工程测试技术基础复习题

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1、工程测试基础,复习题,2015年4月27日,第一部分： 传感器,一、填空题 1.传感器按信号变换特性可分为（组合型）、（一体化型）。2.压电式传感器是利用某些物质的（压电效应） 而工作的。3.电容器的电容量 ，极距变化型的电容传感器其灵敏 度表达式为：（ ）。4.极距变化型的电容传感器存在着非线性度，为了改善（非线性度）及提高传感器的灵敏度，通常采用（差动联接 ）的型式,第一部分： 传感器,6.作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为 （敏感元件）。7.衡量传感器在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标为（重复性）。8.当压电式传感器

2、使用（电荷 ）放大器，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。9.电荷放大器常用做（压电）传感器的后续放大电路，该放大器的（输出电压）与传感器产生的（电荷量）成正比，与电缆引线所形成的分布电容无关。,第一部分： 传感器,10.电感式和电容式传感器常采用（差动）方式，不仅可提高（灵敏度），且能改善或消除（非线性）。11.电涡流传感器是利用（ 金属 ）材料的电涡流效应工作，可分为低频（ 透射） 式和高频（ 反射 ）式两种，其中前者常用于材料厚度的测量。12.已知霍尔式转速传感器的测速齿轮的齿数为20，若测得感应电动势的频率为300Hz，则被测轴的转速为 （900r/min）。13.电容式传感器是将

3、被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主要类型有变面积式、（变极距式）和（变介电常数式）等。,第一部分： 传感器,二、选择题 1.能完成接受和实现信号转换的装置称（ ）。A传感器 B记录仪器 C实验装置 D数据处理装置2.极距变化型电容传感器适用于测量微小位移是因为（ ）。 A电容量微弱、灵敏度太低 B需要做非接触测量 C传感器灵敏度与极距平方成反比，极距变化大则非线性 误差大3.压电式传感器特别适合测量（ ）。 A静态量 B动态量 C两者均可,第一部分： 传感器,4.结构型传感器是依靠 （ ） 的变化实现信号变换的。 （1）本身物理性质 （2）体积大小 （3）结构参数 （4）电阻值5.不

4、能用涡流式传感器进行测量的是 （ ）。 （1）位移 （2）材质鉴别 （3）探伤 （4）非金属材料6.变极距面积型电容传感器的输出与输入，成（ ）关系。 （1）非线性 （2）线性 （3）反比 （4）平方7.压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的 （ ）产生变化。 （1）固有频率 （2）阻尼比 （3）灵敏度 （4）压电常数,第一部分： 传感器,8.在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是 （ ） 传感器。 （1）电容式 （2）压电式 （3）电阻式 （4）电涡流式9.自感型可变磁阻式传感器，当气隙变化时，其灵敏度与之间的关系是： 。 （1） （2） （3） （4）1

5、0.按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量控制型的是（ C ）。 A 电阻传感器 B 电感传感器 C 光电传感器 D 电容传感器,第一部分： 传感器,11.变磁通感应式传感器在测量轴的转速时，其齿盘应采用（ B ）材料制成。 A 金属 B 导磁 C 塑料 D 导电12.传感器灵敏度越高，表示该传感器（ B ）。 A 工作频带越宽 B 单位输入引起的输出量越大 C 线性范围越宽 D 允许的输入量越大13.描述传感器静态特性的指标有( D ) A幅频特性 B稳定时间 C动态范围 D线性度,第一部分： 传感器,14.压电式传感器目前多用于测量 ( D ) A 静态力 B 温度 C 速度 D 加速度

6、与动态力 15.属于物性型传感器为( D ) A应变式传感器 B电感式传感器 C电容式传感器 D压电式传感器16.可以实现非接触振动测量的传感器为 ( B or C ) A应变式传感器 B电感式传感器 C电容式传感器 D压电式传感器,第一部分： 传感器,17.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（ B ）成正比。 A、位移 B、速度 C、加速度18.传感器的主要功能是( A )。 A 检测和转换 B 滤波和放大 C 调制和解调 D 传输和显示19.在测量位移的传感器中，符合非接触测量而且不受油污等介质影响的是( D )传感器。 A 电容式 B 压电式 C 电阻式 D 电涡流式,20.压电式

7、传感器特别适合测量（ B ）。 A静态量 B动态量 C两者均可21.电荷放大器是供压电式传感器专用的一种（ A ） A前置放大器 B后置放大器 C检测元件 D滤波电路三、判断题 1.面积变化型电容传感器的灵敏度为常数。 2.涡流传感器属于有源传感器。 3.滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。 4.涡流式传感器属于能量控制型传感器。 5.面积变化型电容传感器的灵敏度为常数。,第一部分： 传感器,第一部分： 传感器,四、问答题,1.下图为采用某一种传感器测量不同的非电量的示意图。图中被测物体2均为金属材料制成，1为传感器。试问：（6分） （1）该种传感器是何种传感器？ （2）图中分别测量的是哪

8、些非电量？ （3）总结该种传感器的两个优点。答案： （1）涡流传感器 （2）（a）测转速，（b）测材料的厚度，（c）计数 （3）结构简单，使用方便，非接触测量等优点,（a） （b） （c）,第一部分： 传感器,2.选用传感器的原则是什么？基本原则是：选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。 （1）静态特性方面：a、应使被测量的变化范围在传感器的线性范围以内，并保证线性误差在允许范围内；b、传感器的分辨率（力）从数据上应小于测量要求的分辨率（力）c、满足实际要求的条件下，精度不宜过高。 3.试述传感器的定义、共性及组成。 答：（1）传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号

