工程测试技术答案(第三版)孔德仁主编
第1章测量的基础知识
书本：
1-1.欲使测量结果具有普遍科学意义的条件是什么？
答：①用来做比较的标准必须是精确已知的，得到公认的；
②进行比较的测量系统必须是工作稳定的，经得起检验的。
1-2.非电量电测法的基本思想是什么？
答：基本思想：首先要将输入物理量转换为电量，然后再进行必要的调节、转换、运算，最后以适当的形式输出。
1-3.什么是国际单位制？其基本量及其单位是什么？
答：国际单位制是国际计量会议为了统一各国的计量单位而建立的统一国际单位制，简称SI，SI制由SI单位和SI单位的倍数单位组成。
基本量为长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、发光强度，其单位分别为米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔。
1-4.一般测量系统的组成分几个环节？分别说明其作用？
答：一般测量系统的组成分为传感器、信号调理和测量电路、指示仪器、记录仪器、数据处理仪器及打印机等外部设备。
传感器是整个测试系统实现测试与自动控制的首要关键环节，作用是将被测非电量转换成便于放大、记录的电量；
中间变换（信号调理）与测量电路依测量任务的不同而有很大的伸缩性，在简单的测量中可完全省略，将传感器的输出直接进行显示或记录；信号的转换（放大、滤波、调制和解调）；显示和记录仪器的作用是将中间变换与测量电路出来的电压或电流信号不失真地显示和记录出来；
数据处理仪器、打印机、绘图仪是上述测试系统的延伸部分，它们能对测试系统输出的信号作进一步处理，以便使所需的信号更为明确。
1-5.举例说明直接测量和间接测量的主要区别是什么？
答：无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值的测量为直接测量，可分为直接比较和间接比较两种。
直接将被测量和标准量进行比较的测量方法称为直接比较；利用仪器仪表把原始形态的待测物理量的变化变换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化，并以人的感官所能接收的形式，在测量系统的输出端显示出来，弹簧测力。
间接测量是在直接测量的基础上，根据已知的函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。利用位移传感器测速度。
1-6.根据你的理解，谈谈测试技术的内涵。
PPT:与书本一致。
第2章工程信号及其可测性分析
书本：
2-1简述工程信号的分类与各自特点?
答：
根据信号随时间变化分类：动态信号，静态信号
根据信号随时间变化规律分类：确定性信号，非确定性信号
根据信号的幅值和能量上分类：能量信号，功率信号
分析域上分类：时域，频域
连续性分类：连续时间信号，离散时间信号
可实现方法分类：物理可实现，物理不可实现
2-2确定性信号与非确定性信号分析方法有何不同？
答：
确定性信号可用数学关系式来描述，给定一个时间值就可得到一个确定的函数值。
非确定性信号不能用精确的数学关系式来表达，无法确切地预测未来任何瞬间精确值
2-3什么是信号的有效带宽?分析信号的有效带宽有何意义？
答：
通常把信号值得重视的谐波的频率范围称为信号的频带宽度或信号的有效带宽。
意义：在选择测量仪器时，测量仪器的工作频率范围必须大于被测信号的宽度，否则将会引起信号失真，造成较大的测量误差，因此设计或选用测试仪器时需要了解被测信号的频带宽度。2-4周期信号的频谱有哪几个特点?
2-5简述时限信号与周期信号在频谱分析方法及频谱结构上的差异。
答：
时限信号的频谱是连续谱；周期信号的频谱是离散谱；
时限信号用能量谱表示；周期信号用功率谱表示；
时限信号幅值谱纵坐标表示幅值谱密度；周期信号幅值谱纵坐标表示谐波分量的幅值；
时限信号采用傅里叶积分分析；周期信号采用傅里叶级数分析；
2-6求正弦信号
答：
均值：x(t)为周期函数，均值为一个周期内的均值，正弦函数周期内均值为0，所以信号均值为0 均方值：
概率密度函数：
2-7试画出f(t)=3cosωt+5sin2ωt的频谱图（幅度谱和相位谱）*
2-8求半周正弦脉冲信号和三角脉冲信号的傅里叶变换，画出頻谱图，并进行有效带寬分析答：
2-9给出的时域图和頻谱图。
答：
2-10绘制周期信号
的单边幅频谱图和双边幅
頻谱图
答：
2-11求正弦信号x(t)=sin200t的均值与均方值。
答：
x(t)为周期函数，均值为一个周期内的均值，正弦函数周期内均值为0，所以信号均值为0
均方值：
PPT:
1 试分析“频率不变性原理是指任何测试装置的输出信号的频率总等于输入信号的频率”此说法的正确性。
答：（错）条件需稳定
2 阐述工程信号的各自的频谱特性的分析方法有何不同？
答：
分析方法
1）借助于傅里叶级数
2）狄里赫利（Dirichlet）条件
根据傅里叶级数理论，在有限区间上，任何可展
开成傅里叶级数的周期函数必须满足狄里赫利条
件，即
①函数x(t)在周期T区间上连续或只有有限个第一类间断点；
②函数x(t)只有有限个极值点；
③函数收敛(绝对可积) 。
3.周期信号的频谱有哪几个特性？
答：
离散型
谐波性
收敛性
4.简述工程信号的分类及各自特点。
根据信号随时间变化分类：动态信号，静态信号
根据信号随时间变化规律分类：确定性信号，非确定性信号
根据信号的幅值和能量上分类：能量信号，功率信号
分析域上分类：时域，频域
连续性分类：连续时间信号，离散时间信号
可实现方法分类：物理可实现，物理不可实现
5.试画出f(t)=3sinωt+5cos2ωt的幅频谱图。答：
第3章测量系统的基本特性
书本：
3-1何为测量系统静态特性？静态特性主要技术指标有哪些？
静态特性：通过标定，得到测量系统的响应值yi 和激励值xi 之间的一一对应关系，称为测量系统的静态特性。
技术指标：描述测量系统静态工作特性的技术指标主要有灵敏度、线性度、迟滞、分辨率、量程等。
3-2何为测量系统动态特性？动态特性主要技术指标有哪些？
动态特性：系统对激励（输入）的响应（输出）特性。一个动态特性好的测量系统，其输出随时间变化的规律（变化曲线），将能同时再现输入随时间变化的规律（变化曲线），即具有相同的时间函数。
