安徽农业大学现代测试技术自测试题Word文档格式.docx

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1.理解并掌握根据位移量程选择合适的位移传感器；

差动放大器，电容式传感

器测量线位移的技术路线。

2.理解光栅式传感器测量测量米级线位移的技术路线。

第9章：

1.理解并掌握电阻片应变片式传感器测量拉伸力，剪切力，扭矩的布片；

连接

电桥；

输出电压分析；

技术路线。

现代测试技术自测试题一

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__________________和_____________________两个方面的内容；

实际采用的测试方法有机械法、光学法和法。

2.传感器的敏感元件是；

转换元件是。

10mm差动变压器式位移传感器的转换原理是。

3.压电式传感器的压电效应是

_________________________；

热电偶传感器是将温度参量转变为。

4.电荷放大器电路的作用是。

5.滤波器是一种选频装置，则按幅频特性可分为、、

______________和带阻滤波器。

6.常见的记录仪器有、光线示波器和、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、和________________、重复性。

8.测试误差的主要类型有随机误差、和。

9.信号的描述方法是法和法。

二、简述题：

（每小题5分，满分25分）

1.试简述差动式电容传感器的基本原理及其优点。

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。

3.试简述光线示波器的结构组成及工作原理。

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。

5.试简述测试系统中常用的消除干扰的硬件方法。

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。

图1

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。

图2

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。

图3

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。

图4

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t0.9973（9）=4.09）

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。

现代测试技术自测试题一参考答案及评分标准

（每空1分，满分20分）错填、漏填均得0分。

1.量测；

试验；

电测。

2.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；

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；

差动变压器式。

3.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。

4.把电荷量转换成电压信号放大，且进行电路阻抗变换。

5.低通滤波器；

高通滤波器；

带通滤波器。

6.笔式记录仪；

磁带记录仪。

7.线性度；

迟滞。

8.系统误差；

过失误差。

9.时域描述；

频域描述。

1.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。

…………………………………………（2分）

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……………………………………………（3分）

2.一阶系统：

时间常数τ越小，则频带宽，失真小。

……………………（2分）

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分）

3.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。

……………………………………………………………………（2分）

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。

………………………………………………（3分）

4.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……（2分）

常用的消除方法是单丝自补偿、双丝补偿法、电桥补偿法。

……………（3分）

5.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。

………………………………（5分）

三、答：

（满分8分）

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。

…………………………………………………………（4分）

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。

…………………………（4分）

四、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

=

，则输出UO=0……………………………………………（2分）

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

＞

，则输出UO＞0……………………………………………（2分）

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

＜

，则输出UO＜0……………………………………………（2分）

鉴频特性图如下图：

……………………………………………………（2

五、解：

H（jω）=

=

=

∠-arctanωRC……………………………（4分）

幅频特性：

…………………………………（2分）

相频特性：

φ（ω）=-arctanωRC…………………………………（2分）

幅频特性和相频特性图见下图：

………………（2分）

六、解：

1.使用两个电阻应变片，贴在上表面，距离相距a；

………………（4分）

2.接成半桥电路，两个电阻应变片构成相邻臂如下图所示：

…………（4分）

3.

=ε1-ε2

UO=

K（ε1-ε2）U=

K

U…………………………（4分）

七、解：

1.求平均值：

L=

（39.5+40.0+39.8+39.6+40.1+39.7+39.8+40.2+39.9+39.7）

=39.8℃…………………………………………（1分）

2.求残差：

υi=li–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。

………………………（2分）

3.求标准差的估计值：

=0.212………………（2分）

4.判断是否存在异常数据：

根据来伊达法则υi＜3

，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。

………………………………（2分）

5.求平均值的标准差估计值：

=

/

=0.067………………（1分）

6.表达测量结果：

LO=L±

tp（f）

=39.8±

4.09×

0.067=39.8±

0.27℃……………………（2分）

八、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

…………（4分）

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。

……………………（3分）

现代测试技术自测试题二

一、单项选择题：

（共12小题，每小题2分，共24分）

1.在下列模块中，不属于机械非电量电子测试系统的是（）。

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.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（）。

A.10mmB.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（）。

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（）。

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（）。

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.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（）。

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（）。

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（）。

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（）。

A.AMB.FMC.PMD.WM

12.将压电式传感器输出电荷转换成电压信号的电路是（）。

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，正确的请在括号内打“√”，错误的打“×

”，共10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。

2.试简述电容传感器的基本原理和常用的几种类型。

3.试简述模拟信号输入到计算机的通道结构。

4.试画出热电偶测量某点温度的原理图并说明测量原理。

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；

五、计算题：

（共2小题，每小题10分，共20分）

1.试计算图2所示一阶有源低通滤波器电路的幅频特性、相频特性。

图2

2.对某一静态参量转矩在等精密度测量下进行了9次测量，得到测量序列为：

10.5N.m，10.6N.m，10.5N.m，10.4N.m，10.2N.m，10.4N.m，10.7N.m，10.5N.m，10.6N.m，试求出测量结果的表达式。

（选定置信概率为p=0.95,查t分布表得t0.95（9）=2.2622）

六、应用题：

（共1小题，每小题10分，共10分）

1.已知某等强度悬臂梁受力如图3所示，试选择电阻应变片的贴片方法及画出接桥电路，并计算出P与电桥输出电压U0的关系式。

图3

现代测试技术自测试题二参考答案及评分标准

1、C；

2、A；

3、C；

4、D；

5、C；

6、D；

7、A；

8、C；

9、B；

10、D；

11、D；

12、A；

1、（×

）；

2、（×

3、（×

4、（×

5、（√）；

学院：

专业班级：

姓名：

学号：

装订线

1、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；

（2分）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；

（2分）静态特性的主要技术指标有线性度、灵敏度、滞差。

（2分）

2、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

，外界的非电参量可以改变ε、s、d，从而可以改变C值。

（3分）常见的类型有变极距型、变面积型、变介质型等三种。

（3分）

3、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；

（3分）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、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

，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。

【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。

……………（6分）

光电式传感器：

将电动机的转速信号变换为电脉冲信号。

放大器：

将输入的电脉冲信号进行幅值放大。

整形器：

将放大后的电脉冲信号边沿变换成陡直的边沿。

闸门：

在时基的正脉冲信号内输出转速的电脉冲信号。

时基：

产生计数器计数的脉宽。

计数器：

在一定的时基脉宽内对转速的电脉冲信号进行计数。

译码显示：

将计数值转换成七段显示代码，显示转速。

1、【解：

】H（jω）=

∠-arctanωRC…（4分）

……………（2分）

φ（ω）=-arctanωRC……………………（2分）

…………（2

2.【解：

】1.求平均值：

（10.5+10.6+10.5+10.4+10.2+10.4+10.7+10.5+10.6）=10.49………（1分）

2、2.求残差：

υi=li–L，则υ1=0.01、υ2=0.11、υ3=0.01、υ4=-0.09、υ5=-0.29、υ6=-0.09、υ7=0.21、υ8=0.01、υ9=0.11。

…………（2分）

3.求标准差的估计值：

=0.145………（2分）

……………………（2分）

=0.048……（1分）

L0=L±

=10.49±

2.2622×

0.048=10.49±

0.1N.m（2分）

】1、使用两个电阻应变片，贴在上表面，距离相距a；

…（3分）

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分）3.

…………（4分）