《工程测试技术基础》习题集第一部分绪论1T测试技术的基本含义是什么？它包含哪些方面的工作？试举例说明。
1-2测试技术屮测量参量的-慕本内容是什么？机械工程专业研究的主要测量对象是哪些?1-3非电量电测系统的基本组成有哪些？各部分的功能如何？1-4测试技术的手段和方法有哪些？试举例说明。
1-5通过网络查询现代测试技术的发展趋势有哪些？试举例说明。
1-6非电量电测系统的基本类型有哪些？1-7生活屮工程测试技术的例子有哪些？1-8通过上网查询如何学习工程测试技术这门课程。
第二部分信号分析基础2-1低通、高通、带通及带阻滤波器各有什么特点？它们的频率特性函数的关系是什么？2-2何为周期信号?周期信号的变化规律可由哪几个参数完全确定？2-3信号可采用几个域描述？各域描述信号的物理意义是什么？2-4周期信号和非周期信号的频域描述有何区别?两者的频谱特点是什么？2-5试述自相关函数和互相关函数的定义及其应用。
2-6试述谱密度函数的定义及其在振动测试H|的应用。
2-7何为激振器，激振器的作用是什么？2-8简述电动式、电磁式激振器的工作原理及结构。
2-9调幅波是否可以看成是载波与调制信号的叠加？为什么？2-10已知RC低通滤波器R = lkQ, C = luF,试求：(1)确定各函数式〃(S) , 〃(3),力(3)；(2)当输入信号UF WsinlOOt时,求输出信号%,并比较其幅值及相位的关系。
2-11为什么在动态电阻应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？2-12下限频率相同吋，倍频程滤波器的屮心频率是1/3倍频程滤波器的多少倍？2-13倍频程选择性为-60dB的滤波器和倍频程选择性为-40dB的滤波器相比，哪一台好？为什么？2-14检波电路图请参见教材，己知&的波形如图5.1所示，画出图屮⑺的波形图。
2-15用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：£ (t) 二/cos 10 t +况oslOO to如果电桥激励电压为：eb = ^sin 100001,试求此电桥的输出信号频谱。
2-16有人在使用电阻应变仪吋，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。
试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？(I)半桥双臂各串联一片；⑵ 半桥双臂各串联一片。
2-17以阻值R二120Q,灵敏度S二2的电阻丝应变片与阻值为120Q的I古I定电阻组成电桥，供桥电压为3V,并假定负载电阻为无穷大，半应变片的应变为2 u £和2000 u £时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵皱度(注：U £—微应变，即10 6 e )2-18设一带通滤波器的下截止频率为fcl,上截止频率为fc2,屮心频率为fc3, 试指出下列记述屮的正确与错误。
(1)倍频程滤波器fc2二fcl；(2)滤波器的截止频率就是此通频带的幅值衰减3dB处的频率；(3)下限频率相同吋，倍频程滤波器的屮心频率是1/3倍频程滤波器的屮心频率的3倍。
2-19什么是调制和解调，调制和解调9-14设有一组合复朵信号，系由频率分别 为362Hz, 22Hz, 250Hz, 300Hz 的同向正弦波叠加而成，求该信号的周期。
2-21求图2-2所示三角脉冲信号的频谱。
—0«壬if |/|违 2-22求图2-3所示正弦信号x(t)=Xsino3t 的均值儿、均方值以和概率密度函 数 P(X )O第三部分 传感器原理与应用3- 1传感器一般由哪儿部分纽成?试说明各部分的作用。
3- 2内部传感器与外部传感器的作用有何区别？按被测的基本物理量可将传感器分为哪些类?3- 4为何标定时必须用上一级标定装置标定下一级传感器？3- 5静态标定与动态标定的标定指标有哪些？3- 6何谓传感器的定度与校准？3- 7按传感器输出信号的性质可将传感器分为哪儿类？3- 8何谓传感器的静特性和动特性？2-20如图2-1所示信号, 求周期性三角波的表达式，并绘制出其频谱图。
3-9传感器的主要性能指标有哪些？3-10为什么说技术革新的主角之一•就是传感器？3-11差动式屯容位移传感器和差动电感位移传感器的特点是什么？3-12哪些传感器有可能被选作小位移测量传感器?为什么？金属电阻丝应变片与半导体应变片的工作原理是什么？各有何优缺点？3T4应变片布桥方式有几种，各有什么特点？3-15什么是正压电效应和逆压电效应?利用压电效应可制成I哪儿种传感器？3-16床屯式力传感器的工作原理是什么？压电式力传感器与电压放大器配套使用应注意什么问题？3-17试述压磁式力传感器的结构及工作特点。