技术指标：阶跃响应特性（最大偏离量，延滞时间，上升时间，峰值时间，响应时间） 频率响应特性（幅频特性（传感器的动态灵敏度/增益），相频特性）
3-3测量系统实现不失真测量的条件是什么？
不失真条件：系统的频率响应
应满足
即：
=常数，
所以要使测量系统实现不失真，它的幅频特性应是常数，相频特性应是线性关系。
3-4何为动态误差？为了减少动态误差，在K 二阶测量系统中可采取哪些相应的措施？
答：控制系统在任意的输入信号作用下达到稳态时的控制误差。 减少动态误差：一阶系统时间常数越小越好，二阶系统一般选择尽可能的大，在0.6-0.8
之间。
3-5频率响应的物理意义是什么？它是如何获得的？为什么说它反映了系统测试任意信号
的能力？
频率响应是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象，这种声压和相位与频率的相关联的变化关系（变化量）称为频率响应。 获得方法：
1. 分析法：基于物理机理的理论计算方法，只适用于系统结构组成易于确定的情况。在系统的
结构组成给定后，运用相应的物理定律，通过推导和计算即可定出系统的频率响应。 2. 实验法：采用仪表直接量测的方法，可用于系统结构难以确定的情况。常用的实验方式是以
正弦信号作为试验信号，在所考察的频率范围内选择若干个频率值，分别测量各个频率下输入和稳态输出正弦信号的振幅和相角值。输出与输入的振幅比值随频率的变化特性是幅频特性，输出与输入的相角差值随频率的变化特性是相频特性。
原因：系统的频率响应由幅频特性和相频特性组成。幅频特性表示增益的增减同信号频率的关系；相频特性表示不同信号频率下的相位畸变关系。根据频率响应可以比较直观地评价系统复现信号的能力和过滤噪声的特性。
3-6试说明^阶测量系统的阻尼比力求在0.6?0.7的原因。
原因：此时平直段最宽，达到系统稳态的调整时间最短。
()Hj ω00
()()()j Y j H j A e X j τωωωω-==0
()A A ω=0()φωτω=-τn ωξ
3_7已知某二阶系统传感器的自振频率f0=20 kHz ，阻尼比=0.1，若要求该系统的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。 答：
（1）
（2）
结合（1）和（2）式可得：
或
（舍去）
又
得
3-8
答：
幅频特性
相频特性
由响应的叠加性和频率不变性可得：
2A(10)=1.79 , 0.8A(100)=0.157
3-9
答：
(30s+3)Y(s)=0.15X(s);Y(s)/X(s)=0.15/(30s+3)=0.05/(10s+1).所以时间常数T=10, 静态灵敏度S0=0.05 mV/°C
3-10某力传感器为一典型的二阶系统，已知该传感器的自振频率f 。= 1000 Hz ，阻尼比=0.7。试问:用它测量频率为600 Hz 的正弦交变力时，其输出与输人幅值比A(w)和相位差φ(w)各
1()3%
A ω-<0.97()1.03A ω
∴<<()A ω00.17n w w <<1.391.41
n
w
w <<00
,20n w f
f k H z w f
==03
.4f k H z <<()A ω()a r c t a n 0.05φωω
=-(10)26.6,(100)30108.7φφ
=--=-()1.79c o s (1026.6)0.157c o s (100108.7)y t t t ∴=-+-
为多少？
答：
=0.6 =0.95
3-11
答：
3-12某压力传感器的标定数据如题3-12表所列。分别求以端点连线、端点连线平移线、最小二乘直线作为参考工作直线的线性度、迟滞误差及重复性。
答:
由上表可得： 端点连线：
0n w f
w f =()A ω2
2()a r c t a n
52.7
1n
n w w w w
ξφω=-=-??- ?
??
两端点（0，-2．70），（0．10，
14．45） 两点成线得直线：y=-2.7+171.5。
=14.45-(-2.70)=17.15。
。
。
。
（1） 端点平移线：令y=171.5x+b 。
通过上面线性关系可求得b=-2.67
y=171.5x-2.67
=14.45-(-2.70)=17.15。
(3)最小二乘直线
通过最小二乘法可求直线为y=171.5x-2.77 =14.38-(-2.77)=17.15。
FS
Y 0.12100%0.7%
17.15
L
δ=?=0.09100%0.52%
17.15
H
δ=?=0.055100%0.32%
17.15
R
δ=?=FS
Y 0.06100%0.35%
17.15
L
δ=?=0.09100%0.52%
17.15
H
δ=?=0.055100%0.32%
17.15
R
δ=?=FS
Y 0.07100%0.41%
17.15
L
δ=?=0.52%H δ=0.32%H δ=
3-13 一测试装置的幅频特性如题3-13图所示，相频特性为：w = 125. 5rad/s 时相移75°；w=150. 6rad/s 时相移180°。若用该装置测量下面两复杂周期信号
答：
当
时，幅频
=常数
与不成线性关系
所以该装置对幅值不失真，但是相位失真，不能实现不失真测量条件。
同理对信号
也不能实现
3-14判断题。 (1) 频率不变性原理是指任何测试装置的输出信号的频率总等于输入信号的频率。
答：（错）条件需稳定
(2) 连续模拟信号的频谱具有谐波性、离散性、收敛性特点。
答：（错）要为周期信号
(3)
系统的传递函数H(s)=Y(s)/X(s)，式中Y(s)、X(s)分别为响应与激励的拉氏变换，表
明H(s)将随 X(s)的减小而增大。
答：（错）H （s ）是固有特性
3-15将连续时间信号进行离散化时产生混叠的主要原因是什么？
答：
采样间隔太宽
3-16叙述采样定理,并说明你对该定理是如何理解的。
答：
125.5/219r a d s ωπ
=>?125.5/r a d s ω≥()A ω125.5/,()75,150.6/,()180r a d s r a d s ωφωωφω
??
