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<测试技术 > 复习题
二填空题
11 当测量系统的脉冲响应时，信号虽时间的延长而_ _____________，而许多噪声和误差的影响是____________ ，所以开始部分的信噪比 __________ ，随找信号的衰减，信噪比 __________________。
12在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特性等于该过程的集合平均统计特性，则该过程叫_________________ 。
13 对于线性系统，若输入为x(t)=x0ejωt ,则其输入为y(t)=y 0e j(ωt+φ0) 这个性质称为 ____________。
14 频率不同的两个正弦信号，其互相关函数Rxy（ τ）=_______________
.15 矩形窗函数的 ___________ 最窄 ，旁半则_____________ ，泄漏 较_____________- 。
16 描述测试系统动态特性的数学模型有 ____________、____________ 。
17 调频是利用信号电压的________控制振荡器，使输出为等辐波，该等辐波的__________取决于信号电压。
18压电传感器的频率响应上限决定于___________。频率响应的下限决定于__________ 。
19 电阻应变片敏感元件的敏感度S= Dr/R（Dt/L）__________ .对于金属丝应片 ，S主要取决于________-；对半导体应变片，S主要取决于____________- 。
20 差动变压器是位移传感器是将被测位移量的变化转换线圈 __________-系数的变化，两个次极线圈要求____________________ 串接。
11幅值衰减；恒定的；好；变差
12 各态经历随机过程（或变历随机过程）
13 频率保持性
14 0
15 主瓣；较大；大
16 微分方程；频响函数
17 幅值；频率
18 传感器的固有频率；放大器的反馈电容和反馈电阻
19 （1+2 µ）ε+∏LEε; （1+2 µ）ε; ∏LEε
20 互感；反向
1、在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征，这样的平稳随机过程称为 随机过程。
2、 信号的时域描述是信号时间历程的直接记录，频域描述则反映了信号的
。
3、涡流式传感器的变换原理是利用 在交流磁场中的涡流效应。
4、若测试系统由两个环节并联而成，且各个环节的传递函数分别为H1（S）和H2（S） ，则该系统的传递函数为 。
5、压电式传感器是 传感器，既可将 转换为 ，反之也可实现逆向变换。
6、若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样的离散信号的频谱会发
生 现象。
1、 各态历经 2、 频率结构 3、 金属导体 4、 H(s)=H1(s)+H2(s)5、 双向可逆性（能量转换型、无源、接触式）机械能 电能 6 、频混（或混叠）
1、构成信号x(t)的各频率分量的集合称为 。
2、如果函数δ与某一连续信号f(t)相乘，则其乘积在τ=0处得到 ，其余各点（t≠0）之乘积为零。
3、两个传递函数各为H1(S)和H2(S)的环节，其串联后所组成的系统的传递函数H(S)为 。
4、已知滤波器的带宽为B它对阶跃响应的建立时间为T ，则B和T的关系为 。
5\两相邻臂R+ΔR所示电桥的输出Uy为
1、频谱； 2、f(0)δ(t)3、 H1(s)H2(s)
4、BT=常数 5、 0
一判断题
1 如果隔振台对低频激励起不了明显的隔震作用，但对高频激励却有很好的隔振作用，那么，隔振台是高通滤波器。
2 一个信号不能在时域或频域上都是有限的。
3 对于变间隙式电感传感器，只要满足△d《d0 的条件，则灵敏度就可视为常数。
4 周期信号的谐波分量是以一定的规律集中在一些离散的频率上，非周期信号则是以一定的密度分部在负无穷到正无穷的连续频带内。
5 由同一材料构成的电热偶，即使两端点温度不等
8 测量小应变时，应选用金属丝应变片；测量大应变时，应选用半导体应变片。
9 交流电桥的输出信号经放大后，直接记录就能获得其输入信号的模拟信，也不会形成热电势。
6 最小二乘法求参考直线的基思想式是是剩余误差的和为最小。
7 系统的传递函数Hs）=Y(s)/X(s),Y(s)、X(s)分别为响应与激励的拉式变化，该函数表明H(s)将随X(s)减小而增大。号了。
10 IEEE 488是常用的通用串行接口总线标准，。
一判断题
1×；2√；3√；4×；5√；6×；7×；8×；9×；10×；
三问答题
21 试述传感器选用的一般原则。
22 简述测试系统静态特性的指标。
23简述常用的温度测试方法及相应的传感器原理。
24 一介测试系统和二介测试系统主要涉及哪些动态特性参数？这些动态特性参数的取值对系统性能有何影响？一般采用怎样的取值原则？
三问答题
21 （1）与测量条件有关的因数：测量的目的；被测量的选择；测量范围；别测量的幅值和频率；精度要求；时间要求。
（2）与传感器有关的指标：选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确性、测量方式6个方面的问题。
（3）与使用环境有关的因素：安装现场条件；环境条件；信号传输距离；测试现场的公率容量等。
（4）与采购和维修有关的因素：价格；零配件的储备；售后服务；交货日期等。
22 答：测试系统静态特性指标有：灵敏度、漂移、线性度、重复精度、迟滞等。
23 答：（1）接触式测温法。
①膨胀式：根据热胀冷缩原理设计，如液体、气体和金属膨胀式温度计；
②电阻式：根据电阻温度效应设计，如电阻式、半导体温度计；
③热电偶：根据热点效应设计。
（2）费接触式测温法：基于热辐射效应，如红外式温度计。
24 答：测试系统的动态特性指标：一阶系统的参数是时间常数τ；二阶系统的参数是固有频率ω0和阻尼比ζ.
一阶系统的时间常数τ 值越小，系统的工作频率范围越大，影响速度越快。
二阶系统的阻尼比ζ 一定时，ω0 越高，系统的工作频率范围越大，响应速度越快；阻尼比 ζ 的取值与给定的误差范围大小和输）。入信号的形式有关。为了增大系统的工作频率范围和提高响应速度，工程上一般选取ζ=（0.6——0.7）
1、 用传感器时要考虑哪些问题？
2、 光电转换元件有哪些优点？
3、 采用数字线号处理方法对测试信号进行分析前，必须对所获取分模拟信号进行哪些预处理工作？
1、 答：选用传感器要考虑的问题有：① 灵敏度；② 响应特性；③ 线性范围；④ 稳定性；⑤精确性；⑥ 测量方法。
2、 答：光电转换元件的优点是：灵敏度高，体积小，重量轻，性能稳定，价格便宜。
3、 答：① 如果处理前为调制信号首先要进行解调，如果不是调制信号则不需解调；② 抗混滤波；③ 消除直流分量（当测试信号中不应有直流分量时）；④ 电压幅值处理，使幅值适应于A/D转换器的动态范围。
1、有下列传感器：电阻应变片、磁敏电阻霍尔元件、气敏传感器、湿敏传感器、光电耦合器、压电传感器、电容传感器、热敏电阻、CCD电荷耦合器、压阻式传感器、光纤传感器、磁电传感器、光电二极管、差动变压器、热释电器件、磁敏晶体管、电涡流传感器、光电池、超声波传感器、热电偶、红外线传感器、色敏传感器，问：可以进行位移测量的传感器有哪些？可以完成温度测量的传感器有哪些？半导体式传感器有哪些？光电传感器有哪些？用于磁场测量的传感器有哪些？进行振动（或加速度）测量的传感器有哪些？利用物体反射进行非电量检测的传感器有哪些？
2、什么叫做调制？什么叫做解调？在测量中为何要将信号先调制然后又解调？
3、一精密高速机床，传动部分由电动机、齿轮、滚动轴承等组成，因操作不当产生了振动现象。现要求：（1）组成一个测量该振动加速度的测试系统（以框图形式表述）（2）简述传感器的选用原则；（3）简述框图各组成部分的作用。
1、答：
（1）可以进行位移测量的传感器有光纤传感器、差动变压器电阻传感器；
（2） 可以完成温度测量的传感器有热电偶、热敏电阻、热释电；
（3） 半导体是传感器有磁敏、霍尔元件、气敏传感器、压阻传感器；
（4） 光电传感器有光电偶合器、色敏 传感器、光纤传感器、光电二极管；
（5） 用于磁场测量的传感器有霍尔器件、磁敏晶体管；
（6） 进行振动（或加速度）测量的传感器有磁电传感器、压电传感器；
（7） 利用物体反射进行非电量测检的传感器有超声波传感红外线传感器。
2、答：把缓慢变化的信号变为频率适当的交流信号的过程为信号调制；把调制过的交流信号还原到原来的信号的过程称为解调。调制的目的是为了便于信号的处理与放大。

