四、簡答題1、 差動型變磁阻式電感傳感器在使用時常把兩個線圈接在電橋的兩個相鄰橋臂中，試問：此電橋需接入何種激勵電壓?高頻正弦電壓⑵該電橋的輸出電壓是何波形?高頻正弦波的幅值隨傳感器輸出波的變化而變化⑶輸出電壓的幅值與傳感器的什么量有關?靈敏度⑷輸出電壓大小能否反映被測量的方向，欲知被測量的方向，測量電路中應帶有什么環節？不能，在測量電路之后接入差動相敏檢波電路2、 在用應變儀測量機構的應力，應變時，如何消除由于溫度變化所產生的影響？利用電橋的和差特性，將兩片應變片分別接到測量機構的相對面上，并接入電橋中相鄰的橋臂上，使得由于溫度變化而導致的輸出電壓無用值相互抵消。3、 把一個變阻器式傳感器按如圖接線，它的輸入量是什么,輸出量是什么，在什么條件下，它的輸出量與輸入量之間有較好的線性關系？輸入量是被測量的位移。輸出量是電壓值。只有當變阻器的最大電阻值與后接電路的輸入電阻比值趨于0時，它的輸出量與輸入量之間有較好的線性關系。4、 金屬電阻絲應變片與半導體應變片在工作原理上有何區別,各有何特點？前者是利用導體形變引起阻值變化，后者是利用半導體電阻率變化引起阻值變化。金屬電阻絲應變片穩定性和溫度特性好，但靈敏度系數小。半導體應變片應變靈敏度大;體積小;能制成具有一定應變電阻的元件，但溫度穩定性和可重復性不如金屬應變片。5、 簡述壓電效應現象;石英晶體所產生的橫向和縱向壓電效應產生的電荷聚集在哪里其大小分別如何計算？某些物質在外力的作用下，不僅幾何尺寸發生了變化，而且內部極化，某些表面上出現電荷，形成電場。當外力去掉時，又重新回到原來的狀態，這一現象稱為壓電效應現象。石英晶體所產生的眾向壓電效應產生的電荷聚集在與電軸(X)垂直的平面上，其大小為。石英晶體所產生的橫向壓電效應產生的電荷聚集在與電軸(X)垂直的平面上，其大小為。a、b分別為晶x12體片的長度和厚度。6、 什么是調制，調制的目的是什么，如何實現對信號進行調幅和解調？調制是指利用某種低頻信號來控制或改變一高頻振蕩信號的某個參數的過程。信號調理的的目的是(1)實現緩變信號的傳輸，特別是遠距離傳輸(2)提高信號傳輸中的抗干擾能力和信噪比對信號進行調幅是將一個高頻載波信號與被測信號相乘，使得高頻信號的幅值隨被測信號的變化而變化。可使用同步解調、相敏檢波的方式來實現對信號進行解調。7、試用方框圖描述測試系統的組成，并簡述測試工作的全過程。傳感器將被測物理量(如噪聲，溫度等)檢出并轉換為電量，中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電路進行分析處理或經A/D變換后用軟件進行信號分析，顯示記錄裝置則測量結果顯示出來，提供給觀察者或其它自動控制裝置。8、 什么是負載效應,對于電壓輸出的環節，減輕負載效應的措施有哪些？當一個裝置聯接到另一裝置上時，由于發生能量交換而使前裝置的聯接處甚至整個裝置的狀態和輸出都將發生變化的現象稱為負載效應。對于電壓輸出的環節，減輕負載效應的辦法有：(1)提高后續環節(負載)的輸入阻抗;(2)在原來兩個相聯接的環節之中，插入高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器，以便一方面減小從前環節吸取能量，另一方面在承受后一環節(負載)后又能減小電壓輸出的變化，從而減輕負載效應；(3)使用反饋或零點測量原理，使后面環節幾乎不從前環節吸取能量。9、 試說明二階測試系統的阻尼度大多采用的原因。在0.6~0.79阻尼比在這個范圍內可提高系統響應的快速性，以及工作的范圍更大些。10、 簡述渦流式傳感器的工作原理，它有哪些特點？