9、的器件或装置；（2）传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量 (如位移、速度、加速度、力等)转换为电量 (电压、电流、电容、电阻等)；（3）传感器的组成:传感器主要由敏感元件和转换元件组成。,第一部分： 传感器,4.简述变极距型电容传感器的工作原理(要求给出必要的公式推导过程)。 答：当传感器的r和S为常数，初始极距为d0时，其初始电容量C0为若电容器极板间距离由初始值d0缩小了C，则有（2）由（2）式可知，传感器的输出时非线性的。若时 ， ，则（2）式可简化， ，此时C与d近似呈线性关系。 所以，在d/d0很小时，变极距型电容式传感器的输出（电容）与输入（位移）有近似

10、的线性关系。,（1）,第一部分： 传感器,5.简述光纤传感器的组成和工作原理。 答：光纤传感器由光源、（光纤或非光纤的）敏感元件、光纤、光探测器、信号处理系统等组成。 其工作原理:由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数（温度、压力、应变、振动等）作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一性质（光强、波长/频率、相位、偏振态)受到被测量的调制，调制后的光信号经过接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号，最后经过信号处理得到所需要的被测量。,五、分析计算题,1、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=5mm，假设与被测的初始间隙d0=0.5mm。已知真空的介电常数等于8.

11、854x10-12F/m，求： （1）如果传感器与工件的间隙变化量增大d=10m，电容变化量为多少? （2）如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF，则在间隙增大d=1m时的输出电压为多少?,第一部分： 传感器,第一部分： 传感器,第二部分：信号调理,一、填空题 1.如果一个信号的最高频率为50Hz，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于（ 100 ）Hz。2.在调制解调技术中，将控制高频振荡的低频信号称为 调制波 ，载送低频信号的高频振荡信号称为 (载波 )，将经过调制过程所得的高频振荡波称为(已调制波 )。3.调频是利用信号电压的（幅值）控制一个振荡器，使其输出为等幅波，

12、而 （频率）与信号电压成正比。4.RC低通滤波器中RC值愈（ 大 ），则上截止频率愈低。,第二部分：信号调理题型,二、选择题 1.在调制信号的解调过程中，相敏检波的作用是（ B ）。 A恢复载波信号 B恢复调制信号的幅值和极性 C恢复已调制波 D恢复调制信号的幅值2.为了使某一频率在fC1fC2间的信号通过，应采用（ B ）滤波器。 A带阻 B带通 C高通 D低通3.要使RC低通滤波器的通带宽度加宽，则RC值应（ B ）。 A增大 B减小 C不变,第二部分：信号调理题型,4.调幅过程相当于在时域中将调制信号与载波信号 （ ）。 （1）相乘 （2）相除 （3）相加 （4）相减5.电路中鉴频器的作

13、用是（ ）。 1）使高频电压转变成直流电压 2）使电感量转变为电压量 3）使频率变化转变为电压变化 4）使频率转变为电流6.一选频装置，其幅频特性在 区间近于平直，在 区间急剧衰减，这叫（ ） 滤波器。 （1）低通 （2）高通 （3）带通 （4）带阻,第二部分：信号调理题型,7.一带通滤波器，其中心频率是 ，-3dB带宽是B，则滤波器的品质因数等于 （1） （2） （3） （4） 8.测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（ D ）。 A 精度 B 灵敏度 C 精密度 D 分辨力9.数字信号的特征是（ B ）。 A 时间上离散，幅值上连续 B 时间、幅值上都离散 C 时间上连续，幅值上量化

14、 D 时间、幅值上都连续,第二部分：信号调理题型,10.对连续信号进行采样时，若信号的记录时间不变，采样频率越高，则（ C ）。 A 泄漏误差越大 B 频率混叠越严重 C 采样点数越多 D 频域分辨率越低,第二部分：信号调理题型,三、判断题1.平衡纯电阻交流电桥须同时调整电阻平衡与电容平衡（）2.调幅波是载波与调制信号的叠加。（ ）3.带通滤波器的波形因数值越大，其频率选择性越好。（）4.将高通与低通滤波器串联可获得带通或带阻滤波器。（）,第二部分：信号调理题型,四、问答题 1.有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问，在下列情况下，是否可

15、提高灵敏度？说明为什么？ 1）半桥双臂各串联一片； 2）半桥双臂各并联一片。 答案：电桥的电压灵敏度为 ，即电桥的输出电压 和电阻的相对变化成正比。由此可知： 1）半桥双臂各串联一片，虽然桥臂上的电阻变化增加1倍，但桥臂总电阻也增加1倍，其电阻的相对变化没有增加，所以输出电压没有增加，故此法不能提高灵敏度； 2）半桥双臂各并联一片，桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一半，电阻的相对变化也没有增加，故此法也不能提高灵敏度。,第二部分：信号调理题型,2.为什么在动态应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？ 答：动态电阻应变仪采用高频交流电给电桥供电，电桥工作在交流状态，电桥的平衡条件为：Z1Z3=Z2Z4|Z1|Z3|=|Z2|Z4|， 由于导线分布、各种寄生电容、电感等的存在，光有电阻平衡是不能实现阻抗模和阻抗角同时达到平衡，只有使用电阻、电容两套平衡装置反复调节才能实现电桥阻抗模和阻抗角同时达到平衡。3.试从调幅原理说明，为什么某动态应变仪的电桥激励电压频率为10kHz，而工作频率为01500Hz？ 答：为了不产生混叠，以及解调时能够有效地滤掉高频成分，要求载波频率为510倍调制信号频率。动态应变仪的电桥激励电压为载波，频率为10kHz，所以工作频率（即允许的调制信号最高频率）为01500Hz是合理的。,