1、 欲使測量結果具有普遍科學意義的條件是什么？答：①用來做比較的標準必須是精確已知的，得到公認的；②進行比較的測量系統必須是工作穩定的，經得起檢驗的。2、 非電量電測法的基本思想是什么？式輸出。3、 什么是國際單位制？其基本量及其單位是什么？答：國際單位制是國際計量會議為了統一各國的計量單位而建立的統一國際單位制，簡稱SI，SI制由SI單位和SI單位的倍數單位組成。爾文、坎德拉、摩爾。4、 一般測量系統的組成分幾個環節？分別說明其作用？機等外部設備。的電量；中間變換（信號調理）傳感器的輸出直接進行顯示或記錄；信號的轉換（放大、濾波、調制和解調；顯示和記錄儀器的作用是將中間變換與測量電路出來的電壓或電流信號不失真地顯示和記錄出來；以便使所需的信號更為明確。5、 舉例說明直接測量和間接測量的主要區別是什么？接比較兩種。輸出端顯示出來，彈簧測力。傳感器測速度。6、 確定性信號與非確定性信號分析法有何不同？不能準確預測未來結果，而只能用概率統計的方法來描述它的規律。7、 什么是信號的有效帶寬？分析信號的有效帶寬有何意義？答：通常把信號值得重視的諧波的頻率范圍稱為信號的頻帶寬度或信號的有效帶寬。造成較大的測量誤差，因此設計或選用測試儀器時需要了解被測信號的頻帶寬度。8、 周期信號的頻譜有哪幾個特點？答：凡是周期信號可分解成直流分量和簡諧分量。1、 離散型周期信號的頻譜是離散譜，每一條譜線表示一個正弦分量；2、 諧波性：周期信號的頻率是由基頻的整數倍組成的。3、 收斂性：滿足狄利克雷條件的周期信號，其諧波幅值總的趨勢是隨諧波頻率的增大而減小。9、 簡述時限信號與周期信號在頻譜分析方法及頻譜結構上的差異答：時限信號的頻譜是連續譜；周期信號的頻譜是離散譜；時限信號用能量譜表示；周期信號用功率譜表示； 10、

試畫出f(t)3cos5t sin

的頻譜圖（幅度譜和相位譜）答：4-3.測試系統實現不失真測量的條件是什么？答：不失真條件：系統的頻率響應Hj()應滿足 Y(H(j ) Aej0X(j ) 0)

=常數，

0 0所以要使測量系統實現不失真，它的幅頻特性應是常數，相頻特性應是線性關系。4-4．何為動態誤差？為了減少動態誤差，在一、二階測量系統中可采取哪些相應的措施？答：控制系統在任意的輸入信號作用下達到穩態時的控制誤差。減少動態誤差：一階系統時間常數越小越好，二階系統一般n

選擇盡可能的大，在0.6-0.8之間。4-f0答：1)3%0.97) 1.031w21w224w22wnwn

20z=0.3，（1）（2）結合（1）和（2）式可得：0w

0.17或1.39

w1.41（舍去）w wn nwwf,wwf,f0n 0得0f3.4kHz4-7．某測量系統的頻率響應曲線H(

1，若輸入周期信號.05jx(t)2cos10t0.8cos(100t30)，試求其響應y(t)。答：幅頻特性 11相頻特性( rctan0.05 由響應的疊加性和頻率不變性可得：下面有誤A（ 21.79,0.8A(10)0.15726.6, 30108.7y(t)1.7926.6)0.157108.7)4-9．某力傳感器為一典型的二階系統，已知該傳感器的自振頻率f 1000Hz，阻尼比0.7。試問：0用它測量頻率為600Hz的正弦交變力時，其輸出與輸入幅值比A()和相位差()各為多少？答：wffn 0

=0.61w21w224w22wn nw

=0.95)arctan

2wwn

52.7w21 wn某壓力傳感器的標定數據如題4-11工作直線的線性度、遲滯誤差及重復性。壓力/MPa第一輪正行程 反行程系統輸出/mV第二輪正行程 反行程第三輪正行程 反行程0-2．74-2．72-2．71 -2．68-2．68-2．670．020．560．660．61 0．680．640．690．043．954．053．99 4．094．024．110．067．397．497．42 7．527．457．520．0810．8810．9410．92 10．8810．9410．990．1014．4214．4214．47 14．4714．4614．46答：由上表可得：端點連線：壓力壓力/MPa正方程平均0-2．710．020．600．043．990．067．420．0810．910．1014．45反方程平均-2．690．684．087．5110．9414．45總平均-2．700．644．047．4710．9314．45兩端點兩點成線得直線：y=-2.7+171.5。Y =14.45-(-2.70)=17.15。FS 0.12L

