1、1一. 判断题(本题共 10 分，对则打“” ，不对则打“”)1任意两个变量 x 和 y 之间的真实关系均可用一元线性回归方程来描述。 （ ）2相关函数和相关系数一样都可以用它们数值的大小来衡量两函数的相关程度。( )3对多次测量的数据取算数平均值，就可以减少随机误差的影响。 （ ）4对一个具有有限频谱（0fc）的连续信号采样，若满足 2fcTs 1,采样后得到的输出信号能 恢复为原来的信号。 （ ）Ts 为采样频率5设某周期信号 x(t)之单位为 ，则其均方根谱之单位为 2，其功率谱之单位为 。 （ ）6测量系统的固有频率越高，其灵敏度也越高。 （ ）7A/D 转换就是把模拟信号转换成连续的
2、数字信号。 （ ）8接触式测温是基于热平衡原理进行的，非接触式测温是基于热辐射原理进行的（ ）9同一材料构成的热电偶，即使两端点温度不等，也不会形成热电势。 （ ）10只要信号一经截断，就不可避免地引起混叠。 （ ）二选择题（共 20 分，每题 2 分）1压电加速度测量系统的工作频率下限取决于（ ）a.加速度力学系统的频率特性； b. 压电晶体的电路特性； c. 测量电路的时间常数2把连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因是（ ）a. 记录时间太长； b. 采样间隔太宽； c .记录时间太短； d. 采样间隔太窄3要测量 x(t)=50Sin40t+10Sin2000t 的振动位移信号，为
3、了尽量减少失真，应采用（ ）的惯性加速度计。a.fn=15Hz、=0.707; b. f n=1000Hz、=0.707 ; c. f n=50Hz、=0.04 ; d. fn=1000Hz、=0.044. 自相关函数是一个（ ）函数a.奇函数； b.偶函数； c.非奇非偶函数； d. 三角函数5在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象，称（ ）效应。a.内光电； b.外光电； c.热电； d.阻挡层光电6 （ ）传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。a.差动变压器式； b.变间隙电容式； c.变阻器式； d. 电压式7半导体热敏电阻的电阻温度系数 可用下式（ ）表示（已知半
4、导体热敏电阻与温度系数关系可用 TBAeR描述）a.= d；b. = 2；c. = 2TA；d. = 01lnTR(R1,R0分别是温度 T1,T0时的电阻值)8如果一信号的自相关函数 Rx()是一定周期性不衰减，则说明该信号（ ）a.均值不为 0； b.含周期分量； c.是各态历经的 ； d.是各态不历经的9用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ）a.图解法； b.最小二乘法； c.分值法； d.端点连线法10半导体电阻应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由（ ）引起。a.半导体电阻率的变化；b.半导体几何尺寸的变化；c.贴片位置的温度变化；d.供桥电源的变化三测量系统基
5、本知识题（70 分）1磁电式速度传感器中，速度线圈采取上下两绕组相串联的目的是什么 ？磁头件与被测物体固紧时有何要求？（6 分）22举一理想一阶测量系统例子，写出其幅频特性及相频特性函数关系式，并说明 n、 d、 r、k、m 各量的物理意义及其相互间的函数关系。 （8 分）3压电测压传感器与电压放大器相接时，为能测量静态压力信号（防止静电泄漏） ，从放大器本身出发应采取哪些措施？（8 分）4应变筒式测压传感器与应变管式测压传感器主要有哪些区别？（6 分）5有一电阻阻值为 R=120,灵敏系数 k=2.0，其电阻温度系数 =2.010 -6/ 0C,线膨胀系数 1=1210-6/0C 的的电阻应
6、变片贴于线膨胀系数为 2=14.210-6/0C 的工件上，若工件在外力作用下产生应变量为 200，试问：1）当温度改变 40C 时，如果未采取温度补偿措施，电阻变化量为多少？2）由于温度影响会产生多大的相对误差？（8 分）6挂接在 IEEE488 接口总线上的器件按它们的作用不同可分为讲者，听者，控者三类器件，分 别解释何为讲者器件，听者器件，控者器件，在该总线上三者之间的关系有何规定？（6 分）7 简述在“振动子幅频特性测定”实验中你采取何种措施来实现改变阻尼率 值的，其取值大小与 的定性关系是什么？（6 分）8 设某科研项目中需测定一设备的油缸压力，已知该压力最大值小于 300MP,压力