====()φωω()1x t ()
2x t
采样过程所应遵循的规律，又称取样定理、抽样定理。采样定理说明采样频率与信号频谱之间的关系，是连续信号离散化的基本依据。
在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max 大于信号中最高频率fmax 的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56～4倍如果对信号的其它约束是已知的，则当不满足采样率标准时，完美重建仍然是可能的。 在某些情况下（当不满足采样率标准时），利用附加的约束允许近似重建。 这些重建的保真度可以使用Bochner 定理来验证和量化。
PPT:
1. 何为传感器静态特性？静态特性主要技术指标有哪些？ 答：
静态特性：通过标定，得到测量系统的响应值yi 和激励值xi 之间的一一对应关系，称为测量系统的静态特性。
技术指标：描述测量系统静态工作特性的技术指标主要有灵敏度、线性度、迟滞、分辨率、量程等。
2. 何为传感器动态特性？动态特性主要技术指标有哪些？ 答：
动态特性：系统对激励（输入）的响应（输出）特性。一个动态特性好的测量系统，其输出随时间变化的规律（变化曲线），将能同时再现输入随时间变化的规律（变化曲线），即具有相同的时间函数。
技术指标：阶跃响应特性（最大偏离量，延滞时间，上升时间，峰值时间，响应时间） 频率响应特性（幅频特性（传感器的动态灵敏度/增益），相频特性）
3. 测量系统实现不失真测量的条件是什么？ 答：
不失真条件：系统的频率响应
应满足
即：
=常数，
所以要使测量系统实现不失真，它的幅频特性应是常数，相频特性应是线性关系。、
4. 何为动态误差？为了减少动态误差，在一、二阶测量系统中可采取哪些相应的措施？
答：
控制系统在任意的输入信号作用下达到稳态时的控制误差。 减少动态误差：一阶系统时间常数越小越好，二阶系统一般选择尽可能的大，在0.6-0.8
之间。
5. 已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20kHz,阻尼比=0.1,若要求该系统的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。 答：
()Hj ω0
()()()j Y j H j A e X j τωωωω-==0
()A A ω=0()φωτω=-τn ωξ1()3%
A ω-<
（1）
（2）
结合（1）和（2）式可得：
或
（舍去）
又
得
6. 某测量系统的频率响应曲线，若输入周期信号
，试求其响应
。
答：
答：
幅频特性
相频特性
由响应的叠加性和频率不变性可得：
2A(10)=1.79 , 0.8A(100)=0.157
7. 有一个传感器，其微分方程为，其中 y 输出电压（mV ），x 为输入温度（℃）,试求传感器的时间常数和静态灵敏度k 。 答：
(30s+3)Y(s)=0.15X(s);Y(s)/X(s)=0.15/(30s+3)=0.05/(10s+1).所以时间常数T=10, 静态灵敏度k=0.05 mV/°C
8. 某力传感器为一典型的二阶振荡系统，已知该传感器的自振频率f 0=1000Hz ，阻尼比
，试求用它测量频率为600Hz 的正弦交变力时，其输出与输入幅值比
和
相位差
各为多少？
0.97()1.03A ω
∴
<<()A ω00.17n w w <<1.391.41
n
w
w <<00
,20n w f
f k H z w f ==03.4f k H z <<ω
ωj 05.011
)j (+=
H )
30100cos(8.010cos 2)( -+
=t t t x )(t y ()A ω()a r c t a n 0.05=-(10)26.6,(100)30108.7φφ
=--=-()1.79c o s (1026.6)0.157c o s (100108.7)y t t t ∴=-+-x
y t
y
15.03d d 30=+7
.0=ξ)
(ωφ)(ωA
答：
=0.6 =0.95
9.某压力传感器的标定数据如表4.1所列。分别求以端点连线、端点连线平移线、最小二乘
直线作为参考工作直线的线性度、迟滞误差及重复性。
答：
两端点（0，-2．70），（0．10，14．45） 两点成线得直线：y=-2.7+171.5。
=14.45-(-2.70)=17.15。
0n w f
w f =()A ω2
2()a r c t a n
52.7
1n
n w w w w
ξφω=-=-??- ?
??FS
Y
。
。
。
通过上面线性关系可求得b=-2.67
y=171.5x-2.67
=14.45-(-2.70)=17.15。
(3)最小二乘直线
通过最小二乘法可求直线为y=171.5x-2.77 =14.38-(-2.77)=17.15。
第4章 计算机测试技术 书本：
4-1简述现场总线协议参考模型的组成及各层含义。 1)物理层(第1层)
物理层并不是物理媒体本身,它只是开放系统中利用物理媒体实现物理连接的功能描述和执行连接的规程。物理层提供用于建立、保持和断开物理连接的机 械的、电气的、功能的和
0.12100%0.7%
17.15
L
δ=?=0.09100%0.52%
17.15
H
δ=?=0.055100%0.32%
17.15
R
δ=?=FS
Y 0.06100%0.35%
17.15
L
δ=?=0.09100%0.52%
17.15
H
δ=?=0.055100%0.32%
17.15
R
δ=?=FS
Y 0.07100%0.41%
17.15
L
δ=?=0.52%H δ=0.32%H δ=
过程的条件。简而言之,物理层提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段,常用的接口协议有RS232C、RS422、RS485等标准。数据链路层用于建立、维持和折除链路连接,实现无差错传输的功能,在点到
2)数据链路层(第2层)
点或点到多点的链路上,保证信息的可靠传递。该层对连接相邻的通路进行差控制、数据成帧、同步等控制。检测差错一般采用循环冗余校验(CRC),纠正差错采用计时器恢复和自动请求重发(ARQ)等技术。其典型的协议有OSI标准协议集中的高级数据链路控制协议HDLC 网络层规定了网络连接的建立、维持和拆除的协议。它的主要功能是利用数
3)网络层(第3层)
据链路层所提供的相邻节点间的无差错数据传输功能,通过路由选择和中继功能实现两个系统之间的连接。在计算机网络系统中,网络还具有多路复用的功能
4)传输层(第4层)
传输层完成开放系统之间的数据传送控制。主要功能是开放系统之间数据的收发确认。同时,还用于弥补各种通信网络的质量差异,对经过下三层之后仍然存在的传输差错进行恢复,进一步提高可靠性。另外,还通过复用、分段和组合、连接和分离、分流和合流等技术措施,提高吞吐量和服务质量。
5)会话层(第5层)
会话层依靠传输层以下的通信功能使数据传送功能在开放系统间有效地进行。其主要功能是按照在应用进程之间的约定,按照正确的顺序收、发数据,进行各种形式的对话。控制方式可归纳为两类:一是为了在会话应用中易于实现接收处理和发送处理的逐次交替变换,设置某一时刻只有一段发送数据。因此,需要有交替改变发信端的传送控制。二是在类似文件传送等单方向传送大量数据的情况下,为了防备应用处理中出现意外,在传送数据的过程中需要给数据打上标记,当出现意外时,可由标记处重发。例如,可将文件分页发送,当收到上页的接收确认后,再发下页的内容。
6)表示层(第6层)
表示层的主要功能是将应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式,如提供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。表示层仅对应用层信息内容的形式进行变换,而不改变其内容本身。
