1、二、填空题(每小题2分，共20分)1. 傅里叶级数通常有复指数函数形式和三角函数形式两种展开形式。2. 交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1， Z2， Z3， Z4，各阻抗的相位角分别为 1 2 34，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3 ，那么相位平衡条件应为 1+ 3= 2+ 43. 热敏电阻一般可分为正温度系数、负温度系数、临界温度系数 三种类型。4. 在电阻应变片公式，dR/R=(1+2)+E中，在电阻应变片公式，dR/R=(1+2)+E中，代表_材料压阻系数 _E代表材料的弹性模量_。5. 测量系统的静态特性指标主要有非线性度、灵敏度、分辨力、回程误差和漂移等；其中产生漂移的主要原因有
2、仪器自身结构参数变化和周围环境变化对输出的影响。6. 在光线作用下光电子逸出物体表面现象叫 外光电 效应,利用该现象制成的元件有 光电管、光电倍增管；在光线作用下使材料内部电阻率改变现象叫 内光电 效应。7. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感增加,这类传感器适合测量较小位移的测量。8. 热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成。9. 涡流传感器的高频线圈等效阻抗与金属板的 电阻率、磁导率、线圈的激磁频率及线圈与金属板的距离 等有关。10. 周期函数的频谱具有 周期性、谐波性和收敛性 等性质。11. 集成化、多维化、多功能化、智能化 等已成汽车
3、传感器的发展趋势。12. 传感器是能把外界非电量转换成电量的器件和装置，通常由 敏感元件、转换元件、基本转换电路 三部分组成。13. 若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当时，它们的互相关函数 Rxy()=_ 0_。14. 固态图像传感器是利用光敏单元的 光电转换功能 将投射到光敏单元上的光学图像 转换成电信号“图像“ 。15. 光电阻的主要参数有 暗电阻、亮电阻、光电流等。16. 电容传感器主要有变面积型、变极距型 、 变介电常数型等几种，其中除变极距型外，其他类型灵敏度是常数。17. 电磁感应式轮速传感器转子是齿圈，定子为感应头。18. 热电偶的三大定律为中间导体定律、中间温度定律、
4、参考电极定律。19. 的傅里叶三角函数形式级数中的余弦 an= 0 tA31sin20. 幅值、变量均连续 的信号称为模拟信号。21. 传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。22. 测量系统动态时域评价指标有 时间常数、上升时间、响应时间、超调量等 。23. 常见硬件滤波器有 低通、高通、带通、带阻 等几种类型。24. 测量系统动态特性的常见数学描述函数有 频率响应函数、脉冲响应函数、传递函数 。25. 霍尔轮速传感器电子线路一般有 运算放大器、施密特触发电路、输出放大 几部分组成。26. 变磁阻式传感器主
5、要有电感式和磁电式两种形式。27. 采用变压器、 光电耦合器隔离等抗干扰手段主要是从破坏 破坏干扰途径 的角度进行抑制干扰。28. 的傅里叶三角函数形式级数中的正弦分量幅值 bn= 0 。tA31cos29. 和 的互相关函数 Rxy= 0 。tin30. 模拟信号进过采样和量化后，须经过编码才能称为数字信号。31. 测量系统的静态产生漂移的主要原因有仪器自身结构参数变化和周围环境变化对输出的影响。 32. 使产生干扰的电气设备远离检测装置抗干扰手段引主要是从消除或抑制干扰源的角度进行抑制干扰。33. 在用全桥进行应变测量时，相邻桥臂的电阻同向变化，产生的输出电压变化将相互抵消；34. 传感型
6、（功能型）光纤传感器应该选用单模光纤，传输型光纤传感器应选用多模光纤。35. 评价系统动态特性的频域指标主要有频带宽度和有关相位要求。36. 电容式压力传感器是变 极距或间隙 型的。37. 组成准周期信号的谐波分量中总有两个信号的频率比为 无理数 。38. 评价传感器动态特性常用指标时间常数、响应时间、带宽、超调量、上升时间等39. 在光线作用下使材料内部电阻率改变现象叫内光电 效应，这类元件有光敏电阻。40. 常使用负温度系数的热敏电阻进行测量系统的温度补偿。41. 频带宽度（简称带宽），是指幅频特性误差为5%或2%(或其它规定)范围的频率。42. 函数 拉氏变换为31+343. 光导纤维导
