2015年10月自考测试与传感技术预测试卷试题最终版- 答案(1)

测试与传感技术标准预测试卷（一）

一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）在每小题的列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1.若单臂电桥的灵敏度为1/4，在相同情况下，双臂电桥的灵敏度为（ B ） A. 1/4 B. 1/2 C. 2 D. 4 2.属于传感器动态特性指标的是（ C ）

A.量程 B.灵敏度 C.阻尼比 D.重复性 3.热电偶式温度传感器的工作原理是基于（ B ）

A.压电效应 B.热电效应C.应变效应 D.光电效应 4.矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（ A ）

A.气敏传感器 B.水份传感器 C.湿度传感器 D.温度传感器 5. ADC0804是八位逐次逼近型的（ B ）

A.数/模转换器 B.模/数转换器 C.调制解调器 D.低通滤波器 6.非确定性信号也称为（C ）

A.周期信号 B.非周期信号 C.随机信号 D.数字信号 7.信号对指定幅值的取值机会可用下列函数描述（ D ）

A.互相干函数 B.自相关函数C.互相关函数 D.概率密度函数 8.某温度计测量范围是－20℃～+200℃，其量程为（ B ） A. 200℃ B. 220℃ C. 180℃ D. 240℃

9.衡量在同一工作条件下，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是（ A ）

A.重复性 B.稳定性 C.线性度 D.灵敏度

10.霍尔元件用半导体材料制成，体积小，结构简单，可以测量（ C ） A.湿度 B.酒精浓度C.转速 D.温度

11. 用一阶系统作测试装置，为了获得最佳的工作性能，其时间常数τ（A ）。

A：越小越好B：越大越好C：0.6～0.7之间最好D：负值最好 12.由RC串联电路组成的一阶低通滤波器属于（ D ）

A.数字滤波器 B.放大滤波器 C.有源滤波器 D.无源滤波器 二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）请在每小题的空格中填

1

上正确答案。错填、不填均无分。

13. 频率特性是在初始条件为0的情况下对线性定常系统的研究，是在正弦信号的激励下，当系统响应稳定时才能测量，线性定常系统最重要的特性是 迭加性/比例特性/频率保持性 。

14.线性电位计其长度单位的电阻值是 常数 。

15.湿敏元件利用湿敏材料吸收空气中的水份而导致本身 电阻值 发生变化的原理而制成。

16.光栅位移传感器无细分时，分辨率为0.02mm，在四细分后，其分辨率为 0.005mm 。

17.能用明确的 数学关系式 或图表描述的信号称为确定性信号。

18.传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用 输出信号 的器件或装置。

19. 发电 型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量，如电动势、电荷等。

20. 设有两只力传感器均可作为二阶系统处理，固有频率分别为800Hz和2.2kHz，阻尼比均为0.4，欲测量频率为400Hz正弦变化的外力，应选用 2.2KHZ 。

21.带通滤波器用于 通过 某一频段的信号，而将此频段以外的信号加以抑制或衰减。

22.信号的频谱图包括幅频图和 相频图 。

23.传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为传感器的 动态特性 。

24.设某传感器的理论满量程输出值为Y，其校准曲线与拟合直线相比的最大偏差为△L max ,则该传感器线性度的计算公式为?L?|?Lmax|?100%/Y。 三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分） 25.按输出信号的性质，传感器可分为哪些类型？

答：按输出信号的性质可将传感器分为开关型、模拟型和数字型。 26.说明压电加速度传感器要使用高输入阻抗电荷放大器的原因。

答：压电传感器本身的内阻抗很高，而输出的能量又非常微弱，因此在使用时，必须接高通入阻抗的前置放大器。电荷放大器即可，且其输出电压与电缆分布电

2

容无关。因此，连接电缆即使长达几百米以上，电荷放大器的灵敏度也无明显变化，这是电荷放大器的突出优点。

27.写出信号x(t)和y(t)的互相关函数Rxy(?)的定义式，并说明Rxy(?)和Ryx(?)的关系。信号x(t)和y(t)的互相关函数?xy(?)，说明?xy(?)的取值分别为0和1时，