7、持续时间为68ms,用你所学知识组建两种类型的电测压力系统，要求：根据所选传感器真确选用二次 仪表及三次仪表，并简要说明各部分的功能。 （9 分）9 某测量系统的频率响应曲线 jjH05.1)(,若输入周期信号 x(t)=2Cos10t+0.8Cos(100t-300),式求其响应 y(t).(6 分)10何为动态误差？为了减少动态误差，在一、二阶测量系统中可采取哪些相应的措施？（7 分）一、判断题：1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 二、选择题：1.c 2. b 3. b 4. b 5.a 6. d 7. a 8. a 9.b 10.a三、1.串联的作用：使两线圈的
8、输出叠加，提高系统灵敏度当永磁体有弹跳时，保证其与两线圈的距离和相等，可以消除弹跳引起的误差。固紧要求：连接件的质量要小，刚度要大固紧刚度要大。目的：提高系统固有频率。2.惯性加速度传感器： 22dtymkdtyctm1)(2SkcsH322)(1)(kcmA21kctg)(mar固有圆频率 n， 有阻尼频率振荡比 2nd 阻尼比 kmc2系统共振圆频率 nr21。3.为防止静电泄露要做到：放大器本身的输入阻抗要很高在 10 以上，一般采用 MOS 型场效应管。输出阻抗要小，以达到阻抗变换的目的，一般采用射极输出。为防止电缆电容的影响，可以将放大器小型化，装入传感器之中。输入电容 Ci要小，以
9、提高灵敏度。4.筒式应变测压传感器的弹性元件是一只钻了肓孔的圆筒内部装有测压油。当有压力作用时，应变片感受筒的周向应变。 管式应变测压传感器的弹性元件是一只应变管，它感受活塞上加载的集中应力、发生径向形变，应变片贴于径向上。这种传感器的固有频率的筒式的高。5.解：温度引起电阻的应变： 6610.4210. ktt线膨胀差异引起的应变： 6612 5.)( tt引起的电阻变化量： 31092.Rktt相对误差 %.25.4%10tt6. 讲者：指发送数据到其他器件的器件听者：指接收讲者发送的数据的器件控者：是指挥接口总线上各仪器进行数据变换的器件对于一个特定的器件，只能充当上述三种角度中的一种，
10、也可身兼两职或三者，可以有多个听者，但在任一时刻，一个系统中由一条叫线连接的器件中只能有一个讲者，可以有多个听者，但一个器件不能同时作为讲者和听者。任一时刻，一个系统中只应有一个控者。7. 采用电磁阻尼来改变了 ，其取值大小取决于电路电阻 R，即 RSBwJn)(2148.方法一：筒式测压传感器电阻应变仪显示、记录设备 将压力信号转换为 进行放大， 调制过的电信号 相敏检波、滤波方法二：压电式压力传感器电荷放大器显示记录设备 将压力信号转变为电信号 对电荷量放大进行阻抗变换9. jjH05.1)(2)05.(1)(A)arctg(0.5)( 30cos8.cs2tttx 79(cos.)62(
11、79.)( ty10. 动态误差：当用理想关系 )(txky来衡量实际系统时产生的误差。)(*tt)(txky对于一阶应减小时间常数 使 H增大，无失真测量的范围更广。对于二阶系统应使70.,1n，这样 H增大，不失真测量的范围变大。试卷 2二. 判断题.(本题共 10 分，对则打 “” ，不对则打“”)1频率不变性原理是指任何测试装置的输出信号的频率总等于输入信号的频率。 （ ）2瞬态信号的频谱具有谐波性、离散性、收敛性。( )3最小二乘法求参考直线的基本思想是使剩余误差的和为最小。 （ ）4一台仪器的重复性很好，但测得的结果并不准确，这是由于存在随机误差的缘故。 （ ）5对一个具有有限频谱
12、（0f c）的连续信号采样，若满足 2fcTs 1,采样后得到的输出信号能恢复为原来的信号。 （ ）T s 为采样时间间隔6交流电桥的输出信号经放大后，直接记录就能获得其输入信号的模拟信号了。 （ ）7测量小应变时，应选用金属丝应变片，测量大应变时，应选用半导体应变片。 （ ）8测试系统的幅频特性在工作频带内通常是频率的线性函数，而线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。 （ ）9系统的传递函数 H(s)=Y(s)/X(s)（Y(s)、X(s)分别为响应与激励的拉氏变换） ，表明 H(s)将随X(s)减小而增大。 （ ） 10IEEE488 是常用的通用串行接口总线标准。 （ ）5二 选择题（共