3、答:
(1)测量该振动加速度的测试系统如图16.4所示

被测对象
压力加速度计
电荷放大器
数字信号处理
显示记录

（2）测量对象为高速、精密机床的震动，其频率较高、振幅不太大，宜采用压电加速度计。
（3）被测对象产生的振动，其加速度被压电加速度及转换为电信号（电荷），然后被电荷大器转换为被放大了的电压信号，经过信号的预处理及A/D转换和运算处理后得到处理数据，再经显示记录，即可得到测量处理结果。
|（4）应采取步骤为：①信号预处理；②采样和量化(A/D转换)；③确定分析信号的长度T和数据点数N;④选窗函数（加窗）；⑤进行FFT运算，从而得到信号的频谱
五、计算题
38 已知信号的自相关函数Rx（ τ）=(60/τ)sin(50τ),求该信号的均方值Ψ2 x
39 用一个时间常数为 =0.0005sd的一介装置作正弦信号的测试，如果要求限制在5%yi以内。试问(1) 该装置所能测量的正弦信号的最高频率为何值？（2）利用该装置测量周期为0.02s的正弦信号，其幅值误差将为多少？
40 图16.10所示为某一阶测试装置的幅频和相频特性曲线，分别对系统输入信号 x1(t)=A1sinω1t+A2 sinω2t和x2(t)= A1sinω1t+ A3sinω3t，试问输出信号会不会失真，为什么？
38（1）该信号的均值为零，所以Ψ2x=Rx(0)）

