开测试技术。从实验中可以发现规律，验证理论研究结果，实验与理论可以相互促进，共同发展；
（5） 在工业自动化生产中，通过对工艺参数的测试和数据采集，实现对设备的状态监测、质量控制和故障诊断。
2. 以方框图的形式说明测试系统的组成，简述主要部分的作用。
第二章 信号的描述与分析 学习要求
了解信号分类方法；
掌握周期信号的分解和频谱及周期信号频谱的特点； 掌握周期信号的可测性分析方法；
掌握非周期信号的谱分析方法、特点及可测性分析方法； 掌握随机信号分类方法及其特征指标的求取方法； 掌握典型的激励信号时域频域特性； 思考题见课后习题
第三章 测量系统的基本特性 学习要求
掌握测试系统的静态标定的方法及意义，常用的静态特性参数的定义及标定数据的处理计算方法；
表征测试系统动态特性的参数（一阶系统时间常数 ，二阶系统固有频率 与阻尼系数 ）及其计算方法；
掌握测试系统动态特性的三种表述方法（传递函数、频响函数、运动微分方程）；
熟悉测量系统的不失真测量之条件；
了解测量系统的基本要求，典型激励的系统瞬态响应，相似系统，测量系统的动态特性参数的获取方法及动态误差修正方法。 思考题
1. 某一阶测量装置的传递函数为 号，试求其幅度误差。
1）掌握一阶系统的频率响应函数。
，若用它测量频率为0.5Hz、1Hz、2Hz的正弦信
当τ=0.04， w=2πf 时
（2）掌握一阶系统幅度误差公式。 幅度误差=(1-A(w))×100% 根据已知条件，有： f=0.5 HZ,A(w)=0.78% f=1HZ, A(w)=3.01% f=2HZ, A(w)=10.64%
2）. 一线性系统，其传递函数为：
当输入信号为X(t)=Xosin2?fot 时，求： (1) 输出信号的频谱函数Sy(f)； (2) 输出信号的自相关函数Ry(?)；
(3) 输出信号与输入信号的互相关函数Rxy(?)。
1） 掌握一阶系统的频响函数及输入与输出信号间频谱函数关系式。
(2)掌握输入与输出信号间频谱函数关系式。
掌握互相关函数的计算公式 。
3. 说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。
线性系统的频率保持性，在测试工作中具有非常重要的作用。因为在实际测试中，测试得到的信号常常会受到其他信号或噪声的干扰，这时依据频率保持特性可以认定测得信号中只有与输入信号相同的频率成分才是真正由输入引起的输出。同样，在故障诊断中，根据测试信号的主要频率成分，在排除干扰的基础上，依据频率保持特性推出输入信号也应包含该频率成分，通过寻找产生该频率成分的原因，就可以诊断出故障的原因。
第四章 常用传感器+第五章信号调理电路
掌握电阻式传感器的原理、转换电路及其应用； 掌握电感式传感器的原理、转换电路及其应用； 掌握压电式传感器的原理、转换电路及其应用； 掌握磁电式传感器的原理、转换电路及其应用； 掌握光电式传感器的原理、转换电路及其应用；
思考题：
1. 极板间距式电容式传感器，极板半径r=4mm，间隙δ=0.5mm，极板介质为空气，试求其静态灵敏度。若极板移动，求其电容变化。 写出电容的表达式。
掌握静态灵敏度的概念，列出电容式传感器灵敏度的计算公式。
(3)带入给定参数计算 Δc=s×Δδ=2.847×10-7×2×10-3=5.694×10-10(F)
2. 应变片的灵敏系数与电阻丝（敏感栅）的灵敏系数有何不同？为什么？ 答：一般情况下，应变片的灵敏系数小于电阻丝的灵敏系数。 原因是：
1) 当应变片粘贴于弹性体表面或者直接将应变片粘贴于被测试件上时，由于基底和粘结剂的弹性模量与敏感栅的弹性模量之间有差别等原因，弹性体或试件的变形不可能全部均匀地传递到敏感栅。
2)丝栅转角及接线的影响。
3. 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？
答：前者利用金属形变引起电阻的变化；而后者是利用半导体电阻率变化引起电阻的变化（压阻效应）。
3. 试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。 答：(1)不同点：
1)自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；2)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。
(2)相同点： 两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、截面型和螺管性三种类型。
4. 在自感式传感器中，螺管式自感传感器的灵敏度最低，为什么在实际应用中却应用最广泛？ 答：(1)在自感式传感器中，虽然螺管式自感传感器的灵敏度最低，但示值范围大、线性也较好;(2)同时还具备自由行程可任意安排、制造装配方便、可互换性好等优点。(3)由于具备了这些优点，而灵敏度低的问题可在放大电路方面加以解决，故目前螺管式自感传感器应用中最广泛。
5. 为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？
答： (1)传感器两极板之间的电容很小，仅几十个μμF，小的甚至只有几个μμF。 (2)而传感器与电子仪器之间的连接电缆却具有很大的电容，如屏蔽线的电容最小的l米也有几个μμF，最大的可达上百个μμF。这不仅使传感器的电容相对变化大大降低，灵敏度也降低，更严重的是电缆本身放置的位置和形状不同，或因振动等原因，都会引起电缆本身电容的较大变化，使输出不真实，给测量带来误差。
