传感器与测试技术复习题(1)

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1、一 填空题（每空1分）1. 调幅波可以看作是 载波 与调制波的乘积。2. 相关系数 是在时域描述两个信号之间相关程度的无量纲的函数。3. 若x(t) 的傅里叶变换是X（f），则x(0.2t)的傅里叶变换是。.4. 若x(t) 的傅里叶变换是X（f），则x（ 0.1 ) t的傅里叶变换是10 X(10f)。.5. 用一阶系统作测量装置，为了获得较佳的工作性能，其时间常数应_尽量小_。6. 能用明确的数学关系式或图象表达的信号称为 确定性 信号。7. 双螺线管差动型传感器比单螺线管型电感式传感器有较高的 灵敏度 和线性。8. 采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的 2 倍。9.

2、某些物质，当沿着一定方向对其加力而使其变形时，在一定表面上将产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为 压电效应 。10. 调幅波可以看作是载波与调制波的_乘积_。11. 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_混迭_现象。12. 任何样本的时间平均等于总体平均的随机信号被称为 各态历经 信号。13. 正弦信号的自相关函数保留了信号的 幅值 信息和频率信息，但是失去了相位的信息。14. 附加传感器质量将使被测振动系统的固有频率 降低 。15. 在进行振动测量时，压电式传感器联接 电荷 放大器时，电缆长度不会影响仪器的输出。16. 任何样本的时间平均等于总体平

3、均（集合平均）的随机信号被称为 各态历经 信号。17. 采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的 2 倍。18. 极距变化型电容式传感器的灵敏度K与极距平方成 反 比。19. 当金属板置于变化着的磁场中时，或者在磁场中运动时，在金属板上产生感应电流，这种电流在金属体内是闭合的，所以称为 涡流 。20. 扭矩测量时，测量传感器 应变片应贴在与轴线成 45 度的方向上。21. 某些物质，当沿着一定方向对其加力而使其变形时，在一定表面上将产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。22. 若随机信号x(t)和y(t)的均值都为0，当时，则Rxy()=_ 0_。

4、23. 用一阶系统作测量装置，为了获得较佳的工作性能，其时间常数应_尽量小_。24. 传感器的灵敏度越高，就意味传感器所感知的_变化量_越小。二单项选择题（每题2分）1极距变化型电容传感器的灵敏度（ 3 ）。（1）等于常数 （2）与极距平方成正比 （3）与极距平方成反比 （4）反比于两极板之间的间隙。2 压电式加速度计，希望其固有频率（C）A在400Hz左右 B在120Hz左右 C 尽量高些 D尽量低些3脉冲函数(t)的频谱(f)( 2 ).（1）仅在f=0处有极大值 （2）在所有的频段上等强度（3）具有有限带宽频段上等强度 （4）仅在f=0处有极小值4 概率密度函数提供了随机信号（2）的信息

5、。（1） 沿概率轴分布 （2）沿幅值域分布 （3）沿时域分布 （4）沿强度分布5 周期信号频谱特点是（ 3 ）（1） 连续的，随着频率的增大而减小； （2） 连续的，只在有限区间有非零值； （3） 离散的，只发生在基频的整数倍；（4） 离散的，各频率成分的频率比不是有理数。6将和两个信号叠加，其合成信号是（ 3 ）。（1）角频率为2的周期信号 （2）角频率为的周期信号（3）准周期信号 （4）随机信号7 倒频谱函数自变量可使用的单位是（1 ）。（1）秒 （2）赫兹 （3）毫伏 （4）毫米/秒8 二阶系统作测量装置时,为获得较宽的工作频率范围,则系统的阻尼比应( 4 )。（1）愈大愈好 （2）愈小

6、愈好 （3）接近1/2 （4）接近9 磁带记录仪快录慢放将使重放信号的频谱带宽（4 ）。.（1）变窄，幅值压低 （2）扩展，幅值压低（3）扩展，幅值增高 （4）变窄，幅值增高10. 外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象，称为金属的（ 3 ）效应。（1）霍尔 （2）涡流 （3）电阻应变 （4）压电11 正弦信号输入信号的稳态输出是（ 1 ）正弦信号。（1）同频率 （2）高阶频率 （3）低阶频率 （4）不同频率 12调幅波是（ 4 ）。（1）载波相位随调制信号幅值而变 （2）载波幅值随调制信号幅值而变 （3）载波频率随调制信号幅值而变 （4）载波

7、与调制信号相乘 13 磁带记录仪快录慢放将使重放信号的频谱带宽（4 ）。. （1）变窄，幅值压低 （2）扩展，幅值压低 （3）扩展，幅值增高 （4）变窄，幅值增高14 非线性度是表示定度(标定)曲线（ 1 ）的程度。（1）偏离其拟合直线； （2）接近真值；（3）加载和卸载时不重合； （4）在多次测量时的重复。15 倒频谱函数自变量可使用的单位是 （3 ）。（1）毫伏 （2）赫兹 （3）毫秒 （4）毫米/秒16. 不能用确定的数学公式表示的信号是（ 3 ）信号。（1）复杂周期信号： （2）非周期： （3）随机： （4）瞬态：17 周期信号频谱特点是（ 2 ）（1） 连续的，随着频率的增大而减小；

