工学测试技术试卷库含答案.doc

测试技术题库
by D.R.C
2011.1.15修改
1． 判断题
(1) 发动机排放废气中的氧气比其他成分气体的磁化率要低很多。( × )
(2) 用两种不同的金属导线组成的闭合电路，只要两端接点温度不同，就会在回路中产生热电流。(　√ ) 热电偶
(3) 柴油机进水温度一般使用热电偶测量，排气温度一般使用热电阻测量。（ 错
(4) 水银温度计不能看作为一个测量系统。 ( × ) P3简单测试系统
(5) 弹簧管式压力计适合于作动态压力测量。( × ) 适用稳态压力仪表
(6) 腰轮流量计(罗茨流量计)的两个转子每转动一周,就有2倍于计量腔容积的流体由出口排出。(　× ) 4倍流量计P134-135
(7) 选择测量仪表的量程时应尽可能使指示值接近于满刻度。( √ ) P4-5
Ps。个人认为此题是错的，老死讲的却是对的。
(8) 半导体热敏电阻与一般金属导体热电阻相反，其阻值随温度升高按指数关系急剧下降。(　√ ) 半导体电阻温度计P39
(9) 在船上适合用吸收式测功仪测量发动机的输出功率。( )
(10) 测振仪一般有位移计、速度计和加速度计。 ( √ ) P210
(11) 噪声是一种电磁波。( × )
(12) 涡街流量计测流体速度，当涡列间隔h和漩涡间隔L满足h/L=1.280时，涡列就能保持稳定。（ × ） h/L=0.281涡街流量计P129
(13) 声压的数值不随声源与测点之间的距离而改变，受环境的影响较小 。( × )
前半句话对，受环境影响较大
(14) 云母水位计处于汽包外，由于散热，会导致显示水位高于汽包内实际水位。（ × ）显示水位低于汽包内实际水位云母水位计P142
(15) 激光可以用来测量流体的速度。(√ ) 激光多普勒测速计P115
(16) 水力测功机最大功率吸收点大于发动机最大输出工况点则达到匹配要求。( 对 )P194
(17) 热电偶产生的热电势由温差电势和接触电势组成 √　) 热电偶P19
(18) 应变式转矩测量仪是利用应变原理来测量扭矩的。( √ ) 应变式转矩测量仪P188
(19) 压电式测振传感器属于参数型传感器。 ( √ ) 发电型传感器 测振传感器的选择和使用P206
(20) 响度级与声压级是同一概念的不同说法。( × )
(21) 激光可以用来测量构建的厚度。（ √ ）
(22) 金属电阻应变片的测量灵敏度小于半导体的灵敏度。（√）
(23) 测量装置的灵敏度高，其测量范围越大。（ × ）

2. 填空题
(1) 非确定性信号可分为 平稳随机信号 和 非平稳随机信号 两类。
(2) 任何一个测试系统，都要有 感受元件 、 传递元件 和 显示元件 三个主要作用元件组成。 测试系统P2
(3) 热电偶的三条重要定律是 均质导体定律、 中间导体定律 和 中间温度定律。
热电偶回路的基本定律及其应用P20
(4) 罗茨流量计（腰轮流量计）中两轮每转一周，有 4 倍于计量腔容积的流体排出。
(5) 声级计 是噪声测量中使用最广泛的仪器。 噪声测试仪器P223
(6) 系统误差的特点是：在同一实验中，其误差的大小及符号或是 固定不变 或是 一定规律的变化 。 测量误差的分类P7
(7) 常用的转速传感器有 光电式测速传感器（又分为直射式和反射式） 和 磁电式测速传感器 。 转速传感器P176