(3)解决的办法，一种方法是利用集成电路，使放大测量电路小型化，把它放在传感器内部，这样传输导线输出是直流电压信号，不受分布电容的影响;
(4)另一种方法是采用双屏蔽传输电缆，适当降低分布电容的影响。由于电缆分布电容对传感器的影响，使电容式传感器的应用受到一定的限制。
6. 用压电式传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗？为什么？
答： (1)由于不可避免地存在电荷泄漏，利用压电式传感器测量静态或准静态量值时，必须采取一定措施，使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够小的程度；
(2)而在作动态测量时，电荷可以不断补充，从而供给测量电路一定的电流，故压电式传感器适宜作动态测量。
7. 什么是物性型传感器?什么是结构型传感器?试举例说明。
答：(1)物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的。例如利用水银的热胀冷缩现象制成水银温度计来测温；利用石英晶体的压电效应制成压电测力计等。 (2)结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感变化等。 8. 有源型传感器和无源型传感器有何不同?试举例说明。
答：(1)有源型传感器即能量控制型传感器，是从外部供给辅助能量使其工作的，并由被测量来控制外部供给能量的变化。例如，电阻应变测量中，应变计接于电桥上，电桥工作能源由外部供给，而由于被测量变化所引起应变计的电阻变化来控制电桥的不平衡程度。此外电感式测微仪、电容式测振仪等均属此种类型。
(2)无源型传感器即能量转换型传感器，是直接由被测对象输入能量使其工作的，例如，热电偶温度计、弹性压力计等。但由千这类传感器是被测对象与传感器之间的能量传输，必然导致被测对象状态的变化，而造成测量误差。 9. 选用传感器应注意哪些问题?
答： 1）灵敏度: 传感器的量程范围是和灵敏度是紧密相关的。传感器的灵敏度并非越高越好，
根据被测量要求来选取。
2） 线性范围：为了保证测量的精确度，传感器必须在线性区域内工作。
3） 响应特性：传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。但实际传感器的响应总有一迟延，但迟延时间越短越好。
4） 稳定性：经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。为了保证稳定性，在选用传感器之前，应对使用环境进行调查，以选择合适的传感器类型。
5） 精确度：表示传感器的输出与被测量的对应程度。传感器的精确度也并非愈高愈好，因为还要考虑到经济性。
传感器在实际测试条件下的工作方式，也是选用传感器时应考虑的重要因素。
题库：
一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打“√”，错误的打“×”。每小题2分，共10分)
凡频谱是离散的信号必然是周期信号。( × )
系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( × ) 测试系统中，输入量与输出量之间一般是一一对应关系。( √ ) 离散信号就是数字信号。( × ) 所有随机信号都是非周期信号( × )
凡频谱是离散的信号必然是周期信号( × ) 各态历经随机过程是平稳随机过程( √ ) 传感器的灵敏度与量程成反比。( × )
惯性式压电加速度传感器的输出电荷正比于质量块的加速度。(╳ ) 磁电式及压电式传感器特别适合测量动态量。 ( √ )
系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( × ) 传感器的作用是用来实现由非电量到电量的转换。( √ )
对于一阶测试装置，其时间常数越小，输出的响应速度就越快。( √ ) 惯性式压电加速度传感器的输出电荷正比于质量块的加速度。(╳ ) 金属电阻应变片是利用压阻效应进行工作的。( ╳ ) X-Y记录仪可记录任何频率的信号。( ╳ )
分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( √ )
阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。( √ ) 瞬态信号的频谱一定是连续的。( √ )
系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( ╳ )
M具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为?0=K。( ╳ )
二、选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题2分，共20分)
1.（ C ）一起构成现代信息技术的三大支柱。
A 纳米技术、计算机技术、检测技术 B 多媒体技术、测量技术、通信技术 C 传感器技术、计算机技术、通信技术 D 超导技术、传感技术、通信技术