现代测试技术模拟试卷1一、填空题：（每空1分，满分20分）1. 机械工程测试技术是一门专业技术基础课，要完成对机械参量的测试技术包括量测和试验两个方面的内容；实际采用的测试方法有机械法、光学法和电测法。

2. 传感器的敏感元件是能感受规定的被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的部分转换元件是将敏感元件的输出量转换为适宜于传输和测量的电信号的部分；。

10mm差动变压器式位移传感器的转换原理是差动变压器式和电磁感应中的互感现象3. 压电式传感器的压电效应是某些晶体或多晶体受到外力作用下，产生电荷累积，当外力消除后，又恢复原来不带电状态；热电偶传感器是将温度参量转变为电量变化的一种装置。

4. 电荷放大器电路的作用是把电荷量转换成电压信号放大，且进行电路阻抗变换。

5. 滤波器是一种选频装置，则按幅频特性可分为低通滤波器；高通滤波器；带通滤波器和带阻滤波器。

6. 常见的记录仪器有笔式记录仪；、光线示波器和磁带记录仪、计算机记录仪。

7. 测试系统的静态特性反映对输入的静态参量而表现的输出与输入的基本关系，其基本特性参数有灵敏度、迟滞和线性度、重复性。

8. 测试误差的主要类型有随机误差、系统误差和过失误差。

9. 信号的描述方法是时域描述法和频域描述法。

1. 试简述差动式电容传感器的基本原理及其优点。

答：差动式电容传感器由两个单电容传感器构成，其输出量是两个单电容传感器的差值输出，该值与被测量成线性关系。

优点：灵敏度提高一倍；线性度提高一个数量级；抑制共模干扰2. 试简述测试系统实现不失真测试对一阶、二阶系统的综合要求。

答：一阶系统：时间常数τ越小，则频带宽，失真小。

二阶系统：阻尼比ξ取0.6-0.8，且信号频率ω在0 - 0.58ωn，则失真小3. 试简述光线示波器的结构组成及工作原理。

答：光线示波器的结构组成：光学系统；电磁系统和振动子；时标装置；纸带传动和控制系统。

工作原理：动圈式振动子的线圈流过被测信号电流且在静止磁场的作用下，线圈偏摆同时带动小镜片偏转，恒光源产生的光线投射到小镜片上，从而光线偏移，纸带匀速运动，光线在纸带上记录被测信号4. 试简述电阻应变片测试系统中温度对测试结果的影响及基本的消除方法。

答：温度的影响主要表现在电阻应变片的温度系数αt 和被测试件的线膨胀系数β对电阻应变片产生温度变化电阻值为△Rt = Ro×αt×△t + Ro×△β×△t ；常用的消除方法是单丝自补偿、双丝补偿法、电桥补偿法5. 试简述测试系统中常用的消除干扰的硬件方法。

答：常用的硬件消除方法是正确接地；采用电源滤波器、浪涌吸收器、交直流稳压器；隔离和屏蔽；加去耦电容；正确配线与布线三、（满分8分）如图1所示差动变压器式传感器测量位移的系统组成框图，试说明其测量的原理；并指出各个单元电路的功能。

1答：位移参量经过差动变压器式传感器变换后获得AM信号，此信号再经过交流放大器放大后，通过相敏检波器进行解调，后又经过低通滤波器后滤除高频成分后，送到显示仪表显示位移值。

各个单元电路的功能：差动变压器式传感器：用来检测位移信号，借助与电桥电路将位移信号转换为输出的AM信号。

交流放大器：将输入的AM信号进行幅值放大。

相敏检波器：将输入的AM信号进行解调，用来判别位移的大小和方向。

低通滤波器：将相敏检波器解调后的混合信号进行滤波，从而获得位移参量的信号。

显示仪表：用来指示位移的大小值和方向。

振荡器：给测量电桥和相敏检波器提供电源。

四、（满分8分） 试分析图2所示调频波的解调电路的工作原理、并画出它的鉴频特性图。

答：当调频波的频率等于变压器副边回路的谐振频率时，检波二极管D1和D2导通后产生的O U '= OU ''，则输出U O = 0 ；当调频波的频率大于变压器副边回路的谐振频率时，检波二极管D1和D2导通后产生的O U '＞ O U ''，则输出U O ＞ 0 ；当调频波的频率小于变压器副边回路的谐振频率时，检波二极管D1和D2导通后产生的O U '＜ OU ''，则输出U O ＜0鉴频特性图如下图：五、（满分10分） 试分析图3所示一阶系统的幅频特性、相频特性。

答：、解：H(j ω) = i O U U &&= c j 11cj 1ω+ω=RC j 11ω+= 2)RC (11ω+∠-arctan ωRC幅频特性： )H(j ω= 2)RC (11ω+ 相频特性：φ（ω）=-arctan ωRC幅频特性和相频特性图见下图：六、（满分12分）已知某悬臂梁受力如图4所示，试选择电阻应变片的贴片方法及画出接桥电路，并导出Q与电桥输出电压U0的关系式。

答： 1使用两个电阻应变片，贴在上表面，距离相距a；2接成半桥电路，两个电阻应变片构成相邻臂如下图所示：3. EWQa= ε1- ε2U O = 41K（ε1- ε2）U = 41K EW Qa U七、（满分10分）在等精密度测量下对某点的温度进行测量所得到的测量序列为：39.5℃，40.0℃，39.8℃，39.6℃，40.1℃，39.7℃，39.8℃，40.2℃，39.9℃，39.7℃，试求出测量结果的表达式（选定置信概率为p=0.9973,查t 分布表得t 0.9973(9)=4.09）答：1. 求平均值： L = 101（39.5+40.0+39.8+39.6+40.1+39.7+39.8+40.2+39.9+39.7） = 39.8 ℃2. 求残差：υi = l i – L ，则υ1 = - 0.3、υ2 = 0.2、υ3 = 0、υ4 = - 0.2、υ5 = 0.3、υ6= - 0.1、υ7 = 0、υ8 = 0.4、υ8 = 0.1、υ10 = -0.1。