7、光按其传输模式可分为单模和多模两种。44. Pt100代表0，铂电阻传感器的阻值为100欧姆。45. 干扰抑制的方法主要有：消除或抑制干扰源、破坏干扰途径、削弱接收电路对干扰的敏感性46. 测试系统一般由激励装置、传感器、信号调理、控制与反馈、显示等47. 压电式传感器前置放大器电路的主要用途1) 把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出；2) 把传感器的微弱信号进行放大。48. 有光电管、光电倍增管是利用外光电效应制成的元件；光敏电阻是利用内光电效应而制成的器件。49. 幅值、变量均离散 的信号称为数字信号50. 傅里叶变换是时域和频率之间的桥梁，而拉氏变换是时域和复数域之间的桥梁。51. 信号
8、调制主要有调频、调幅、调相等三种类型52. 测量装置输出信号失真形式 非线性失真、幅频失真、相频失真 。53. 差动变压器式传感器零点残余电压产生的主要原因有 二次线圈结构不对称、一次线圈铜损电阻、铁芯材料不均、线圈间分布电容等 。54. 两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等有温差时，回路里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应55. 傅里叶级数三角形式An和复指数形式的Cn的关系为 An=2Cn 。56. 电桥电路进行温度补偿主要是利用电桥的和差特性 。57. 电阻应变式传感器的主要类型有金属应变片和半导体应变片两种。58. 测量系统产生漂移的主
9、要原因有仪器自身结构参数变化和周围环境变化对输出的影响。59. 二阶系统的频率特性好坏主要取决于固有频率 和阻尼比 60. 外光电效应是指在光线作用下光电子逸出物体表面现象；内光电效应是指在光线作用下使材料内部电阻率改变现象。61. 磁阻效应是指将一载流导体置于外磁场中，其电阻也会随磁场变化的现象62. 傅里叶复指数形式的双边幅值谱为偶函数，相位谱为 奇 函数。63. 光纤传光主要利用光的全发射。64. 测量系统产生漂移的主要原因有仪器自身结构参数变化和周围环境变化对输出的影响。65. Cu50代表0，铜电阻传感器的阻值为50欧姆。66. 热电偶冷端补偿主要有0冷端恒温法、计算修正法、补偿导线
10、法、电桥补偿法等。67. 在使用应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小,两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片这是利用电桥的和差特性。 68. 对于一阶惯性测量系统，一般时间常数越小，频响特性越好。69. 固态图像传感器是利用光敏单元的光电转换功能将投射到光敏单元上的光学图像转换成电信号“图像“。70. 傅里叶复指数形式的双边幅值谱为偶函数，相位谱为 奇 函数。71. 磁敏式传感器是通过磁电作用将磁信号转换为电信号的传感器。72. 常用的抗干扰技术有屏蔽、 接地、 浮置、 滤波、 隔离技术等73. 测试技术研究的主要内容：测量原理、测量方法、测量系统、数据处理 。74. 描述随机信号
11、的主要特征参数有均值、方差、均方值、概率密度函数、相关函数、功率谱密度函数等75. 测量中利用电桥进行非线性补偿和温度补偿是利用电桥的和差特性。76. 电磁感应式轮速传感器转子是齿圈，定子为感应头。77. 指材料在承受应变时，其几何尺寸发生变化而导致发生变化的现象，称为应变效应；指材料在承受应变时，其自身电阻率发生变化而导致电阻发生变化的现象，称为压阻效应。78. 周期信号频谱的谐波性是指 每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸谐波频率的公约数，相邻谱线间隔均等 79. 压电式传感器的前置放大器主要有：电压放大器和电荷放大器两种形式。80. 磁敏式传感器是通过磁电作用将磁信号转换为电