x(t)与y(t)的关系。

答：x(t)和y(t)的互相关函数的定义式Rxy(?)?lim1Tx(t)y(t??)dt

x??T?0Rxy(?)和Ryx(?)的关系为：Ryx(?)?Ryx(??)在图形上，两者对称于坐标纵轴。

?xy(?)=0说明x(t)和y(t)完全不相关；

?xy(?)=1说明x(t)和y(t)完全相关。

28. 简述正温度系数热敏电阻的含义。

答：正温度系数热敏电阻，在测量温度范围内，其阻值随温度增加而增加，最高温度通常不超过140℃。

29. 用框图说明传感器的组成原理。

答：传感器组成原理框图：

30. 说明模/数转换器的技术指标主要有哪些？

解：数/模转换器的技术指标主要有分辨率、精度、线性度和输出电压（或电流）的建立时间。

四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）

31.某次压力测量时，压电式传感器的灵敏度为80.Onc/MPa，将它与增益为0.005V/nc的电荷放大器相连，其输出接到灵敏度为20mm/V的笔式记录仪上， 求：（1）计算此系统的灵敏度；

3

（2）当压力变化10MPa时，记录笔在纸上的偏移量是多少? 解：（1）系统的总灵敏度

K0?k1k2k3?80.0nc/MPa?0.005V/n?20mm/V?8mm/MPa （说明当压力变化1MPa时，偏移量为8mm） （2）80mm

32.霍尔式转速传感器输出信号频率为f=30HZ，被测物上的标记齿数为z=2 求：（1）所测转速为多少? （2）角速度又是多少?

解：（1）所测转速为：n?60f/z?60?30/2?900r/min （2）角速度??2?f/z?2??30/2?94.2rad/s

2233.求正弦信号x(t)?Xsin?t(周期为T)的均值?x、方差?x 、均方值?x1T1T解：根据公式：均值?x??x(t)dt??sin?tdt?0

T0T01T1TX222方差：???[x(t)??x]dt??(sin?t?0)dt?

T0T022xX2均方值：??????

22x2x2x五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）

34. 有一电阻应变片，灵敏度系数K=2，电阻R=120?。设其工作时应变为1000??。求

（1）应变片的电阻变化量△R；

（2）采用应变仪电桥，若Ui=6V，计算U0的值。 解：（1）因为?R/R?K?

所以?R?K?R?2?1000?10?6?120?0.24? （2）一片应变片采用应变仪电桥，所以为单臂形式

U0?K?Ui/4?2?1000?10?6?6/4?3mV

35.有一变极距型电容位移传感器，极板间初始距离为?0?2mm，空气的介电常

4

数为??8.85?10?12F/m，极板间的覆盖面积S=0. 004m2，求： （1）初始电容量C0；

（2）当??/?0≤1时，灵敏度K的表达式。

?S8.85?10?12?0.004??17.7pF 解：（1）C0??3?02?10（2）当??/?0≤1时，K??S/?02

测试与传感技术标准预测试卷（二）

一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）在每小题的列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1.表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力的量为（ B ） A.线性度 B.灵敏度 C.重复性 D.稳定性 2.测量液面高度的电容式液位计属于何种电容位移传感器（ C ）

A.变极距型 B.变极板面积型 C.变介质型 D.变气隙型 3.变气隙型位移传感器的自感L与气隙厚度?的关系是（ A ）

A.非线性关系 B.线性关系 C.对称关系 D.互补关系 4.金属电阻应变片受力会产生电阻值的变化，其主要原因是（ D ） A.压阻效应 B.压磁效应 C.压电效应 D.电阻丝的几何尺寸变化 5.固体半导体摄像机所使用的固体摄像元件为（ D ） A. LCD B. LED C. CBD D.CCD

6.将毫伏表接人热电偶回路中，只要保证两个结点温度一致，就能正确测出热电动势而不影响热电偶的输出，这一现象利用了热电偶的.（ C ）

A.中间温度定律 B.参考电极定律 C.中间导体定律 D.中间介质定律 7.模/数转换器的分辨率以输出二进制数的位数表示，如模/数转换器的输出为十位，最大 输入信号为5V，则转换器的输出能分辨出输入的电压信号为（ C ）

