西华大学汽车测试基础复习题集{期末备考备用}

一、判断题 

1、所有周期信号都是功率信号。(√)

2、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。（  × ）

3、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。（ × ）

4、变面积型电容传感器的灵敏度不为常数。（ ×  ）

5、在直流电桥中，只要满足任意两相邻桥臂的阻值之乘积等于另外两相邻桥臂阻值的乘积， 则电桥一定处于平衡。（ × ）

6、涡流传感器分为高频透射式和低频反射式两种类型。（ × ）

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交流测量用桥的输出是调幅波。（ √ ）

8、随机信号是确定性信号。（ × ）

9、传递函数不仅反映了系统的稳态过程，还反映了系统响应的过渡过程。（√）

10、.为保证采样后信号能真实保留模拟信号信息，信号采样频率至少与原信号中最高频率相等。（ × ）

1.非线性装置的灵敏度就是该装置静态特性曲线上各点的斜率 （ √ ）

2.漂移是由测试装置内部的温度变化和元器件性能的不稳定造成的  （ √ ）

3.传递函数表征了一个系统的传递特性，它与输入量和初始条件有关 （×）

4.对于稳定的常系数线性系统，若输入为一正弦函数，则稳态时的输出也是与输入为同一频率的正弦函数；输出的幅值和相位角往往不等于输入的幅值和相角              （ √ ）

5.一阶系统幅频特性为相频特性为  （ √ ）

6.一低通滤波器与一高通滤波器串联即组成带阻滤波器，并联即组成带通滤波器 （×）

7.基于电磁感应原理，将被测物理量转换为感应电动势的传感器称为磁电式传感器（√）

8.调频是利用信号电压幅值控制一振荡器，输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比 （√）

9.为保证采样后信号能真实保留模拟信号信息，信号采样频率至少与原信号中最高频率充分相等（×）

10.测量误差按照特性规律可分为绝对误差和相对误差 （×）

二 、填空题 

1、典型的测试系统基本由三方面够成，即信号的传感部分 、信号的调理 和信号的显示 。   

2、实际测试装置的静态特性指标主要以：重复性 、灵敏度 、线性度 和回程误差 。

3、根据滤波器的选频作用可将滤波器分为四类：低通 、高通 、带通 和带阻 。

4、测量误差可分为 粗大误差 、随机误差 、和 系统误差 三种，其中前者一般通过真正仔细地测试是可以避免的。

5、电桥是将 电参量 等参数的变化转换为 电压量 输出的一种测量电路。

1．信号按数学关系，可将信号分为： 确定性信号   和 随机信号（或非确定性信号）   。

2．典型的测试系统基本由三方面够成，即信号的传感部分 、信号的调理 和信号的显示 。3．实际测试装置的静态特性指标主要以：重复性 、灵敏度 、线性度 和回程误差 。

4．电路电桥有 直流电桥 和 交流电桥 两种。

5．根据滤波器的选频作用可将滤波器分为四类：低通 、高通 、带通 和带阻 。

6．测量误差可分为 粗大误差 、随机误差 、和 系统误差 三种，其中前者一般通过真正仔细地测试是可以避免的。

7．电桥是将  电参量   等参数的变化转换为  电压量  输出的一种测量电路。

1、对传感器进行动态  标定(或校准或测试)  的主要目的是检测传感器的动态性能指标。

2、传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过    测量范围 的能力。

3、传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向   智能化  方向发展。

4、已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为rs=  (△K0/K0)×100% 。

5、根据滤波器的选频作用可将滤波器分为四类：低通 、高通 、带通 和带阻 。

6、电容式压力传感器是变   极距(或间隙) 型的。

7、电桥是将  电参量  等参数的变化转换为  电压量    输出的一种测量电路。

8、交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分别为若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为   。

单选题 

1．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（C）

   A．压力                B．力矩           C．温度          D．厚度

2．属于传感器动态特性指标的是（ D   ）

   A．重复性              B．线性度         C．灵敏度        D．固有频率

3．已知函数x(t)的傅里叶变换为X（f），则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（ B  ）

   A．2X()        B． X()           C． X(f)        D．2X(f)

