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绪论测量：是以确定被测对象的量值为目的，而进行的实验过程。计量：测量涉及实现单位统一和量值准确可靠。测试：具有实验性质的测量，是测量和实验的综合。第一章 测试系统的基本特性线性系统：系统输入X（t）和输出y（t）建的关系可以用常系数线性微分方程来描述的系统。线性系统的频率保持性：若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号。静态特性：通常以测量装置所要测量的量为输入，得到的输入与输出之间的关系。 非线性度：标定曲线与拟合直线的偏离程度。零漂（漂移）：测量装置的输出零点偏离原始零点的距离。灵敏度：单位输入变化引起的输出的变化。灵敏度漂移：由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系的变化。回程误差：测试装置在输入量由小增大和由小减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同输出量之间差值最大者。动态特性：对动态物理量进行测量时，测量装置的输如何输出之间的关系。幅频特性：定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的幅值比。 相频特性：定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的相位差。 频响函数：系统在简谐信号的激励下，其稳态输出对输入的复制比，相位差随激励频率变化的特性。超调量：是线性控制系统在阶跃信号输入下的响应过程曲线也就是阶跃相应曲线分析动态性能的一个指标值。时间常数定标(标定) ：任何一个测试系统，都需要通过实验的方法来确定系统输入、输出关系，这个过程称为定标。一、名词解释1、直接测量：Y(被测参数)=X(测量结果)2、间接测量：Y(被测参数)=F(X1,X2,X3,)3、组合测量：将一定数量的被测量以不同方式组合，通过直接或间接测出的结果求方程组，4、如测杆件的重心位置5、测量的不确定度：测量结果不能肯定或确认的程度6、真值：表征物理量与特定量的定义一致的量值。7、标称值：计量或测量器上的标注的量值。8、测量结果：由测量得到的被测量的值。9、误差公理：一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有科学试验的过程之中。10、准确度：测量结果与被测量参数真值的相符合程度， 与系统误差有关11、精密度:测定值的密集度(重复性)， 与随机误差有关12、误差:测量结果与被测量真值之差。13、系统误差:由于仪器结构、制造不完善或调整、校正不当原因而引起的14、过失误差:测试人员不熟练或其他主观原因而引起的15、随机误差:由于测量环境或测量条件的变化引起的 16、引用误差:绝对误差除以测量仪表的量程17、精度:是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标18、准确度:测量结果与被测量参数真值的相符合程度， 与系统误差有关1 指标：试验中用来衡量试验效果的量称。2 因子：试验中影响指标的量称。3 水平：试验中因子所处的状态或取值1传感器：能感受规定的被测量、并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置2应变效应：金属导体在外力作用下发生机械变形时其电阻值随着它所受机械变形的变化而变化的现象3压电效应：有些材料在受到压力作用时，在材料的两面会产生电荷的现象4霍尔效应： 某些半导体材料，将其置于一磁场中，若在与磁场垂直的方向上加一控制电流，则在与磁场和电流垂直的方向上便会产生电压，这一现象称之为霍尔效应。