A. 2/510V B. 510/2 V C. 5/210V D. 210/5 V 8.在采样过程中，必须遵循采样定理，即满足（ C ）

5

A.fs?2fH B.fs＜2fH C.fs＞2fH D.fs＝fH 9.半导体应变片的工作原理是基于 （A ）

A.压阻效应 B.热电效应 C.压电效应 D.压磁效应 10.属于发电型的测力传感器有（D ）

A.电阻应变式 B.电感式 C.电容式 D.压磁式 11. 测试系统的传递函数和（B ）

A：具体测试系统的物理结构有关B：具体测试系统的物理结构无关 C：输入信号有关D：输出信号有关 12.信号x(t)和y(t)的互相关函数表示为（C ）

A. ?x(?) B.Rx(?) C. Rxy(?) D.?xy(?)

二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

13.互感式位移传感器是将被测位移量的变化转换成互感系数的变化，其基本结构原理与常 用变压器类似，故称其为 变压器 式位移传感器。

14.涡流式位移传感器是利用电涡流效应将被测量变换为传感器线圈变化阻抗Z 的一种装置。

15.在某些晶体的极化方向施加外电场，晶体本身将产生机械变形，当外电场撤去后，变形也随之消失，这种物理现象称 逆压电 效应。

16.电桥在测量时，由于是利用了电桥的不平衡输出反映被测量的变化情况，因此，测量前电桥的输出应调为 零 。

17.光栅位移传感器的辨向电路中，用于辨向的两路信号其相位差多取为 90度 。

18.为了提高自感位移传感器的精度和灵敏度，增大特性的线性度，实际用的传感器大部分都做成 差动 式。

19.当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时，在其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，当外力去掉后，又恢复到不带电状态，这种物理现象称为 正压电效应 。

20.压电式压力传感器适于测动态力和冲击力，但不适于测 静态力 。 21.热电型红外敏感元件将被测物体发出的红外线作为热源，接收其热能后产生

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热电效应而变成 电信号 。

22. 临界 温度系数热敏电阻的特点是在临界温度附近电阻有急剧变化，因此不适于较，温度范围内的测量。

23.有源滤波器由运算放大器和 RC网络 组成。

24. 振动测试时，如果用白噪声作为信号源，它所提供的信号是 完全随机的 ，因此白噪声的自相关函数为0。

三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分） 25.简述现代测试系统的特点。 智能化、经济性、网络化 176页 26.简述长光栅位移传感器的工作原理。

答:若光栅栅距为W，两个相邻莫尔条纹的间距为BH，则有BH=W/?。根据莫尔条纹的性质，当两个光栅沿刻线垂直方向作相对移动时，莫尔条纹相对栅外不动点沿着近似垂直的运动方向移动，光栅移动一个栅距W，莫尔条纹移动一个条纹间距BH，光栅运动方向改变，莫尔条纹的运动方向也作相应改变；莫尔条纹的光强度随条纹移动按正弦规律变化。因此，可根据莫尔条纹移动的条纹数和方向，测出光栅移动的距离和方向。

27.什么叫调制，什么叫解调，调制分为哪些种类？

调制是指利用低频信号（缓变信号）对高频信号的某特征量（幅值、频率或相位）进行控制或改变，使该特征参量随着缓变信号的规律变化。解调是指从已调制波中不失真地恢复原有的低频调制信号的过程。调制分为三种：调幅、调频和调相。 28.写出信号x(t)的自相关函数Rx(?)的定义式，其中时延量为说明?，并说明自相关函数描述了信号的哪些特征？ 信号x?t?的自相关函数Rx???定义为

Rx????lim1Tx?t?x?t???dt

T??T?0式中 τ — 时延量。 自相关函数Rx???的性质：

1）当时延τ =0时，信号的自相关函数就是信号的均方值?x2。 2）Rx?0??Rx???，自相关函数在τ =0处取峰值。 3）Rx????Rx????。

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4）周期信号的自相关函数必呈周期性。 29.简述压电式加速度传感器的工作原理和特点。 60页，193页

