测试技术基础第二次作业
1、有一薄壁圆管式拉力传感器如图所示。
已知其弹性元件材料的泊松比为0.3，电阻应变片的灵敏系数为2，贴片位置如图。
若受拉力P 作用，问：
1） 欲测量P 力的大小，应如何正确组成电桥？
2） 当供桥电压V e 2=，με500==21εε时，输出电压是多少（-610×
1=με1）？
4
解：（1）欲测量拉力P 的大小，正确组成电桥如图所示
（2）ε1＝ε2，ε3＝ε4＝－λε1＝－0.3×500με＝－150με
2、调幅波t t t t x c ωωωcos )3cos 20cos 30100()(m ++=，已知kHz 10=c f ，Hz 500=ωf ，试求)(t x m 所包含的各分量的频率及幅值。
解：()(10030cos 20cos3)cos 100cos 15cos()15cos()10cos(3)10cos(3)m c c c
c c c x t t t t t t t t t ωωωωωωωωωωωω=-++=
++++++- 所以：()m x t 有5个分量，即幅值和频率为：
20kHz π，100；21kHz π，15；19kHz π，15；23kHz π ，10；17kHz π ，10
3、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：
（1）该种传感器是何种传感器？
（2）图中分别测量的是哪些非电量？
（3）总结该种传感器的两个优点。
（a ） （b ） （c ）
答：（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
4、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？
答：相同之处在于：都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)ε+λE ε，其中 H 为材料的泊桑比，E 为材料的弹性模量，(1+2H)ε由几何尺寸变化引起的阻值变化，λE ε是由电阻率的变化引起的阻值变化。
不同的是：电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以 dR/R ≈(1+2H)ε ，S ≈1+2H ；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。
所以 dR/R=λ E ε ，S ≈λ E 。
各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的 50-70 倍。
5、已知某位移传感器的位移测量值右侧表所列，其拟合直线为x y 8.62.2+-=，试问：此拟合直线能否满足线性误差小于5%的要求？
答：根据已有拟合直线，计算当x 取不同值时，对应的y 值
及误差为：
当0=x 时， 2.28.622.2-=+-=x y ， 对应误差为-2.2
当85.1=x 时，38.108.622.2=+-=x y ， 对应误差为0.38
当45.3=x 时，26.218.622.2=+-=x y ， 对应误差为0.26
当92.4=x 时，256.318.622.2=+-=x y ， 对应误差为1.256
当22.6=x 时，096.408.622.2=+-=x y ， 对应误差为0.096
当37.17=x 时，916.478.622.2=+-=x y ， 对应误差为-2.084
所以，最大误差出现在当0=x 时，此时误差2.2max -=∆L 线性误差为%5%4.4%100502.2%100max
<=⨯=⨯∆=Y L L δ，故此拟合直线能满足线性误
差小于5%的要求。
6、什么是调制和解调？其作用是什么？
答：所谓调制就是使一个信号的某些参数在另一信号的控制下而发生变化的过程。
从已调制波中恢复出调制信号的过程，称为解调。
调制的主要作用：便于区分信号和噪声，给测量信号赋予一定特征。
解调的主要作用：已调制波中恢复出调制。
7、什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。
答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。
（1）测量对象
（2）传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受被测量并将其转换成电信号。
是测试系统中的关键部件。
（3）中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号进行传输、放大和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。
（4）信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理（如：计
算、频谱分析、数据储存等）
（5）显示、记录部分：作用是输出测试结果
8、选用传感器的原则是什么？
答：（1）、根据测量对象和环境确定类型
首先，认真分析测量工作，考虑采用哪种原理的传感器进行测量，因为即使测量同一物理量，也可以通过不同的原理实现。
其次就得考虑量程、体积（空间是否足够）、安装方式、信号类型（模拟还是数字信号）、测量方式（直接测量还是间接测量）等等。
（2）、精度
传感器的精度等级关乎到整个系统精度，是一个非常重要的参数。
一般，精度越高，价格越贵。
所以我们选择的时候，得从整体考虑，适合自己的才是最好的，不要一味追求所谓的高精度，除非在需要定量测量精确值的场合，我们才选用精度等级高些的传感器。
（3）、灵敏度的选择
灵敏度指输出量的增量与相应的输入量增量之比。
我们得正确认识该参数，它分为两方面：1、在线性范围内，灵敏度高，输出信号值比较大，这是优点。
2、灵敏度高，与测量无关的外界噪声也容易混入，在处理过程中，影响精度。
（4）、线性范围
线形范围是指输出与输入成正比的范围，所以我们都希望线性范围越宽越好，线性范围越宽，量程就大，精度就高。
但是任何传感器的线性范围都是相对的。
我们只需要把测量量估算好，以便在线性范围内。
（5）、频率响应特性
在测量过程中，传感器的输出总有一定的延迟，跟实际值也有一定的差别。
所以我们希望频率响应快一点，这样延迟时间就短一点。
但由于受到结构等特性的影响，频率也难以提高。
（6）、稳定性
稳定性指使用时间长了以后，其性能还能维持不变的能力。
影响稳定性的因素除自身原因外，主要是环境因素。
因此，选用的传感器要具有较强的环境适应能力，适当的时候还得采取保护措施。
9、简述调幅波的特点。
答：（1）当调制信号x(t)>0 时，调幅波xm(t)与载波y(t)同频同相，其幅值的大小与x(t)的大小有关；x(t) y(t)
（2）当x(t)<0 时，xm(t)与载波y(t) 同频反相，其幅值大小仍与x(t)的大小有关；
（3）调幅波是一高频，但其包洛线和调制信号x(t)相似，其副值受x(t)变化的影响，y(t)的频率越高，即波形越宽，相似程度越好。
10、交流电桥达到平衡时必须满足的条件是什么？如何来实现交流电桥的平衡？
答：电桥达到平衡时必须满足的条件是：相对两臂阻抗之模的乘机应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相等。
实现交流电桥的平衡条件是：电阻平衡，电容平衡。