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1、北京工业大学2009 2010学年第二学期测试技术基础试卷（闭卷）班级学号 姓名 成绩题目分数-一一-二二-三四合计一、填空题（30分，每空1.5分）1. 作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为敏感元件。2. 在t为0情况下，自相关函数值达到最大值。3. 已知某周期信号的周期为0.2s,则该信号的3次谐波分量的频率为15 Hz。4. 周期信号的频谱具有离散 性, 谐波性和衰减性。5. 若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样信号的频谱会产生频混 现象。6. 在外力作用下，金属应变式传感器主要产生几何尺寸变化，而压阻式传感器主要是电阻率发生变化，两者都引起电阻值发生变化
2、。7. 衡量传感器在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标为重复性 。8. 电感式和电容式传感器常采用 差动结构来提高其灵敏度，改善非线性误差 。9. 描述一阶系统动态特性的参数是 时间常数，其值赤越小，则该系统频带越宽，响应越快。10. 当压电式传感器使用电荷放大器，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响11. 抗混滤波器是一种低通 滤波器，其上限截止频率fc与采样频率fs之间的关系应满足关系式:。12. 某信号的自相关函数为Rx( ) 100cos 0，则该信号的均值为0，均方根值为10。13. 若窗函数w(t)的频谱为W( ) Tsinc(丄)，则时延
3、窗函数w(t t°)的频谱为2t ：。对比可以发现，时延窗函数的幅值谱与原窗函数的对应量相同。、选择题(20分，每题1 分)1. 描述传感器静态特性的指标有DA幅频特性B稳定时间C动态范围D线性度2. 下列统计参数中，用以描述随机信号波动范围的参数为 BA均值B方差C均方值D概率密度函数3信号的时域描述与频域描述通过C 来建立关联A拉氏变换B卷积C傅立叶变换4. 理想滤波器在通带内的幅频特性为A 。A常数B零C零或常数D相乘D无法确定5. 如果隔振台对低频激励起不了明显的隔振作用， 但对高频激励却有很好的隔振作用，那么,隔振台属于B。A高通滤波器B低通滤波器C带通滤波器D带阻滤波器6
4、. 测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为A量程B灵敏度C精确度D分辨力7. 已知变磁通式转速传感器的测速齿轮的齿数为30,若测得感应电动势的频率为 300Hz, 则被测轴的转速为 D 。A 300 转/分B 480 转/分C 900 转 /分D 600 转/分8. 滤波器的-3dB截止频率指信号幅值衰减为输入幅值C 对应的频率。A .2B 1C .2/2D 1/29. 对连续信号进行采样时，若信号的记录时间不变，采样频率越高，则 C oA泄漏误差越大B频率混叠越严重C采样点数越多D频域分辨率越低10. 压电式传感器目前多用于测量D oA静态力 B温度 C速度 D加速度与动态力11. 当时
5、，两信号的互相关函数呈周期变化，说明两信号必定B oA为周期信号B含有同频率的周期成分C为非周期信号D含有不同频率的周期成分12. 滤波器的带宽越小，表示该滤波器D oA建立时间越短，频率分辨率越低B建立时间越长，频率分辨率越低C建立时间越短，频率分辨率越咼D建立时间越长，频率分辨率越咼13. 若°、分别为变极距型电容式传感器极板间的初始极距和极距变化量，S为极板面积，在1的条件下，该电容传感器灵敏度近似为 DC.14. 若瞬变信号x(t)的频谱为X(f)，贝M言号ax(bt)(其中a、b均为正实常数)的频谱为AoA aX(f) b bC -X(f)a a15测试系统动态特性的测定方
6、法包括阶跃响应试验和A频率响应B脉冲响应C传递函数试验。D任意输入响应16以下 C 的频谱为连续频谱。A周期矩形脉冲B正弦函数C矩形窗函数D周期方波17单位脉冲函数的采样特性表达式为AA x(t) (t to)dt x(to)B x(t)* (t to)x(t to)C x(t)* (t) x(t)D (t)118. 属于物性型传感器为D 。A应变式传感器B电感式传感器C电容式传感器19. 可以实现非接触振动测量的传感器为B或者C 。A应变式传感器B电感式传感器C电容式传感器D压电式传感器D压电式传感器20.动态电阻应变仪中相敏检波电路的作用是BA幅值调制B幅值解调C频率解调D滤波sin c(