(8) 根据转子的结构不同，水力测功器分为 盘式、柱销式、涡流式 水利测功器P194
(9) 金属导体的电阻一般是随温度的升高而 增大 ；半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而 减少 。
(10) 相关分析可分为 自相关分析 和 互相关 分析。
(11) 用于功率测量的测功器根据其测量扭矩方式不同分为 吸收型 和 传递型 两大类。
(12) 热线风速仪测速原理有 等温 法和 等电流 法。 热线风速仪P111
(13) 节流压差式流量计中，常用的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管 节流差压计P118
(14) 确定性信号分为 周期信号 和 非周期信号 两种类型的信号。
(15) 常见的金属热电阻变换器有 金属热电阻　和 半导体热电阻 。 电阻测温原理P35
(16) 压电效应一般分为 纵 压电效应和 横 压电效应，分别应用于测量 高（高/低）压和 低 （高/低）压。
(17) 检振器所采用的测量坐标系分为 相对式 和惯性式两大类。
测振基本原理及测振传感器P199
(18) 二阶测试系统的动态特性主要取决于 频率比 和 阻尼比 两个因素。
(19) 测定排气烟度的方法主要有 滤纸式烟度计、 透光式烟度计 和 重量式 烟度计。
(20) NOX通常采用 化学发光气体 分析仪测定，而CO及CO2通常采用 吸收红外气体 分析仪测定。 P169、P167
(21) 接触式 测温是基于热平衡原理，非接触式 测温是基于 热辐射 原理
(22) 热电偶的冷端温度补偿方法有 补偿导线法 、计算修正法、冰浴法、仪表机械零点调整法 、参比端温度补偿器、多点冷端温度补偿法等。
热电偶参比端温度的恒定及补偿P22-26
(23) 测量结果表明，应变片的灵敏系数恒小于线材的灵敏系数。原因主要是胶层传递变形失真及横向效应。
(24) 传感器按信号变换特征可分为 参数式传感器 和 发电式传感器。
(25) 平稳随机信号包括 各态历经信号 和 非各态历经信号 两种类型的信号。
(26) 光电池是利用 光生伏特效应 制成的
(27) 液柱式压力计读数时，水应该凹面谷底读起，水银应从凸面顶峰读起。从表面张力考虑

3. 名词解释(仅供参考)
(1) 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
(2) 系统误差
每次测量同一量时呈现出相同的或者确定性方式的那些测量误差。特点：在同一实验中其误差值的大小及符号或者固定不变或者按照一定规律变化；产生原因：仪表制造、安装或使用不正确或实验装置受外界干扰
(3) 传递函数
直观的反应了测试系统对不同频率成分输入信号的扭曲情况
(4) 精度
测量某物理量时，测量值与真实值的附和程度
(5) 磁风（试卷参考答案）
当含氧气样进入分析仪中，氧气将受其中磁场吸引而进入水平通道，同时对气体加热，气体温高，受磁场的吸引力减小，从而受后面磁化率的冷气体推挤，将排出磁场。于是在水平通道中不断有氧气形成磁风。

(6) 随机误差
每次测量同一量时，其数值均不一致，但却具有零均值的那些测量误差。测量次数够多是这种误差分布服从统计规律。产生原因：测量人员的随机因素。设备收到干扰，一起灵敏度不够等。
(7) 准周期信号
由多个周期信号合成，但各信号频率不成公倍数。如x(t)=sin(t)+sin(21/2t)
(8) 压电效应
对于某些电极化警惕，在沿一定方向对其施加压力或拉力而使其变形时，其表面上会产生电荷，当出去外力后，有重新恢复到不带电的状态
(9) 霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应
(10) 采样定理
采样定理，又称香农采样定理，奈奎斯特采样定理
如果信号是带限的，并且采样频率高于信号带宽的一倍，那么，原来的连续信号可以从采样样本中完全重建出来。
(11) 压阻效应
在一块半导体的某一轴向施加一定的应力时，其电阻率产生变化的现象
压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷
(12) 灵敏度
仪表传感器等装置与系统的输出量的增量与输入量增量的比;
量仪器的响应变化值除以相应激励变化值。

(13) 应变效应
导体或半导体在受到外界力的作用时，产生机械变形，机械变形导致其阻值变化，这种因形变而使阻值发生变化的现象称为应变效应
(14) 声压级
给定声压与参考声压之比的以10为底的对数乘以20，以分贝计
(15) 周期信号
经过一定时间可以重复出现的信号，满足条件：
X(t)=x(x+nT)