100%0.7%。0.09

100%0.52%。H 17.150.055100%0.32%。R 17.15端點平移線：令y=171.5x+b。理想b3.43+b6.86+b10.29+b13.72+b17.15+bLb+2.72.79+b2.82+b2.82+b2.79+b2.7+b通過上面線性關系可求得b=-2.67y=171.5x-2.67Y =14.45-(-2.70)=17.15。FS0.06L 17.150.09

100%0.35%100%0.52%H 17.150.055100%0.32%R 17.15(3)最小二乘直線通過最小二乘法可求直線為y=171.5x-2.77理想-2.770.664.097.5210.9514.38L0.070.020.050.050.020.07Y =14.38-(-2.77)=17.15。FS0.07L 17.15

100%0.41%0.52%HH0.32% H4-12.一測試裝置的幅頻特性如題4-12圖所示，相頻特性為：125.5rad/s時相移75度；150.6rad/s時相移180度。若用該裝置測量下面兩復雜周期信號：（1）xtAtsin125.5Asin150.6t1 1 2（）xt sin62tAsin70t2 3 4試問，該

和

t能否實現不失真測量？為什么？12125.5rad/s12125.5rad/s2 當125.5rad/s時，幅頻A()=常數125.5rad/s, ( )75, 150.6rad/( )180(與不成線性關系所以該裝置對x1

t幅值不失真，但是相位失真，不能實現不失真測量條件。x2也不能實現4-13．判斷題。頻率不變性原理是指任何測試裝置的輸出信號的頻率總等于輸入信號的頻率（錯）條件需穩定連續模擬信號的頻譜具有諧波性、離散性、收斂性特點（錯）要為周期信號系統的傳遞函數）=（）/（，式中YX（）分別為響應與激勵的拉氏變換，表明H（s）將隨X（s）的減少而增大。（錯）H（s）是固有特性5-2根據你的理解請給智能傳感器下一個確切的定義。感知、通信以及管理功能的新型傳感器。掛接在GBIB件、聽者器件和控者器件，在該控制總線上三者之間的關系有何規定。答：控者器件：指定誰是講者，誰是聽者的器件講者器件：指發送數據到其它器件的器件聽者器件：指導接收講者發送的數據的器件規定：控者由系統定義，只有一個，講者一次只能有一個器件被尋址為講者，而聽者有多個，一臺用作控者的PC可以同時扮演上述三種角色。簡答下列有關IEEE488接口的其本特性問題：IEEE488接口采用何種信息傳遞方式？答：IEEE488使每個單或控制器與被控儀器裝置之間通過總線以并行方式進行通信聯系。接口邏輯電平是怎樣規定的？答：接口邏輯采用負邏輯（標準的TTL電平為低電平時，表示接收器可以從總線上接收數據NRFDNDAC為低電平時，表示數據尚未接收完IFC為有效低電平，表示整個總線停止工作AT1”表示數據總線上傳送的是地址或命令0（3）8根數據總線在使用中有幾種工作模式？答：前七位構成ASCII5-7．什么是虛擬儀器？虛擬儀器有何特點？“虛擬”是指一：面板是虛擬的，二：由軟件編程實現虛擬測量功能。是關鍵，價格低廉，技術更新快，基于軟件體系的結構，大大地節省了開發維護費用。6-5．什么是等精度測量？什么是不等精度測量？全部或部分因素和條件發生改變稱為不等精度測量。6-6．對某量進行7802.50802.38802.48802.42802.45802.43量結果。x

17 x7 16166 2xxii1

802.44i

0.043i7s(i7

s(

0.02根據A類不確定度，所以測量結果為802.44 0.026-7．欲測量某一回路中一標稱為1%）電阻器的功率損耗P，可采用兩種方法進行，一是只測阻器兩端的電壓，然后用公式PV2/ 計算電阻器上的功率損耗。二是分別測量電阻器兩端的電壓V和流過電阻器的電流I，由公式P=VI計算電阻器上的功率損耗。估算這兩種方案的電功率測量誤差，設V和I的測量結果為V=100（11%）V，I=10（11%）A。V2V 2 PV 2答（）P , , R VR R R2P2P2VL2V)P2R(R)210021002101100221020.01