7、>)ejn 0t，其时域波形。(10 分)三、计算题(共30 分)1. 已知周期矩形脉冲信号的傅立叶级数展开式为：x(t)-T n和频谱如下图所示。其中周期矩形脉冲的周期为 T,脉冲宽度为（1）若 0.25ms, T 1ms，该周期矩形脉冲信号的带宽为4000 Hz,谱线间隔为1000 Hz。（2）若矩形脉冲幅度和宽度保持不变，周期变为T 2ms时，其带宽为4000 Hz、谱线间隔为 500 Hz，频谱最大幅度为 0.125。2若要求100Hz正弦信号通过某一阶滤波器后，幅值误差小于 5%,问该一阶滤波器的时间 常数最大为多少？ 120Hz正弦信号通过该滤波器后，幅值误差为多少？（6分）
8、解：滤波器作为一阶系统，有H(s)- 和s 11H(f) 1(2f)212对于同一频率f， 越大，测量误差越大，令f =100H z,测量误差小于5%，即H(f) 0.95，求出5.23 10 4。所以该滤波器的时间常数最大取为5.2310 4。120Hz正弦信号通过该滤波器时，有H(f)0.93028，即幅值误差为 6.972%。3某等截面梁（泊松比为0.3）受单向拉力F作用，将灵敏系数为2.4的四个应变片粘贴在 梁上，如下图所示。（1）请利用粘贴的四片应变片组成全桥（绘制电桥图），实现拉力F的测 量。 若供桥电压为8V，应变片R1和R3产生应变为150卩&1卩壬1 X10-6），问
9、电桥输出电压是多少？ （8分）FR1R2V11 -R3R4解:勺K( !234)K( 11 144£1)eLK 1(1）岂4224.利用压电式传感器组成加速度测量系统。其中压电式传感器的灵敏度Sep =9.00Pc/g,它与灵敏度为Svc =0.005V/Pc的电荷放大器联接后，接到灵敏度为Sxv =20mm/V的示波器上显 示。试画出该加速度测量系统的方框图，并计算系统总灵敏度S。（6分）被测物体>被测物体被测物体被测物体S SCP Svc SXV 9.0Pc/ g 0.005V / Pc 20mm/V 0.9mm/g四.分析应用题（20分）1 何为系统不失真测试条件？根据右
10、图所示二阶系统的幅频特性和相频特性曲线，说明如何选择二阶系统动态特性参数及工作频带？ （ 6分）解：不失真测试条件：幅频特性为一常数，相频特性与频率成线性的关系对于一个二阶系统来说，在 0.3的范围内，系统的幅频特性接近一条直线， 其幅值变化不超过10%，0接近于零时相位为零，此时可以认为是不失但从相频曲线上看，曲线随阻尼比的不同剧烈变化。其中当 真的。而当 在°6 °8范围内时，相频曲线可以近似认为是一条起自坐标系原点的斜线。2. 周期信号的傅立叶级数表达式的物理含义为：周期信号可以分解成众多具有不同频率的 谐波 信号,该周期信号可以利用傅立叶级数中的某几项之和逼近。下图
11、为周期方波在不同阶次谐波逼近波形，请问，基波频率为250Hz ，图 a 逼近中谐波阶次更高。（4分）图(a)图(b)3. 下图为采用某一种传感器测量不同的非电量的示意图。图中被测物体2均为金属材料制成,1为传感器。试问：（6分）（1）该种传感器是何种传感器?（2）图中分别测量的是哪些非电量?(3)总结该种传感器的两个优点(a)(b)2(c)答: (1)涡流传感器(2) (a)测转速，(b)测材料的厚度，(c)计数(3 )结构简单，使用方便，非接触测量等优点4.已知某位移传感器的位移测量值右侧表所列，其拟合直线为此拟合直线能否满足线性误差小于 5%的要求？ (4分)答：根据已有拟合直线，计算当x
12、取不同值时，对应的y值及误差为：当x 0时，y当 x 1.85 时，y当 x 3.45 时，y当 x 4.92 时，y当 x 6.22 时，y当 x 17.37 时，y2.22 6.8x2.2，2.22 6.8x 10.38，2.22 6.8x 21.26，2.22 6.8x 31.256，2.22 6.8x 40.096，2.22 6.8x对应误差为-2.2对应误差为0.38对应误差为0.26对应误差为1.256对应误差为0.09647.916， 对应误差为-2.084所以，最大误差出现在当x 0时，此时误差 Lmax2.2y / mmx/mV00.00101.85203.45304.92406.22507.37y 2.26.8x，试问:线性误差为l于5%的要求。Lmax100%100% 4.4% 5%50故此拟合直线能满足线性误差小