把一個線圈放到一塊金屬導體板附近，相距為6,當線圈通以高頻交流電流i時，便產生磁通e，此交變磁通通過鄰近的金屬板，金屬板上便產生閉合的感應電流ii，即渦電流，渦電流也會產生交變磁場ei，根據楞次定律，渦電流產生的交變磁場ei與線圈的磁場e變化方向相反，ei總是抵抗e的變化，由于渦電流磁場的作用，使原線圈的等效阻抗z發生變化，變化程度與6有關。11、 何謂壓電效應?壓電式傳感器對測量電路有何特殊要求?為什么？某些物質在外力的作用下，不僅幾何尺寸發生了變化，而且內部極化，某些表面上出現電荷，形成電場。當外力去掉時，又重新回到原來的狀態，這一性質稱為壓電效應。壓電式傳感器的測量電路必須有高輸RC入阻抗并在輸入端并聯一定的電容Ci以加大時間常數。主要是為了在測量動態量時，獲得一定的0輸出電壓并實現不失真測量。12、 將霍爾元件置于磁場B中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現象稱為霍爾效應。五、計算分析題1、 試用相關分析的知識說明如何確定深埋在地下的輸油管裂損的位置。裂損處可視作向兩側傳播聲響的聲源，在兩側管道上分別安置傳感器1和傳感器2,并將兩傳感器信號輸出端接到相關分析儀器上。因為放置傳感器的兩點距裂損處不等遠，則漏油的音響傳至兩傳感器就有時差，在互相關圖上處有最大值，這個就是時差。由就可確定裂損處到兩傳感器中點的距離為音響在管道中的傳播速度。2、 簡述霍爾效應現象，并說明如圖所示利用霍爾傳感器是如何測位移的、求周期信號x(t)=0.6cos(10t+30)+0.3cos(100t-60)通過傳遞函數為H(s)=1/(0.005s+1)的裝置后所得到的穩態響應。(10分)解:根據線性系統的疊加特性以及同頻率特性，可設穩態響應函數y(t)=0.6A(10)cos(10t+30°+叩(10)+0.3A(100)cos(100t-60°+叩(100))由H(s)=1/(0.005s+1)可得H(jw)=1/(j0.005w+1)，貝UA(w)=1/V(0.005W+1)=-arctan(0.005w)，故^A(10)=(10)、A(100)=叩(100)

4、 有人在使用電阻應變儀時，發現靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應變片數以提高靈敏度。試問，在下列情況下，是否可提高靈敏度說明為什么,(11分)1)半橋相鄰雙臂各串聯一片； 2)半橋相鄰雙臂各并聯一片。5、 試用相關分析的知識說明如何測量熱軋鋼帶的運動速度。(10分)鋼帶表面的反射光經透鏡聚焦在相距為d的兩光電池上，當鋼帶上某一不反射點處經過透鏡時，將會導致反射光強度的波動，再經光電池轉換為電信號在進行相關處理。由于兩光電池有間距，故反射光強度的波動有時差，由互相關圖上可得處有最大值，這個就是時差，則該鋼帶的運動速度。6、 用一個時間常數為0.35s的一階測試系統，測量周期分別為5s、1s、2s的正弦信號，求測量的幅值誤差各是多少？一階系統的響應函數為A(3)=V((j3)2+1)，故其測量的幅值誤差為,(w)-11x100%=|11V(rw)2+1)|x100%.w=2n/T代入值可得7、已知電阻應變儀交流電橋的電橋電源為，輸入信號x(t)的幅值譜如圖所示。電橋輸出信號經相敏檢波、低通濾波后輸出。試分別畫出電橋輸出信號、相敏檢波輸出信號和低通濾波器輸出信號幅值譜Xm(jf)、Xe(jf)、Xf(jf)o8、如圖為一存在質量不平衡的齒輪傳動系統，大齒輪為輸入軸，轉速為500r/min，大、中、