传感技术 复习题.doc

一.填空题:
1.同频的正弦信号和余弦信号,其相互相关函数是(存在 )的.
2.压电式传感器使用(电荷)放大器,此方法使传输电压几乎不受电缆长度的影响.
4.一阶系统的时间常数为T,被测信号的频率为1/T,则信号经过测试系统后,输出信号与输入信号的相位差为(-45o).
5.变间距式电容传感器的灵敏度与(极距平方)成反比,所以适合于微小位移的测量.变面积式电容传感器的灵敏度与(极距)成反比,所以不适合微小位移的测量.
6.测试系统的静态特性有(线性度)、（灵敏度）、（回程误差）。
7某信号能够用明确的数学关系式来描述，可以准确预计其来任意时刻的值，则该信号称为（确定性信号）。
8可变磁阻式传感器的灵敏度与气隙大小的关系是：气隙越小，灵敏度（越大）。
10数字信号是指明时间和幅值都具有（量化）特性的信号。
11虽然信号可在时域或频域中描述，但是其（能量）是不变的。
12带滤波器的中心频率F=500HZ，负3分贝点的带宽B=10HZ，则该滤波器的品质因数Q=（50）。
13周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有（收敛性 ）和（ 谐波性）特性。
14压电式传感器是利用某些材料的（压电 ）特性来制作的传感器。
15正弦信号的自相关函数是一个同频的（余弦 ）函数。
16A/D转换是将（模拟 ）信号转换成（数字 ）信号的装置。
18磁带记录仪快录慢放将使重放信号的频带（压缩 ）。
20当被测量是一个单向向量，要求传感器单向灵敏度（高 ），其横向灵敏度（低 ）。
23周期信号的频谱具有（离散 ）特点，瞬变非周期信号的频谱具有（连续）特点。
27一阶系统的动特性参数是（时间常数τ ），为使动态响应快，该参数（小 ）。
24测试系统应包括（传感器）、（测量电路）、（前置放大器）、（信号调整）、（数据显示）等五个部分。
25测量装置的特性描述有（ 静）态特性描述和（动 ）特性描述。
26由信息与信号的关系可知，信号是信息的（载体 ）。
27根据采样定理，被测信号的频率W1与测试系统的固有频率W2关系是（W2>=2W1 ）。
28表示无用信息的信号又称之为（噪声）或（干扰 ）。
31物性型传感器的最大特点是（ 需要电源）。
32变间隙式电容式传感器常作成差动的，其主要目的之一是（提高线性度 ），目的之二是（提高灵敏度 ），目的之三是（ 减小干扰）。
33各态历经平稳随机信号的均值表示信号的（直流（或均值））分量；方差表示信号的（波动 ）分量。
34描述周期信号的工具是（富式级数 ）。
36获得非周期时域信号的频谱用（富式变换 ）数学工具。
37若测试装置实现不失真测量，则该装置的幅频特性是：A（w)=(常数),该装置的相频特性是&（W）与W成（ 线形）或称（比例 ）关系。
38半导体应变片传感器的工作原理是基于压阻 ）效应；涡电流式传感器的工作原理是利用金属导体在交变磁场中的（涡电流）效应；压电式传感器的工作原理是利用某些材料的（压电）效应。
41低通滤器对输入信号的作用是（滤掉高频成分 ）。
42调幅过程相当于频率的（平移/频谱搬移）过程。
45时域是实偶函数的信号，其对应的频域函数是（实偶 ）函数。
46时域是实奇函数的信号，其对应的频域函数是（虚奇 ）函数。
47频域是虚奇函数的信号，其对应的时域函数是（ 实奇）函数。
48两个信号时域相乘，对应于频域函数是各自频域的（卷积 ）。
51对周期信号进行（整周期）截断，是获得准确频谱的先决条件。
54当测量系统的脉冲响应时，信号随时间的延长而（衰减），而许多噪声和误差的影响却是（恒定），所以开始部分的信噪比（高 ），随着信号的衰减，信噪比（减小 ）。
56信息是被研究对象_运动_的特征，信号则是_信息__的截体。
57测试技术包含了___测量__和__实验__两方面内容。
58测试装置的特性可分为__静态__特性和__动态___特性。
62线性系统最重要的特性就是_迭加性__、_比例特性___及_频率保持特性_等。
64测试装置在稳态下，输出信号变化量和输入信号变化量之比称之为装置的__灵敏度____。
65测试装置输出信号的付里叶变换和输入信号的付里叶变换之比称为装置的_传递函数_。
67测试装置对单位脉冲函数δ（t）的响应为h(t)，其拉氏变换就是测试装置本身的_δ（t）*h(t)____。
68测试装置输出波形无失真但有时间延迟t的有失真测试条件是：装置的幅频特性为_常数_，相频特性为___-tw_______；输出波形既不失真又无延迟的条件是：幅频特性为_常数_______，相频特性为_____0______。
110圆频率出现负数是代表角速度的__反方向_____。
111设变阻器式传感器的总电阻为Rp，传感器后接电路的输入阻抗是RL，为减小后接电路对测量精度的影响，应使___Rp<<_RL___。
113若x(t)的傅立叶变换是 X(f)，则 x(kt)的傅立叶变换是 X(f/k)/k 。
117信号频谱中幅频谱纵坐标表示 _各频率成分幅值_，横坐标表示_各频率成分频率_____，相频谱纵坐标表示_各频率成分相位_____，横坐标表示_各频率成分频率_____。
118频响函数中幅频谱纵坐标表示__某频率信号时输出、输入信号幅值比____，横坐标表示_输入信号频率_____，相频谱纵坐标表示 _某频率信号时输出、输入信号相位差_____，横坐标表示__输入信号频率____，
120信号调制分 调幅 、 调频 、和 调相 。
121光纤传感器根据其结构不同可分为： 功能型 和 非功能型 两类