4．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（ B   ）

   A．变极板面积型                          B．变极距型

   C．变介质型                              D．容栅型

5．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（  C  ）

   A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片

   B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联

   C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片

   D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片

6．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（  D  ）

   A．电缆的安装与固定方式                  B．电缆的长度

   C．前置放大器的输出阻抗                  D．前置放大器的输入阻抗

7．周期信号的自相关函数必为（ A    ）

   A．周期偶函数                            B．非周期偶函数

   C．周期奇函数                            D．非周期奇函数

8．若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（   B  ）

   A．1.22mV          B．2.44mV           C．3.66mV          D．4.88mV

三 、简答题

1、电桥的作用是什么？其有什么特性？特性的具体应用有那些？

  答: 电桥的作用是将传感器转换元件的输出的电参量的变化转换为电压量的变化。其具有和差特性，即只有相对两臂有相同方向的变化量，相邻两臂有不同的方向的变化量，才能使输出电压有最大值。利用和差特性可以补偿温度和时间带来的误差。

2、简述传感器选用原则。

答:灵敏度。传感器的灵敏度越高，可以感知越小的变化量，即被测量稍有微小变化时，传感器即有较大的输出。但灵敏度越高，会减小传感器的测量范围。

频率响应特性。传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。但实际传感器的响应总有一延时，但延时越短越好。 

稳定性。传感器的稳定性是经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。

精确度。传感器的精确度表示传感器的输出与被测量的对应程度。因为传感器处于测试系统的输入端，因此，传感器能否真实地反映被测量，对整个测试系统具有直接影响。

测量方法。传感器在实际测试条件下的工作方式，也是选用传感器时应考虑的重要因素。因为测量条件不同对传感器要求也不同。

线形范围。传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成比例关系。线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。为了保证测量的精确度，传感器必须在线性区域内工作。

3、 图 1为某一测试装置的幅频、相频特性，当输入信号为时，输出信号不失真；当输入信号为时，输出信号失真。上述说法正确吗？

  图1

答:由测试系统的不失真的条件应当是常数，相频特性应当是线性关系。从图中我们可以看出，此系统的幅频特性不完全是一个常数，相频特性不完全是线形关系。所以当输入信号为时，当此系统是线形系统，则输出信号不会失真，当输入信号为时，输出信号失真。但是当系统不是线形系统，则不一定当输入信号为时，输出信号不失真。因此这种说法不正确。