5外光电效应：有些材料在受到光照时，材料表面会逸出电子的现象6内光电效应 ：在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生改变的现象称内光电效应，又称光导效应7光电伏特效应：在光照作用下，某些特殊物质（如硅、硒、砷化镓、硫化镉等）可产生一定方向的电动势，这种现象称为光生伏特效应8热电效应：两种不同的导体两端相互紧密的连接在一起，组成一个闭合的回路，当两接点温度不等时，回路就会产生大小和方向与导体材料及两接点的温度有关的电动势，从而形成电流的现象9中间导体定理 ：若在热电偶中接入第三种导体，只要该导体两端的温度相等，则热电偶产生的热电动势不变，同理，接入第四，第五种导体，只要两端的温度相等，同样不会影响电路中的总电动势10中间温度定理 在热电偶测量电路中，若测量端温度为T，参考端测量温度为T0，中间温度为T0,则（，）（，）（，）11参考电极定理：已知热电极，与参考电极C组成的热电偶在结点温度为T，T0时的热电动势分别为（，）、（，），则在相同温度下，由，两种热电极配对后的热电动势为：（，）（，）（，）传递函数：见课本不失真测试条件：A()=A0=常数 ()=t0理想的测试系统应该具有 单值的 、 确定的 输入输出关系。对于每一输入量都应该只有 单一的 输出量与之对应。测量装置的干扰源主有有 电磁场干扰 、 信道干扰 和 电源干扰 供电系统抗干扰可采用 交流稳压器 、 隔离稳压器 、 低通滤波器 和 独立功能块单独供电 。信道干扰的种类主要有 元件噪声干扰 、 信号的窜扰 和 长线传输干扰 三种。信道抗干扰措施主要有 合理选元件及设计方案 、 PCB上的元件排放要合理 和 长距离传输要用光藕或双绞线 三种。测试系统的PCB接地设计可分为 单点接地 、 串联接地 和 多点接地 三种。* 不失真测量的条件是什么？如何保证系统接近于不失真测量条件？不失真测试条件：A()=A0=常数 ()=t0首先、要选择合适的测量装置，在测量频率范围内，其幅、相频率特性接近不失真测试条件。其次、对输入信号做必要的前置处理，即及时滤去非信号频带内的噪声，尤其要防止某些频率位于测量装置共振区的噪声的进入。* 简述线性时不变系统的输入信号与输出信号在幅值、相位和频率方面的关系。* 设某力传感器为二阶振荡系统。已知传感器的固有频率为600Hz， 阻尼比=0.14, 用该传感器测试频率为400Hz的正弦力时,其幅值比A()和相角差 ()各为多少？见书本P54幅频特性和相频特性公式 * 设某加速度传感器为二阶振荡系统。已知传感器的固有频率为900Hz， 阻尼比=0.2, 用该传感器测试频率为300Hz的正弦力时,其幅值比A()和相角差 ()各为多少？见书本P54幅频特性和相频特性公式第二章 测量不确度度与误差理论二、填空1、从参数测量的过程看，测试工作可分直接测量和间接测量。2、测量误差按性质可分为系统误差、过失误差和随机误差。3、某测量结果3.1416为5位有效数字,测量的极限误差(绝对值)0.00005。4、某量程为100A的电流表，其精度等级为0.2级，则测量50A的电流时，电流表的引用误差为0.2A。5、示值为1960N的测力计，在示值为14700N处的实际作用力为1477.4N,则该测力计在该刻度点的引用误差为-0.4%。6、测量误差的来源主要有仪器误差、环境误差、方法误差和人员误差。7、若测量的系统误差小，则测量的准确度高。8、若测量结果的离散性大，则测量结果的精度低。9、若测量结果的标准差小，则测量的精密度高。10、系统误差可分类为固定的系统误差和变化的系统误差。11、异常数据取舍的准则有来伊达准则、肖维勒准则和格接布斯准则。* 等精密度直接测量参数测定值的处理步骤：（1） 求算术平均值（2） 求测定值的残差（3） 求测量列标准差（4） 求测量的极限误差（5） 求算术平均值的标准误差（6） 选两个置信概率（7） 测量结果的表达（8） 按正态分布做近视计算* 对某一轴径测量10次，数据分别为：12.474, 12.478, 12.471, 12.480, 12.472, 12.477, 12.473, 12.475, 12.474, 12.476(mm) ,在p=0.9973条件下表达测试结果并进行分析。已知p=0.9973,和t0.9973(9)=4.09 12.4750.0027 0.00810.00085 12.4754.09（10-1）0.0008512.4750.031（P0.9973） 12.47530.0008512.4750.003 （P0.9973）第三章 试验设计。