127互相关函数的性质是，两信号 同频 相关， 不同频 不相关。

128互相关函数除包括两同频信号的 幅值 及 频率 还包括 相位差 的信息。
131时域扩展对应频域 压缩 。时域乘积对应频域 卷积   。
134传感器包括 敏感元件 和 辅助元件 两部分。
135相敏检波通过比较 输出信号 和 参考信号 的 相位差 来判别信号的极性。
136自相关函数是 偶 （奇或偶）函数，其最大值发生在τ= 0 时刻，当时延趋于无穷大时，周期信号的自相关函数仍然是同 同频 的 周期信号 。
137压电传感器的前置放大器的主要作用是 阻抗匹配 和 信号放大 。
1-30磁带记录仪快慢放将使重放信号的频带变窄_，慢录快放则使重放信号频带加宽_。
1-36若采样频率过低，不满足采样定理，则采样离散信号的频谱会发生__混叠___现象。
1-37对连续时域信号作加窗截熠处理，必然会引起频谱的____泄漏____现象。
1-40带通滤波器的上截止频率fc2,下截止频率fc1, 若为1/3倍频程滤波器，则fc2与fc1的关系为fc2=_________________.
1-41在进行四臂交流电桥设计时，若某两个相对臂接入电阻，为满足电桥平衡条件，另两相对臂中一个用容抗，另一个用____电感____.
1-44附加传感器质量将使原被测振动系统的固有频率__降低_____.
1-46 使用电阻应变仪时，想在半桥双臂各并联一片电阻应变片以提高灵敏度，这种做法是__错误___的（正确或错误）。
1-47如果所测试的信号不随时间变化,这种测试称为___静态____测试，如果所测试的信号随时间变化很快， 这种测试称为__动态___测试.
1-54若信号满足y(t)=kx(t)关系，其中k常数，则其互相关系数pxy()=____1_______.
1-55正弦信号的自相关函数是一个同频的____余弦____函数。
1-56频率不同的两个正弦信号，其互相关函数Rxy()=______0_________.
1-64声波为p，参考基准声压为p0，则声压级L=_________.
1-65声强不I，参考基准声强为I0，则声强级LI=_________.
1-67声场中某点若有两个声波通过，总声压级永远不会超过较大的声压级__3__dB.

