1、第一章 信號及其描述（一）填空題1、 測試的基本任務是獲取有用的信息，而信息總是蘊涵在某些物理量之中，并依靠它們來傳輸的。這些物理量就是 信號 ，其中目前應用最廣泛的是電信號。2、 信號的時域描述，以 時間 為獨立變量；而信號的頻域描述，以 頻率 為獨立變量。3、 周期信號的頻譜具有三個特點：離散的 ，諧波型 ， 收斂性 。4、 非周期信號包括 瞬態非周期 信號和 準周期 信號。5、 描述隨機信號的時域特征參數有 均值、均方值，方差；。6、 對信號的雙邊譜而言，實頻譜（幅頻譜）總是 偶 對稱，虛頻譜（相頻譜）總是 奇 對稱。（二）判斷對錯題（用或×表示）1、 各態歷經隨機過程一定是平

2、穩隨機過程。（ v）2、 信號的時域描述與頻域描述包含相同的信息量。（ v ）3、 非周期信號的頻譜一定是連續的。（ x ）4、 非周期信號幅頻譜與周期信號幅值譜的量綱一樣。（ x ）5、 隨機信號的頻域描述為功率譜。（ v ）（三）簡答和計算題1、 求正弦信號的絕對均值|x|和均方根值xrms。2、 求正弦信號的均值，均方值，和概率密度函數p(x)。3、 求指數函數的頻譜。4、 求被截斷的余弦函數的傅立葉變換。5、 求指數衰減振蕩信號的頻譜。第二章 測試裝置的基本特性（一）填空題1、 某一階系統的頻率響應函數為，輸入信號，則輸出信號的頻率為 1/2 ，幅值 2/2 ，相位 -45 。2、 試

3、求傳遞函數分別為和的兩個環節串聯后組成的系統的總靈敏度。1233、 為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有 傅里葉級數展開式 、 和 傅里葉變換 。4、 當測試系統的輸出與輸入之間的關系為時，該系統能實現 延時 測試。此時，系統的頻率特性為 。5、 傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的 被測量 越小。6、 一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應該具有 線性 關系為最佳。（二）選擇題1、 4 不屬于測試系統的靜特性。（1）靈敏度 （2）線性度 （3）回程誤差 （4）阻尼系數2、 從時域上看，系統的輸出是輸入與該系統 3 響應的卷積。（1）正弦 （2）階躍 （3）脈沖 （4）斜坡3、

4、兩環節的相頻特性各為和，則兩環節串聯組成的測試系統，其相頻特性為 2 。（1） （2） （3）（4）4、 一階系統的階躍響應中，超調量 4 。（1）存在，但<5 （2）存在，但<1（3）在時間常數很小時存在 （4）不存在5、 忽略質量的單自由度振動系統是 2 系統。（1）零階 （2）一階 （3）二階 （4）高階6、 一階系統的動態特性參數是 3 。（1）固有頻率 （2）線性度 (3)時間常數 （4）阻尼比7、 用階躍響應法求一階裝置的動態特性參數，可取輸出值達到穩態值 1 倍所經過的時間作為時間常數。（1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982（三）判斷對

5、錯題（用或×表示）1、 一線性系統不滿足“不失真測試”條件，若用它傳輸一個1000Hz的正弦信號，則必然導致輸出波形失真。（ x ）2、 在線性時不變系統中，當初始條件為零時，系統的輸出量與輸入量之比的拉氏變換稱為傳遞函數。（ v ）3、 當輸入信號一定時，系統的輸出將完全取決于傳遞函數，而與該系統的物理模型無關。（ v ）4、 傳遞函數相同的各種裝置，其動態特性均相同。（ v ）5、 測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。（ x ）6、 幅頻特性是指響應與激勵信號的振幅比與頻率的關系。（ x ）（四）簡答和計算題1、 什么叫系統的頻率響應函數？它和系統的傳遞函數有何關系？2、 答