* 请简述正交试验设计的步骤。在安排试验时，一般应考虑如下几步： （1）明确试验目的； （2）明确试验指标； （3）确定因子与水平； （4）选用合适的正交表，进行表头设计，列出试验计划* 要测试发动机的转速、点火接前角、节气门开度对发动机输出功率的影响，已知水温与点火提前角具有交互作用，试验时，转速取2000rpm和6000rpm，点火提前角取41和 30节气门开度取25%和75%, 试验时，发动机的其它参数固定不变，试完成正交设计中的表头设计。下表分为为L8(27)的正交表和交互作用表试验号列号12345671111111121112222312211224122221152122212621211217221222182211112第四章 常用传感器与敏感元件名词解释传感器在非电量电测系统中的作用是 敏感作用 和 变换作用 。传感器按变换原理可分为 物性型 和 结构型 。传感器按能量传递方式可分为 能量转换型 、 能量控制型 和 能量传递型 。 应变片可测的物理量有 力 、 弯矩 、 加速度 、 压力 等。应变化按其基底的不同可分为 胶基 和 纸基 。电感式传感器按原理可分为 磁路气隙变化式 和 可动铁芯式 两类。电感式传感器可测量的物理量有 位移 、 压力 和 垂直度 等。电容式传感器按测量原理可分为 极板面积变化式 、 间距变化式 和 介质变化式 。电容式传感器可测量的物理量有 位移 、 压力 和 角度 等。一般电感式或电容式传感器都设计为差动式的原因是： 提高测试系统的灵敏度 和 消除温升所带来的误差 。 数字显示的游标卡尺是使用 电容式 传感器。磁电式传感器可测量的物理量有 转速 、 力矩 和 速度 。磁电式传感器按测量原理可分为 动圈式 和 磁阻式 两类。压电式传感器按后接的放大器不同可分为 电荷放大器 和 电压放大 两类。压电式传感器可测的物理量有 压力 、 加速度 、力 和 弯矩 。在汽车实验中，若要测汽缸的压力，一般要用 压电式 传感器较为合适, 而要测排气管的温度，一般要用 热电偶 传感器。光电式传感器可测量的物理量有 转速 、 光强度 等。光电式传感器有 光敏电阻 、 光敏二极管 、 光敏三激管 、 硅光电池 等。测温传感器有 热敏电阻 、 P-N结 和 热电偶 等。振动可用的传感器有CCD图像传感器、电容式传感器、和_变压器式等。测声音可用的传感器有 电容式 、 磁电式 和 电阻式 等。测位移可用的传感器有电感式传感器、电容式传感器和CCD图像传感器等。测速度可用的传感器有磁电式传感器、CCD图像传感器和霍尔式传感器等。测加速度可用的传感器有压电式传感器、电感式传感器和电容式传感器等测转速的传感器有 电感式 、 磁电式 和 光电式 等。测压力可用的传感器有 电容式 、 应变片 和 电感式 等。测位移可用的非接触式传感器有_、_和_等。测汽车的排气温度可用 热电偶 传感器。测发动机汽缸压力可用 压电式 传感器。使用热电偶测温度时，冷端处理方法主要有 冷端恒温法 、 导线补偿法 和 传感器补偿法 。热敏材料可分为 NTC 、 PTC 和 CTR 。在发动机曲轴处测曲轴传速一般用 磁电式 传感器。在发动机分电器内测曲轴传速一般用 光敏对管 传感器。EFI发动机中，测发动机的爆振一般用 压电式 传感器。在发动机中，测发动机水温一般用 热敏电阻 传感器。在发动机中，测发动机进气温度一般用 热敏电阻 传感器。在汽车实验中，若要测轮胎对地面的压力，一般要用 压电式 传感器较为合适。在某一实验中，要测铁锤敲击物体的冲击力，应该选用 压电式 传感器。在自动生产线上，要测某加工零件的外径，用 电感式 传感器。在自动生产线上，要测某加工零件的平行度，用 电感式 传感器。在自动生产线上，要测某加工零件的垂直度，用 电感式 传感器。在冲床上，为保证操作工人的安全，一般用 光电式 传感器作为保护装置的传感器。VCD或DVD机的读数据传感器是 光敏管 传感器。若在生产线中，需要测量气缸的直径，一般用 电感式 传感器测量。伺服电机转子位置的检测采用的是采用 光电编码器 作为传感器。 测锅炉中的水温一般可采用的传感器有 热电阻式 和 热敏电阻式 。电动自行车一般采用 霍尔式 传感器安置于手把处测控制车速的手把位置。数码照像机用的图像传感器是 CCD 。