二、选择题
3.调幅过程相当于频率的（C ）过程
  A 放大 B 缩小 C 转移 D 消失
4.信号在时域的时移，则信号在频域（A ）
  A 相移 B 不变 C 压缩 D 放大
5.窗函数在时域变窄，则其频域的频带（B ）
  A 缩小 B 加宽 C 不变 D 不确定
6.脉冲函数的频谱是（A ）
  A 均匀谱 B 非均匀谱 C 逐渐增高 D 逐渐降低
7.信号的时域与频域描述方法是依靠（B ）来确立彼此的关系。
  A 拉氏变换 B 傅氏变换 C 卷积 D 相乘
8.当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（A ）
  A 变大 B 变小 C 不变 D 不定
9.自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（ B）。
  A 提高很多倍 B 提高一倍 C 降低一倍 D 降低很多倍
13.将信号在时域进行扩展，则信号在频域将（C ）。
A 不变 B 扩展 C 压缩 D 相移
2-1测试装置传递函数H(s)的分母与_C___有关。
A 输入量x(t) B 输入点的位置 C 装置结构
2-2非线性度是表示定度曲线_B__的程度。
A 接近真值 B 偏离其似合直线 C 正反行程不重合
2-3测试装置的频响函数H(jw)是装置动态特性在__B__中的描述。
A 幅值域 B 频域 C 复频域
2-10调频式电涡流传感器的解调电路是_C__.
A 电荷放大器 B 相敏检波器 C 鉴频器
2-26　非周期信号的频谱是__A___。
A　连续的　B　离散的　C　基频的整倍数
2-29　两个不同频的简谐信号，其互相关函为__C___。
A　周期信号　B　常数τ　C 零
2-32　两个同频正弦信号的互相关函数__C___
A　只保留二信号的幅值和频率信息　B　只保留幅值信息　C　保留二信号的幅值、频率和相位差信息
2-35　调频波是__C__
A　截波幅值随调制信号频率而变　B　截波幅值随调制信号幅值而变
C　截波频率随调制信号幅值而变
2-36　调幅信号经解调后必须经过_B___
A　高通滤波器　B　低通滤波器　C　相敏检波器
2-37　滤波器的倍频程数n值越小，其品质因数Ｑ______
A　越高　B　越低　C　不变
2-38　恒带宽滤波器的带宽Ｂ与其中心频率ƒ0_______
A　比值为常数　B　无关　C　成反比　D　成反比

90交流调幅电桥的载波频率通常是调制信号频率的__A___.
A 10倍以上 B 1/10以下 C 0.7倍左右
91当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（A　）。
Ａ　变大　Ｂ　变小　Ｃ　不变　Ｄ　不定
93压电式传感器是个高内阻传感器,因此要求前置放大器的输入阻抗(   B     )。
(A)很低  (B)很高  (C)较低  (D)较高
95压电式传感器使用( B     )放大器时,输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。
(A)调制放大器  (B)电荷放大器  (C)电压放大器
96压电元件并联连接时,( D     )。
(A)输出电荷量小,适用于缓慢变化信号测量。
(B)输出电压大,并要求测量电路有较高的输入阻抗。
(C)输出电压小,并要求测量电路有较高的输入阻抗。
(D)输出电荷量大,适用于缓慢变化信号测量。
97为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用___B__.

A 电压放大器 B 电荷放大器 C 相敏检波器

98压电式加速度计，其压电片并联可提高_B___.
A 电压灵敏度 B电荷灵敏度 C 电压和电荷灵敏度

99压电式加速度传感器的工作频率应_A___其固有频率。
A 远高于 B 等于 C 远小于

100压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的__C_成正比。
A 位移 B 速度 C 加速度

101光敏电阻受到光照射时,其阻值随光通量的增大而(   D    )
A。
(A) 变大  (B)不变  (C)变为零  (D)变小

105光纤传光主要条件是（ 　A 　 ）
A.N1>N2 、θC<θ、φ>φC B. N1>N2 、θIθ、φ>φC D. N1>N2 、θ<θC 、φ<φC
106若热电偶的两极材料相同, 且T≠T0则热电偶(  B  )。
（A）仅接触电势为零  （B）总的热电动势为零 
（C）仅单一导体的热电势为零  （D）有电势输出
08实际测温时热电偶的热电势主要是指（ 　D ）
A) 温差电势 B) 中间接点电势
C) 温差电势+接点电势 D) 接点电势

三、简答题：
1、直流电桥平衡条件是什么？交流电桥平衡条件是什么？试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需调电容平衡的原因？
直流电桥的平衡条件是两相对桥臂电阻值的乘积相等；
交流电桥平衡条件必须满足相对两桥臂阻抗模的乘积相等和阻抗角之和相等两个条件
需调电容平衡的原因在于线间电容的存在