6、：定常線性系統在簡諧信號的激勵下，系統的頻率特性稱為系統的頻率響應函數。頻率響應函數是描述系統的簡諧輸入和相應的穩態輸出的關系。3、 測試裝置的靜態特性和動態特性各包括那些？4、 答：靜態特性包含靈敏度、線性度、回程誤差。動態特性包括時間常數、諧振頻率和固有頻率、阻尼比。5、 測試裝置實現不失真測試的條件是什么？6、 答：幅值特性曲線是一條平行于軸的直線，相頻特性曲線是一條過坐標原點的斜率為-t0的直線。7、 某測試裝置為一線性時不變系統，其傳遞函數為。求其對周期信號的穩態響應。8、 解：求傳遞函數的幅頻特性與相頻特性，利用疊加性求輸出9、 將信號輸入一個傳遞函數為的一階裝置，試求其包括瞬態過

7、程在內的輸出的表達式。解：求傳遞函數的幅頻特性與相頻特性，然后用定義求輸出。第三章 常用傳感器（一）填空題1、 屬于能量控制型的傳感器有 電阻溫度計，電容式測振儀 等，屬于能量轉換型的傳感器有熱電偶溫度計、彈性壓力計等（每個至少舉例兩個）。2、 金屬電阻應變片與半導體應變片的物理基礎的區別在于：前者利用 導體形變 引起的電阻變化，后者利用 半導體電阻率變化引起的電阻變化。3、 為了提高變極距電容式傳感器的靈敏度、線性度及減小外部條件變化對測量精度的影響，實際應用時常常采用 差動式 工作方式。4、 壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式： 電荷 放大器和 電壓 放大器，后接 電荷 放大

8、器時，可不受連接電纜長度的限制。5、 渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導體在交流磁場中的 渦電流 效應。6、 磁電式速度計的靈敏度單位是 mv(m/s) 。7、 壓電式傳感器是利用某些物質的 壓電效應 而工作的。（二）選擇題1、 電阻應變片的輸入為 2 。（1）力 （2） 應變 （3）速度 （4）加速度2、 結構型傳感器是依靠 3 的變化實現信號變換的。（1）本身物理性質 （2）體積大小 （3）結構參數 （4）電阻值3、 不能用渦流式傳感器進行測量的是 4 。（1）位移 （2）材質鑒別 （3）探傷 （4）非金屬材料4、 變極距面積型電容傳感器的輸出與輸入，成 2 關系。（1）非線性 （2）線

9、性 （3）反比 （4）平方5、 半導體式應變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是 3 。（1）長度 （2）截面積 （3）電阻率 （4）高通6、 壓電式傳感器輸出電纜長度的變化，將會引起傳感器的 3 產生變化。（1）固有頻率 （2）阻尼比 （3）靈敏度 （4）壓電常數7、 在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量，而且不受油污等介質影響的是 4 傳感器。（1）電容式 （2）壓電式 （3）電阻式 （4）電渦流式8、 自感型可變磁阻式傳感器，當氣隙變化時，其靈敏度與之間的關系是： 4 。（1） （2） （3） （4）9、 光電倍增管是利用 2 效應制成的器件。（1）內光電 （2）外光電 （3）光生伏

10、特 （4）阻擋層（三）判斷對錯題（用或×表示）1、 滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測量。（ ）2、 渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器（ ）3、 壓電加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（ ×）4、 磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（ ×）（四）簡答和計算題1、 哪些傳感器可選作小位移傳感器？2、 渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優點是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量？為什么？3、 電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？4、 電渦流傳感器能否測量塑料物體移動的位移？若能測量理由是什么？不能測量理由是什么？應采取什么措

11、施改進，就可以用電渦流傳感器測量了。5、 壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結構上有何不同，為什么？6、 試用雙螺管線圈差動型電感傳感器做成一個測力傳感器。（1） 用簡圖說明該傳感器的結構并簡要說明其作用原理；（2） 兩個線圈通常應該接在什么電路中？用圖說明如何接法。7、 某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑，工作初始極板間距離，介質為空氣。問：（1） 如果極板間距離變化量，電容的變化量是多少？（2） 如果測量電路的靈敏度，讀數儀表的靈敏度（格mV）在時，讀數儀表的變化量為多少？第四章 信號調理、記錄和顯示（一）填空題1、 電橋的作用是把電感、電阻、電容的變化轉化為電壓或電流 輸出的