12、信号的传感器。 81. 干扰抑制主要从：消除或抑制干扰源、破坏干扰途径和削弱接收电路对干扰的敏感性三个方面考虑。82. 测试系统一般由激励装置、传感器、信号调理、控制与反馈、显示等几部分组成。83. 面积变化型电容传感器在理想情况下灵敏度为常数，与极距变化型相比，灵敏度较低，通常适用于较大直线位移及角位移的测量。84. 磁阻效应除了与材料有关外，还与磁阻器件的几何形状及尺寸相关，在恒定磁感应强度下，磁敏电阻的长和宽的比越小，电阻率的相对变化越大。85. 可用作输入、输出隔离的是有光、超声波、无线电波和电磁等方式。在隔离放大电路中采用的隔离方式主要有电磁（变压器、电容）耦合和光电耦合。86. 两
13、种不同材料的导体组成一个闭合回路，若两接点的温度不同，则在该回路中将会产生电动势，这种现象称为热电效应。87. 在设计二阶系统时，一般使其阻尼比1时，A() 0； 在=1/处，A()为0.707(-3db)，相角滞后-45； 一阶系统伯德图可用一条折线近似描述，在1/段为-20db/10倍频斜率直线; 1/点称转折频率 。13) 简述一阶惯性测试系统的频率特性同上14) 简述周期信号的频谱特性并解释。(1)离散性周期信号的频谱是由离散的谱线组成,只在 n0(n=0,1,2,.)离散点上取值，每一条谱线表示一个正弦分量。(2)谐波性每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸谐波频率的公约数
14、，相邻谱线间隔均等，为 0。(3)收敛性各频率分量的谱线高度与对应谐波的幅值成正比。常见的周期信号幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小。15) 简述非周期信号的频谱特性。a) 与周期信号相似，非周期信号也可分解为许多不同频率分量的谐波和； b) 基频无限小，包含了从 0 的所有频率分量。c) 频谱具有连续性和衰减性d) |X()|与|C n|量纲不同。| Cn|具有与原信号幅值相同的量纲，|X ()|是单位频宽上1sH 011)(.1 ajjaj bbHnnmm )(XYHfSfxyfxy的幅值，频谱密度函数。 e) 非周期信号频域描述的基础是傅里叶变换。16) 传感器选用原则。 与传感器有关
15、的技术指标 ：量程、精度、 稳定度、响应特性等 与测量条件有关的因素： 测量的目的、范围、精度要求、时间等 与使用环境有关的因素：安装现场条件、环境条件(湿温度、振动等)、传输距离等 与购买和维修有关的因素：价格、备件、服务与维修、保修、交货等。17) 简述内、外光电效应并举应用实例在光线作用下光电子逸出物体表面现象叫外光电效应,利用该现象制成的元件有光电管、光电倍增管；在光线作用下使材料内部电阻率改变现象叫内光电 效应，这类元件有光敏电阻。18) 简述热电偶的工作原理及常见结构形式。答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应” 。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点
16、的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。19) 简述热电偶冷端补偿的方法。冷端恒温法补偿导线法计算修正法电桥补偿法20) 解释热电偶的三大定律。中间导体定律： 将由A、B两种导体组成的热电偶的冷端（ T0端）断开而接入的三种导体C后，只要冷、热端的 T0 、 T 保持不变，则回路的总热电势不变。中间温度定律：测量端温度为T，自由端温度为T 0，中间温度为T 1，则E(T,T0)的热电势等于E（T,T 1）和E（T 1，T 0）的热电势代数和。参考电极定律：如果两种导体A、B分别与第三种导体C所组
17、成的热电偶所产生的热电势是已知的，则这两种导体所组成的热电偶的热电势也是已知的21) 简述热电偶的热电势组成和三大定律热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成。中间导体定律、中间温度定律、参考电极定律22) 差动变压器式传感器零点残余电压产生的主要原因差动变压器式传感器零点残余电压产生的主要原因有 二次线圈结构不对称、一次线圈铜损电阻、铁芯材料不均、线圈间分布电容等 。23) 简述金属电阻应变片和半导体应变片的主要区别24) 简述霍尔效应及霍尔电动势影响因素。答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中，当有电流I流过时，电子受到洛仑兹力作用而发