若要测量汽车轮胎对地面产生的压力，宜用 压电式 传感器。 1请简述测试系统对传感器的性能要求答 A足够的容量B匹配性好，转换灵敏度高C精度适当，稳定性高D反应速度快，工作可靠性高E适应性和适用性强2请简述传感器的选用原则答 （1）灵敏度：一般说来，传感器灵敏度越高越好，但在确定灵敏度时要考虑以下几个问题（a）灵敏度过高引起的干扰问题（b）量程范围（c）交叉灵敏度问题（2）线性范围：任何传感器都有一定的线性工作范围，在线性范围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。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件（3）响应特性：传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。实际上传感器的响应总不可避免的有一定延迟，但总的希望延迟的时间越短越好（4）稳定性：稳定性是表示传感器经过长期使用以后，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和环境。（5）精确度（6）测量方式3 当用应变片测量扭矩时，应如何贴片，电桥电路及集流环应如何接？（用图说明）贴片时，和与轴的夹角成，而和与轴的夹角成，电桥应接在轴上，即电源通过集流环后到达电桥，而电桥的输出信号再通过电桥连接到后续的测量仪器上，以避免集流环的接触电阻对电桥的平衡和信号造成的影响 4 图示结构的力F，应变片该贴何处，如何接为电桥？ 5叙交流和直流电桥的平衡条件，在使用方面有何不同？ 6 较说明电感式传感器和磁电式传感器的工作原理、异同点和优缺点。电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。1、结果简单,2、灵敏度和分辨力高、3线性度和重复性都比较好。 磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。 7请简述应变片粘贴的步骤和粘贴的注意事项。步骤如下：（）打磨试件的贴片处。注意：要以与贴片方向呈方向交替打平（）用脱脂棉沾酒精或丙酮清理贴片处。注意：清理完后，贴片处不能再用手接触（）贴片处涂上胶水。注意：胶水应适量（）用手拿应变片的引脚，将应变片倾斜地从一端逐步纺织到贴片处。注意：敏感栅方向应与主应力方向一致。放置是必须倾斜的从一端放下，以免产生气泡（）用装置或夹子等固定，并等待固化。注意：固定时，切勿用手直接压住，以免手被粘住。在固化期间，不能移动固定装置（）拆除固定装置，用放大镜检查贴片质量。主要内容有贴片位置和方向、是否有气泡、引脚是否与金属试件导通等（）用装置固定引脚。注意：要小心以免扯断引脚（）保护及防潮处理8用你所学的知识举出三种测量转速的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。本题是一综合题，具有设计性质，只要给出的测量方案及其测量原理正确即可得分。 9什么是压电效应？举二个应用的例子，说明测量原理，并画出测量结构简图。某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为压电效应。10用你所学的知识试举三种可测压力的传感器，说明测量的原理，并画出测量的结构图。 电容式传感器，差动变压器式传感器，压点式传感器11用你所学的知识举出三种测量位移的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。 电感、电涡流、电容12 光电传感器包含哪儿种类型？各有何特点？用光电式传感器可以测量哪些物理量？解答：包括利用外光电效应工作的光电传感器、利用内光电效应工作的光电传感器、利用光生伏特效应工作的光电传感器三种。外光电效应（亦称光电子发射效应）光线照射物体，使物体的电子逸出表面的现象，包括光电管和光电倍增管。内光电效应（亦称光导效应）物体受到光线照射时，物体的电子吸收光能是其导电性增加，电阻率下降的现象，有光敏电阻和由其制成的光导管。光生伏特效应光线使物体产生一定方向的电动势。