(2)Rx(τ)=(60/τ)sin（50τ）=60×50×sin（50τ）/（50τ）
(3) Ψ2x= Rx(0)=lim〔60Ⅹ50sinC(50τ)〕=3000.
39 (1) τ=0.0005s,根据公式A(w)=1/√1+（ωτ）2＞95%DE得，ω＜657.3。
（2）ω=2∏/T=3.147, τ=0.0005s,由A(ω)=1/√1+(ωτ)得，A(ω)=0.988,幅值差为1.2%。
40 解：输入信号x1(t)=A1sinω1t+A2sinω2中，最高频率为ω2。对测量系统来说，ω2处于幅频特性的平直段，处于相频特性的过零点的直线上，因此能不失真的输出。
输出信号x2(t)=Asinω1t+sinω3t中，最高频率为ω3，ω3已超出系统不失真输出范围，处于非线性段，因此会失真。
1、 某光线示波器的振动子输入i(t)为单位阶跃信号，如图1所示，输出
θ（t）为如图2所示的衰减振动，试根据图中数据来确定该振动子的频率ω○ 及阻尼比ζ○
I
i(t)
o
o
t
3
θ(t)
o
o
t

6.28ms
M2
M1

图1
图2

2、 求传递函数为H(s)=5/（1+0.01s）的系统对正弦输入x(t)=10sin62.8t的稳态响应y(t),并求出幅值误差和响应误差。
1、 解；由图2可得衰减振动的周期为6.28ms=6.28×10-3s`即衰减振动的频率fd=1000/6.28,相应的ωd=2Πfd=1000r/s。阻尼比ζ与振幅衰减的关系为：1nM1/M2=2Πζ/√1-ζ2,图2 中注明1nM1/M22Π。故有ζ/√1-ζ2=1解得ζ=1/√2=0.707；衰减振动ωd于无阻尼振动ωn的关系为: ω d=ωn√1-ζ2代入ζ值,得: ωn=√2ωd=1410r/s
2、解；由频率保持性知:y(t)=10|H(ω)|sin[62.8t+Φ(ω)]；
且|H(ω)|=S/√1+(ωt)2 =5/√1+(0.01×6.28)2=4.23
Φ(ω)= αrctan(ωt)= αrctan(0.01×6.28)=- 32。
所以y(t)=42.3sin（62.8t-32。），幅值误差为5×10-42.3=7.7，相位差为32。。
1、用一阶测量仪作100Hz正弦信号的测量，如要限制振幅误差在5%以内，则该测量仪的时间常数τ应设计成多大。
2、试给出一节系统的微分方程、频率响应函数的表达式，并举例说明具体哪些系统属于一阶系统。（2）、线性测量系统的传递函数为H（S）=1/（1+0.1s）,并知道该系统稳态输出y(t)=10sin(30t-45о),试求其输入信号x(t).
（1）解：一阶测量仪的频率响应函数为H(jω)=1/(1+jω),幅频特性为H(
ω)=1/√1+(τω)2.欲使误差小于5%,则H(ω)应大于0.95。已知ω=2ΠF=200Π,故：1/√1+（200Πτ2）2应大于0.95，解得：τ＜0.000523.
（2）①一介系统的微方程、频率响应函数的表达式为：a1（dy(t)）/（dt）+a0y(t)=b0x(t),H(jω)=1/(jωτ）=1/（jωτ+1）
如：弹簧——阻尼机械系统、RC电路、液柱式温度计、热电偶等。
②ω=30，τ=0.1，则x(t)=10√10sin(30t-45○)+arctan3
二、选择题
2、磁电式传感器是把被测物理量转换为 的一种传感器。
A磁阻变化量 B电荷量 C 电感变化量 D 感应电动势
3、设某信号中最高频率为fc，按采样定理，采样频率fs 必须
A 大于fc的（3——4）倍 B 大于fc的2倍 C 等于fc的2倍
D 小于fc的2倍
2、二阶装置动态特性参数是它的 。A时间常数τ;B传递函数H(S);C 固有频率ωo和阻尼比ζ;D功率谱
3、RC低通滤波器中，RC值越大则 。A上截止频率越低B 下截止频率越低C上截止频率越高D 下截止频率越高
4-1 判断下列论点是否正确。
⑴ 两个周期比不等于有理数的周期信号之和是周期信号；否
⑵ 所有随机信号都是非周期信号；否，随机初相位的正弦信号训是周期信号
⑶ 所有周期信号都是功率信号；是
⑷ 所有非周期信号都是能量信号；否
⑸ 模拟信号的幅值一定是连续的；否
⑹ 离散信号即就是数字信号。否

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