12、裝置。2、 在橋式測量電路中，按照 激勵電源的類型 的性質，電橋可分為直流和交流電橋。3、 在橋式測量電路中，根據工作時阻抗參與變化的 橋臂數 可將其分為半橋與全橋測量電路。4、 調幅是指一個高頻的正（余）弦信號與被測信號 相乘 ，使高頻信號的幅值隨被測信號的 變化 而變化。信號調幅波可以看作是載波與調制波的 相乘。5、 調頻波的解調又稱為 鑒頻 。6、 調頻是利用信號電壓的 幅值 控制一個振蕩器，使其輸出為等幅波，而 頻率 與信號電壓成正比。7、 常用濾波器的上、下截止頻率、的定義為幅頻特性曲線降為最大值的倍時對應的頻率為截止頻率，其帶寬，若為倍頻程濾波器與的關系為。8、 RC低通濾波器中R

13、C值愈 大 ，則上截止頻率愈低。（二）選擇題1、 設有一電路，是工作橋臂，是固定電阻，且。工作時，則電橋輸出電壓（ ）。為電橋的電源電壓。（1） （2） （3） （4）2、 調幅過程相當于在時域中將調制信號與載波信號 。（1）相乘 （2）相除 （3）相加 （4）相減3、 電路中鑒頻器的作用是 。（1）使高頻電壓轉變成直流電壓 （2）使電感量轉變為電壓量（3）使頻率變化轉變為電壓變化 （4）使頻率轉變為電流4、 一選頻裝置，其幅頻特性在區間近于平直，在區間急劇衰減，這叫 濾波器。（1）低通 （2）高通 （3）帶通 （4）帶阻5、 一帶通濾波器，其中心頻率是，-3dB帶寬是，則濾波器的品質因數等于

14、 。（1） （2） （3） （4）（三）判斷對錯題（用或×表示）1、 平衡純電阻交流電橋須同時調整電阻平衡與電容平衡。 （ ）2、 調幅波是載波與調制信號的疊加。 （ ×）3、 帶通濾波器的波形因數值越大，其頻率選擇性越好。 （ x ）4、 將高通與低通濾波器串聯可獲得帶通或帶阻濾波器。 （ ）（四）簡答和計算題1、 何謂電橋平衡？要使直流電橋平衡，橋臂參數應滿足什么條件？交流電橋應滿足什么條件？2、 答：可以使Uac=Uad，這時G中無電流通過。當G中無電流時叫做“電橋平衡”。直流：R1R3=R2R4，交流：Z1Z3=Z2Z43、 調幅波的解調方法有哪幾種？4、 答：三種

15、，同步解調、整流檢波解調、相敏檢波解調5、 抗混濾波器的作用是什么？它選用何種濾波器？其截止頻率如何確定？6、 相關濾波器的的基本原理是什么？舉例說明其工程應用。7、 答：使信號中特定的頻率成分通過，同時極大地衰減其他頻率成分。8、 以阻值，靈敏度的電阻絲應變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓，若其負載電阻為無窮大，應變片的應變。（1）求單臂電橋的輸出電壓及其靈敏度。（2）求雙臂電橋的輸出電壓及其靈敏度9、 若為調制信號，為載波，為調幅波（如圖所示）（1）利用傅里葉變換性質說明調幅過程的原理。（2）畫出載波與調幅波的雙邊頻譜圖。參考答案第一章 信號及其描述（一）1、信號；2、時間（t），頻

16、率（f）；3、離散性，諧波性，收斂性；4、準周期，瞬態非周期；5、均值，均方值，方差；6、偶，奇；（二）1、；2、；3、；4、；5、；（三）1、，；2、0，；3、；4、； 5、；第二章 測試裝置的基本特性（一）1、1/2，；2、123；3、傅立葉變換法，濾波器法；4、；5、被測量；6、線性；（二）（4）（3）（2）（4）（2）（3）（1）（三） （四）略第三章 常用傳感器（一）1、電阻、電感、電容、渦流；壓電、磁電；2、金屬絲的幾何變形，半導體材料的電阻率變化；3、差動；4、電荷，電壓，電荷；5、渦電流；6、mv / (m/s)；7、壓電效應。（二）（2）（3）（4）（2）（3），（3）（4）