压电加速度传感器实质上是一个惯性力传感器。在压电晶片K上，放有质量块M。在测振动时，将传感器与被测物体固定在一起，当被测物体振动时，作用在压电晶体上的力F=Ma。当质量一定时，压电晶体上产生的电荷与加速度a成正比，即q=DF=DMa。因此，测得加速度传感器输出的电荷便可知加速度的大小。 具有灵敏度高、结构紧凑、坚固性好、动态特性好等优点。 30.简述A/D转换系统的组成及各个环节的功能。

答：将模拟量转换成与之相应的数字量的装置称为模/数转换器。模/数转换包括三个步骤⑴采样；从随时间连续变化的信号转换为在时间上是离散的信号，称时域采样；⑵量化；在幅值上转换为量化信号，称幅值量化；⑶编码，把连续信号变成离散的时间序列。

四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）

31.用四片灵敏度系数K=2，初始电阻值均为120?金属丝应变片组成全桥，供桥直流电压为4V，当?R1???R2??R3???R4，且电桥输出电压U0 = 6mV时， 求：

（1）应变片的应变值；（2）应变片的电阻变化值?R1。

Ui?R1?R2?R3?R4(???) 4RRRRU?R?R ?i?41?Ui?1?Ui?k?

4RR解：（1）U0?∴6?10?3?4?2?

??7.5?10?4

（2）∵?R1/R?k??1.5?10?3 ∴?R1?1.5?10?3?120?0.18?

32.设有一组合复杂信号，系由频率分别为44Hz、342Hz、250Hz、300Hz的同相正弦波叠加而成，求该信号的周期。

解：∵合成信号的频率是各组成信号频率的最大公约数

8

∴

T?1/f?1/2?0.5s

31.某线性位移测量仪，测量范围为0～20mm。当被测位移由5mm变到5.5mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5 V，求： （1）该仪器的灵敏度K；

（2）当测量仪的输出电压为－7. 5V时，被测位移是多少?

3.5?2.5??2V/mm

5?5.53.5?(?7.5)??2V/mm（线性测量仪，K的值相同） （2）K?5?x解：（1）K?x?10.5mm

五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分） 34.绘制有源一阶低通滤波器的幅频特性曲线，并分析电路的特点。

解：（1）见右图

（2）这种电路具有使低频信号容易通过而抑制高频信号的作用。优点是带负载能力很强，但是对截止频率以外的信号衰减较慢，因此选择性差。 35.用某一阶环节的传感器测量100Hz的

正弦信号，如要求幅值误差限制在±5%以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？

解：(1) 因为

，故当

时，即要求

，所以

。化简得：

则

(2) 当作50Hz信号测试时，有

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测试与传感技术标准预测试卷（三）

一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）在每小题的列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1.某温度测量仪的输入—输出特性为线性，被测温度为20℃时，输出电压为10mV，被测温度为25℃时，输出电压为15mV，则该传感器的灵敏度为（ D ） A. 5mv/℃ B. 10mv/℃ C. 2mv/℃ D. 1mv//℃ 2.变极距型电容位移传感器只能用于测量（ B ）

A.大位移 B.小位移 C.角位移 D.液位 3. 二阶系统的阻尼率

越大，则其对阶跃输入时的响应曲线超调量（ B ）。

A：越大 B：越小 C：不存在 D：无关 4.在压电式力与压力传感器中，压电元件能将被测量转换成（ A ） A.电荷或电压输出B.电压或电流输出 C.电容或电压输出D.电感或电压输出 5.热电偶的T端称为（ C ）

