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1、第一章：绪论部分1、测量系统有那些环节，各个环节有什么功能？答：激励装置作用于被测对象，使之产生有用信息的信号，传感器将被测信息转化为某种电信号，信号调理环节将电信号转换成更适合进一步传输和处理的形式，信号处理对信号进行运算和分析，信号显示和记录环节显示信号以便观测者观察和分析。而反馈、控制环节用于闭环控制系统中的测试系统。2、为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么使用电表时应尽可能在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压，试问哪一个测量准确度高？为什么？答：若被测量超过电表的量程会损环电表；
2、在电表量程的三分之二以上使用可提高测量准确度；用30V的1.5级电压表分别测量准确度高，因为其测量误差小。3、如何表达测量结果？对某量进行8次测量，测得值分别为：802.40、802.50、802.38、802.48、802.42、802.46、802.45、802.43。求其测量结果。解：，4、请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差：.解：（1）. .第二章：信号及其描述1、周期信号和非周期信号的频谱图各有什么特点？答：周期信号的频谱具有离散性、谐波性和收敛性，即各谐波分量频率为基频的整数倍，离散分布，且幅值随频率的增加而减小。一般非周期信号的频谱具有连续性和衰减性等特征。2、求正弦信
3、号的均值、均方值和概率密度函数。解：3、正余弦函数的双边频谱。答：根据 ej20t(-0) 正弦函数的频谱 4、根据傅里叶变换的对称性质和时移、频移性质，试完成时域函数的傅里叶变换对。时域频域5、求指数衰减信号的频谱。解：令：则有：6、求图示周期方波的傅里叶级数（复指数函数形式），画出和图。解：周期方波一个周期内的表达式如下式所示：，7、求图示被截断的余弦函数的傅里叶变换。解：令，第三章：测试装置的基本特性1、 什么是线性测试系统的频率保持特性？它在测试工作中有哪些重要作用？答：频率保持性是指线性系统的输入为某一频率的简谐信号，则其稳态响应必是同一频率的简谐信号。在实际测试中，测试得到的信号常
4、常会受到其他信号或噪声的干扰，这时依据频率保持性可以认定侧的信号种植由于输入信号相同频率成份才是真正有输入引起的输出。2、求频率响应函数的系统对正弦输入的稳态响应均值显示。解：记3、说明测量装置的幅频特性A()和相频特性()的物理意义。为什么A()=k(常数）和()=-t。时，可以作到理想的不失真测量？答：测试系统中若实现不失真测试，系统的输出应满足y(t)=A0(t-t0)，即测试系统的输出波形精确地与输入波形相似，只是幅值放大A0倍，相位产生了位移t0，进行傅立叶变换，并根据测试系统的频率响应函数，即可得到A()=k(常数）和()=-t，表明幅频特性曲线是一条平行于轴的直线，相频曲线是些率
5、为-t0的直线。4、求周期信号通过传递函数为的装置后得到的稳态响应。解：5、用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期分别为1s、2s、5s的正弦信号，问幅值误差各为多少？解：一阶系统的频响函数为：一阶系统的幅频特性关系式：6、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比，问使用该传感器作400Hz的正弦测试时，其幅值比和相角各为多少？若该装置的阻尼比改为，问和又将如何变化。解：二阶系统的幅频特性和相频特性为， 将代入上式，可得： 若： 第四章：常用传感器1、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
6、可行？为什么？（2）为了能够对该物体的位移进行测量，应采取什么措施？答：材料为塑料时，不能利用涡流传感器进行位移测量，因为涡流传感器利用电磁在金属材料中形成的涡流效应进行测量的，塑料中不能产生涡流。2、选用合适的非接触式传感器测量一旋转轴的径向运动误差，画出传感器布置示意图并说明其测量原理。答：测量回转轴的径向误差时，将参考坐标选在轴承支承孔上，则是运动误差表示的是回转过程中回转轴线对于支承孔的相对位移。径向运动误差可采用在x、y方向的两个位移传感器来分别检测径向误差在x、y方向的分量，两分量的矢量和就是该时刻径向运动误差矢量。3欲测液位，试采用某种传感器进行测量，绘出可行性方案，并简述工作过
7、程。利用浮子作为液面高度的接收器，电感测头感受浮子运动，浮子通过刚性杆与电感测头的铁芯相连，带动铁芯与液位升降同步运动。4、一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径，工作间隙，问：.工作时，如果传感器与工件的间隙变化量时，电容的变化量是多少？.如果测量电路的灵敏度，读数仪表的灵敏度，在，读数仪表的指示值变化多少格？（真空的介电常数）解：（1）由（2）指示仪表变化的格数：5、霍尔效应的本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举例子说明。霍尔效应是指金属或半导体置于磁场中，当有电流通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势。本质是电磁转换。利用霍尔元件可一加工为位移传感器，将霍尔元件置于磁场中，当