17、（4）（2）（三） （四）略第四章 信號調理、處理和記錄（一）1、電壓或電流；2、激勵電壓；3、橋臂數；4、相乘，相乘；5、鑒頻；6、幅值，頻率；7、幅頻特性曲線降為最大值的倍時對應的頻率為截止頻率；，8、大；（二）（1）（1）（3）（2）（4）（三） （四）略河北科技大學200X200X學年第一學期傳感器與測試技術期末考試試卷一、填空（每空1份，共20分）1 測試技術的基本任務是 獲取有用的信息2 從時域看，系統的輸出是其輸入與該系統 脈沖響應函數 的卷積。3 信號的時域描述，以 時間 為獨立變量；而信號的頻域描述，以 頻率 為獨立變量。4 如果一個信號的最高頻率為50Hz，為了防止在時域采

18、樣過程中出現混疊現象，采樣頻率應該大于 100 Hz。5 在橋式測量電路中，根據其 激勵電壓 的性質，可將其分為直流電橋與交流電橋。6 金屬電阻應變片與半導體應變片的主要區別在于：前者利用 導體機械形變 引起的電阻變化，后者利用 半導體電阻率 變化引起的電阻變化。 7 壓電式傳感器是利用某些物質的 壓電效應 而工作的。8 帶通濾波器的上下限截止頻率為fc1 、fc2，其帶寬B = fc2- fc1 ；若其帶寬為1/3倍頻程則fc2 = fc1。9 屬于能量控制型的傳感器有 、 等。10 根據載波受調制的參數不同，調制可分為 調幅 、 調頻 、 調相 。11 相關濾波的工作原理是 。12 測試裝

19、置的動態特性可以用 傳遞 函數、 頻率響應 函數和 脈沖響應 函數進行數學描述。二、選擇題（把正確答案前的字母填在空格上，每題1分，共10分）1 不能用確定的數學公式表達的信號是 信號。A 復雜周期 B 非周期 C 瞬態 D 隨機2 平穩隨機過程必須 。 A 連續 B統計特征與時間無關 C 各態歷經 D 統計特征等于時間平均3 一階系統的動態特性參數是 。A 固有頻率 B 阻尼比 C 時間常數 D 靈敏度4 系統在全量程內，輸入量由小到大及由大到小時，對于同一個輸入量所得到的兩個數值不同的輸出量之間的最大差值稱為 。A 回程誤差 B 絕對誤差 C 相對誤差 D 非線性誤差5 電阻應變片的輸入為

20、 。A 力 B 應變 C 速度 D 加速度6 用于評價系統的輸出信號和輸入信號之間的因果性。A 傳遞函數 B 互相關函數 C 互譜密度函數 D 相干函數7 為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用 放大器。A 電壓 B 電荷 C 微分 D 積分8 在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量而且不受油污等介質影響的 是 傳感器。A 電容式 B 壓電式 C 電阻式 D 電渦流式9 信號分析設備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號的頻率，可將磁帶 ，也可達到分析的目的。 A 重放速度放快 B 重放速度放慢 C 重放速度不變 D 多放幾次10. 一階系統的階躍響應中，超調量 。 A 存在，但<5

21、 B 存在，但<1 C 在時間常數很小時存在 D 不存在三、判斷題（用或×表示，在正確的題目對應的括號里填，反之填 ×，每題1分，共10分）1 （ × ）非周期信號的頻譜是連續的。2 （ ）傳遞函數相同的各種裝置，其動態特性均相同。3 （ × ）調幅波是載波與調制信號的疊加。4 （ ）渦流傳感器屬于有源傳感器。5 （ ）滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。6 （ ）窗函數頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。7 （ × ）恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。8 （ ）隨機激振屬于寬帶激振法。9 （ 

