1、測試系統原理與設計 課程復習資料13.3.17一、概念1頻率響應函數反映了系統的穩定的輸出和輸入關系。2壓電式傳感器是一種可逆型換能器，它也可以將電能轉換為機械能。3 噪聲是來自元器件內部的一種污染信號。任何處于絕對零度以上的導電體都會產生熱噪聲。4懸浮接地的優點是不受大地電流的影響，5常用的滅弧元件有RC回路、泄放二極管、硅堆整流器、壓敏電阻、雪崩二極管等。6霍爾元件是一種能實現磁電轉換的半導體器件，它必須在有磁場的條件下才能工作。7相敏檢波既能反映被測緩變信號的幅值，又能鑒別緩變信號的極性。8由于箔式應變片的諸多優點，因而應用比較廣泛。目前，在常溫條件下，已逐步取代了金屬絲式應變片。 9頻

2、譜是離散的，則對應的時間函數一定是周期信號。10隨機誤差是沒有規律的，不可以通過統計平均將其消除。11抑制靜電感應采用金屬網屏蔽線，抑制電磁感應干擾采用雙絞線。12白噪聲發生器所提供的信號是完全隨機的。13光電隔離器是由光電耦合器件完成的。14頻率的保持性是指：若輸入為某一頻率的正弦(或余弦)信號，則系統的穩態輸出將有且只有該同一頻率，只不過幅值與相位發生了變化。15電容式傳感器的后續測量電路是電荷放大器、而不是電橋型電路。16差動變壓器式電感式傳感器可提高傳感器的靈敏度，同時傳感器的測量范圍擴大。17濾波器的帶寬越窄，則分辨率越高，測量時的響應越慢。18溫度補償片與工作應變片應貼在電橋相鄰兩

3、臂上。19如果采樣頻率fs選得足夠高，則頻域各周期的圖形不會發生重疊。20正弦信號通過一階系統后，輸出的幅值不一定減小，但相位一定滯后。21地線壓降是形成公共阻抗干擾的重要原因。22測量緩變的力時，壓電式傳感器的晶片應選用并接形式。23開關電源的噪聲源主要來自開關變壓器、功率開關管、 高頻整流二極管。24標定時所用測量儀器精度至少要比被標定測試系統的精度高一個等級。 25機床強迫振動和自激振動主要取決于機床部件或整臺機床的動態特性。26頻率為1000HZ的周期性正弦波，經過截止頻率為2000HZ的理想低通濾波器后的輸出仍為1000HZ的正弦波。27用渦流式傳感器能夠實現動態非接觸式測量。28標

4、稱范圍是指在測量器具的誤差處于允許極限內的情況下,測量器具所能測量的被測量值的范圍。29測試裝置的靈敏度是一個無量綱的比例常數。30將1V模擬電壓用8位A/D轉換器進行量化，其最大量化誤差為1/256V。31當采樣點數N一定時，采樣頻率fs越高，頻率增量大，頻率分辨力越低。32誤差是客觀存在的，在實驗和測量中總有誤差。33周期信號的頻譜是由無限多條離散譜線組成， 每一條譜線(單邊譜)代表一個諧波分量。34采樣過程可以看成是信號與單位脈沖函數的簡單乘積。 二、基本知識1、應用電阻應變測量技術作應力測試。（1）測圖示軸的扭矩，在考慮溫度補償的情況下且為了得到最大的靈敏度和輸出，如何正確地布置貼片？

5、試直接在軸面上畫出電阻應變片，并畫出其接入的電橋電路，需正確標注應變片或電阻的序號；F（2）測圖示梁板的彎曲，已知力F垂直作用于板面且在其寬度的中點，在考慮溫度補償的情況下且為了得到較大的靈敏度和輸出，試直接在梁板上畫出電阻應變片，并畫出其接入的電橋電路，需正確標注應變片或電阻的序號。2、電磁兼容的概念是什么？干擾與噪聲的耦合方式一般包括哪些？ 3、離散傅里葉變換產生誤差的原因有哪些？應如何設法減少這些誤差？4、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? 5、在測試系統中主要通過什么措施抑制干擾與噪聲？常用的數字濾波技術有哪些？ 6、欲檢測某機器上一軸的轉速，可采用哪些類型的傳