7)应用层(第7层)
应用层是OSI参考模型的最高层。其功能实现应用进程(如用户程序、终端操作员等)之间的信息交换,同时,还具有一系列业务处理所需要的服务功能。
4-2根据你的理解请给智能传感器下一个确切的定义。
答：智能传感器是其于现场总线数字化、标准化、智能化的要求，带有总线接口，能自行管理自己，在将检测到的信号进行处理变抑郁后，能以数字量形式通过现场总线与上位机进行信息传递。具备学习、推理、感知、通信以及管理功能的新型传感器。
4-3挂接在GBIB接口总线上的器件按它们的作用不同可分为讲者、听者和控者三类，分别解释何为讲者器件、听者器件和控者器件，在该控制总线上三者之间的关系有何规定。答：控者器件：指定谁是讲者，谁是听者的器件
讲者器件：指发送数据到其它器件的器件
听者器件：指导接收讲者发送的数据的器件
规定：控者由系统定义，只有一个，讲者一次只能有一个器件被寻址为讲者，而听者有多个，一台用作控者的PC可以同时扮演上述三种角色。
4-4简答下列有关IEEE-488接口的基本#性问题：
（1）IEEE488接口采用何种信息传递方式？
答：IEEE488使每个单或控制器与被控仪器装置之间通过总线以并行方式进行通信联系。（2）接口逻辑电平是怎样规定的？
答：接口逻辑采用负逻辑（标准的TTL电平），任一根线上都可以以零逻辑代表“真”条件。DA V为低电平时，表示接收器可以从总线上接收数据
NRFD为高电平时，表示所有的接收器都准备好接收数据
NDAC为低电平时，表示数据尚未接收完
IFC为有效低电平，表示整个总线停止工作
ATN：“1”表示数据总线上传送的是地址或命令，“0”表示传送的是数接据
（3）8根数据总线在使用中有几种工作模式？
答：前七位构成ASCII码，最后一位作其它作用，如奇偶检验，有两种工作模式，传送数据和命令作息
4 -
5 GPIB总线标准中规定了哪些基本特性？
（1）GPIB采用字节串行/位并行协议。GPIB通过连接总线传输信息而实现通信。
（2）GPIB使用负逻辑，（标准的TTL电平），任一个线上都以零逻辑代表“真”条件（即“低有效”条件），这样做的重要原因之一是负逻辑方式能提高对噪声的抗御能力。
（3）控者讲明谁是讲者，谁是听者。每个GPIB系统都必须定义一个系统执行控者。讲者指发送数据到其它器件的器件，听者指接收讲者发送的数据的器件。大多数GPIB器件都可充当讲者和听者。
4-6简述常用接口总线类型及其主要特点？
答：IEEE-488接口总线
1采用字节串行/位并行协议
2控者讲明谁是讲者，谁是听者
3使用负逻辑
VXI总线
1高速传输
2 模块式结构
3小型便携
4灵活性强
PXI总线
1 价格低
2 应用范围较广
3星型触发系统
4-7什么是虚拟仪器？虚拟仪器有何特点？
答：虚拟仪器是指有虚拟仪器面板的个人计算机，它由通用计算机、模块化功能硬件和控制专用软件组成。“虚拟”是指一：面板是虚拟的，二：由软件编程实现虚拟测量功能。
特点：功能由用户自己定义，面向应用的系统结构，展开全汉化图形界面，数据可编辑存储，打印，软件是关键，价格低廉，技术更新快，基于软件体系的结构，大大地节省了开发维护费用。
4-8试用LabVIEW软件开发平台设计一个频谱分析仪。
PPT：
1挂接在IEEE488接口总线上的器件按它们的作用不同可分为讲者，听者，控者三类器件，分别解释何为讲者器件，听者器件，控者器件，在该总线上三者之间的关系有何规定？答：控者器件：指定谁是讲者，谁是听者的器件
讲者器件：指发送数据到其它器件的器件
听者器件：指导接收讲者发送的数据的器件
规定：控者由系统定义，只有一个，讲者一次只能有一个器件被寻址为讲者，而听者有多个，一台用作控者的PC可以同时扮演上述三种角色。
2何谓“三线连锁”？
答：三条握手线异步地控制各器件之问的信息字节的传输，其三线连锁握手模式保证了数据线上的信息字节正确无误地发送和接收,三条握手线分别代表三种含义,分述如下:
①NRFD(not ready for data )指出一个器件是否已准备好接收一个数据字节,此线由所有正在接受命令(数据信息)的听者器件来驱动。
②NDAC(not data accepted )指出一个器件是否已收到一个数据字节,此线由所有正在接收(数据信息)的听者器件来驱动。在此握手模式下,该传输率将以最慢的执行听(正在听)者为准,因为讲者要等到所有听者都完成工作。在发送数据和等待听者接受之前,NRFD应置于“非”。
③DAV(data valid )指出数据线上的信号是否稳定、有效和可以被器件验收当控者发送命令和讲者发送数据信息时都要中报一个DAV。
第5章测试结果及误差分析
书本：
5-1说明误差的分类，各类误差的性质、特点及对测量结果的影响。
为了便于对测量误差进行分析和处理,按照误差的特点和性质进行分类,可分为随机误差、系统误差、粗大误差。
1)随机误差
在相同的测量条件下,多次测量同一物理量时,误差的绝对值与符号以不可预定的方式变化着。也就是说,产生误差的原因及误差数值的大小、正负是随机的,没有确定的规律性,或者说带有偶然性,这样的误差就称为随机误差。随机误差就个体而言,从单次测量结果来看是没有规律的,但就其总体来说,随机误差服从定的统计规律。
2)系统误差
在相同的测量条件下,多次测量同一物理量时,误差不变或按一定规律变化着,这样的误差称之为系统误差。系统误差等于误差减去随机误差,是具有确定性规律的误差,可以用非统计的函数来描述
系统误差又可按下列方法分类
(1)按对误差的掌握程度可分为已定系统误差和未定系统误差。
已定系统误差:误差的变化规律为已知的系统误差。
未定系统误差:误差的变化规律为未确定的系统误差。这种系统误差的函数公式还不能确定,一般情况下可估计出这种误差的最大变化范围。
(2)按误差的变化规律可分为定值系统误差线性系统误差、周期系统误差和复杂规律系统误差。
定值系统误差:误差的绝对值和符号都保持不变的系统误差。
线性系统误差:误差是按线性规律变化的系统误差,误差可表示为一线性函数
周期系统误差:误差是按周期规律变化的系统误差,误差可表示为一三角函数
复杂规律系统误差:误差是按非线性、非周期的复杂规律变化的差可用非线性函数来表示。
3)粗大误差
粗大误差是指那些误差数值特别大,超出规定条件下的预计值,测量结果中有明显错误的误差。这种误差也称粗差。出现粗大误差的原因是在测量时仪器操作的错误,或读数错误,或计算出现明显的错误等。粗大误差一般是由于测量者粗心大意、实验条件突变造成的粗大误差由于误差数值特别大,容易从测量结果中发现,一经发现有粗大误差,应认为该次测量无效,即可消除其对测量结果的影响
5-2什么是标准偏差？它的大小对概率分布有什么影响？
答：标准误差不是误差的具体值，而是按一定置信概率（P＝68.3％）给出的随机误差变化范围（置信限）的一个评定参数。
标准误差的大小不同，概率密度函数形状不同。标准误差作为误差的评价，表示随机误差不大于标准误差的置信度，其对应的置信区间为[-ζ,ζ]。在此置信度下，高精度的测量得到较小的±ζ置信区间；低精度的测量具有较大的±ζ置信区间。
5-3系统误差、随机误差、粗大误差产生的原因是什么？对测量结果有何影响？从提高测量精度来看，应如何处理这些误差？
见第一题
5-4什么是等精度测量？什么是不等精度测量？
答：等精度测量是指在测量条件不变的情况下，对某一被测几何量进行的多次测量。相反，在测量过程中全部或部分因素和条件发生改变称为不等精度测量。
5 - 5 对某量进行 7 次测量，测得值为：802. 40、802. 50、802. 38、802. 48、802. 42、802. 45、802. 43,求其测量结果。
答： 根据A 类不确定度，所以测量结果为802.44 0.02 5-6欲测某回路中一标称值为
电阻器的功率损耗P,可采用两种方法进行，
一是只测 电阻器两端的电压V ，然后由公式计算功率损耗;二是分别测M 电阻器两端的电压V 和流过电阻器 的电流由公式计算电阻器上的功率损耗。估算这两种方案的电功率测搋误差，设V 和I 的测M 结 果为
.