4. 简答题

（1）说明采用频域分析的意义。
（2）简述参数式传感器和发电式传感器的区别，并各举出相应的例子。
参数式传感器:从外部供给能量并有被测量控制外部供给能量的变化
例如：电阻应变片
发电式传感器：直接由被测对象输入能量使其工作
例如：热电偶温度计、压电式加速度计
（3）热电偶参比端温度的补偿方法有哪些？
1、补偿导线法：用补导线代替部分热电偶丝作为热电偶的延长部分，是参比端移道离被测介质较远的温度恒定的地方。
2、计算修正法：利用中间温度定理对参比端温度不为0度
3、冰浴法：将参比端直接置于0摄氏度下，而不需进行冷端温度补偿。
4、仪表机械零点调整法：如果热电偶参比端温度比较固定，与之配套的现实仪表机械零点又比较方便。采用此法
5、参比端温度补偿器：利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶参比端温度变化而引起的热电势变化的一种电路。
6、多点冷端温度补偿法：利用多点切换开关可把几支甚至几十支同一型号的热电偶街道一块仪表上，这时只需要一个公共的冷端补偿器即可。或者把所有热电偶的冷端街道一个接线盒里，在这个和在里放置着补偿热电偶的热端。

（4）请解释示功图测试中通道效应。
（5）说明水力测功器的特性曲线中各线的含义。

OA－表示测功器在最大负荷时吸收的功率，即测功器内腔充水量最大时，所能吸收的最大功率，一般与转速呈三次方关系；
AB－表示测功器的制动力矩最大时所能吸收的功率，即最大制动力矩线；
BC－最大功率限制线，由测功器出水温度及最大循环水量确定；
CD－最大转速限制线，表示测功器的转速极限；
DO－空载线，表示测功器在最小负荷时吸收的功率，即测功器内腔的水最少时，所能吸收的最小功率。

(6)说明二阶测量装置的阻尼比的值多采用0.6～0.7的原因。
时域分析：二阶系统对阶跃信号的响应，当ξ=0.6-0.8之间，系统以较短时间进入稳态误差+（2%～5%）范围
频域分析：从实现不失真测试的条件出发，当ξ=0.6-0.8之间，可以获得较为合适的综合特性。计算分析表明，当ξ=0.7时，在0-0.058ωn的频率范围内，幅频特性的变化不超过5%，同时相频特性接近与直线，因而所产生的相位失真也很小
(7)发动机废气排放中NOX、CO、CO2、HC、O2通常采用什么测量仪器测得？
CO和CO2：不分光红外分析仪（NDIR）测量；
NOx: 化学发光分析仪（CLD）测量；
HC: 氢火焰离子化分析（FID）测量；
氧（O2）：常用顺磁分析仪测量
（9）为什么压电式传感器一般不用于静态或准静态信号测量？（试卷参考答案）
在压力测试系统中，尽管采用了时间常数较高的电荷放大器，但电荷泄漏造成电压的读数误差还是存在，不适用于测量频率太低如静态信号的测量。