6、感器？請舉三例并簡要畫示意圖說明之。7、何謂溫度補償？產生電阻應變片溫度誤差的原因有哪些？8、濾波器與鑒頻器有何不同？它們各適用于什么場合？9、何謂濾波器的分辨率？它與哪些因素有關？10、測試系統實現不失真測試的條件是什么？11、欲測量100度左右的溫度，現有0300度、0.5級和0120度、1級的兩支溫度計，試問選用哪一支溫度計較好？為什么？12、振動的測試主要有哪些類型？振動的激勵方式通常可分為哪三類？ 13、某種電容式傳感器如圖所示，電容量為C=0A/，式中極板間介質的相對介電常數，0真空中介電常數，極板間距離，A極板表面積。問：（1）該傳感器屬于哪種形式的電容傳感器？（2）簡述該傳感器

7、的工作原理；（3）其靈敏度S = ？（4）該種傳感器是否會有線性誤差？為什么？ 三、計算1、 設間接測量量z=x2+y，在測量x和y時是一對一同時讀數的，直接測量的量x和y互不相關。測量數據如下表，試求Z的平均值Z 。( )測量序號12345X 讀數1010.410.29.810.1Y 讀數51545253502、 一電容測微儀，其傳感器的圓形極板半徑r= 4mm，工作初始間隙=0.3mm，介電常數=8.85×10-12F/m，試求：工作中，若傳感器與工件的間隙減小=2m，電容變化量是多少？( )3、 已知低通濾波器如圖4.35所示，其中R=1K，C=1F，求：當輸入信號ex =10

8、sin1000t時，濾波器的輸出信號。( )exeyRC4、 壓電加速度傳感器與電荷放大器連接的等效電路如圖2.65（P55）所示。圖中C為傳感器固有電容、電纜等效電容和放大等效電容之和。已知傳感器電荷靈敏度SQ=100PC/G，反饋電容CF=1000PF，試求當被測加速度為0.5G時，輸出電壓為多少？（G為重力加速度）。5、 磁電式速度計的工作原理如圖2.66（P55）所示。齒輪隨被測軸轉動，已知齒數Z=60，求：當測得頻率計感應電勢頻率F=2400HZ時，被測軸的轉速（r/min）。6、 圖4.34（P112）為電阻應變儀中常用的標定電路簡圖。R為電阻應變片，阻值為120，靈敏系數為2。若

9、分別取RA=1×106，RB=5×105，RC=1×105時，各相當于多大應變？7、 某復合信號由頻率分別為724HZ、600、500、44的同相正弦波疊加而成，試求該復雜信號的周期。若要對該復雜信號進行不失真采樣，最小采樣頻率應為多少？8、 設時間常數為5S的溫度計，從20的室溫條件下突然置入80的水中，經過15秒之后，溫度計的指示值為多少度？9、 從示波器光屏中測得正弦波圖形的“起點”坐標為（0，-1），振幅為2，周期為4，求該正弦波的表達式。10、 用一階測試系統去測量100HZ的正弦信號，若要求幅值誤差不大于5%，該系統的時間常數應取多大？11、右圖為電阻應變儀中常用的標定電路簡圖。R為電阻應變片，阻值為150，靈敏系數為3。若分別取Ra=2×106，Rb=1×106，Rc=2×105時，各相當于多大應變？（求應變或a或b或c）（應有計算過程）e0eyRaRbRRcRRR12、測力傳感器的靜態標定數據如表3.1所示。拉力P/N01020304050403020100應變（×10-6