13、 20 分，每题 2 分）1既能检波又能检相的电路称为（ ）a.桥式整流电路； b.相位鉴频电路； c.相敏检波器； d.直流放大器2把连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因是（ ）a.记录时间太长； b.采样时间间隔太宽； c.记录时间太短； d. 采样时间间隔太窄3下述参量的测量属于间接测量法的是（ ）a.用天平测量物体质量； b.用弹簧秤称物体重量； c.声级计测声强级；d.线圈靶测速 4磁感应测速传感器中的速度线圈之所以用两个线圈串联而成，其作用主要为（ ）a.提高传感器的灵敏度及改善线性； b. 提高传感器的灵敏度及改善频响特性；c.改善传感器的频响特性及补偿永久磁铁在线圈铁心垂
14、直方向上的微小跳动对感应电动势的影响；d. 提高传感器的灵敏度及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响；5表示随机信号中动态分量的统计常数是（ ）a.均方值； b.均值； c.均方差； d.概率密度函数6半导体应变片是根据（ ）原理工作的。a.电阻应变效应； b.压电效应； c.热阻效应； d.压阻效应7压电式加速度计测量系统的工作频率下限取决于（ ）a.压电测压传感器的力学系统的频率特性； b.压电晶体的电路特性； c.测量电路的时间常数； d.放大器的时间常数 8某间接测量的函数式为 y=a0x1x2， 则 y 的标准不确定度为（ ） （式中 x1 、 x2 分别为直
15、接测量量值 x1、 x2 的标准不确定度）a. xy; b. 210xyac. 2210xxyad. 21210xa9二阶系统中引入合适的阻尼率的目的是（ ）a.使得系统输出值稳定；b.使系统不共振；c.获得较好的幅频、相频特性；d.获得好的灵敏度10带通滤波器所起的作用是只允许（ ）通过。a.低频信号； b.高频信号； c.某一频带的信号； d.所有频率分量信号三基本知识题（46 分）1用忽略 B 类不确定度、分辨率为 0.02mm 卡尺测量一个工件的长度，在相同条件下重复进行 7 次测量。测量值如下：25.3，25.2，24.9，25.0，27.3，25.1，25.4（单位 cm） 。要求
16、报告该工件长度及其扩展不确定度（ 05.， 9432.1)6(.t， 8946.1)7(05.t， 859.1)(05.t， ） 。(6 分) 2已知某线性系统幅频特性 A()=1/(1+0.01 2)1/2，相频特性 （）=arctg（0.1） ，现测得某激励的稳态输出为 y(t)=10Sin(30t-)，t 的单位为 s。试求系统的输入信号 x(t)；若用该系统进行测量，要求振幅误差在 5%以内，则被测信号的最高频率应控制在什么范围内？(8 分)3用镍铬镍硅热电偶测炉温。当冷端温度 T0=40 0C 时，测得热电势为 E(T,T0)=39.17mv,若用冷端温度为常温 20 0C 测该炉温
17、，则应测得热电势为多少？ (6 分)附：已知该热电偶有 E(40,0)=1.61mv, E(-40,0)= -1.5 mv, E(20,0)=0.80mv, E(-20,0)= - 0.77mv 4为改善永磁式测速传感器的动态特性，讨论与其相连的放大器应具有何种特性。 （6 分）要求：（1）写出其测量电路的数学模型，画等效电路；（2）求该数学模型的传递函数及系统的频率响应；6（3）讨论要求的系统参数取值 5 （a）用四片 K=2.0、标称阻值均为 90 的金属丝应变片组成全桥测量某构件的应变，供桥电压为5V，求最大全桥输出电压为 Umax=3mV 时，构件的应变应为多少 。 （4 分）(b)简
18、述应变筒式测压传感器的工作原理及温度补偿方法。 （说明应变片的粘贴方向，各应变片的作用，画出桥路图，并阐明理由。 ） （6 分）6叙述测量系统实现不失真测量的条件（4 分）7挂接在 IEEE488 接口总线上的器件按它们的作用不同可分为讲者，听者，控者三类器件，分别解释何为讲者器件，听者器件，控者器件，在该总线上三者之间的关系有何规定？（6 分）四实验题（24 分）1.下表列出了用电涡流传感器测量物体振动时的静标数据，表中线圈平面与试件间的相对距离为 x，表头读数为 u。x(mm) 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 4.8 5.2 5.