P P

22.4WP2VL2V)P2VL2V)P2R(R)10211002 001L(p)

I,RV

14.1W6-8．圓柱體的直徑及高的相對標準偏差均為0.5%，求其體積的相對標準差為？答：V

d2h4V2dV2dU (d)2V2U (h)2h2dh 2dh (0.5%d) 222h(0.5%h)2cU)1032dhcU)相對標準差：cV

2.795103d2h 1.1%d2h46-11 ．已知yxx 2x131 2 313

、x 、x 、x1 2

的相對不確定度分別如下：u 2.0%,v8;u 1.5%,v 6;u 1.0%,v 10x、

、x互不相關。試計算y的擴展不crel1 1 crel2 2 crel3 3確定度（p0.99。

1 2 3 3 1 2 3

2u

2 pu

2%

1.5%

1%

0.992rel(y) crelii1u 2.61%rely()

2 2

u uy

x

1322x (y) (y)

1 231 3u3u x x

x2 7.83%crel(y)uV rel(y

1 2 3418.13eff

i1

P4i

4rel(xi)vi6-1．用題6-13圖b）所示兩種測量電路測電阻Rx

，若電壓表的內阻為RV

，電流表的內阻為R，A求測量值受電表影響產生的絕對和相對誤差，并討論所得結果。R U R R（）中

分得的電流I 為

V I，

所以R x V00x x R R x IV

x R RV x0絕對誤差：R

2RRR xR00x x x0

R RV x0R2x

R

R 0R R100% V x x 100%0 000a R R R Rx x V x0 0 0IR UI（b）

分得的電壓U 為

x U，00

R Rx x R RA x0

x x A0絕對誤差：R RR Rx x x A0ykxb,yR,xt20,kR

,bRy26.2

20 20l (xxy i1

x)(yi

y)47.75相對誤差： lklxx

0.109bykx24.290.109R 24.2920

24.29

4.49103討論：用（）（b）測得的結果偏大，且r隨Ra x0電阻選，小電阻選，這時相對誤差較小

rRb x0

增大而減小，大6-14．已知某電路電阻R(1，用電壓表測得R上電壓為u路電流I應為多少？誤差有多大？在什么情況下可使電流誤差最小？0.53

，由此得出的電I

0.53mA1U 1 UI R

2(I)( )2 2V)( )2u2(R)()c R R2

(0.53)2(0.001)2

1.0028104U(Ic所以I(0.530.01)mA6-16．已知某儀器的標準誤差為0.5m。若用該儀器對某一軸徑測量一次，得到的測量值為26.2025mm，試寫出測量結果106-16表所示。試寫出測量結果答：(1)x=（26.20250.0005）mm(2) x

11010i1

x26.20251110x29ii1S(x)

0.00022mm單次測量標準差ii10Si10

S(x

7105故測量結果為（26.20257105）mm6-21．已知銅導線電阻隨溫度變化規律為：RR20

0)，為確定電阻溫度系數6組數和20值。答：令ykxRxt20,kR ,bR20 20x17.5y26.2l 6(xx)2437.5，l 6(x (y ) 7.75xx i xy i ii1 i1lkxy0.109，bykx24.29lxxR20

24.29，

24.29

4.491036-24．簡述A類不確定度與B類不確定度在評定方法上的主要區別。類不確定度對被測量x是在重復性或復現性條件下進行nB計值不是由重復觀測得到的。6-25．已知函數z=x+y，y=3x，被測量x的標準不確定度為 ，求x yff2x 2x答： 3y x由于x和y是呈線性關系ff 所以 z x

xy y

4x x x7-3．信號濾波的作用是什么？濾波器的主要功能和作用有哪些？（）信號濾波作用：用來從輸入信號中過濾出有用信號濾除無用信號和噪聲信號（2）濾波器：用來消除干擾噪聲，將輸入或輸出經過過濾而得到純凈的直流電。對特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除。 7-7．求調幅波f(t)cos2 ft)sin2 ft的幅值頻譜。 01ff)答：sin2 ftj1(ff1ff) z coscosft

