测试系统原理与设计 课程复习资料
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10.5.28
一、判断题（ 你认为下述正确就打“√”，否则就打“×” ） （已改为填空题）
1．频率响应函数反映了系统的稳定的输出和输入关系。（ √ ）P65
2．压电式传感器是一种可逆型换能器，它也可以将电能转换为机械能。（ √ ）P24
3．噪声是来自元器件内部的一种污染信号。任何处于绝对零度以上的导电体都会产生热噪声。（ √ ）P161
4．悬浮接地的缺点是受到大地电流的影响。优点（ × ）P166
5．常用灭弧元件有RC回路、RL回路、泄放二极管、雪崩二极管等。（× ）P168
6．霍尔元件是一种能实现磁电转换的半导体器件，它必须在有磁场的条件下才
能工作。（ √ ）P38
7．相敏检波既能反映被测缓变信号的幅值，又能鉴别缓变信号的极性。（ √ ）P97
9．频谱是离散的，则对应的时间函数一定是周期信号。也可能是准周期信号（ × ）P122
10．随机误差是没有规律的但是通过统计平均，可以将其消除。控制到最小（ × ）P58
11．抑制静电感应采用金属网屏蔽线， 抑制电磁感应干扰采用双绞线。（ √ ）P164
12．白噪声发生器所提供的信号是完全随机的。（√ ）P184 13．光电隔离器是由光电耦合器件完成的。（ √ ）P167
15．电容式传感器的后续测量电路有电桥型电路、电荷放大器。压电式（ × ）P26
16．差动变压器式电感式传感器可提高传感器的灵敏度，同时传感器的测量范围
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扩大。（ √ ）P21
17．滤波器的带宽越窄，则分辨率越高，测量时的响应越快。（ × ）P104 18．温度补偿片与工作应变片应贴在电桥相邻两臂上。（ √ ）P90 19．只要采样频率足够高，在频域中就不会引起泄漏。信号截断导致误差，引起泄露（ × ）P138
20．正弦信号通过一阶系统后，输出的幅值一定减小，相位一定滞后。不一定（ × ）P90
21、数字滤波具有很多硬件滤波器不具备的优点，它的功能由软件算法实现，不需要增加硬件设备，也不存在阻抗匹配问题，可以多通道使用， 能实现对
很低的频率信号滤波。（ √ ）P109
22、正弦激振的优点是激振功率大，信噪比高，能保证响应对象的测试精确度。
（ √ ）P183
23、连接到系统基准地，是指系统各个部分通过低阻导体与电气设备的金属地板
或金属外壳的连接。（ √ ）P165
24、 随机激振是一种宽带的激振方法，一般用白噪声或伪随机信号发生器作为
信号源。（ √ ）P183
25．地线压降是形成公共阻抗干扰的重要原因。（ √ ）P166
26．测量缓变的力时，压电式传感器的晶片应选用并接形式。（ √ ）P25 27．开关电源的噪声源主要来自开关变压器、功率开关管、高频整流二极管。（ √ ）P169
28．标定时所用测量仪器精度至少要比被标定测试系统的精度高一个等级（√ ）
P171
29．机床强迫振动和自激振动主要取决于机床部件或整台机床的动态特性（ √）P178 30．频率为1000HZ的周期性方波，经过截止频率为2000HZ的理想低通滤波器后
的输出为1000HZ的正弦波。（× ）500HZ P102
31．涡轮式传感器用于动态接触式测量。电涡流 非接触（× ）P21
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32．标称范围是指在测量器具的误差处于允许极限内的情况下,测量器具所能测
量的被测量值的范围。测量（工作）范围（ × ） 33．测试装置的灵敏度是一个无量纲的比例常数。（ √ ）P62
34．将1V模拟电压用8位A/D转换器进行量化，其最大量化误差为1/256V。（ √ ）
二、计算题
1、 设间接测量量z=x2+y，在测量x和y时是一对一同时读数的，直接测量的
量x和y互不相关。测量数据如下表，试求Z的平均值μZ 。( 154.01 )
测量序号 X 读数 Y 读数 1 10 51 2 10.4 54 3 10.2 52 4 9.8 53 5 10.1 50 2、 一电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r= 4mm，工作初始间隙δ=0.3mm，介电常数ε=8.85×10-12F/m，试求：工作中，若传感器与工件的间隙减小Δδ=2μm，电容变化量是多少？( )
?C0=C0???0=
?A???02=8.55*10
?12*π*0.004*0.004*0.000002/（0.0003*0.0003）
=9.55?10?15F
3、 已知低通滤波器如图4.35所示，其中R=1KΩ，C=1μF，求：当输入信号
ex =10sin1000t时，滤波器的输出信号。(
1022Sin1000t?45??? )
ex R C ey
4、 压电加速度传感器与电荷放大器连接的等效电路如图2.65（P55）所示。图
中C为传感器固有电容、电缆等效电容和放大等效电容之和。已知传感器电荷灵敏度SQ=100PC/G，反馈电容CF=1000PF，试求当被测加速度为0.5G时，输出电压为多少？（G为重力加速度）。-50mv
5、 磁电式速度计的工作原理如图2.66（P55）所示。齿轮随被测轴转动，已知
齿数Z=60，求：当测得频率计感应电势频率F=2400HZ时，被测轴的转速
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（r/min）。2400 r/min
6、 图4.34（P112）为电阻应变仪中常用的标定电路简图。R为电阻应变片，阻
值为120Ω，灵敏系数为2。若分别取RA=1×106Ω，RB=5×105Ω，RC=1
-5 -4-4
×105Ω时，各相当于多大应变？6*10，1.208*10，6*10
7、 某复合信号由频率分别为724HZ、600、500、44的同相正弦波叠加而成，
试求该复杂信号的周期。若要对该复杂信号进行不失真采样，最小采样频率应为多少？0.25S, 1448Hz 解：合成信号的频率是各组成信号频率的最大公约数则：
244,??724,??500,??600 222???????????????????????????????????????????????????