19、6 6.0u(mv) 2.02 2.47 3.02 3.60 4.23 4.87 5.52 6.16 6.78 7.37 7.93 8.45 8.93 9.36 9.75 10.10问题：（1）简述电涡流传感器输出灵敏度与被测试件的电导率及磁导率的定性关系。 （4 分） ；（2）根据上表数据试确定传感器的最佳安装位置及该系统的实际线性测量范围。 （6 分）2 在压电测量系统中为什么一般使用电荷放大器而不使用电压放大器？（8 分）3在“二阶系统幅频特性测定”实验中，改变实验板上的可调电阻值，电路系统的频响特性有何变化？（6 分）试卷一。 判断题.(本题共 10 分，对则打 “” ，不对则打“”)
20、1由于 H(s)=Y(s)/X(s)，即将 X(s)减小时，H(s)将增大，因此 H(s)和输入有关。 （ ）2信号在时域上波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。 （ ）3一阶系统的时间常数 越小越好。 （ ）4线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。 （ ）5传感器的线性范围越宽，表明其工作量程越大。 （ ）6交流电桥可测静态应变，也可测动态应变。 （ ）7电荷放大器使压电加速度计输出的电荷量得到放大，由此而得电荷放大器的名称。 （ ）8若振动子的固有频率 fn=400 Hz，则其工作频率范围为 0400Hz。 （ ）9一台仪器的重复性很好，但测得的结果并不准确，这是由于存在随机误差的缘故。
21、（ ）10一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测试范围越窄。 （ ）二填空（每空 1 分，共 30 分）1为使测量结果有普遍的科学意义，必须（1）用作比较的标准是 （2）使用的仪器系统 。2线性测量系统具有两个重要特性：（1） （2） 。3表征测量系统静态特性的主要指标有 、 、和 等。4二阶线性测量系统是指 的测量系统。如、 等都属于二阶线性测量系统。 二阶系统的动态特性参数为 和 。 5根据幅频特性曲线可知，惯性式加速度传感器的工作频率范围为 ， 7传感器的固有频率 。根据它的相频特性曲线，在理想的情况下，其阻尼率应 满足 。6在“振动子幅频特性测定”实验中，改变实验板上的并联电阻值，实际
22、是改变振动子的 。7周期信号与瞬态信号都可以用 来表示。周期量的频谱和瞬 态量的频谱区别在于：前者是 ，后者是 。周期量的幅值谱的纵坐标表示 ，瞬态量的幅值谱的纵坐标表示的 是 。8压电传感器的频率响应上限决定于 ，频率响应的下 限决定于 。9永磁感应测速传感器中的速度线圈之所以用两个线圈串联而成，其作用为（1） （2） 。10半导体应变片工作的原理是基于 ，压电式传感器的工作原理是基 于 。三试描述永磁式感应测速传感器中位移线圈的工作原理。 （6 分）四图示具有温度补偿作用的筒式应变测压传感器的敏感元件应变筒，请画出四片应变片的粘贴位置，注明应变片的粘贴方向，注明各应变片的作用，画出桥路图，
23、并阐明理由。 （6 分）五对于一个复杂波形的输入信号，为什么要求动态测试系统有良好的幅频特性和相频特性？如果输入为一个单独的简谐信号，是否要考虑幅频特性和相频特性？（8 分）六何为动态误差？对二阶测量系统来说，为减少动态误差，一般可采取哪些措施？（8 分）七在压电测量系统中为什么一般使用电荷放大器？使用时要注意什么？（8 分）八如图为某一阶测试装置的幅频和相频特性曲线，分别对系统输入信号 x1(t)=A1sin 1t+ A2sin 2t 和 x2(t)=A1sin 1t+ A3sin 3t ，请问输出信号会不会失真？九某间接测量的函数式为 y=a0x1x2, 试推导 y 的标准误差式子。 （设
24、 x1 、 x2 分别为直接测量量值x1、 x2的标准误差） （6 分）十简要说明将连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因。 （6 分）十一用四片 K=2.0 的金属丝应变片组成全桥测量某构件的应变，供桥电压为 4V，4321RR，R 1=R2=R3=R4=120，求最大全桥输出电压为 Umax=3mV 时，构件的应变应为多少 。 （6 分）答案一 判断题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 二 填空1 公认的 重复性好2 频率不变性 叠加性3 灵敏度 非线性 迟滞 重复性4 能用二阶线性运动微分方程来描述，光线示波器振动子，惯性式加速度传感器。 n 和 5 /n na.幅值、频率、相
25、位皆不变；b.频率改变，幅值、相位不变；c.幅值、相位改变，频率不变；d.相位不变，幅值、频率改变。7将时域信号进行时移，则该信号对应的频域信号将会产生（ ）a.扩展； b.压缩； c.不变; d.仅有相移8一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围（ ）a.越宽； b.越窄； c.不变； d.无规律可寻9某间接测量的函数式为 y=a0x1x2, 则 y 的标准误差为（ ） （式中 x1 、 x2 分别为直接测量量值 x1、 x2的标准误差）. a.211)(xy; b.21210)(xya; c.21210)(xxya;d. 120xa10半导体应变片在测量某一构件应变时，其电阻相对变化是由（ ）来决定的