8、改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，可得到输出电压，其大小正比于位移量6、电阻丝式应变片与半导体式应变片在工作原理上有何不同？各有何优缺点？电阻式应变片是金属导体在外力作用下发生机械变形时，起电阻值随着它受机械变形的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。半导体应变片是根据半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，即压阻效应。电阻式应变片可制成多种复杂形状，横向效应小，散热条件好，蠕变和机械滞后小，疲劳寿命长，生产率高。半导体式应变片灵敏度非常高，分辨率高，有效面积可做得很小，频率响应高，可测量低频加速度和直线加速度。缺点是温度误差大。7传感器的选用原则有哪些？选用原则包括：灵敏度、
9、线性范围、响应特性、稳定性、精确度8.请分别举出三种接触式传感器和非接触式传感器。简要说明其工作原理。接触式传感器： 电阻应变式传感器：利用金属的电阻应变效应 可变磁阻式传感器：利用气隙长度与自感成反比。 压电式传感器： 利用材料的压电效应非接触式传感器： 涡流传感器：利用电磁在金属材料中形成的涡流效应 光电式传感器：利用材料的光电效应超声波传感器：利用超声波的反射和接收的特点。9、一压电式传感器的灵敏度S=90pC/MPa，把它和一台灵敏度调到0.005V/pC的电荷放大器连接，放大器的输出又接到一灵敏度已调到20mm/V的光线示波器上记录，试绘出这个测试系统的框图，并计算其总的灵敏度。解：
10、整个测试系统的框图可以简单表示为：系统的总的灵敏度为：第五章：信号的调理与记录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。（1）半桥双臂各串联一片（2）半桥双臂各并联一片试画出两种情况下的电桥原理图，并计算说明两种情况下能否提高电桥的灵敏度。解：（1）不能提高灵敏度。 （2）不能提高灵敏度。2、调幅波是否可以看成是载波与调制信号的迭加？为什么？答：不能调幅是将一个高频简谐信号与测试信号相乘，使载波信号的幅值随测试信号的变化而变化。调幅使被测信号的频谱由原点平移至载波频率f0处，而幅值降低了一半，所以不能看成是载波与调制信号的迭加3简述频率调制的
11、基本原理及调频波的解调频率调制是用调制信号去控制载波信号的频率，使其随调制信号的变化而变化。调频利用信号电压的幅值控制一个振荡器，其振荡频率偏移量和信号电压成正比。调频波的解调是先将调频波变换成调频调幅波，然后进行幅值检波。4、设一带通滤波器的下截止频率为，上截上频率为，中心频率，试指出下列记述中的正确与错误，并说明理由。1.倍频程滤波器；2.；3.滤波器的截止频率就是此能频带-3dB处的频率；4.下限频率相同时，倍频程滤波器的中心频率是1/3倍频程滤波器的中心频率的倍。解：（1）错误。对于恒带宽比滤波器，下截止频率为与上截上频率为的关系为： 。若，即为倍频程滤波器，此时，。（2）错误。对于恒
12、带宽滤波器：，而对于恒带宽比滤波器，则有。（3）正确。滤波器的截止频率定义为通频带幅值的处的频率，即通频带幅值处的频率。（4）正确。设为倍频程数，下限频率为，则其中心频率为对于倍频程滤波器，；对于1/3倍频程滤波器，故可知倍频程滤波器的中心频率是1/3倍频程滤波器中心频率的倍。5、简述恒带宽滤波器和恒带宽比滤波器的特性，并比较其在通过低频和高频信号时的频率选择性能。答：恒带宽滤波器带宽恒定，而恒带宽比波滤器的相对带宽比为定值。恒带宽比滤波器低频选择性能好，而高频选择性差，而恒带宽滤波器的低频选择性和高频选择性相同。6、用灵敏度为1的电阻应变片接成全桥，测量某一构件的应变，已知其变化规律为：。如
13、果电桥激励电压，试求此电桥的输出信号频谱。解：7、已知低通滤波器的频率响应函数为，式中，当输入信号时，求输出，并比较与的幅值与相位有何区别。解：记，故输出，故输出：比较输出与输入可以看出，经过低通滤波器后，相位上滞后了一定的相角，高频分量经过低通滤波器以后，大大衰减，而低频分量的幅值则变化不大。第六章：数字信号处理基础1、试简述数字信号处理的基本步骤。答：主要包括4个环节：1)信号条理：目的是把信号调整为便于数字处理的形式。2）模数转换：包括在时间上对原信号等间隔采样；保持和幅值上的量化及编码；把模拟量转换为数字量，即把连续信号变成离散的时间序列。3）数字信号分析：在信号分析仪或通用的电子计算
14、机上按给定的程序计算。4）输出结果2、简述线性系统相关滤波的原理答：3、已知信号的自相关函数为，试确定该信号的均方值和均方根值。答：4、在频谱分析中窗函数有什幺作用？答：在数字处理时必须把长时间的信号序列阶段，通过将信号乘以有限宽的窗函数，使我们看到原始信号的一部分，原始信号在窗以外的部分均视为零，窗函数是在模数转换过程中对信号采样时所采用的截断函数。5、求图示正弦波与方波的互相关函数。解：图示方波为偶函数，其傅立中级数三角函数展开式中没有正弦项故方波的傅里中级数三角函数展开为：由互相关函数的性质，同频相关，不同频不相关，可知只有第一项与相关，且由于第一项与都为周期函数，故可用一个共同周期内的平均值代替其整个历程的平均值：6、对三个正弦信号、进行采样，采样频率，求三个采样输出序列，比较这三个结果，画出、的波形及采样点的位置，并解释频率混叠现象的原因。解：比较三个输出序列，可以看出， 与完全相同由图上可以看出，由于 与的采样序列完全相同，因此经过采样以后，如果再进行还原处理，则不能区分与信号，这是因为对于信号而言，采样频率太低的原因，此即频率混叠现