A.参考端 B.自由端 C.工作端 D.冷端 6.（ C ）是主动的、涉及过程动态的、系统的记录与分析的操作。 A.测量 B.实验 C. 测试 D.试验

7.将微弱的、变化缓慢的直流信号变换成某种频率、以便于放大和传输的交流信号的过程称为（ A ）

A.调制 B.解调 C.滤波 D.整流 8.自感式位移传感器是将被测物理量位移转化为（ B ）

A.电阻R的变化 B.自感L的变化 C.互感M的变化 D.电容C的变化 9.光栅式位移传感器可以测量（ C ）

A.温度 B. 湿度 C.角位移 D. 加速度 10.压电式压力传感器不适于测量（ D ）

A.爆炸力 B.冲击力 C.动态力 D.静态力

10

11.霍尔元件是由何种材料制成的（B ）

A.导体 B.半导体 C.绝缘体 D.以上三种均可 12.直流电桥的平衡条件是 （ C ）

A.Z1Z4?Z2Z3 B. |Z1||Z4|?|Z2||Z3| C.R1R4?R2R3 D. R1?R2?R3?R4

二、填空题（本大题共8小题，每小题1分，共8分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

13.半导体应变片的应变灵敏系数比电阻应变片 大 ，因而适用于需要大信号输出的场合。

14. 若输入信号为X(t)=100sin(31.4t+30°)+50sin(314t-20°)，A1(?)=3.06,

??1(?)=-12.35，A2(?)=0.755,2(?)=-148.24°，稳态输出信号Y(t)的表达式

y(t)=306sin(31.4t+17.65°)+37.8sin(314t-168.24°)

。

15.动态信号本身是一个时间历程x（t），可以在时间坐标上以t为自变量，以其瞬时取值x（t）的因变量进行描述和分析，这就是常称的分析 时域 。 16.周期信号频谱的特点是离散性、收敛性和 谐波性 。

17.传感器一般由 敏感元件 、转换元件及基本转换电路三部分组成。 18.采样保持电路在采样过程中，必须遵循 采样定理 ，否则会出现信息丢失或信号失真。

19.对周期信号和非周期信号都可以用 傅里叶变换 进行频谱分析。 20.有一种方法能评价测试系统输入信号和输出信号之间的因果性，即输出信号的功率谱中有多少是所测输入信号引起的响应，这个指标常用 相干 函数表示。 三、名词解释（本大题共4小题，每小题1分，共4分） 21.内光电效应

在光照作用下，其内部的原子释放出电子，但这些电子并不逸出物体表面，而仍留在内部，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的现象。 22.霍尔效应

当半导体中流过一个电流I时，若在与该电流垂直的方向上外加一个磁场，则在与电流及磁场分别成直角的方向上会产生一个电压。这种现象叫霍尔效应。

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23.热电偶

两种不同的导体组成一个闭合回路。 24．莫尔条纹

将主光栅和指示光栅叠合在一起，并且使它们的线纹相交成一个微小的夹角时，由于遮光效应或光的衍射作用，两光栅的栅线彼此重合，形成明暗相间的条纹，这种条纹叫莫尔条纹。

四、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分） 25.简述应变式加速度传感器的工作原理。 答：加速度传感器首先要经过质量-弹簧惯性系统将加速度转换为力，再将力作用于弹性元件，从而将力转换为应变，通过测量应变可以测量加速度。

26.图示电路为与压电式传感器配套使用的前置放大器等效电路，

求：（1）说明该电路类型； （2）说明前置放大器的作用。 解：（1）该电路为电荷放大器等效电路。

（2）与压电传感器配套使用的前置放大器用于放大压电元件输出的微弱信号，并把高阻抗变换为低阻抗输出。

27.写出傅里叶变换的对称性质的频域表示和图解表示。 解：对称性质X(t)?x(?f)

图解表示为：

12

28.根据带宽与中心频率的关系，滤波器分为哪两种？各有何特点？

恒定带宽比和恒定带宽两种滤波器。恒定带宽比滤波器的滤波性能在低频区较好，而在高频区则由于带宽增加而使分辨力下降，无法分离频率值接近的成分。恒定带宽滤波器在所有频段都具有同样良好的频率分辨力，但需要数量较多。 29.简述智能仪器及其特点。

174页 智能仪器指新一代的测量仪器。含有微处理器、单片机或体积很小的微型机，因此功能丰富又很小巧。 30.简述常用测温方法和特点。

分为接触式和非接触式两种测温方法。196页

接触式基于热平衡原理，测温敏感原件与被测介质必须接触，两者处于同一热平衡状态，具有同一温度，测温简单、可靠，且测量精度高，但有滞后现象，且不能应用于很高温度的测量。

非接触式利用物质的热辐射原理，测温上限原则上不受限制，测温速度也较快，而且可以对运动物体进行测量，但测温误差较大。 五、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）

