《测试技术》复习题
一、判断题（判断下列各题，正确的在题干后面括号内打“√”，错误的打“╳”） 1.动态应变仪的标定电桥的输出电压是采用半桥接法工作的。（ ╳ ） 2.传感器的作用是用来实现由非电量到电量的转换。（√ ）
3.利用桥式电位差计测量热电偶的热电势时要消耗热电偶的能量。（╳ ） 4.长度计量光栅除了具有位移放大作用外，还具有误差平均效应。（ √ ） 5.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为 0.（╳）
6.惯性式磁电速度传感器与测振仪之间应串接一只电荷放大器。（╳ ） 7.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。（ √ ）
8.在一定的阻尼条件下，用共振法测得的速度共振频率与系统的固有频率一致。（√ ） 9.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。（╳ ）
10.金属电阻应变片是利用压阻效应进行工作的。（ ╳） 11.所有周期信号都是功率信号。（ √ ）
12.电阻应变式传感器只用于测得结构的应力或应变。（×） 13.频响函数反应了系统相应的稳态过程。（√） 14.稳态相应法不能用于一阶系统的动态特性测试。（×） 15.直流信号具有无限的频谱。（×）
16.半桥连接中要求两个桥臂阻值阻值变化相等，极性相反。（√） 17.压电式传感器不一定要配接前置放大器。（×）
18.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。（√） 19.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。（×） 20.变间歇式差动变压器是一种电容式传感器。（×）
二、单项选择题（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1分，共10分）
1.下列传感器可实现非接触测量的是（C ）传感器。
A.压电式加速度 B.电动式速度 C.电磁式速度 D.电阻应变式 2.描述周期信号频谱的数学工具是（ A ）
A.傅立叶级数 B.傅立叶变换 C.拉氏变换 D.三角函数
3.表示测量装置的静态输入与输出之间关系的实验曲线称为（ B ） A.理论直线 B.标定曲线 C.理论标定曲线 D.幅频曲线
4.要使装置的输出波形形状不失真，须使该输出波形的各正弦分量的相位滞后（ D ） A.相等 B.与角频率成反比 C.与角频率无关 D.与角频率成正比 5.使用数字频率计测量信号时，在（ A ）情况下测周法比测频法合理。 A.被测信号频率很低 B.被测信号频率很高 C.被测信号频率变化较大 D.被测信号频率恒定 6.随机信号的动态分量可用它的（ D ）表示。
A.标准偏差 B.均值 C.均方值 D.方差
7.一个余弦信号x（t）=Acosωt，它的自相关函数等于（ B ） A.（A/2）cosωt B.（A2/2）cosωt C.A2sinωt D.（A/2）sinωt 8.用李沙育图确定相位，当出现一个椭圆时，两信号相位差为（ C ） A.0 B.π/4 C.π/2 D.3π/4
9.交流的动态电阻应变仪中，具有预调平衡的装置是（ C ） A.电阻调平衡 B.电容调平衡 C.电阻、电容调平衡 D.标定电桥
10.当U形管压差计的a端连通被测气体，b端连通大气压，若a端液面高于b端，高度差为h，则该h代表 （ B ）
A.被测气体的真空度 B.动被测气体的真空或负表压
C.被测气体的绝对压 D.动被测气体的表压
11.提高二阶系统的固有频率，可以扩大系统的工作（ A ）范围 A．频率 B 阻尼 C 相位 D 幅值
12.设时域信号x（t）的频谱为X（f），则时域信号（ C ）的频谱为X（f+f0）。
A．X（t-t0） B.X（t+t0） C.X(t)e
y（t）为（ C ）
-j2πf0t
D.X（t）e
j2πf0t
13.如果系统的权函数为h（t），系统的输入x（t）为单位脉冲函数，此时系统输出
A．h（t）X（t） B.X(t) C. h(t) D.无法确定
14.若一选频滤波器的幅频特性是：在0~ fc间接近常数，在fc~ 0之间急剧衰减，该滤波器为（B）滤波器。
A．低通 B.高通 C.带通 D. 带阻
15.一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（ C ）。
A. 加大一倍 B. 减小一倍 C. 不变 D. 加大两倍
16.输入x(t)和输出y(t)的相干函数的取值在0和1之间，可能是（ D ）。 A．有外界噪声干扰 B. 系统是非线性的 C.输出y（t）是输入x（t）和其它输入的综合输出 D. 以上三种
17.若电阻应变片的输入信号是正弦波，则以该应变片为工作臂的直流测量用桥的输出是（ B ）。
A．直流信号 B. 正弦波 C. 调幅波 D. 脉动波
18.记录0~200Hz正弦信号，宜采用固有频率为（ B ）Hz的振动子较为合适。 A． 直流信号 B. 正弦波 C. 调幅波 D. 脉动波
19.记录0~200Hz的正弦信号，宜采用固有频率为（ B ）Hz振动子较为合适。 A．120 B. 400 C. 1200 D. 2500
20.在时域中计算的信号总功率，等于在频域中计算的信号（ C ）。
A．自功率谱积分 B. 平均功率 C. 总功率 D.互功率谱积分 21.周期信号截断后的频谱必是（ A ）的。 A．连续 B．离散 C．连续非周期 D．离散周期 三、填空题（每空1分，共20分）
1.测试装置的灵敏度是该标定曲线的__斜率______.
