3、一压电式压力传感器的灵敏度S1＝90 Pc/Mpa，和一台灵敏度S2＝0.005V/ Pc 的电荷放大器连接，电荷放大器的输出又接入一台灵敏度S3＝20mm/V 的光线记录仪上记录。试绘出该测试系统的框图并计算其总的灵敏度S。
一、判断题
1、所有周期信号都是功率信号。(√)
2、若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。（ × ） 3、在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D转换器的位数无关。（ × ） 4、变面积型电容传感器的灵敏度不为常数。（ × ）
5、在直流电桥中，只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积， 则电桥一定处于平衡。（ × ）
6、涡流传感器分为高频透射式和低频反射式两种类型。（ × ）
7、若电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的交流测量用桥的输出是调幅波。（ √ ）
8、随机信号是确定性信号。（ × ）
9、传递函数不仅反映了系统的稳态过程，还反映了系统响应的过渡过程。（√）
10、.为保证采样后信号能真实保留模拟信号信息，信号采样频率至少与原信号中最高频率相等。（ × ）
二 、填空题
1、典型的测试系统基本由三方面够成，即信号的传感部分 、信号的调理 和信号的显示 。 2、实际测试装置的静态特性指标主要以：重复性 、灵敏度 、线性度 和回程误差 。 3、根据滤波器的选频作用可将滤波器分为四类：低通 、高通 、带通 和带阻 。
4、测量误差可分为 粗大误差 、随机误差 、和 系统误差 三种，其中前者一般通过真正仔细地测试是可以避免的。
5、电桥是将 电参量 等参数的变化转换为 电压量 输出的一种测量电路。
三 、简答题
1、电桥的作用是什么？其有什么特性？特性的具体应用有那些？
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答: 电桥的作用是将传感器转换元件的输出的电参量的变化转换为电压量的变化。其具有和差特性，即只有相对两臂有相同方向的变化量，相邻两臂有不同的方向的变化量，才能使输出电压有最大值。利用和差特性可以补偿温度和时间带来的误差。 2、简述传感器选用原则。
1灵敏度。传感器的灵敏度越高，可以感知越小的变化量，即被测量稍有微小变化时，传感器即答:○
有较大的输出。但灵敏度越高，会减小传感器的测量范围。
2频率响应特性。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○
总有一延时，但延时越短越好。
○3稳定性。传感器的稳定性是经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。
4精确度。○传感器的精确度表示传感器的输出与被测量的对应程度。因为传感器处于测试系统
的输入端，因此，传感器能否真实地反映被测量，对整个测试系统具有直接影响。
5测量方法。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。因为测○
量条件不同对传感器要求也不同。
6线形范围。传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成比例关系。线性范围愈○
宽，则表明传感器的工作量程愈大。为了保证测量的精确度，传感器必须在线性区域内工作。 3、 图 1为某一测试装置的幅频、相频特性，当输入信号为x1(t)?A1sin?1t?A2sin?2t时，输出信号不失真；当输入信号为x2(t)?A1sin?1t?A4sin?4t时，输出信号失真。上述说法正确吗？
图1
答:由测试系统的不失真的条件应当是常数，相频特性应当是线性关系。从图中我们可以看出，此系统的幅频特性不完全是一个常数，相频特性不完全是线形关系。所以当输入信号为x1(t)?A1sin?1t?A2sin?2t时，当此系统是线形系统，则输出信号不会失真，当输入信号为
x2(t)?A1sin?1t?A4sin?4t时，输出信号失真。但是当系统不是线形系统，则不一定当输入
信号为x1(t)?A1sin?1t?A2sin?2t时，输出信号不失真。因此这种说法不正确。 4、何谓回归分析的核心思想？回归分析需要解决的问题是什么？
答:回归分析的核心思想是最小二乘法原理。通过回归分析解决三个问题：一是确定经验公式的函数类型；二是确定函数中的各参数值；三是对经验公式的精确度作出评价。
四 、计算题
1、用一个一阶系统作100Hz正弦信号测量。(1)如果要求限制振幅误差在5%以内，则时间常数?应
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取多少？(2)若用具有该时间常数的同一系统作50Hz信号的测试，此时的振幅误差和相角差各是多少？
解：（1）A????11?????2??1?5%?