18、生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势U H。主要影响因素：材料材质、形状、电流大小和磁场强度有关。25) 简述霍尔效应及霍尔轮速传感器电子线路组成。(霍尔轮速传感器电子线路一般由霍尔元件、放大器电路、施密特触发电路和输出级等几部分组成。霍尔元件输出的毫伏及正弦信号经过运算放大器变成伏级信号，经过施密特触发器后变成标准的方波信号，然后送至输出级放大输出。26) 压电式传感器的前置放大器的作用是什
19、么？电压式与电荷式前置放大器各有何特点？答：1) 把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出； 2) 把传感器的微弱信号进行放大。电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大。对低频或静态参数由于放电效应的影响，测试失真较大；增加放电时间常数，可能会导致干扰增强及电压灵敏度下降。电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器，当开环增益倍数足够大、输入阻抗足够高时，电荷放大器的输出电压正比于传感器上的电荷和作用与传感器上的力，与电路参数、被测力的频率基本无关。可实现对高频、低频乃至静态参数的不失真测量，且输出基本不受电缆电容影响，但电路较复杂，成
20、本较高。27) 压电式传感器的电压式与电荷式前置放大器各有何特点同上28) Pt100和Cu50各代表什么传感器？分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用。分别代表0时铂电阻热电式传感器（100），0时铜电阻热电式传感器(50). 热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用是消除在热电阻安装的地方与仪表相距远时，环境温度变化时其连接导线电阻也变化所造成的测量误差。29) 简述较小和消除应变片直流电桥测量的非线性误差。 相邻桥臂的电阻同向变化，产生的输出电压变化将相互抵消； 相邻桥臂的电阻反向变化，产生的输出电压变化将相互迭加；30) 简述如何利用电桥对应变式传感器测量时进行温
21、度补偿。31) 直流电桥非线性误差补偿方法(32) 简述电容传感器的类型并说出其脉冲调宽电路的优点。变面积型、极距或间隙型、变介质型。脉宽电路优点： 差动脉冲调宽电路能适用于任何差动式电容传感器，并具有理论上的线性特性； 该电路采用直流电源，电压稳定度高，不存在稳频、波形纯度的要求，也不需要相敏检波与解调等； 对元件没有线性要求； 经低通滤波器可输出较大的直流电压，对输出矩形波的纯度要求也不高。33) 简述电容传感器的脉冲调宽电路的优点。同上34) 简述涡流效应并说出涡流传感器高频线圈的等效阻抗Z的影响因素。P113涡电流效应：金属板置于一个线圈附近，相互间距为，当线圈中有高频交变电流 i通过
22、时，产生交变磁通，此磁通通过邻近金属板，金属板表层产生感应电流，称为涡电流或涡流。涡流传感器的高频线圈等效阻抗与金属板的电阻率、磁导率、线圈的激磁频率及线圈与金属板的距离等有关。35) 试列出你所学过的不同工作原理传感器哪些可用于非接触式测量，哪些用于接触式测量，测量何种物理量？（各3种）答：非接触式测量：a) 热电式传感器：测量温度b) 光纤传感器：测量光信号c) 核辐射传感器：测量核辐射粒子接触式测量：a) 电位器式压力传感器：测量压力b) 应变片式电阻传感器：测量电阻值c) 应变式扭矩传感器：测量扭矩36) 光导纤维导光的原理是什么？按其传输模式分为哪两种类型？传感型（功能型）和传输型光
23、纤传感器按照其特点应该选用哪种光纤？ 答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。按其传输模式可分为单模和多模两种。传感型（功能型）光纤传感器应该选用单模光纤，传输型光纤传感器应选用多模光纤。37) 简述互感现象及互感的影响因素由一个线圈中电流发生变化而使其它线圈产生感应电动势的现象叫互感现象。互感M的影响因素有线圈匝数、空气磁导率、导磁截面面积、间隙 等38) 下图为某测试系统的对阶跃信号的时域响应曲线，请对图、t r、t s、A1进行解释。（试题3）tr0 . 6 3tsA139) 简述测试系统动态特性时域指标？时间常数 ：当输入产生阶跃变化时，输出信号从初始值变化到63.2%所需的时间。 越小，传感器的响应速度越快 。延时时间t d：二阶传感器输出达到稳定值的50%所需的时间。