31.有一温度传感器，理论满量程测量范围为（—30～120 ）℃，其实测的校准曲线与拟合直线的最大偏差为?Lmax?3℃，求： （1）该传感器的量程； （2）该传感器的线性度。

解：（1）里程为：Y=120－（-30）=150℃ （2）线性度?L?|?Lmax|3?100%??100%?2% Y15032.有一电涡流位移传感器用于测量转速，输出信号经放大器放大后，由记录仪记录的情况为0. 1秒内输出12个脉冲信号，所用带齿圆盘的齿数为z=12,

求：（1）被测转速； （2）被测角速度。 解：（1）f?12?120Hz 0.160f60?120n???600r/min

z12 13

（2）??2?f2?3.14?120??62.8rad/s z1233.有一线性电位计如图所示，

l?1mm,Ui?5V,RL?10k?,R?100?，

求：（1）该电位计的电阻灵敏度KR、电压灵敏度KU； （2）U0=800mV时，被测位移x是多少?

R1005??10?/m ?3l1?10U5?5?103V/m KU?i??3l1?10解：（1）KR?（2）Uo?KU?5?103x?800?10?3

x?1.6?10?4m?0.16mm

六、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分） 34.用四片电阻应变片测量一悬臂梁上的压力，测量电路如图所示，应变片电阻值R=12?，灵敏度K=2,

?1??3?3?10?4,?2??4??3?10?4,Ui?6V

求：（1） U0； （2）该电路为电桥的何种工作方式? 解：（1）UO?UiK(?1??2??3??4)?Uik?1?6?2?3?10?4?3.6mV 4??)，求图2所示信号y(t)的频谱，并画2（2）该电路为电桥的全桥工作方式。

35.图1所示矩形函数x(t)的频谱为X(ω)=Aτsinc(

出其幅值谱图。(sincx=

书上原题

sinx) x 14

测试与传感技术标准预测试卷（四）

一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）在每小题的列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（ D ）

A.线性度越好 B.迟滞越小C.重复性越好 D.分辨力越高 2.极对数为4的永磁式交流测速发电机，当其轴与转速为600（转/分）的被测轴相连接时，则其输出交变电动势的频率为（ C ）

A. 300Hz B. 60Hz C. 40Hz D. 2400Hz 3.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为何种物理量的输出（ C ） A.电阻B.电容C.电压D.电荷

4.差动电桥由环境温度变化引起的误差为 （ D ） A.

1?R11?R11?R1 B. C.E D.0 2R14R12R15.无源RC低通滤波器从哪两端引出输出电压（ B ）

A.电阻R B.电容C C.运算放大器 D.电感L 6.若周期信号x（c）的周期为T，则其基波角频率为（ A ） A.

2???1 B. C. D. T2TTT7.将电阻应变片贴在 上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。（ C ）

A.质量块 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 8.固体半导体摄像元件CCD是一种（ C ）

A. PN结光电二极管电路 B. PNP型晶体管集成电路 C. MOS型晶体管开关集成电路 D. NPN型晶体管集成电路 9.选择二阶装置的阻尼比?= 0. 707，其目的是（ D ）

A.阻抗匹配 B.增大输出量 C.减小输出量 D.接近不失真条件 10.莫尔条纹光栅传感器的输出是（A ）

A.数字脉冲式 B.调幅式 C.调频式 D.正弦波

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11.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 12.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 ）

f2f2A. 2X() B. X() C. X(f) D. 2X(f)

3333二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

13.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是 金属（导磁材料） 。

14.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、光栅等大位移测量传感器输出信号进行 细分 。

15.热电偶热电动势由 温差 电动势和接触电动势两部分组成。 16.采用 交流 电源供电的电桥称为交流电桥。

17.周期信号展开为傅立叶级数后，其中A0表示 直流分量 的幅值，An表示谐波分量的幅值。

18.当???时，信号x(t)自相关函数Rx(t)呈周期性变化，说明该信号为 周期信号 。

19.电容式压力传感器是变 极距 型的。

20.在热电偶中，当引人第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶的 中间导体 定律。 21.热电偶传感器所采用的电桥补偿法，是利用了电桥 不平衡 的工作原理。