3、已知一周期信号的付氏级数展开式为：X(e)=-10+5cosωt+20cos(2ωt+π/2)
求：（1）该周期信号的均值。 （-10）
（2）画出该信号的频谱图。
见课件
4、下图是利用涡流式传感器测量物体位移的示意图。试问：
（1）如果被测物体是塑料材料制成，此时位移测量是否可行？为什么？
答：不行 因无涡流效应
（2）为了能够对该物体的位移进行测量，应采取什么措施？并应考虑些什么？
答：采用相应测量电路，注意信号频率不能太低

5、画出平衡电桥的工作原理图，并简述其工作原理
直流电桥有：单臂电桥连接，半桥连接，全桥连接
相应原理见课本（红皮书P127，绿皮书P143）
6为什么二阶装置的阻尼比多采用ξ=0.6～0.8?
当二阶装置的阻尼比为ξ=0.6～0.8 时，幅频特性A(w)的变化不超过5%，同时相频特性Φ
（ω）也接近直线，产生的相位失真也很小。基本满足不知真条件
7时不变线性系统的五性是什么？
迭加性 比例特性 微分特性 积分特性 频率保持特性
8选用传感器的基本原则是什麽？在实际中如何运用这些原则？
看书
9 实际滤波器需哪些参数来描述它的基本特性。
1. 通带内的幅频特性用平均值A0 来描述。
2. 上、下截止频率用—3dB 截止频率来描述
3. 实际滤波器的选择性用倍频程选择性或滤波器因素λ来描述。
4. 实际带通滤波器的分辨力，用滤波器品质因素Q 来描述。
10根据滤波器的选频作用滤波器可分类为哪四种?
根据频率特性分为：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四类。
11某示波器采样频率为380Hz，是否可用来记录图示方波信号? 说明理由。

该信号周期5ms，频率200，要根据采样定理，采集信号频率应大与400，实际不满足
12试分析测试装置灵敏度一般不易选得过高，为什么？
1） 可能使信号超后续仪器量程
2） 可能使干扰信号也随之放大
17怎样评价实际滤波器外侧过渡带的幅频特性衰减程度？
倍频程选择特性
19试根据一个信号的自相关函数图形，讨论如何确定该信号中的常值分量和周
期成分？
时量即为该信号中的常值分量，若，自相关函数中有周期成分，则原理信号含有周期成分，且信号周期即为此周期
什么是调制和解调，其作用是什么？
调制：就是使一个信号的某些参数在另一个信号的控制下而发生变化的过程。作用：使缓变信号便于放大和输出。
解调：从已调制波中恢复出调制信号的过程。
作用：恢复原信号。
说明热电偶中间导体定理的实际应用意义。
可用更便宜的材料代替热电偶，降低成本。

信号,()
（1）试画出x(t)频谱图。
（2）当该信号通过一理想带通滤波器，该滤波器的A(ω)=1，带宽B=80Hz，中心频率,画出该滤波器的幅频谱，并写出滤波器输出波形表达式。
解：（1）
（2）
输出表达式

某齿轮箱输入轴转速3000r/min，同时带动a、b、c共3个齿轮工作，齿轮齿数分别为40，60，100，因其中一齿轮故障出现振动。现用一传感器测量振动，后送入频谱分析仪。若传感器伯德图和频谱分析仪显示幅频图分别如下图所示。试绘出齿轮箱实际振动波形，并写出数学表达式（假设相位滞后都是90度）指出出现故障齿轮编号。

解：由伯德图可知，时，放大倍数为10，时，放大倍数为4.8，时，放大倍数为3.16。
实际振动为
齿轮c出现故障。

已知x(t)=4+2cos4t+8sin(1000t+π/4)。经过传函分别为的2串联环节组成的测量系统（不考虑负载效应）。
  问： 1）该测量系统总灵敏度是多少？
2）x(t)中包含哪些频率分量？画出x(t)的频谱图。
3）画出x(t)经过测量系统后的频谱图。（理想情况）
答：1） s=4*0.5=2 （2分）
2) 包含2个频率分量，频率分别为4，1000。

（4分）
3）