2z(ff)(0F(f(ff)(0F(fAj2 0ff) (ff)j0(fff) (fff) (fff) (fff) 2 z z 4 0 z 0 z 0 z 0 z F(f)A4

j(ff)2(ff) ff ff ff ff z z 0 z 0 z 0 z 0 z8-4．舉例說明用應變片進行測量時為什么要溫度補償？常采用的溫度補償方法有哪幾種？補償測量精度無法保證。例如采用敏感柵材料測梁受力情況，不采用溫度補償的話會帶來測量誤差，常用的補償法有橋路補償法和應變片自補償法。8-7．應變效應和壓阻效應二者有何不同？電阻絲應變片與半導體應變片在工作原理上有何區別？各有何優缺點？（1）于載流遷移率變化使電阻發生變化稱為壓阻效應前者基于應變效應，后者基于壓阻效應半導體應變片，尺寸，橫向效應，機械滯后都很小，靈敏系數大，輸出也大，但穩定性差，測較大應變非線性嚴重。8-10．用圖表示由等強度梁來做一荷重（測力）R1=R2=R3=R46V，問：（1）其應變片如何粘貼組成全橋比較合理？畫出應變片布置圖及橋路及橋路連接圖。（2）求其電壓輸出值（）R1（R3）R2（R1（R3）R2（R4）（2）U

RU kU

R2（R1）sc R sr xs r xR2為R1R2同阻值的無感電阻，若按題圖方式布片，試問：測拉力但不受彎矩影響應如何構成測量橋路？欲測其彎矩而不受拉力的影響，應如何連橋？上述兩種連橋方式中，是否有溫度補償作用？（）R與

相對，若拉伸則R

RR，

RR，此時

1RU 。1 2 1 1 2 2

sc 2 R sr（2）R

RR，R RR，此時U

1RU 。1 2 1 1 2 2

sc 2 R sr（3）R為同阻值無感電阻，沒有溫度補償作用。8-12RR1 2

阻值均為120，靈敏系數K=2，兩應變片一個受拉、另一個受壓，應變均為800106

。兩者接入差動直流電橋，電源電壓u

。求：RRR電橋輸出電壓u。0R（）R

k16103，R192 101（2）

1R u4.8103V0 2 R8-15．有一電阻值R120，靈敏度系數

2.0，其電阻溫度系數 2.0106/，線膨脹系數 12106/的電阻應變片貼于線膨脹系數為

14.2106/的工件上，若工件在外力作用下產1 2生應當變量為200106

，試問： 4 由于溫度影響會產生多大的相對誤差？答（）RR tRk( )tt 0 0 2 1=1202.010641202.012)1064=3.72103（2）

t (

)t1.28 105 t k 誤差t 6.4%總8-16．一個量程為10kN，內徑8120，靈敏度系數為2，泊松比為0.3，材料彈性模量E2.11011Pa，畫出此傳感器的應變片貼片位置及全橋電路。當此傳感器在軸向受力時，要求：計算傳感器在滿量程時各應變片電阻變化量；12V時，計算傳感器的輸出電壓。（）設周向貼的應變片應變為'，軸向為則

，RR

k

8.4210

4，

R0.101R滿量程時F10kN

F F ，SR'

(D4

d2)R k k

k 2.5314（2）Usc

44

'Usr

kU (1 )1.31102Vsr8-17．有一電橋，已知工作臂應變片阻值為120，靈敏度k2.0，其余橋臂阻值也為120，供橋電壓為3V10106和1000106

時，分別求出單臂和雙臂電路的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。答：應變為10106時1 1 11 單臂Usc

kU4

420063.505雙臂U

kU 210106

33105sc 2 sr 21 應變為006時 1 單臂U kU 21000單臂U kU 2100010631.5103sc441 1雙臂U

kU 21000106

33103sc 2 sr 2應變為10106的應變片所求得的輸出電壓靈敏度更高，且雙臂比單臂的靈敏度高8-20．題圖為一直流應變電橋。圖中Usr

，R1=R2=R3=R4=120，試求：R1為金屬應變片，其余為外接電阻。當R1的增量為R1

1.2時，求電橋輸出電壓U 。scR1、R2都是應變片，且批號相同，感受應變的極性和大小都相同，其余為外接電阻，求電橋輸出電壓U 。sc題中，如果R2與R1感受應變的極性相反，且R R 1.2，求電橋輸出電壓U 。1 2 sc（）電橋單臂工作時1R 1 1.2U U 40.01sc 4

sr 4 120產生正R也產生反R變化所以電橋無輸出，Usc

=0V產生正R變化，R2也產生負R變化1R 1 1.2U U 40.02sc 2

sr 2 1209-2．畫出壓電元件的兩種等效路。答：略9-3．電荷放大器要解決的核心問題是什么？試推導其輸出關系。答：核心問題：將高內阻的電荷源轉換為低內阻的電壓源，而且輸出電壓下比于輸入電荷kQU 0 CC kCa c i f當(1k)Cf