答：（1） W （2） W
5-7圆柱体的直径及高度的相对标准偏差均为0.5%,求其体积的相对标准差为多少？ 答：
d 、h 不相关： 7
1
1802.447i i x x ===∑
()0.043i s x =(0.02
sx =±22
2
2,,VPV PV P R VR R R
??===-?
?(L
(22.4L =,,P P
P
V I I V V R
??===?
?(L
(14.1=24
V d
h π
=
(c U
相对标准差：
5-8用高质量钢卷尺对50m 跑道长度进行测量，卷尺带有一定张力拉紧,作用在卷尺上的温度效应和 弹性效应很小，可忽略不计，由卷尺刻度引起的误差为士 3mm 。跑道6次测量结果见题5 -8表，试对跑道测 量的不确定度进行评定。
m n
x x i
0017.50==∑
()()
m
n x
x
x s i
i 0028.01
2
=--=
∑
()
()m n x s x s i 0011.0==
，有效自由度v1=n-1=5 计算B u A=+3mm ，
有效自由度为无穷大。
求合成不确定度
= 求合成不确定度的有效自由度
60
求扩展不确定度的包含因子
根据合成不确定度的有效自由度 ，置信度系数0.95或0.99，按t 分布查表得： 则
工件报告 或
答：313408
mm abc V ==
(c 32
()2.79510c
U V d h π
-=?32
2
()2.795101.1%4
c U V
d h
V d
h
ππ-?==
测试技术题目及答案
2、离散信号的频谱是_连续_（连续/离散）信号。 5、如果一个信号的最高频率为60Hz ，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于_120_Hz 。 7、调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号_相乘__，使高频信号的幅值随被测信号的_频率变化_而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的_相乘__ 。 9、绘制周期信号)(t x 的单边频谱图，依据的数学表达式是_傅氏三角级数中的各项系数_， 而双边频谱图的依据数学表达式是_傅氏复指数级数中的各项系数。 11、单位脉冲函数0()t t δ-与在0t 点连续的模拟信号()f t 的下列积分：dt t t t f )()(0-? ∞ ∞ -δ= _ f （t0）_。这性质称为_积分筛选特性（抽样特性、筛选特性）。 12、某一阶系统的频率响应函数为1 21)(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号 )(t y 的频率为=ω__ _1/2__，幅值=y __ =φ_ 0 45-__。 频率保持特性， 13、满足测试装置不失真测试的频域条件是_幅频特性为一常数和_相频特性与频率成线性 关系_。 14、根据载波受调制的参数不同，调制可分为_调幅_、__ 调频_、_调相 _。 15、常用滤波器的上、下截止频率1c f 、2c f 的定义为_ 幅频特性曲线降为最大值的1 倍 时对应的频率为截止频率_，其带宽B ＝ __21c c f f -___，若为倍频程滤波器1c f 与2c f 的关系为_212c c f f =_。 16、若某一信号的自相关函数为)cos(ωτA ，则该信号的均方值为2 x ψ=_A ，均方根值为 x rms 17、RC 低通滤波器中RC 值愈_大_，则上截止频率愈低。 18、从时域看，系统的输出是其输入与该系统__脉冲响应函数__的卷积。 20、当被测信号不随时间而变化或相对观察时间而言其变化是极其缓慢的，此时的测试称为_静态测试 。 21、测试信号随时间而变化的测试称为__动态测试_____。
工程测试技术试题及答案
工程测试技术试题及答案Last revision on 21 December 2020
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态 测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及 补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性 度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输 出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏 度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到 最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零 件以及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象， 该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。
工程测试技术+习题答案
第一章 三、计算题 1-2 求正弦信号的绝对均值和均方根值。 解答： 000 2200000 224211()d sin d sin d cos T T T T x x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ ====-== ??? 2 222 00 rms 000 111cos 2()d sin d d 22 T T T x x ωt x x t t x ωt t t T T T -====??? 1-3求指数函数的频谱。 解答： (2)22022 (2) ()()(2)2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞ -==== =-+++??πππππππ 2 2 ()(2) k X f a f π= + Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 1-5求被截断的余弦函数(见图1-26)的傅里叶变换。 单边指数衰减信号频谱图 f |X (f )| A / φ(f ) f 0 π/2 -π/2
0cos ()0 ωt t T x t t T ?
机械工程测试技术基础试卷及答案
机械工程测试技术基础(第三版)试卷集. 一、填空题 １、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的。 ２、均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差ζx2的关系是￠x2=H x2+óx2。 ３、测试信号调理电路主要有电桥、放大、调制解调电路。 ４、测试系统的静态特性指标有、、。 ５、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的。 ６、传感器按信号变换特性可分为、。 ７、当时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于。 ８、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合、的变化，才能使输出有最大值。 ９、信号分析的过程主要包括：、。 10、系统动态特性在时域可用来描述，在复数域可用来描述，在频域可用来描述。 11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对信号有放大作用。 12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在。 13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其与输入的控制电压成线性关系。 14、调频波的解调又称，其解调电路称为。 15、滤波器的通频带宽和响应时间成关系。 16、滤波器的频率分辨力主要由其决定。 17、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝。 18、带通滤波器可由低通滤波器（f c2）和高通滤波器（f c1）而成（f c2> f c1）。 19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的；而重复性误差是 由误差引起的。 二、问答题（共30分） １、什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。（10分） ２、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？（10分） ３、选用传感器的原则是什么？（10分） 三、计算题（共55分） １、已知信号x(t)=e-t (t≥0)， (1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。 (2) 求x(t)的自相关函数R x (η) 。（15分） ２、二阶系统的阻尼比ξ=0.2，求ω=ωn时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10％，应取多大阻尼比？。（10分）３、一电容传感器，其圆形极板r = 4mm，工作初始间隙δ0 =0.3mm， （1）工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±2μm，求电容的变化量。 （2）如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF，读数仪表灵敏度S2=5格/mv，在 Δδ=±2μm时，读数仪表的指示值变化多少格？ （ε0 = 8.85×10-12 F/m）(8分) ４、已知RC低通滤波器的R=1KΩ，C=1MF，当输入信号μx= 100sin1000t时， 求输出信号μy 。（7分） ５、（1）在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 （2）如被测量x(t) = sinωt，载波y(t)=sin6ωt，画出各环节信号的波形图。 (15分 一、填空题： 1、连续 2、￠x2=H x2+óx2 3、电桥、放大、调制解调电路 4、非线性度、灵敏度、回程误差 5、斜率 6、组合型、一体化型 7、Δó〈〈ó0定位 8、相邻相反相对相同 9、信号分析、信号处理 10、传递函数、频率函数、脉冲响应函数11、差模12、分布电容 13、频率 14、鉴频、鉴频器 15、反比 16、带宽B 17、1 18、串联19、系统、随机 一、问答题 1、答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。 （1）测量对象
机械工程测试技术课后习题答案
思考题与习题 3-1 传感器主要包括哪几部分试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR =设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出 解：由0dR R s ε = 得，0R R s ε?=??即，6012010001020.24R R s ε-?=??=???= ()1.5 12.5120 I mA = = 3-5 电容式传感器常用的测量电路有哪几种 答：变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路。 3-6 一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径r=4mm ，工作初始间隙δ=0.3mm ，求： 图3-105 题3-4图
工程测试技术试题及答案
工程测试技术试题及答案
1.