4、何谓回归分析的核心思想？回归分析需要解决的问题是什么？

答: 回归分析的核心思想是最小二乘法原理。通过回归分析解决三个问题：一是确定经验公式的函数类型；二是确定函数中的各参数值；三是对经验公式的精确度作出评价。

1．什么是测试装置的静态特性？静态特性指标主要以什么来表征？

答：测试装置的静态特性表示被测物理量的处于稳定状态，输入和输出都是不随时间变化的常量。测试装置的静态特征指标主要以重复性、灵敏度、线性度和回程误差来表征。

2．电阻应变片的种类及特点？

答：电阻应变片主要分为金属丝电阻应变片、金属箔式电阻应变片、半导体应变片和薄膜应变片。

特点：金属丝电阻应变片制作简单，价格便宜。

金属箔式电阻应变片与金属电阻丝应变片比较，箔式应变片线条均匀，电阻值偏差小，能提通过比较大的电流，并且便于大量生产。

半导体应变片：主要优点是灵敏度高，机械滞后和横向效应小。其缺点是灵敏度易受外载荷的影响，因而离散度大，温度稳定比较差。

薄膜应变片：灵敏度高，尺寸小，质量稳定，但制造工艺要求高。

3．何谓电桥灵敏度，其影响因素是什么？不同电桥接法，其电桥灵敏度可为多少？

答：电桥的灵敏度是输出电压与电桥的输入的比值。其影响因素有电桥工作臂的多少有关，铁丝与桥源的高低有关。

全桥的灵敏度S=1时，半桥为0.5S，单臂电桥为0.25S。

4．画出实际带通滤波器的幅频特性，并给出描述实际滤波器性能的基本参数？

主要参数有波动幅度、截止频率、带宽B、品质因数（Q值）、倍频程选择性。

5．简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。

答：传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比,但容受电缆电容的影响。

    传感器与电荷放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。

6．电阻式应变片接入直流电阻电桥时常用哪几种接法？其各自灵敏度与接法有什么关系？（画出电桥简图予以说明。）

答：电阻式应变片接入直流电阻电桥时常用单臂电桥、半桥、全桥。灵敏度以全桥为最高，单臂电桥为最低。最好结合公式和图示，给出具体比值。

7．结合图示，说明霍耳传感器的基本构造和原理。

答：图略，霍耳传感器，霍耳元件半导体的垂直方向加有磁场，薄片的两端有控制电流流过时，薄片的另两端产生相应大小的霍耳电势，即为霍耳效应。

8．什么是电阻式应变片的温度特性？其输出电阻值随温度而漂移的机理是什么？其常用温度补偿措施有哪些？

答：电阻式应变片的输出随温度变化而变化的特性即为温度特性，其输出电阻值随温度而漂移由两部分构成：电阻应变片自身随温度的漂移；被测件和电阻应变片随温度的线膨胀不一致而导致的虚假应变。其常用温度补偿措施有：添加温度补偿应变片，补偿导线等。

9．什么是热电偶？其基本定律有哪些？

答：热电偶为两种不同导体首末相接，两端温度不一致时，导体内出现电势差，形成电流。性质：可串入第三导体，可测量，电势与温度基本线性，可用补偿导线，可测高温等。

10. 随机误差的正态分布规律具有哪几种特性？

答：单峰性、对称性、有限性、抵偿性。

四 、计算题

1、用一个一阶系统作100Hz正弦信号测量。(1)如果要求振幅误差在5%以内，则时间常数应取多少？(2)若用具有该时间常数的同一系统作50Hz信号的测试，此时的振幅误差A和相角差各是多少？

解：（1）               

          (2) 若

-9.13°

2、以阻值100Ω，灵敏度k=4的电阻应变片R1与阻值为120Ω的固定电阻R2组成电路，供桥电压为2V，在下图测试中应变片R1、R2的应变分别为+2000、-3000微应变。试求：（10分）

1）．R1,R2应变片电阻变化；

2）．仅由弯矩引起的输出电压多大？ 

3）．仅由力引起的输出电压多大？

  由可得：                         

       仅由弯矩引起的输出电压

       仅由力引起的输出电压

1．想用一个一阶系统作120Hz正弦信号的测试，如果求振幅误差在5%以内，则时间常数应取多大？

2．利用如下放大电路进行信号调理，如输入120Hz正弦信号,振幅为1mV, 相位为0度，R1为2000欧姆,R2为10000欧姆， 试计算输出？

uin=1

uout== -10000/20001= -5

3．某加速度计输入频率为1200Hz，振幅为1，相位为0度的标准正弦信号，其灵敏度S为1，加速度计固有频率为2000Hz，阻尼比为0.55，试计算其振幅误差和相位差？

1、已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率f=72Hz，测量齿盘的齿数Z=36，求：

（1）被测轴的转速是每分钟多少转？

（2）在上述情况下，如果计数装置的读数误差为±1个数字，其最大转速误差是多少？

解：（1）

（2）频率计的计数装置读数误差为±1个数字，对应的角位移为±转=±转故其最大转速误差为±（转/分）

2、在内燃机转速测量中，6次等精度测量的数据如下表，请按莱依特准则表达内燃机转速测量结果。

莱依特准则：满足式    ， 即为坏值。   

算术平均值的标准误差： 

答：由已知测量列标准差：及莱依特准则：

  ，经计算，再利用莱依特准则判定没有坏值，利用算术平均值的标准误差：等计算公式，最终表述所测转速。

五 、综合题    

1、解释下面拉力测试系统的每一部份的作用，并画出信号变换图。

拉力传感器的主要作用是利用电阻应变片式传感器来将拉力改变应变片的形变而引起其电阻的变化。

电桥盒的作用主要是将两电阻应变片连入电桥，形成半桥来将其电阻的变化转化为电压的变化。

图1是动态电阻应变仪原理框图，主要由电桥、振荡器、放大器、相敏检波器、滤波器、转换和显示电路组成。

A/D板主要是将输入的模拟信号转化为数字信号，使其能输入微机。

最后我们利用微机来采集数据并且对输入信号进行分析。

图1应变仪原理框图

试根据以下提供元器件绘制电阻电桥网络电路以测试单臂梁单端位移产生的应变，并根据如下提供的输入应变，绘制出输出信号的特征。（其中假设电桥的灵敏度为1000mV/mm，电路具有自调零功能）

元器件简图：

输出电压V

1、已知试验数据如下表：试对其进行回归分析确定其经验公式。（不必计算其精度）

解：由已知公式：带入计算，最后得到一元线性回归方程。

Y=a+bx