3-18简述光电式扭矩传感器测量扭矩的原理3-19为什么压电式加速度传感器要使用高输人阻抗电荷放大器？3-20温度测量的方法有哪些?它们的原理有何不同？各适于什么场合？3-21为什么对热电偶的参考端温度要采用一定的方法进行处理?一般有哪些处理方法？3-22为什么金属热电阻式传感器要采用双线无感绕制法？3-23什么叫热每攵电阻的正温度系数与负温度系数？3-24全辐射式温度传感器依据的是什么机理？3-25亮度式温度传感器主要有几种形式?各有什么特点?3-26半导体温度传感器根据什么原理测温？3-27半导磁气敏传感器为何都附有加热器？3-28试说明氧化型和还原型气敏元件的工作原理及其输出特性3-29电桥的零测法与偏差测量法有什么不同？它们各适于在什么场合下应用？3-30请叙述比色温度传感器的工作过程。
3-31电桥的灵敏度与非线性误差如何定义？3-32在用电桥测量前，为什么要将电桥调零？3-33公路交通检测汽车流动状态多采用哪些传感器？3-34请说明湿度传感器、气体传感器对电子灶控制的工作原理。
3-35何谓外光屯效应、光电导效应和光生伏特效应？3-36红外探测器与光电传感器、热敏电阻器有什么杲同？3-37电感传感器（自感型）的灵每攵度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取这些措施会带來什么样后果？3-38电容式、电感式、电阻应变片传感器的测量电路有何异同？举例说明。
3-39何谓圧电效应?何谓纵向压电效应和横向压电效应？3-40材料的主耍特性参数有哪些?试比较三类圧电材料的应用特点。
3-41何谓结构型传感器?何谓物性型传感器?试述两者的应用特点。
3-42传感器静态特性的主要指标有哪些?说明它们的含义3-43何谓压阻效应?扩散硅压阻式传感器与贴片型电阻应变式传感器相比有什么优点，有什么缺点?如何克服？3-44何谓霍尔效应?利用霍尔效应可进行哪些参数测量？3-45变间隙式、变截面式和螺管式三种电感式传感器各适用于什么场合?它们各有什么优缺点？3-46试述电感传感器产生零位电压的原因和减小零位电压的措施。
3-47试述造成自感式传感器和差动变压器温度误差的原因及其减小措施。
3-48从电涡流式传感器的基本原理简要说明它的各种应用。
3-49为什么电容式传感器的绝缘、屏蔽和电缆问题特别重要?设计和应用屮如何解决这些问题？3-50电容式传感器的测量电路主要有哪几种？各自的H的及特点是什么？使用这些测量电路时应注意哪些问题？3-51霍尔元件的不等位电势和温度影响是如何产生的？可采取哪些方法来减小之。
3-52测温系统由钠电阻温度传感器、电桥、放大器和记录仪四个环节组成，各自的灵敏度分别为:0.4Q/°C , 0. 02V/Q, 100（放大倍数）、0. 2cm/V . （1）求该测温系统的总灵敏度；（2）己知记录仪笔尖位移8cn）吋，求所对应的温度变化值。
3-53 -传感器，其实测的输人/输出特性曲线（校准曲线）与拟合直线的最人偏差为AI,mex = 40C,而论满量程测量范围为（-40、120。
0,试求该传感器的线性度。
3-54 -加速度传感器，出厂吋标出的电压灵敏度为100m V /g,由于测试需要，需要加长导线，因需要重新对加速度传感器的灵敏度进行标定，如果在能作50血: 和lg的振动标定台丄进行标定，选用电压大器的放大倍数为100,标定用晶体管毫伏表上指示电压为9V,试计算加速度传感器的电压灵敏度K,并与原灵敏度比较。
3-55床力传感器的校准数据如表格所示，试用最小二乘法求非线性误差并计算迟滞误差和重复性误差？3-56为什么要对传感器进行标定和校准?举例说明传感器静态标定和动态标定的方法。
3-57今有两加速度传感器均可作为二阶系统来处理，其屮一只固有频率为25kHz,另一只为35kHz ，阻尼比E均为0. 3。
若欲测量频率为10kHz的正弦振动加速度，应选用哪一只?试计算测量时将带来多大的振幅误差和相位误差。
458简述电阻应变计产生热输出(温度误差)的原因及其补偿方法。
3-59试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的播施。
3-60如何用电阻应变计构成应变式传感器?对其各组成部分有何要求？3-61现有栅长为3mm和5mm两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%, 欲用來测量泊松比u二0. 33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。