3. 求标准差的估计值：∧σ = ∑=υ-101i 2i 1n 1= 0.2124. 判断是否存在异常数据：根据来伊达法则υi ＜ 3∧σ，则不存在异常数据。

该数据中符合上述条件，故不存在异常数据。

5. 求平均值的标准差估计值： ∧σL =∧σ/n = 0.0676. 表达测量结果：L O = L ± t p (f) ∧σL= 39.8±4.09×0.067 = 39.8± 0.27 ℃八、（满分7分） 试用光电式传感器测量电动机的转速，画出该测试系统的组成结构框图，并说明其测量的原理。

答：解：1. 光电式传感器测量电动机的转速的测试系统结构组成框图：2. 测量的原理：恒光源发出的光线经光学系统投射到电动机的转轴上，由于在转轴上粘贴一个锡箔纸，转轴每转动一圈光线被反射一次，反射后的光线被光电元件接收，即一个脉冲，此脉冲信号经过交流放大后，再经过整形，送到闸门电路中，时基脉冲电路产生控制闸门开启时间，在闸门开启时间内，计数器记下光电脉冲的个数，然后送到译码显示电路处理，进行显示转速值。

1. 在下列模块中，不属于机械非电量电子测试系统的是（ C ）。

A. 传感器 B. 测量电路 C. 加速度 D.显示装置2.在下列非电参量中，不属于机械类非电参量的是（ A ）。

A.发酵酶B.弯矩C.转速D. 位移3.若传感器的名称为“10mm差动变压器式位移传感器”，则可知其测量对象是（ C ）。

A. 10mm B. 差动变压器式 C. 位移 D. 传感器4.下列传感器中，不属于电阻应变片式传感器一类的是（ D ）。

A. 金属丝式 B. 金属铂式 C. 半导体式 D. 固态压阻式5. 下列不属于光生伏特效应的光电传感器是（ C ）。

A. 光敏二极管 B. 光电池 C. 光敏电阻 D. 光敏三极管6. 下列传感器中，不属于热电式传感器一类的是( D )。

A. 热电偶B. 热敏电阻C. 热释电传感器D. 电涡流传感器7.下列不属于测试干扰源的是（ A ）。

A. 测试人员B. 电磁场C. 电源D. 信道8.下列属于隐性记录方式的记录仪器是（ C ）。

A. 电子示波器 B. 光线示波器 C. 光盘刻录机 D. 笔式记录仪9. 在无限次重复测量中，会形成异常数据的误差是（ B ）。

A. 相对误差 B. 过失误差 C. 随机误差 D. 系统误差10.下列参数中，不属于随机信号统计特征参数的是（ D ）。

A. 均方值 B. 概率密度函数 C. 自相关函数 D. 线性度11.下列信号不属于调制波的是（ D ）。

A. AMB. FMC. PMD. WM12.将压电式传感器输出电荷转换成电压信号的电路是（ A ）。

A. 电荷放大器 B. 直流电桥 C. 交流电桥 D. A/D转换器二、判断题：（共5小题，每小题2分，1. 对于检测位移的值达到米级以上的可以通过电容式传感器来检测（×）2. 电感式传感器可以用来测量温度参量。

（×）3. 直流电桥可以接电容式传感器。

（×）4. 相敏检波器可以用来解调调频波。

（×）5. 测试系统中的干扰信号可通过硬件和软件方法消除。

（ √ ）三、简答题：（共4小题，每小题6分，共24分）1.试简述测试系统的静态特性和动态特性的含义，并写出静态特性的主要性能指标。

答：测试系统的静态特性是指测试系统的输入量为静态量时，系统的输出与输入之间的关系特性；测试系统的动态特性是指测试系统的输入量为动态量时，系统的输出与输入之间的关系特性；静态特性的主要技术指标有线性度、灵敏度、滞差。

2.试简述电容传感器的基本原理和常用的几种类型。

答：电容传感器是将非电参量转换成电容容值的变化。

即忽略边缘效应，C 值为sC d ε=，外界的非电参量可以改变ε、s 、d ，从而可以改变C 值。

常见的类型有变极距型、变面积型、变介质型等三种。

3.试简述模拟信号输入到计算机的通道结构。

答：模拟信号输入到计算机的通道结构有：多通道共享采样保持器和A/D 转换器；多通道同步型数据采集系统；多通道并行数据采集系统；主计算机管理的各通道独立变换和预处理的数据采集系统4.试画出热电偶测量某点温度的原理图并说明测量原理。

答：热电偶测量点温的原理图见下图所示。

测量点温的原理是：热电偶的热端为待测点温，冷端为设定温度0度。

输出为热电势值()()()00AB AB AB E t,t e t e t =-，利用毫伏表测定出热电势值。

然后查热电偶表得出被测端的温度值。

四、分析题：（共1小题，每小题12分，共12分）1. 如图1所示光电式传感器测试电动机转速的系统结构组成框图，试说明其测量的原理；并指出各个单元电路的功能。

mV A B .t t 0t 0图1、答：【解：】恒光源发出的光线经光学系统投射到电动机的转轴上，由于在转轴上粘贴一个锡箔纸，转轴每转动一圈光线被反射一次，反射后的光线被光电元件接收，即一个脉冲，此脉冲信号经过交流放大后，再经过整形，送到闸门电路中，时基脉冲电路产生控制闸门开启时间，在闸门开启时间内，计数器记下光电脉冲的个数，然后送到译码显示电路处理，进行显示转速值。