8、 （2） 离散的，只发生在基频的整数倍；（3） 连续的，只在有限区间有非零值； （4） 离散的，各频率成分的频率比不是有理数。18 （ 1 ）组传感器都是把被测量变换为电动势输出的。（1） 硅光电池、霍尔、磁电式 ；（2） 热电偶、电涡流、电阻应变；（3） 热电偶、霍尔、半导体气敏传感器； 4 压电、霍尔、电感式。19用二阶系统作测量装置时,为获得较宽的工作频率范围,则系统的阻尼比应( 4 )。（1）愈大愈好 （2）愈小愈好 （3）接近1/2 （4）接近（4）20 电信号中最高频率 fc 为50Hz，采样频率 fs至少应为 ( 2 )Hz。 （1）50 （2）100 （3）250 （4）25。

9、21一般周期信号可以利用傅里叶级数展开成 （ 2 ） 不同频率的谐波信号的线性叠加。（1）两个 （2）多个乃至无穷多个 （3）偶数个 （4）奇数个：22、概率密度函数曲线下的面积是（2）。（2） 2.0 （2）1.0 （3）0.5 （4）0.123 调幅波（AM）是（ 3 ）。（1） 载波与调制信号（即被测信号）相加；（2） 载波频率随调制信号幅值而变；（3） 载波幅值随调制信号幅值而变；（4） 载波相位随调制信号幅值而变。24 ( 1 ) 式传感器适用于几米到几十米的大型机床工作台位移的直线测量。（1）光栅； （2）电涡流； （3） 压磁式； （4）电容。三 问答题（每题6分）1、以单臂工作

10、为例，说明在进行电阻应变测量时，消除温度影响的原理和条件？答：将补偿片联接在工作臂的相邻桥臂上，则因温度变化，引起的工作臂与补偿片的阻值相等，因在相邻桥臂上，阻值相减，消除了温度影响。条件（1）应变片片相同；（2）材料相同；（3）放在相同温度场中；（4）联接在相邻桥臂上2、实现不失真测试的条件是什么？答：时域上实现不失真条件：y(t)= A0x(t - t0) 其中，A0、t0为常数。即：输入与输出间仅幅值不同和存在时间滞后，则表明系统实现了时域不失真测试。 在频域不失真测试系统应具备两个条件：A(w) = A0 j(w) = -t0w即：幅频特性A(w)在x(t)的频谱范围内为常数；相频特性

11、j(w)与w成线性关系，为一经过原点的直线,斜率为-t03、说明周期信号频谱的特点。，答：无论是用三角函数展开式还是用复指数函数展开式求得，其特点是：1) 周期信号的频谱是离散的，每条谱线表示一个正弦分量的幅值；2) 每条谱线只出现在基频整数倍的频率上；3) 各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比，谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小，因此，在频谱分析中不必取那些次数过高的谐波分量。4 什么是泄漏？为什么产生泄漏？窗函数为什么能减少泄漏？答：(1)信号的能量在频率轴分布扩展的现象叫泄漏。(2)由于窗函数的频谱是一个无限带宽的函数，即是x(t)是带限信号，在截断后也必然成为无限带宽的信号

12、，所以会产生泄漏现象。(3)尽可能减小旁瓣幅度，使频谱集中于主瓣附近，可以减少泄漏。5 通常测试系统由哪几部分组成？简要说明各组成部分的主要功能。答：传感器把被测量转换为电量；中间电路对传感器输出的信号进行转换和处理；显示纪录装置对来自中间电路的信号做显示和纪录。6简述热电偶的测温原理。答：热电偶由两种不同导体组合并将温度转换成热电动势。热电动势由两种不同导体的接触电势和单一导体的温差电势组成。7、以双臂工作为例，说明在进行电阻应变测量时，消除温度影响的原理和条件？答：将两个应变片联接在工作臂的相邻桥臂上，则因温度变化，引起的工作臂与补偿片的阻值相等，因在相邻桥臂上，阻值相减，消除了温度影响。

13、（2分）条件：（1）应变片相同；（2）材料相同；（3）放在相同温度场中；（4）联接在相邻桥臂上（4分）8、用2种不同的方法确定信号中是否含有周期成分？答：（1）信号的概率密度函数在均值处有盆形特征；（2）做自相关函数，含有周期成份，不随的增大而衰减；9、说明互相关分析的概念和主要应用？ （2分） 对同频的周期信号，有不同频的周期信号、周期信号与随机信号不相关。做输入和输出的互相关，排除噪声干扰；利用两个传感器信号的互相关分析，测定信号到达两个传感器的时间差，进而得出两点间的距离或两点间运动物体的速度。10一线性系统的输入信号中含有10Hz的频率成分，输出信号中应当有什么频率成分？为什么？答：输

14、出信号中一定有10Hz的频率成分。因为系统是一个线性系统，线性系统具有频率保持性：即若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。11、利用电涡流传感器测量物体的位移。试问：（1） 如果被测物体由塑料制成，位移测量是否可行？为什么？（2） 为了能够对该物体进行位移测量，应采取什么措施？应考虑什么问题？ 答：(1)不可行。因为电涡流传感器是电感传感器的一种形式，是利用金属导体在交变磁场中的涡流效应进行工作的，而塑料不是导体，不能产生涡流效应，故不可行。(2)可在该物体表面上镀上一层金属，使之在变化的磁场中或者磁场中运动时，表层产生感应电流，并自行闭合，从而形成涡流。四 平时练习题（10分）1、（10分）介绍一种测定机械设备固有频率的原理和方法。（要求说明原理和如何确定固有频率）2、（10分）以你专业典型设备的检测或故障诊断为例，请设计一个测量、数据分析、故障诊断系统，要求：1) 说明系统各环节的基本原理；2) 说明系统使用何种传感器和放大器；3) 测量数据做何种分析才可以检测或诊断出设备故障？1