如遥控器，自动门（热释电红外探测器），光电鼠标器，照相机自动测光计，光度计，光电耦合器，光电开关（计数、位置、行程开关等），浊度检测，火灾报警，光电阅读器（如纸带阅读机、条形码读出器、考卷自动评阅机等），光纤通信，光纤传感，CCD，色差，颜色标记，防盗报警，电视机中亮度自动调节，路灯、航标灯控制，光控灯座，音乐石英钟控制（晚上不奏乐），红外遥感、干手器、冲水机等。在CCD图象传感器、红外成像仪、光纤传感器、激光传感器等中都得到了广泛应用。13 何谓霍尔效应？其物理本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举出三个例子说明。解答：霍尔（Hall）效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于电流和磁场方向的两侧面上将产生电位差，这种现象称为霍尔效应，产生的电位差称为霍尔电势。霍尔效应产生的机理（物理本质）：在磁场中运动的电荷受到磁场力FL（称为洛仑兹力）作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向移动，在两侧面产生正、负电荷积累。应用举例：电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等），流量测量，位置检测与控制，电子点火器，制做霍尔电机无刷电机等。13 用你所学的知识举出三种测量声音的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。电容传感器 原理: 将被测物理量转换为电容量变化的装置，它实际上的一个具有可变参数的电容器。磁电式 电阻式14 用你所学的知识举出三种测量加速度的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。半导体应变片 原理：基于半导体材料的压阻效应，所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻发生变化的现象。压电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性式传感器。它是利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比 磁电式传感器 线圈感应电动势的大小，取决与匝数和穿过线圈的磁通变化率。磁通变化率与磁场强度，磁路磁阻，线圈的运动速度有关，故若改变其中一个因素，都会改变线圈的感应电动势。15 用你所学的知识举出三种测量拉力的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。16 用你所学的知识举出三种可用于家庭防盗的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。17 利用应变片设计结构不同的三种拉压传感器，标明贴片位置和所用的电桥接线电路，并用文字说明各应变片的作用和电阻随力的变化情况。18 说明集流环的作用，并举例说明集流环在应用中的注意事项。19 在轧钢过程中，需监测薄板的厚度，宜采用那种传感器？说明其原理。液压AGC厚度控制系统：液压压下装置一般由位移传感器，液压缸和电液伺服阀等所组成。系统通过电液伺服阀对液压缸的流量和压力的调节来控制液压缸上、下移动的行程来调节轧辊辊缝值。液压AGC系统通过测厚仪、位移传感器和压力传感器等对相应参数的连续测量，连续调整压下缸位移、轧制压力等，从而控制板带材的厚差。一个完整的液压伺服控制厚度自动控制系统的主要设备由计算机、检测元件为主的控制装置和以一套液压缸(每侧一个)为主的执行机构组成。检测元件主要有：测厚仪、测压仪(每侧一个)以及安装在液压缸上的四个位置传感器(每个液压缸两个)和两个压力传感器(每个液压缸一个)。21 什么是压电效应？试述压电传感器的类型及其各自的特点。答：压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。所谓压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变（包括弯曲和伸缩形变）时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。