??2?f?2???100Hz?628rad/s
??0.000523
(2) 若f?50Hz
??2?f?2???50Hz?314rad/s
A????11?????2?11?(0.000523?314)2?0.987
1?0.987?0.0113?1.13%
?(?)??arctan????arctan(0.000523?314)?-9.13°
2、以阻值100Ω，灵敏度k=4的电阻应变片与阻值为120Ω的固定电阻组成电路，供桥电压为2V，在下图测试中应变片R1、R2的应变分别为+2000、-3000微应变。试求：（10分）
1）．R1,R2应变片电阻变化； 2）．仅由弯矩引起的输出电压多大？ 3）．仅由力引起的输出电压多大？
力F R1 力F
由?R/R?K?可得：
弯矩M R2 弯矩M ?R1?R1K?1?100?4?2000?10?6?8? ?R2?R2K?2?100?4?3000?10?6?12?
仅由弯矩引起的输出电压
Usc?0.25UsrK??0.25?2?4?1000?10?6?2mV
仅由力引起的输出电压
5srK??0.2?5?2?410?001?0mV Usc?0.2U 2?6
五 、综合题
1、解释下面拉力测试系统的每一部份的作用，并画出信号变换图。
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拉力传感器 电桥盒 动态电阻应变仪 A/D板 微机 拉力传感器的主要作用是利用电阻应变片式传感器来将拉力改变应变片的形变而引起其电阻的变化。
电桥盒的作用主要是将两电阻应变片连入电桥，形成半桥来将其电阻的变化转化为电压的变化。 图1是动态电阻应变仪原理框图，主要由电桥、振荡器、放大器、相敏检波器、滤波器、转换和显示电路组成。
A/D板主要是将输入的模拟信号转化为数字信号，使其能输入微机。 最后我们利用微机来采集数据并且对输入信号进行分析。
图1应变仪原理框图
一、选择题
1、表示随机信号中动态分量的统计常数是（ c ）。
a.均方值； b.均值； c.均方差； d.概率密度函数 2、既能检波又能检相的电路称为（c）。
a.桥式整流电路； b.相位鉴频电路； c.相敏检波器； d.直流放大器 3、磁感应测速传感器中的速度线圈之所以用两个线圈串联而成，其作用主要为（d） a.提高传感器的灵敏度及改善线性； b. 提高传感器的灵敏度及改善频响特性； c.改善传感器的频响特性及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； d. 提高传感器的灵敏度及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； 4、半导体应变片是根据（ d）原理工作的。
a.电阻应变效应； b.压电效应； c.热阻效应； d.压阻效应
5、要测量x(t)=50Sin40πt+10Sin2000πt的振动位移信号，为了尽量减少失真，应采用（b ）的惯性加速度计。
a. fn=15Hz、β=0.707; b. fn=1000Hz、β=0.707 ; c. fn=50Hz、β=0.04 ;
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d. fn=1000Hz、β=0.04
6、在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象，称（a ）效应。 a.内光电； b.外光电； c.热电； d.阻挡层光电 7、用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（b ）。
a.图解法； b.最小二乘法； c.分值法； d.端点连线法
8、半导体电阻应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由（a ）引起。
a.半导体电阻率的变化；b.半导体几何尺寸的变化；c.贴片位置的温度变化；d.供桥电源的变化
9、（d ）传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。
a.差动变压器式； b.变间隙电容式； c.变阻器式； d. 电压式 10、复杂周期信号的频谱是（a ）。
a、离散谱； b. 连续谱； c. δ函数； d. sinc函数 二、判断题
1、A/D转换就是把模拟信号转换成连续的数字信号。（× ）
2、固有频率fn=600 Hz的振动子测量600Hz的谐波信号，输出不会失真。（× ） 3、上升沿陡峭的气室压力曲线较上升沿缓慢的气室端面压力曲线所包含的高频分量丰富。（√）
4、一台仪器的重复性很好，但测得的结果并不准确，这是由于存在系统误差的缘故。
（√ ）
5、对一个具有有限频谱（0~fc）的连续信号采样，若满足 2fcTs?1,采样后得到的输出信号能恢复为原来的信号。（ ×）[Ts为采样频率]
6、任何周期信号都由频率不同，但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。 × 7、能量转换型传感器直接消耗被测对象的输入能量，因而必然造成被测对象状态的变化而产生测量误差。×
8、物性型传感器是利用敏感元件本身物理性质的变化来实现信号变换的。√ 9、为提高测量精度，传感器的灵敏度越高越好。× 10、传感器的线性范围越宽，表明其工作量程越大。√ 三、填空题
1、压电式传感器是可逆型换能器，即可将机械 能转换为 电能，这是由于 压电 效应；也可将电 能转换为 机械 能，这是根据 逆压电 效应。
2、按工作原理的不同，电容式传感器可分为 极距变化型 、面积变化型 和介质变化型
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