2.热电偶的热电势包括两种不同导体接触时的___接触电势 _____和同一导体两端处于不同温度时的___温差电势_____.
3.直流电桥中___全桥_____接法的灵敏度最高。
4.交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的____乘积 ____相等，且相对桥臂阻抗的相角_____之和___相等。
5.光线记录仪的振动子的输入信号只能是___电流_____. 6.单位脉冲信号的幅值频谱是___幅值恒为一_____. 7.半导体应变片的工作原理是基于___压阻_____效应。 8.随机信号x（t）的均值定义为μ=________.
9.若稳定振动位移信号为x（t）=Asin（ωt+θ），则其稳定振动速度信号为v（t）=____ Acos（ t+φ____，加速度信号的振幅为___ 2A _____.
10.用强迫振动法激励系统，当系统加速度幅值达到最大时，称为系统的___加速度共振 _____，此激振频率ωd与系统固有频率ω0之间的关系式为___ d= 0_____.
11.正弦信号的均方根值与它的幅值比为________.
12.电动式速度传感器的线圈中产生的感应电动势正比于__线圈运动速度______. 13.GZ-2型测振仪配接电动式速度传感器时，经过仪器内部的____微积分____网络可将传感器测得的速度信号转换为__加速度______和__位移______信号。
14.温度误差的线路补偿法是利用电桥的____和差特性____实现的。
15将被测量按一定的规律转换成可用来输出信号的器件或装置，称为 。 16传感器的分类方法 ，按信号变换特征可分 型和 型；按输出信号分类可分为 式和 式。
17测试装置动态特性的测定方法可 用 法和 法两种。确定一阶装置的动态参数主要是 。而二阶装置的动态特性参数主要是 和 。 18实现不失真测试，其测试装置应满足的条件是 和 。
19非周期信号可视为周期信号T趋于 的信号。
20周期信号频谱图的特点是每条谱线只出现在 的整数倍上，不存在非整数倍的频率分量。
21传递函数H(s) 传递函数是测试装置动特性的复频域描述，它表达了系统的 特性。
22应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径D=10cm，材料弹性模量E=205×109N/m2，用它称50吨重物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏度系数S=2，R=120Ω，则电阻变化值为
23在测量的过程中，当输入量由小增大和由大减小时，对于同一输入量所得到的两个输出量却往往存在着差值，把在全测量范围内，最大的差值h称为
四、简答题（每小题10分，共30分）
1.简述压电式传感器需要配置前置放大器的原因；常用的前置放大器有哪两种？各有何特点
参考答案：因压电式传感器的输出电阻很大、电荷量很小，信号微弱；电荷放大器具有输入阻抗高，输出电压与压电式传感器电荷成正比、与反馈电容成反比；与电缆分布电容无关；电压放大器具有电路简单，成本低，压电式传感器须与电缆配套使用。
2.画出动态应变仪的原理框图。若输入应变的波形为低频简谐信号，请注明各环节的输出信号的波形。
参考答案：框图：（略）
传感器输出信号为：弱低频简谐信号 振荡器输出信号为：高频载波信号
电桥和放大器输出信号为：弱高频调幅波和强高频调幅波 相敏检波器输出信号为：具有正负极性的高频调幅波 低通滤波器输出信号为：强低频简谐信号
3.差动变压器是哪一类传感器 它的工作原理和输出特性是什么
参考答案：差动变压器属于电感式传感器；由可动铁芯和二个次级线圈组成差动变压器，当铁芯移动时，二个互感变化，形成差动电压；输出的调幅波与铁芯位移成正比。
4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。 教材：方框图P2图0.1 各部分作用：