压电材料 它可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料。压电式传感器中用得最多的是属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。特点：压电式传感器的应用:压电传感器结构简单、体积小、质量累世、功耗小、寿命长，特别是它具有良好的动态特性，因此适合有很宽频带的周期作用力和高速变化的冲击力。22 试述磁电式传感器与电感式传感器在结构、原理及应用上的不同。答：（1）磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。磁电式传感器有时也称作电动式或感应式传感器， 它只适合进行动态测量。由于它有较大的输出功率，故配用电路较简单；零位及性能稳定；工作频带一般为101000Hz。 磁电式传感器具有双向转换特性，利用其逆转换效应可构成力(矩)发生器和电磁激振器等。根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为，则线圈内的感应电势e与磁通变化率d/dt有如下关系： 根据这一原理，可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。（2）电感式传感器利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。23 什么是光电效应？试述光电式转速传感器的工作原理及其在汽车实验上的应用。答：用光照射某一物体，即为光子与物体的能量交换过程，这一过程中产生的电效应称为光电效应 光电式转速传感器，基本用途有用在齿轮上，其工作原理是通过感测齿片的数量来间接感测齿轮的转速24 试述热电偶与热敏电阻的优缺点及使用方面的不同。答：热电偶优点：可测量到小范围内的温度，热响应快，耐振动和耐冲击，可以测量高温区缺点：变化率小，需修正冷接点温度；热敏电阻优点：可测量到小范围内的温度，变化率较大，固有电阻大，无需延长导线时的误差补偿缺点：变化率非线性，不适合测量高温区 习题：P126 4，10，11， 12， 13， 19 第五章 信号的调整与记录全桥接法：电桥工作中有四个桥臂的阻值随被测量而变化的的连接方式。半桥：电桥工作中有两个桥臂的阻值随被测量而变化的的连接方式。温漂：测量装置因温度变化引起的输出变化的现象。 温度补偿： 蠕变：材料在高温和低于屈服强度的应力作用下，材料塑性变形量随时间延续而增加的现象。电桥：将电阻、电感、电容等参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路。 交流电桥：采用的激励电源为交流电源的电桥是交流电桥。直流电桥：采用的激励电源为直流电源的电桥是直流电桥。集流环： 倍频程：若使每一频带的上限频率比下限频率高一倍，即频率之比为2，这样划分的每一个频程称1倍频程，简称倍频程。 1/3倍频程：如果在一个倍频程的上、下限频率之间再插入两个频率，使 4个频率之间的比值相同（相邻两频率比值=1.26倍）。这样将一个倍频程划分为3个频程，称这种频程为13倍频程。带宽：上下两截频间的频率范围称为带宽。滤波：让被刺信号中的有效成分通过而将其中的不需要的成分抑制或衰减的一种过程。低通滤波器：允许其截止频率以下的频率成分通过而高于此频率的频率成分被衰减的滤波器高通滤波器：只允许其截止频率以上的频率成分通过的滤波器带通滤波器：允许在中心频率附近一定范围内的频率分量通过，并抑制通带外频率分量的滤波器。带阻滤波器：可将选定频带上的频率成分衰减掉的滤波器。理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。电桥按供电电源可分为 交流电桥 和 直流电桥 两种。电桥按传感器所占的数量可分为 和 两大类。集流环按电刷不同可分为 块状电刷 和 丝状电刷 两类。根据信号的调制方式不同可分为 调幅 、 调频 和 调相 三种。滤波器按功能可分为 低通 、 高通 、 带通 和 带阻 四种。滤波器按电路所用的元件可分为 有源滤波器 和 无源滤波器 两种。