2.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ） 越小，其频率响应特性越好。 3.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态 标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 4.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长× 宽）和初始阻值表示。 5.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变 片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 6.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应， 其灵敏系数一般会减小。 7.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电 压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大灵敏度输出。 8.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥 路补偿法、应变片自补偿法。
9.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵 敏度具有理论上的非线性。 10.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原 理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。 11.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为 变换电路，常出现零点残余电压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 12.差动变压器式位移传感器是将被测位移量 的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级线圈要求反向串接。 13.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变 压器电桥、调频电路、运算放大器电路。14.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将 机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 15.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看 作是一个电荷源与一个电容器的并联。 16.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大
测试技术—考试题库及答案
------单选 使用最小二乘法时,偏差的平方和最小意味着拟合直线与整个实验数据（）收藏 A. 偏离度大 B. 偏离度最小 C. 不相关 D. 以上3个都不对 回答错误!正确答案： B 相敏检波的特点是( ) 收藏 A. 能够知道被测信号的幅值和极性 B. 不知道被测信号的幅值,能够知道被测信号的极性 C. 能够知道被测信号的幅值,不知道被测信号的极性 D. 以上都不正确 回答错误!正确答案： A 单边谱的幅值谱图高度为双边谱的（）倍。 收藏 A. 1倍 B. 3倍 C. 2倍 D. 4倍 回答错误!正确答案： C 时域信号的时移,则其频谱变化为（）。 收藏 A. 压缩 B. 扩展 C. 不变 D. 相移
一选频装置,其幅频特性在f1~f2区间急剧衰减（f2>f1）,在0～f1和f2～∞之间近于平直,这是（）滤波器 收藏 A. 带通 B. 带阻 C. 高通 D. 低通 回答错误!正确答案： B 周期信号各次谐波的频率只能是基波频率的（）倍。 收藏 A. 奇数 B. 偶数 C. 复数 D. 整数 回答错误!正确答案： D 在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是( )传感器。 收藏 A. 电阻式 B. 电涡流式 C. 电容式 D. 压电式 回答错误!正确答案： B 差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的( )倍。 收藏 A. 3 B. 2 C. 1 D. 2.5 回答错误!正确答案： B
收藏 A. 反比 B. 平方 C. 非线性 D. 线性 回答错误!正确答案： D 各态历经随机过程必须是（）。 收藏 A. 连续的 B. 平稳随机过程 C. 非周期的 D. 周期的 回答错误!正确答案： B 下列对负载效应的表达错误的是（） 收藏 A. 测量环节作为被测量环节的负载,两环节将保持原来的传递函数 B. 测量环节作为被测量环节的负载,接到测试系统时,连接点的状态将发生改变 C. 负载效应指,测量环节与被测量环节相连时对测量结果的影响 D. 测量环节作为被测量环节的负载,整个测试系统传输特性将发生变化 回答错误!正确答案： A 压电传感器采用并联接法时,两晶片负极集中在( )上 收藏 A. 上极板 B. 下极板 C. 中间极板 D. 侧极板 回答错误!正确答案： C 一阶测试系统、二阶测试系统的瞬态响应之间最重要的差别是（）
《机械工程测试技术基础》第三版熊诗波 黄长艺 课后答案
机械工程测试技术基础第三版课后题答案 1.1求周期方波（图1-4）的傅立叶级数（复指数函数形式）。画出频谱图|C n |—ω ；φn —ω 图并与表1-1对比。 解：傅立叶级数的复指数形式表达式：???±±±==∑+∞ -∞ =,3,2,1,0; )(0n e C t x n t jn n ω 式中： 所以： 幅值频谱： 相位频谱： 傅立叶级数的复指数形式的幅值频谱图和相位频谱都是双边频谱图。 1.2求正弦信号 x (t )=x 0sin ωt 的绝对均值μ|x |和均方根值x rms 解： 1.3求指数函数 的频谱。 解： []() ?? ??? ? ??±±±=???±±±=-=--=+? + -= ??????-+??????--=?? ?+???-==-------- -? ?? ,6,4,2;0,5,3,1;2cos 12 111)(1)(12 000 2 02 02 022 0000 0000 00n n n A j n n A j e e n jA n jA e jn A T e jn A T dt Ae dt e A T dt e t x T C jn jn T t jn T t jn T t jn T t jn T T t jn n πππ π π ωωπ π ωωωωω? ??±±±±=??? ? ? -= ∑ +∞ -∞ =,7,5,3,1;2)(0n e n A j t x t jn n ωπ? ??±±±== +=,5,3,1;22 2 n n A C C C nI nR n π ???? ? ???---=? ??=-=? ????? ??- ==,5,3,1;2 ,5,3,1;202n n n A arctg C C arctg nR nI n πππ ?ω π π ωμ2;2sin 1)(lim 00 00 = = = =? ? ∞ →T x tdt x T dt t x T T T x 式中：()2 sin 1 )(1 002 002 00 x dt dt x T dt t x T x T T rms = = = ??ω)0;0(;)(≥>=-t Ae t x t ααf j A dt e Ae dt e t x f X ft j t ft j παπαπ2)()(0 22+= ?= = ? ? ∞ +--∞ +∞ --
测试技术试卷及答案
《机械工程测试技术基础》试题1 一、 填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 和 。 2.测量结果与 之差称为 。 3.将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。 4.为了 温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 桥臂上。 5．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。 7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和 。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= 。其几何意义是 。 二、 选择题（20分，每题2分） 1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将( )。 A ．增大 B ．减少 C.不变 D.变化不定 2．调制可以看成是调制信号与载波信号( )。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除
3．描述周期信号的数学工具是( )。 A ．相关函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D.傅氏级数 4．下列函数表达式中，( )是周期信号。 A ．5cos100()0 t t x t t π? ≥?=? ?