22.模拟量转换为数字量的方法很多，目前用得较多的是 逐次逼近 法。

23.若随机信号x（t）,y（t）的均值都为零，当???时，它们的互相函数Rxy(?)= 0 。

24. 虚拟仪器 技术先进，十分符合国际上流行的硬件软件化的发展趋势，因而常被称为软件仪器。

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三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分） 25.回答下列函数哪些是周期函数、哪些是非周期函数：

1x1(t)?sin2?t,x2(t)?e?t,x3(t)?esin?t,x4(t)??(t),x5(t)?sin(t)

3答：第1、3、5为周期函数，第2、4为非周期函数。 26.简述总线规范和性能指标。

机械结构规范、电气规范、功能结构规范；性能指标：总线宽度、寻址能力、总线频率、传输率、总线的通信协议。

27.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要工作原理是什么？

答：涡流式传感器结构简单，易于进行非接触测量，灵敏度高，不怕油等介质污染。

28.有源滤波器与无源滤波器相比有哪些优点？

答：优点：（1）有源滤波器不用电感线圈，因而在体积、重量、价格、线性度等方面有明显的优越性，便于集成化。

（2）由于运算放大器通入阻抗高，输出阻抗低，可以提供良好的隔离性能，并可提供所需增益。

（3）可以使低频截止频率达到很低范围。

29.试述热电阻温度计和热电偶温度计的异同，适合测量的温度。 196页、36页；

相同点：都属于接触式测温，都用于工业温度计。

不同点：工作原理和测温范围不同。热电阻是一种金属，用阻值随温度升高而增大的原理测温，测量范围-200~500℃。常用的金属有铂和铜。

热电偶是两种不同的金属组成闭合回路，两个节点处的温度不同，引起热电动势的现象测温，利用温差越大越好，测温范围500℃以上。 30.说明自功率谱密度函数的定义。

答：若自相关函数满足绝对可积条件，即????|Rx(?)|d?＜?

?j2?f?d?为x(t)的自动率谱密度函数。 则定义Sx(f)????Rx(?)e四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）

31.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

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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? （3）当分辨误差为±1齿时，转速测量误差是多少?

60f60?24??80r/min z1811（2）读数误差为±1齿，所以应为转，即：n?80?r/min

1818解：（1）n?32.由RC组成无源低通滤波器，已知R=500?, C=l0?F，试求：（1）截止频率f0；

?（2）设输入信号x(t)?0.4cos(157t?)，判断其是否在该滤波器的通频带内。

211??31.8Hz 解：（1）f0=?62?RC2??500?10?10（2）周期信号x(t)的角频率??157rad/s

f1=?157??25Hz＜f0 2?2?信号x(t)的频率在该滤波器的通频带内。 33.已知某信号的傅里叶级数展开式为

x(t)??4An?（1）该信号的直流分量、第一至第五次谐波分量sincosn?0t求：

n?2n?1?的幅值； （2）绘出其幅值谱图。 解：（1）直流分量A0?0 一次谐波分量A1?4A?

二次谐波分量A2?0 三次谐波分量A3?4A 3?四次谐波分量A4?0 五次谐波分量A4?4A 5?（2）其幅值谱如下图所示：

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五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分） 34.试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。 （1）用简图说明该传感器的结构，并简要说明其作用原理；

（2）用图说明两个线圈在电桥电路中的接法。

解：（1）传感器的结构如图a所示，它由弹性圆桶、双螺管线圈、衔铁、传感器座等几部分组成。

原理：被测力F作用在弹性圆桶上，弹性圆桶的变形带动衔铁移动，使双螺管线圈的电感量发生变化，从而实现力的测量。

（2）电桥的接法如图b所示：

34.用微型计算机、模/数转换（A/D）板、滤波器、电荷放大器、压电式力传感器和打印机组成一个测力系统，试画出该测力系统的方框图。 解：框图如下：

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35.图（a）所示矩形函数x(t)的频谱为X(?)2sinc(?)，求图（b）所示信号f(t)的频谱F(?)，并画出其幅值谱图。（定义sinc(x)?

xinx） x

f(t)?x(t?2)解：f(?)?X(?)ej2??2sinc??ej2?

|F(?)|?2|sinc?|

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