恒带宽带通滤波器的中心频率为(fc1*fc2)/2，而恒宽比带通滤波器的中心频率为 （fc1*fc2)1/2 实际滤波器的主要指标有 纹波幅值、带宽 、截止频率和 倍频程选择性 。无源RC低通滤波器的上限截止频率为_ 1/(2f)_ ,频截频率处的幅值为_A0/(2)1/2。无源RC高通的滤波器下限的截止频率为_ 1/(2f)_ ,频截频率处的幅值为_A0/(2)1/2。已知信号中的最高频率成分为2000Hz，若要对此信号进行A/D采样，根据_采样定理 ，采样频率最少要_4kHz_。对于直流电桥的灵敏度，半桥单臂为_1/4U0_, 半桥双臂为_1/2U0_,全桥为_U0_。在某汽车车身强度试验中，测试系统采用全桥电路，四片应变版均为测力片，从应静态应变仪中得到的读数为100,若改为半桥电路，其读数为_25_。在某汽车车身强度试验中，测试系统采用半桥单臂电路，从应静态应变仪中得到的读数10,其实际的应变为_10 。若为半桥则实际为 5, 若为全桥则实际为 2.5 。直流电桥的平衡条件为：_R2/R1=R3/R4_。交流电桥的平衡条件为：_Z1Z3=Z2Z4_和_1+3=2+4_。交流电桥的桥臂1、4为电容式传感器和电阻，而桥臂2、4为纯电阻，其平衡条件为：_R1R3=R2R4_和_R2/C4 = R3/C1_。交流电桥的桥臂1、4为电感式传感器和电阻，而桥臂2、4为纯电阻，其平衡条件为：_R1R3=R2R4_和_L1R3 = L4R2_。1、 请简述信号调理的目的。答：信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。 1.传感器输出的微弱电信号，需要放大或进行阻抗变换，才能输送到显示、记录或分析仪器中去。2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。3.便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信进行调制解调处理。 2、 简述交直流电桥的平衡条件，应用的特点和注意点。答：直流电桥的平衡条件为R2/R1=R3/R4。交流电桥的平衡条件为Z1Z3=Z2Z4和1+3= 2+4。应用特点：若相连两桥臂电阻同向变化（即同时增大或同时减小），所产生的输出电压的变化将相互抵消；若相连两桥臂电阻反向变化（即两电阻一个增大一个减小），所产生的输出电压的变化将相互迭加；是为电桥的和差特性。注意点：需要调节零位平衡。采用交流电桥时要注意影响测量误差的一些因素，比如电桥中元件之间的互感影响、无感电阻的残余电抗、邻近交流电路对电桥的感应作用、泄露电阻以及元件之间、元件与地之间的分布电容等。3、集流环有哪几种？使用时需注意些什么问题？4、什么是电桥灵敏度？其影响因素是什么？答：S=Uo/(R/R)。1:导线的分布电阻2:电阻的精度3检流计的精度5、产生应变相同的多片应变片串联或并联于同一桥臂，能否提高电桥的灵敏度？为什么？答：不能。6、在受拉（压）、弯曲载荷的试件上，如何布片（即应变片在试件上的位置和方向）和接电桥，以消除弯曲的影响而只测出拉（压）？答：应变片位置 电桥接法7、在受拉（压）、弯曲载荷的试件上，如何布片（即应变片在试件上的位置和方向）和接电桥，以消除拉（压）的影响而只测出弯曲？答：应变片位置 电桥接法8、什么是低通、高通、带通和带阻滤波器，并画出相应理想滤器的幅频特性图。答： 9、滤波器的主要指标有哪些，在实际应用中要如何选择？答：1)纹波幅度d ：波动幅度d与幅频特性平均值A0相比应小于-3dB。 2)截止频率fc :幅频特性值等于0.707A0所对应的频率 3)带宽B：上下两截频间的频率范围称为带宽（恒带宽滤波器 B=fc2-fc1，恒带宽比滤波器 B=fc1（2n-1) ） 4)中心频率f0: 恒带宽带通滤波器：fo=(fc1+fc2)/2 2) 恒宽比带通: fo=5) 品质因数Q: 中心频率和带宽之比称为品质因数 6)倍频程选择性W:指在上截止频率fc2与 2fc2之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。 