（10）弹性式压力计测压的基本原理。
利用各种形式的弹性元件作为敏感元件来感受压力，并且以弹性元件受压变形后发生的反作用力与被测压力相平衡的原理制成的
（11 ）测量仪表的主要性能指标有哪些？请简要说明其含义。
量程：仪表能测量的最大输入量与最小输入量之间的范围
精度（精确度）：测量某物理量时，测量值与真值的复合程度。
灵敏度：仪表在做静态测量时，输入端的信号增量Δy与输入端信号增量ΔX之比
分辨率：仪表能够检测出被测量最小变化的能力。
稳定性：在规定的工作条件下和规定的时间内，仪表性能的稳定程度，它用观测时间内的误差来表示
重复性：在同一测量条件下，对同一数值的被测量惊醒重复测量时，测量结果的一致程度。
温度误差：当环境温度偏离仪表的定标温度（20摄氏度）时，其输出值的变化
零点漂移：仪表工作的环境温度偏离20摄氏度时，零位的温度误差随温度变化而变化的变化率
动态误差：在对随时间变化而变化的物理量进行测量时，仪表在动态下的读数和它在同一瞬间系相应量值的静态读数之间的差值。
频响特性
（12）说明色谱法的基本原理。P153
首先，让含有待分析器样的介质流过对气样的不同成分有不同的吸附或溶解作用的固定相，气样个成分被分离，然后，依次进入检测室，在检测室中对分离的单一成分一次测量，输出的是按时间分布的幅值不同的一组信号，称为色谱图，图中信号峰值对应的时间称为保留时间。测出保留时间就可以定性确定相应信号所代表的物质。浓度用个信号曲线包围的面积与全部信号曲线包围的面积的比值来确定
（13）电阻应变片的粘贴步骤。
一手捏住应变片的引出线，一手拿502粘合剂小瓶，将瓶口向下在应变片基底底面涂抹一层（一滴即可）粘合剂，涂粘合剂后立即将应变片底面向下平放在试件贴片部位上，并使应变片底基准线与试件上的定位线对齐，将一小片玻璃纸（包应变片的袋—聚四氯乙烯薄膜）盖在应变片上，用手指按压挤出多余粘合剂（注意按压时不要将应变片移动），手指保持不动约一分钟再放开，轻轻掀开玻璃纸膜，检查有无气泡、翘曲、脱胶现象。
再将玻璃纸盖在应变片上，一手指按压在应变片引出线端上，另一手指捏住引出线轻轻提起使之与试件脱离。
检查应变片位置是否正确、粘贴质量是否可靠，如果不合格取下重贴。
(14) 说明扭矩仪的基本工作原理。
通过测量轴扭转角（相位差式，弦振动式）或轴表面切向力（电阻应变片式，扭磁式）来确定扭矩

（15）转子（浮子）流量计工作原理？(试卷参考答案)
利用流体流动的节流原理进行流量测量的仪表，与差压式流量计相比，它们之间的主要差别在于：差压式是在节流元件的开孔面积不变条件下，测量压差的变化来求取流量，而转子式流量计是压差恒定条件下进行

（16）请说明静压式液位计的工作原理。P141
基于不可压缩液体的液柱高度与液体产生的静压成比例关系，因此，只要测量出液体的静压便可知道液面的高度

(17 ) 请说明什么是系统不失真测量条件？
l 时域中不失真测试的条件 ：
此式表明装置的输出波形和输入波形精确地一致，只是幅值放大了A0倍和时间上延迟了t0而已
l 频域中不失真测试的条件：
运用时移性质对上式作傅氏变换得

若要求装置的输出波形不失真，则其幅频和相频特性应分别满足：
A(ω)=A0=常数
φ（ω）=-t0ω 。

（18）信号数字化采样时，对频率有什么要求？工程实际中如何处理。
采样频率应不小于输入模拟信号频谱中最高频率的两倍，一般实际应用中采样频率为信号最高频率的5至10倍。显然，采样频率越高，采样输出的信号就越接近连续的模拟信号。

（19）比较铂热电阻和铜热电阻的特点。
铂热电阻：
优点：精度高，稳定性好，性能可靠，尤其是耐氧化性能很强
缺点：电阻温度系数比较小，价格贵；
铜热电阻：
优点：价格便宜，在一般测量精度要求不高，温度较低的场合，普遍使用
缺点：电阻率小，支撑相同阻值的电阻时，铜电阻丝要细，机械强度不高或者就要更长，停机增大，铜容易氧化
(20 ) 涡街流量计的工作原理是什么？P129
工作原理：把一个非流线型的对称体（如圆柱体）垂直插在管道中，流体绕流时，由于附面层分离把圆柱体左、右两侧后方会交错出现漩涡、并形成涡列。卡门证明：当涡列间隔h和漩涡间隔L之比h/L=0.281时，涡列就保持稳定有f=Src/d
(21) 热磁式氧气分析仪的工作原理是什么？P162
其原理是利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定烟气中含氧量。氧气为顺磁性气体（气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气体），在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。在该处设有加热丝，使此处氧的温度升高而磁化率下降，因而磁场吸引力减小，受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场，由此造成“热磁对流”或“磁风”现象。在一定的气样压力、温度和流量下，通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。由于热敏元件（铂丝）既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻，又作为加热电阻丝，在磁风的作用下出现温度梯度，即进气侧桥臂的温度低于出气侧桥臂的温度。不平衡电桥将随着气样中氧气含量的不同，输出相应的电压值。