22、15; ）壓電式加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。10.（ ）若系統是完全線性的，則輸入輸出的相干函數一定為1。四、簡答題（每題5分，共30分）1 已知周期方波的傅立葉級數展開式為 試繪出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點。2 二階測試裝置的兩個動態特性參數是什么？為了實現不失真測試，如何確定其取值范圍？ 3 何謂不失真測試？實現測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應如何？4 信號的預處理包括那些環節？ 5 為什么在動態電阻應變儀上除了設有電阻平衡旋鈕外，還設有電容平衡旋鈕？6 測得兩個同頻正弦信號的相關函數波形如圖1，問：圖1（1） 這一波形是自相關函數還是互相關函數？為什么？（2

23、） 從波形中可以獲得信號的哪些信息？五、計算題（共14分）1 （6分）已知低通濾波器的頻率響應函數為， 式中 當輸入信號為時，求濾波器的穩態輸出2 （4分）有一信號，初始相角為一隨機變量；試求 1）求其自相關函數；2）確定其均值和方差。3 （4分）以阻值，靈敏度的電阻絲應變片與阻值為的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負載電阻無窮大，當應變片的應變為1000時，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓六、 應用題（共16分）1. （6分）某車床加工外圓表面時，表面振紋主要是由主軸箱轉動軸上齒輪不平衡慣性力使主軸箱振動所引起，實驗測得振紋的頻譜如圖2（a）所示，主軸箱內的傳動示意圖如圖2(b)所示

24、，傳動軸、和主軸上的齒輪齒數分別為Z1 = 30, Z2 = 40, Z3=20, Z4=50, 傳動軸的轉速為 n1 = 2000轉/分（根據傳動比計算可知：傳動軸的轉速為 n2 = 1500轉/分，主軸的轉速為 n2 = 600轉/分），試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對加工表面的振紋影響較大？為什么？（a） (b)圖22. （10分）欲測試圖3(a)所示簡直梁的動態特性參數（固有頻率和阻尼比），（1）請從現有設備中選擇，并用框圖表示測試系統構成，簡述測試過程；（2）測得該梁的幅頻特性曲線如圖3（b）所示，根據該曲線如何確定簡直梁的動態特性參數（給出原理、公式并在圖中表示）（現有設備： 壓電

25、式加速度計、 壓電式力傳感器、磁電式速度計、電阻應變片、電荷放大器、功率放大器、信號發生器、激振器、數據采集分析系統、顯示設備）圖3 (a)圖3 (b)河北科技大學200X200X學年第一學期傳感器與測試技術期末考試試卷參考答案一、 填空( 每空1分，答對得分，答錯不得分，共20分)1 獲取有用的信息2 脈沖響應函數3 時間()、頻率或4 100Hz5 激勵電壓（或工作電壓或橋壓或電源）6 導體機械形變、半導體電阻率的（或半導體壓阻效應）7 壓電效應8 、（或1.26）9 電阻式傳感器、渦電流傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器等，答對任何兩個均得2分10 調幅、調頻、調相11 同頻相關不同頻不

26、相關/同頻檢測原理12 傳遞、頻率響應、脈沖響應二、 選擇題（每題1分，答對得分，答錯不得分，共10分）15 D B C A B 610 D B D B D三、 判斷題（每題1分，答對得分，答錯不得分，共10分） 15 ×× 610 ××四、 簡答題（每題5分，共30分） 1（5分） 2分頻譜特點：離散性、諧波性、遞減性 3分(每答對一個得1分) 2（5分）固有頻率()和阻尼比() 3分(每答對一個得1.5分)為了實現不失真,阻尼比()取值0.6 0.8; 工作頻率取值小于等于0.58 2分(每答對一個得1分) 3. （5分）輸出y(t)與輸入x(t)滿足關系y(t)=A0x(t-t0), 其中A0和t0為常數,則為不失真測試。 2分或者用文字描述上述關系，描述正確2分，不完整1分，錯誤不得分。實現不失真測試的測試裝置的 幅頻特性為 A()= A0 = 常數 1.