1）传感器是将被测信号转变为某种电信号的器件
2）信号的调整是把传感器的信号转变适合传输和处理的形式
3）信号处理环节可对来自信号调理环节的信号，进行各种运算、滤波和分析； 4）信号显示记录环节将来自信号处理环节的信号显示或存储。
5）模数（A/D）转换和数模D/A转换是进行模拟信号与数字信号相互转换。以便用计算机处理。
5什么是泄露？为什么产生泄露？窗函数为什么能减少泄露？ 参考答案：
1）信号的能量在频率轴分布扩展的现象叫泄露。
2）由于窗函数的频谱是一个无限带宽的函数，即是x（t）是带限信号，在截断后必然成为无限带宽的信号，所以会产生泄露现象。
3）尽可能采用旁瓣幅度，使频谱集中于主瓣附近，可以减少泄露。 6.说明线性系数的频率保持性在测量中的作用
参考答案：1）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它信号或噪音的干扰，这时依据频率保持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。
2）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，依据频率保持性推出输入信号也应包含该频率成分，通过寻找该频率成分的原因，就可以诊断出故障的原因。
7 选用传感器应注意哪些问题？
参考答案：1）灵敏性：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越高越好。因为还要考虑经济型。
传感器在实际测试条件下，也是选用传感器时应考虑的重要因素。 8简要说明计算机测试系统各组成环节的主要功能及其技术要求。 参考答案：计算机测试系统的主要组成部分包括：
1）传感器：其功能为利用转换功能，将外界信号变换为可直接测量的信号。要求其具有可靠性（在规定的使用条件和期限内保持其计量性能的能力），选择性（输出不受任何非被测量的影响）超然性（不影响被测量系统原来状态的能力）。
2）测量电路：其功能为将传感器输出的信号进行再次转换、放大、衰减、调制和解调等，使他们成为便于显示、记录或进行数据处理的信号。
3）输入接口（A/D）:将经过处理的模拟量转换为数子量后输入微机，其技术要求包括：分辨率、精度、线性和量化误差等。
4）计算机（测试软件）：其功能为执行以测试为目的的算法程序后，得到与被测源参数相对应的测试结果，或者形成相应的决策和判断。
5）输出接口（D/A）：其功能为将微机处理后的数子信号装换为模拟最后输出，还可输出数子量、开关量、其技术要求包括分辨率、单值性、精度等。
6）指示仪表、记录仪表、报警控制装置：其功能为根据输出的信号进行判断、分析、显示、报警或反馈控制被测过程。
9热电偶测温的充要条件是什么？
参考答案：1)只有当热电偶的两个电极材料不同，且两个接口的温度也不同时，才会产生电势；
2）当热电偶的两个不同的电极材料确定后，热电势便与两个接点温度T、T0有关。即回路的热电势是两个接点的温度函数之差。
五、计算题
1. 写出图示阶跃信号的时域表达式，求它的频谱密度函数。 2.某测试装置的频率响应函数为 H（jω）=
若输入信号为X（t）=100sin（31.4t+30°）+50sin（314t-20°），求稳态输出信号Y（t）的表达式。 3.根据图示电桥
（1）写出电桥作电压输出时的和差特性公式。
（2）若R1=R2=R3=R4=120Ω， △R1=△R3=0.3Ω， △R2=△R4=0时，输入电压为 u0（t）=300sin（31416t），求输出电压u（t）。 浙江省2001年10月高等教育自学考试 测试技术试题参考答案 课程代码：07029
一、判断题（每小题1分，共10分） 1.╳ 2.√ 3.╳ 4.√ 5.╳ 6.╳ 7.√ 8.√ 9.╳ 10.╳ 二、单项选择题（每小题1分，共10分） 1.C 2.A 3.B 4.D 5.A 6.D 7.B 8.C 9.C 10.B 三、填空题（每空1分，共20分）