CCC時U Qa c i 0 Cf9-4．何謂電壓靈敏度和電荷靈敏度？兩者間有什么關系？答：電壓靈敏度Ku

是單位機械量作用在傳感器上產生的電壓大小電荷靈敏度KQ

是單位機械量作用在傳感器上產生的電荷大小

u

KQC9-5．簡述壓電式加速度傳感器的工作原理。答：測量時，將傳感器基座與度件剛性固定在一起。當傳感器受振動時，由于彈簧的剛度相當大，而質量塊的質量相對較小，可以認為質量塊的慣性很小。因此質量塊感受與傳感器基座相同的振動，并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣，質量塊就有一正比于加速度的交變力作用在壓電片上。由于壓電片具有壓電效應，因此在它的兩個表面上就產生交變電荷（電壓傳感器的輸出電荷（電壓）與作用力成正比，即與試件的加速度成正比。9-8．壓電式傳感器的上限頻率和下限頻率各取決于什么因素？答：上限頻率：傳感器的機械特性下限頻率：測量電路的時間常數9-9．分析壓電式加速度傳感器的頻率響應特性。若測量電路C

1000pFR500M，傳感器固有頻率f 30kHz，相對阻尼比系數0.5以內的使用頻率范圍。0答：壓電式加速度傳感器屬于二階系統，其頻率響應特性與二階系統類似188.5

5.31062 f0 0112()21

kHz

02%得18096Hz 192Hz（舍去）0 7.54kHz即0f1.2kHz11-2取決于熱端和冷端溫度；3于熱端和冷端溫度之差。為什么？答：3兩接點溫度有關。熱電偶的材料固定，所以取決于熱端和冷端溫度之差。極長短、粗細有關嗎？上得到的電壓也是一樣與電極長短、精細無關。（即補償導線么問題？或配用儀表本身具有冷端溫度自動補償裝置時，用補償導線才有意義。11-5．試比較熱電阻、熱敏電阻及熱電偶三種測溫傳感器的特點及對測量電路的要求。測量電壓變化，由動圈式儀表直接測量或經放大器輸出。量儀器，自動控制，自動檢測，采用電橋法。熱電偶：結構簡單，使用方便精度高，熱電偶慣性小，且測局部溫度和便于遠距離傳送與檢測。要求：使冷端遠離工作點，采用價格低廉的導線來代替部分熱電偶導線，冷端溫度為0度為標準，不為0表指示值加以修正，采用補償電橋法補償冷端電勢變化值。鎳硅熱電偶測量爐t20時，從毫伏表讀出的熱電動勢為29.17mV，問加熱爐的溫度t是多少？答：E(20,0)=0.789mVE(t,0)=29.17+0.789=29.97mV所以t=720C11-7．試證明在熱電偶中接入第三種材料，只要接入的材料兩端的溫度相同，對熱電動勢沒有影響這一結論。

,T)e )e )e )ABC 0 ABB C 0 CA 0回路中各接點溫度都為T0e )) e ) 0AB 0 BC 0 CA 0e )) e )BC 0 CA 0 AB 0所以只要接入的第三種材料兩端的溫度相同，對熱電動勢沒有影響A與鉑電阻配對的熱電勢為13.967mVB8.345mV，求出在此條件下，材料A與材料B配對后的熱電勢。種導體組成熱電偶時的熱電動勢，從而簡化了熱電偶的選配工作。e ,T)e ,T)e ,T)13.9678.3455.622mVAB 0 AC 0 BC 0別是什么？工作應變片與補償片組成臨臂。時所產生的應變，是利用彈性元件的應力應變特性的壓力測量系統。而應變管式測壓傳感器則是使壓力P作用在活塞的一端，活塞把壓力轉化為集中力F使應變管產生軸和，軸向壓縮彈性變形。屬于利用彈性敏感元件的壓力集中力特性的壓力系統。13-7．用框圖說明常用應變片及壓電式壓力測量系統的組成，并說明各功能單元的作用。答：應變式