(22) 说明节流差压式流量计的工作原理。
在气体的流动管道上装有一个节流装置，其内装有一个孔板，中心开有一个圆孔，其孔径比管道内径小，在孔板前燃气稳定的向前流动，气体流过孔板时由于孔径变小，截面积收缩，使稳定流动状态被打乱，因而流速将发生变化，速度加快，气体的静压随之降低，于是在孔板前后产生压力降落，即差压（孔板前截面大的地方压力大，通过孔板截面小的地方压力小）。差压的大小和气体流量有确定的数值关系，即流量大时，差压就大，流量小时，差压就小。流量与差压的平方根成正比。
(23 ) 液体介质超声波液位计为何要设置校正探头？

（24）何为测试仪器的静态特性和动态特性？
测试装置的静态特性：在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。线性度、灵敏度、稳定度和漂移
动态特性：动态特性是指输入随时间变化时，测试装置输入
与输出间的关系。
（25）电容式传感器可用于测哪些物理参数？举两个例子。
位移、振动、角度、加速度
电容式位移传感器
电容式加速度传感器
电容式差压传感器
（26）请说明热线风速仪的工作原理。P111
等电流法测量流体流速的原理：当人为地用恒定电流对热丝加热时，由于流体对热线有冷却作用，而流体冷却能力随流速的增大而加强，因此，可根据热线温度的高低（即热丝电阻值的大小）来测量流体的速度，这便是等电流法测量流体流速的原理。在某恒定电流下，流体流速和热丝电阻的关系，课事先在校准风洞上标定出来。
等温法测量流体流速的原理：如果保持热丝的温度一定（即电阻一定），则可建立热线电流和流体速度的关系。热线与流动方向正交时，流体对热线的冷却能力最大，随着而这交角不断减小，流体对热线的冷却能力将不断减小。
(27) 说明弹簧管式压力计的工作原理。P66
弹簧管压力计主要有弹簧管、齿轮传动机构、指针等部分构成，弹簧管又称为波登管，是一根一端固定的C形椭圆截面的管子，管子的自由端是封闭的，在波登管内部加压时，其截面积因力的作用变圆，结果使波登管伸展，自由端产生位移，借助拉杆，带动齿轮传动机构，是固定在齿轮上的指针旋转，从而指示出被测压力值。
5. 计算题与分析（见书上例题）
(1)用精度为0.5级、量程为0～10MPa的弹簧管压力表测量某动力机械流体的压力，示值为8.5MPa，试问测量值的最大相对误差和绝对误差各为多少？
（2）用量程为0～10A的直流电流表和量程为0～250V的直流电压表，测量直流电动机的输入电流和电压，示值分别为9A和200V，两表的精度皆为0.5级，试问：

1）电流和电压实测读数可能出现的相对误差和绝对误差分别为多少？
2）电动机输入功率可能出现的最大误差为多少？
（3）已知柴油机输出轴的有效功率与该轴的转速和测功器测力机构指示值的函数关系式为 N=0.001P·n
式中N——有效功率（kw）；
P——测功器指示值（kg）；
n——转速（转/分）。
P与n均为直接测量量，其测量结果如下表
等精度测量次数
1
2
3
4
5
6
P(kg)
3.1
3.1
3.2
3.1
3.1
3.2
n(rpm)
1485
1483
1486
1490
1486
1486
试求被测柴油机的有效功率。
（4）用应变片搭成电桥测量如图所示两种情况的力，请回答下列问题：

A

B

1）两种情况下，应变片应接在电桥哪两个臂上？
2）两种情况下，应分别采用什么措施来抵消温度变化引起的电阻值变化？

附录：
1、从不同角度对信号进行分类，常用分类法归纳如下：
(1) 按信号随时间的变化规律分类。

(2) 按信号幅值随时间变化的连续性分类。

(3) 按信号的能量特征分类。