而 T?1f?14?0.25(s)
所以该信号的周期为0.25s。
对该复杂信号进行不失真采样，最小采样频率应为最大频率的2倍 即2*724
HZ=1448Hz
8、 设时间常数为5S的温度计，从20℃的室温条件下突然置入80℃的水中，经
过15秒之后，温度计的指示值为多少度？770
9、 从示波器光屏中测得正弦波图形的“起点”坐标为（0，-1），振幅为2，周
期为4π，求该正弦波的表达式。2Sin(0.5t-30o) 解：已知幅值X=2，频率?0?2?T?2?4??0.5，而在
t=0时，x=-1，则将上述参数
代入一般表达式x(t)?X?sin(?0t??0) 得?1?2sin(0.5t??0)
?0??30
o所以x(t)?2sin(0.5t?30?)
10、 用一阶测试系统去测量100HZ的正弦信号，若要求幅值误差不大于5%，该
系统的时间常数应取多大？5.23*10-4 振幅相对误差限制在5%以内，则
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r?Xo?YoYo?1?A(?)?5(?)?(??)2?0.95?12
(??)2?1?????0.95??1?0.108当 ??2?f?2??100?200? 则 ??0.108(200?)2?4?5.23?10(s)?523(?s)
三、问答题
1、应用电阻应变测量技术作应力测试。(见书P10及90)
（1）测图示轴的扭矩，在考虑温度补偿的情况下且为了得到最大的灵敏度和输
出，如何正确地布置贴片？试直接在轴面上画出电阻应变片，并画出其接入的电桥电路，需正确标注应变片或电阻的序号；
（2）测图示梁板的弯曲，已知力F垂直作用于板面且在其宽度的中点，在考虑
温度补偿的情况下且为了得到较大的灵敏度和输出，试直接在梁板上画出电阻应变片，并画出其接入的电桥电路，需正确标注应变片或电阻的序号。
F
2、电磁兼容的概念是什么？干扰与噪声的耦合方式一般包括哪些？(见书P161
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及162)
3、离散傅里叶变换产生误差的原因有哪些？应如何设法减少这些误差？(见书P133.134.135)
4、何谓压电效应？压电式传感器对测量电路有何特殊要求？为什么? (见书P23.24.25)
5、在测试系统中主要通过什么措施抑制干扰与噪声？常用的数字滤波技术有哪
些？(见书P163及170)
6、欲检测某机器上一轴的转速，可采用哪些类型的传感器？请举三例并简要画
示意图说明之。（P42，38，28）
7、何谓温度补偿？产生电阻应变片温度误差的原因有哪些？(见书P8及9) 8、滤波器与鉴频器有何不同？它们各适用于什么场合？(见书P99-101) 9、何谓滤波器的分辨力？它与哪些因素有关？(P105) 10、测试系统实现不失真测试的条件是什么？（P80,81）
11、欲测量100度左右的温度，现有0~300度、0.5级和0~120度、1级的两支
温度计，试问选用哪一支温度计较好？为什么？0-120，P59
12、振动的测试主要有哪些类型？振动的激励方式通常可分为哪三类？ P176，
P183-184
13、某种电容式传感器如图所示，电容量为C=ε0εA/δ，式中ε—极板间介质
的相对介电常数，ε0—真空中介电常数，δ—极板间距离，A—极板表面积。问：（P13-14）
（1）该传感器属于哪种形式的电容传感器？ （2）简述该传感器的工作原理； （3）其灵敏度S = ？
（4）该种传感器是否会有线性误差？为什么？
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