7)滤波器因素:滤波器选择性10、请设计一下限截止频率为1000Hz，上限截止频率为2000Hz的RC无源带通滤波器。答：F2=2000=1/(2)=1/（2*R2C2） R2C2=7.96/100000取电容C2=1uf 则相应的电阻R2=79.6 因此可选用可调电阻。F1=1000=1/(2)=1/（2*R1C1） R1C1=1.59/10000取电容C1=1uf 则相应的电阻R1=159 因此可选用可调电阻。11、有一电阻应变片，灵敏度为2.5, R=120,设电池电压为1.5V,若工作时其应变为1000u,问其R为多少，图中的是流表指示值的相对变化量为多少？能否从表中看出变化量？答： 12、请用实例分别说明霍尔传感器测量线位移、转速、电流原理，并画出方案简图，并加文字说明。答：将霍尔元件置于磁场中，当被测物理量以某种方式改变了霍尔元件的磁感应强度时就会导致霍尔电动势，把被测参数转换成电压量的变化。测量线位移 13、请用方案简图和文字举例说明用光电式传感器、磁电式传感器测量转速的工作原理。画出方案简图，并加文字说明。答：磁电式传感器课本89页，光电式传感器课本第六章 静态试验数据的处理静态数据：不随时间而变化的测量数据，一般是离散的带有误差的测量列。 插值：根据已知实验点的数据，找出一个原函数简单表达式，使它们在给定的若干点处符合试验值。一元非线性回归的方法有 多项式拟合 和 化曲线为直线拟合 。试验数据处理可分为 静态数据处理工科 和 动态数据处理 。静态数据的表达方式可分为 数字 、 图形 和 经验公式 三种。一元函数的插值方法有 图解法 、 线性插值法 和 拉格朗日插值法 。求经验公式的步聚为 确定函数类型 、 确定函数的参数 和 显著性检验第七章 信号及其描述确定性信号 ：可用明确数学关系式描述的信号非确定性信号：不能用数学关系式描述的信号能量信号：在所分析的区间（-，），能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件 一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号功率信号：在所分析的区间（-，），能量不是有限值此时，研究信号的平均功率更为合适一般持续时间无限的信号都属于功率信号阶跃函数：实数域上的某个函数可以用半开区间上的指示函数的有限次线性组合来表示函数：是一个理想函数，是物理不可实现信号白噪声 ：功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声.( 所有频率具有相同能量的随机噪声称为白噪声)频谱分析: 将信号源发出的信号强度按频率顺序展开，使其成为频率的函数，并考察变化规律。FFT ：快速傅里叶变换IFFT ： 泄漏 ：信号的能量在频率轴分布扩散的现象 概率密度函数：以幅值大小为横坐标，以每个幅值间隔内出现的概率为纵坐标进行统计分析的方法。它反映了信号落在不同幅值强度区域内的概率情况。 概率分布函数：概率分布函数是信号幅值小于或等于某值R的概率，其定义为： 概率分布函数又称之为累积概率，表示了落在某一区间的概率。 按信号随时间的变化特征分为 确定性信号 和 非确定性信号 。按信号幅值随时间变化的连续性分为 连续信号 和 与离散信号 。按信号的能量特征分为 能量信号 和 功率信号 。确定性信号可分为 周期信号 和 非周期信号 。周期信号可分为 简单周期信号 和 复杂周期信号 。非周期信号可分为 准周期信号 和 瞬态信号 。非确定性信号可分为 平稳随机信号 和 非平稳随机信号 。周期信号的频谱具有 离散性 、 谐波性 和 收敛性 。周期函数在频率中其频谱是 离散的 ，而随机函数的频谱是 连续的 。（连续的，离散的）由傅利叶级数三角函数推导出的傅氏变换是 单边谱 ,而由欧拉公式推导出的是 双边谱 。（单边谱，双边谱）* 有人说：非周期信号的频谱都是连续的。该说法是否正确，为什么？ 答：不正确 原因：准周期信号的频谱也是离散的。* 求正弦信号x(t)=x0sinwt的绝对均值u|x|和均方根值xrms* 求余弦信号x(t)=x0coswt的绝对均值u|x|和均方根值xrms* 求指数函数x(t)=Ae-at (a0 t0)的频谱。 * 求正弦函数sin2f0t的傅