工程测试技术试题及答案
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为 静态测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术 以及补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线 性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号 输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的 灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以 得到最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑 料零件以及水的液位的检测。
(完整版)测试技术试题库及答案
测试技术试题库 （一）填空题 1、测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来 2、传输的。这些物理量就是，其中目前应用最广泛的是电信号。 3、信号的时域描述，以为独立变量；而信号的频域描述，以为独立变量。 4、周期信号的频谱具有三个特点：， ，。 5、非周期信号包括信号和信号。 6、描述随机信号的时域特征参数有、、。 7、对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是对称，虚频谱（相频谱）总是对称。 8、某一阶系统的频率响应函数为121 )(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω，幅值=y ，相位=φ。 9、试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2 22 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有、和。 10、当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 11、传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的越小。 12、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有关系为最佳。 13、属于能量控制型的传感器有 等，属于能量转换型的传感器有等（每个至少举例两个）。 14、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用引起的电阻变化，后者利用变化引起的电阻变化。 15、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用工作方式。 16、压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：放大器和放大器，后接放大器时，可不受连接电缆长度的限制。 17、涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的效应。 18、磁电式速度计的灵敏度单位是。 19、压电式传感器是利用某些物质的而工作的。
测试技术基础期末试题及答案
第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就 是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点：离散的 ，谐波型 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ、均方值2x ψ，方差2 x σ；。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ v ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ v ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ x ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ x ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ v ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2 x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数?? ?≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω 1/2 ，幅值=y √2/2 ，相位=φ -45 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。123 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶级数展开式 、 和 傅里叶变换 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 延时 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 被测量 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 3 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 2 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 4 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶
机械工程测试技术试题(含答案)
一、选择题 1、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的____2__倍. 2、信号有多种类型，从分析域上看，经典的分析方法有__时域法_和__频域法_。 3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的__压电效应____。 4、传感器的静态特性中，输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为___灵敏度___。 6、信息与信号二者间关系是___信息在信号之中___。 7、当两信号的互相关函数在t 0有峰值，表明其中一个信号和另一个信号时移t 0时，相关程度___最高__。 8、传感器的灵敏度越高，意味着传感器所能感知的___被测量__越小。 9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取(有用信号) 10、时域信号的时移，则频谱变化为（ 相移 ） 11、 记录磁带快录慢放，放演信号的频谱带宽(变窄，幅值增高) 12、 用二阶系统作测量装置时，为获得较宽的工作频率范围，则系统的阻尼比应(接近1/√2 ) 13、 对二阶系统输入信号x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为(A1＇sin （w1t+φ＇１）+A2＇sin （w2t+φ２＇）) 14、 概率密度函数提供了随机信号（沿幅值域分布）的信息 15、 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是(电涡流式) 16、 只使在fe 1～fe 2间频率的信号通过，应采用（带通）滤波器 17、 在选用振子时，除了使阻尼比接近０.７外，应使被测正弦信号的最高频率fm(≤（０.５-０.６） )振动子的固有频率fn 18、 为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（电荷）放大器。 19、 当τ→∞时,信号x （t ）的自相关函数Rx （τ）呈周期性变化,说明该信号(含有周期成份)。 20、 正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息(丢失) 21、 不能用确定的数学公式表达的信号是（随机）信号。 22、 非线性度是表示定度曲线（偏离其拟合直线）的程度。 23、 自相关函数一定是（偶）函数。 24、 为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号，通常用（相敏检波器）做为解调器。 25、 采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（2 ）倍 26、 压电式传感器前置放大器的主要作用是（把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出）。 27、在电桥测量电路中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，___全桥___接法可以获得最大的输出。 28、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用，以下说法错误的是___将传感器的低阻抗输入变成高阻抗输出___。 29、幅值调制装置实质是一个乘法器 30、理想滤波器在通带内的幅频特性为常数 31．变极距型电容传感器的输出与输入，成（非线性）关系。 32．如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大，则该窗函数的泄漏误差（越小）。 33．不能用涡流式传感器进行测量的是(非金属材料)。 34．设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（C ）的频谱为X(f ＋f0）。 A . )(0t t x - B. )(0t t x + C. t f j e t x 02)(π- D. t f j e t x 0 2)(π 35．压电式传感器后面的放大器的主要功能为（阻抗变换和信号放大）。 36．一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输 出电压（加大两倍） 二、判断题
机械工程测试技术课后习题答案
机械工程测试技术课后 习题答案 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