试问：应选用哪一种应变计?为什么？3-62现选用丝栅长10mm的应变计检测弹性模量E=2X 10“N/n?、密度P =7. 8g/cm3 的钢构件承受谐振力作用下的应变，要求测量精度不低于0.5%。
试确定构件的最大应变频率限。
3-63为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力每攵元件?现用一等强度梁：有效长1=150mm,固支处宽b=18mm,厚h二5mm,弹性模量E=2X 105N/mm2,贴上4 片等阻值、K=2的电阻应变计，并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。
试问：(1)悬臂梁上如何布片?又如何接桥?为什么？(2)半输入电压为3V,有输出电压为2mV吋的称重量为多少？3-64 一应变片的电阻R二120Q, k=2. 05,用作应变片为800 u m/m的传感元件。
a・求AR/R和AR； b.若电源电压U=3V,惠斯登电桥初始平衡，求输出电压U。
3-65在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120 Q的应变片出和艮，把着两片应变片接入差动电桥，若钢的泊松系数□二0.285, 应变片的灵敬度系数E2,电桥电源电丿玉U二2V,当试件受轴向拉伸时，测得应变片的电阻变化△ R产0.48 Q,求电桥的输出电压山。
为多少你？3-66有一台变极距非接触式电容测微仪，其极板间的极限半径r=4mm,假设与被测工件的初始间隙S =03mm,试求：(1)若极板与工件的间隙变化量A 8=±10uniDj-,电容变化量为多少？⑵ 若测量电路的灵敏度K二100mV/pF,则在二±lum吋的输出电压为多少？3-67什么是零点残余屯床？减小零残屯床的有效措施有哪些？3-68为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰?469何谓“驱动电缆技术” ？采用的H的是什么3-70在压力比指示系统屮采用差动式变极距型电容传感器，己知原始极距§产5 2=0. 25mm,极距直径D-38. 2mm,采用电桥电路作为其转换电路，电容传感器的两个屯容分别接R=5. lkQ的屯阻后作为电桥的两臂，并接有效值为Ul=60V的电源电压，其频率为f二400Hz,电桥的另两臂为相同的固定电容0=0. 001 Mf,试求电容传感器的电压灵敏度？若△ §=10um吋，求输出电压的有效值？3-71何谓机械阻抗？试说明它在分析双向传感器的动态特性屮的作用？3-72试分析应变片传感器工作在低频、高频和固有频率三种情况下的机械阻抗并指出哪种情况下机械阻抗为最小？3-73试选择合适的传感器：1)现有激磁频率为2. 5kHz的差动变床器式测振传感器和固有频率为50Hz的磁电式测振传感器各一只，欲测频率为400〜500Hz的振动，应选哪一种？为什么？(2)有两只压电式加速度传感器，固有频率分别为30kHz 和50kHz,阻尼比均为0.5,欲测频率为15kHz的振动,应选哪一只?为什么?3-74为什么磁电感应试传感器的灵敏度在工作频率较高吋将随频率增加而下降？3-75压电试传感器屮采用电荷放大器有何优点？为什么电压灵敏度与电缆长度有关？而电荷灵敏度无关？3-76某压电晶体的电容为1000pF,K尸2.5C/cm, C=3000pF,示波器的输入阻抗为1MQ 和并联屯容为50 nF,求：压电晶体的屯压灵敏度；测量系统的高频响应；若系统允许的测量值误差为5%,可测最低频率为多少？若频率为10HZ,允许的误差为5%,用并联方式，电容值为多少？3-77 珞-鎳硅热电偶测得介质温度为800°C,若参考端温度为25C,问介质的实际温度为多少？3-78 -电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r = 4mm,工作初始间隙g二0. 3mm, 问：(1)工作时，如果传感器与工件的间隙变化量时，电容变化量是多少？(2)如果测量电路的灵敏度S，1=100mV/pF,读数仪表的灵敏度S 2= 5格/mV,在A5=±lp m吋，读数仪表的指示值变化多少格？3-78光屯式传感器包含哪几种类型？各有何特点？用光屯式传感器可以测量哪些物理量？3-79 -压电式压力传感器的灵敏度S二9X105pC/Pa (微微库仑/帕)，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灵敏度已调到20mm/V 的光线示波器上记录，试给出这个测试系统的框图，并计算其总的灵敏度。