第三章：常用传感器技术 3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如图所示的气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答： （1）金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”， 即电阻材料在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化的现象，其电阻的相对变化为()12dR R με=+； （2）半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”，即电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的现象，其电阻的相对变化为dR d E R ρλερ == 。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其 应变为1000με，问ΔR =？设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出？ 解：根据应变效应表达式R /R =S g 得 R =S g R =2100010-6120=0.24 1）I 1=1.5/R =1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I 2=1.5/(R +R )=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 图3-105 题3-4图
机械工程测试技术基础(第三版)课后答案全集
机械工程测试技术基础习题解答 第一章 信号的分类与描述 1-1 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n |–ω和φn –ω图，并与表1-1对比。 解答：在一个周期的表达式为 00 (0)2() (0) 2 T A t x t T A t ? --≤
1,3,5,2arctan 1,3,5,2 00,2,4,6,nI n nR π n c π φn c n ?-=+++???===---??=±±±??? L L L 没有偶次谐波。其频谱图如下图所示。 1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt =的绝对均值x μ和均方根值rms x 。 解 答 ： 000 2200000 224211()d sin d sin d cos T T T T x x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ ====-==??? rms x ==== 1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。 解答： (2)220 2 2 (2) ()()(2) 2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞ -==== =-+++??πππππππ ()X f = Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 幅频图 相频图 周期方波复指数函数形式频谱图
工程测试技术答案第三版孔德仁主编
第1章测量的基础知识 书本： 1-1.欲使测量结果具有普遍科学意义的条件是什么？ 答：①用来做比较的标准必须是精确已知的，得到公认的； ②进行比较的测量系统必须是工作稳定的，经得起检验的。 1-2.非电量电测法的基本思想是什么？ 答：基本思想：首先要将输入物理量转换为电量，然后再进行必要的调节、转换、运算，最后以适当的形式输出。 1-3.什么是国际单位制？其基本量及其单位是什么？ 答：国际单位制是国际计量会议为了统一各国的计量单位而建立的统一国际单位制，简称SI，SI制由SI单位和SI单位的倍数单位组成。 基本量为长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、发光强度，其单位分别为米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔。 1-4.一般测量系统的组成分几个环节？分别说明其作用？ 答：一般测量系统的组成分为传感器、信号调理和测量电路、指示仪器、记录仪器、数据处理仪器及打印机等外部设备。 传感器是整个测试系统实现测试与自动控制的首要关键环节，作用是将被测非电量转换成便于放大、记录的电量；
中间变换（信号调理）与测量电路依测量任务的不同而有很大的伸缩性，在简单的测量中可完全省略，将传感器的输出直接进行显示或记录；信号的转换（放大、滤波、调制和解调）； 显示和记录仪器的作用是将中间变换与测量电路出来的电压或电流信号不失真地显示和记录出来； 数据处理仪器、打印机、绘图仪是上述测试系统的延伸部分，它们能对测试系统输出的信号作进一步处理，以便使所需的信号更为明确。 1-5.举例说明直接测量和间接测量的主要区别是什么？ 答：无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值的测量为直接测量，可分为直接比较和间接比较两种。 直接将被测量和标准量进行比较的测量方法称为直接比较；利用仪器仪表把原始形态的待测物理量的变化变换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化，并以人的感官所能接收的形式，在测量系统的输出端显示出来，弹簧测力。 间接测量是在直接测量的基础上，根据已知的函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。利用位移传感器测速度。 1-6.根据你的理解，谈谈测试技术的内涵。 PPT:与书本一致。 第2章工程信号及其可测性分析 书本：
测试技术历年真题及答案
07年试题及答案 1.在X射线衍射中，根据布拉格方程说明若某一固溶体衍射峰向小小角度偏移，则材料 内部晶体结构发生了什么变化？ 答：根据布拉格方程2dsinΘ=λ，可以看出由于入射的x射线不变，也就是“λ”不变，随着衍射峰2Θ的减小，能看出来d值在增大，可以知道内部晶体结构发生了膨胀，使d值变大了。 2.WDS与EDS的优缺点？有一样品，分析其中的元素和某一元素的不同区域分布，分 别用哪种分析方法？为什么？要注意哪些问题？ 能谱仪波普仪 优点 缺点 原理：入射电子照射试样，由于能级结构不同，激发的X射线光子的能量也不同，通过测试X射线光谱的波长和能量来进行元素的定量或定性分析。 分析其中某部位的元素用能谱仪，分析某一元素的不同区域分布用波普仪 原因：因为能普仪检测的X射线能量较高，进行点分析效果比较好，可以一次性对分析点内的所有的元素进行分。注意由于分辨率比较低，定量分析准确性不高。 而波普仪由于分光晶体使X射线强度下降，但是分辨率较高，适合做线分析和面分析，对试样进行扫描过程中，可以测得同种元素在不同区域的分布及含量。注意：
要求样品表面平整光滑。 3.有一粉末样品，要分析其中的物相及其含量，用什么分析分析方法？简述其步骤。答：分析粉末样品的物相及含量，可以用XRD的物相定量和定性分析。 定性分析步骤： a) 制成粉末样品，粒度要均匀合适，不能有明显的取向性，用衍射仪法得到试样的x衍射 谱； b）确定其衍射峰（d值和20）和相对强度 c) 把d值按相对强度排列，取3强线，查找hanawalt索引或fink索引 d）根据前3强线，查找可能物相，再对照4到8强线，找出相应的物相 f）如果d值与相对强度都能对上，则鉴定完毕，如果没有，则可以剔除第一强线，用第2强线做最强线往下找，以此类推，直到找到全部衍射峰对应的物质。 定量分析的步骤: a）在粉末中加入一定质量参比物（例a-Al2O3），用衍射仪法得出x衍射图， b）测定样品中物相和参比物的相对强度 c）查表找出样品物相中所有物质的参比强度，如果没有，可以以1：1的比例配置混合物，样品物相与参比物物相强度比就为参比强度K d）由K值法，可以得到Xi=。。。，就能得出相应的相的含量。 4.什么是背闪射电子像和二次电子像？其特点和应用？ a）二次电子像：是表面形貌衬度，它是利用对样品表面形貌变化敏感的物理信号作为调节信号得到的衬度像。 特点：二次电子能量较低，容易改变方向，平均自由程较短，一般从表面5到10nm的深度范围内发射出来，信号收集率高，因此成像分辨率高，达5-10nm，景深大，立体感强，信号大，信噪比好。 成像原理：不同的形貌产生的二次电子量不同，不同部位对于检测器收集信息的角度也不同，从而是样品表面不同区域形成不同的亮度，因而可以分析形貌。 应用：适用于表面形貌分析，观察材料表面形貌、断口、内部显微结构等，常用于SEM 的形貌分析。 b）背散射电子成像：是原子系数衬度，是利用对样品微区原子系数或化学成分变化敏感的物理信号作为调制信号得到的衬度像。
测试技术复习题及答案
测试技术模拟考试题(1) 一、是非题（对的打√ ，错的打×）（每题2分，共20分） １.所有周期信号都是功率信号。( ) ２.电阻应变式传感器只用于测定结构的应力或应变。（） ３.频响函数反映了系统响应的稳态过程。（） ４.稳态响应法不能用于一阶系统的动态特性测试。（） ５.直流信号具有无限的频谱。（） ６.半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。（） ７.压电式传感器不一定要配接前置放大器。（） ８.若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。（） ９.在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D 转换器的位数无关。（） 10.变间歇式差动变压器是一种电容式传感器。（） 二、选择题 （每题2分，共20分） 1．提高二阶系统的固有频率，可以扩大系统的工作（）范围。 A.频率 B.阻尼 C.相位 D.幅值 2．设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（ ）的频谱为X(f ＋fo ）。 A . )(0t t x - B. )(0t t x + C. t f j e t x 02)(π- D. t f j e t x 02)(π 3．如果系统的权函数为h(t)，系统的输入x(t)为单位脉冲函数，此时系统输出y(t)为（） A. h(t)x(t) B. x(t) C. h(t) D.无法确定 4．若一选频滤波器的幅频特性是：在∞~fc 间接近常数，在fc~0之间急剧衰减。该滤波器为( )滤波器。 A. 低通 B. 高通 C. 带通 D. 带阻 5．一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（） A. 加大一倍 B. 减小一倍 C. 不变 D. 加大两倍 6．输入x(t)和输出y(t)的相干函数的取值在０和１之间，可能是（）。 A. 有外界噪声干扰 B.系统是非线性的 C.输出y(t)是输入x(t)和其它输入的综合输出 D. 以上三种 7．若电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的直流测量用桥的输出是（） A. 直流信号 B. 正弦波 C. 调幅波 D. 脉动波 8．记录0~200Hz 的正弦信号，宜采用固有频率为（ )Hz 的振动子较合适。 A.120 B.400 C.1200 D.2500 9．在时域中计算的信号总能量，等于在频域中计算的信号（）。 A.自功率谱积分 B.平均功率 C.总功率 D.互功率谱积分 １０.周期信号截断后的频谱必是（）的。 A. 连续 B. 离散 C. 连续非周期 D. 离散周期 三、 分析问答题 (共３０分) 1、已知信号 0()sin(2/3)x t A f t ππ=-，试绘制信号的实频谱、虚频谱和单边幅频谱、双 边幅频谱及双边相频谱（10分） ２、已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源 0()cos 2y t f t π=和输入信号x(t)的幅值谱如图所示。电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号和低通滤波器输出信号幅值谱X m (f)、 X e (f)、 X f (f)。（１０分）