长安大学测试与传感器技术试题库及答案

测试与传感器技术试题(1)

一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打A“√”，错误的打B“×”。每小题2分，共10分)

1.X-Y记录仪可记录任何频率的信号。( B )

2.分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( A )

3.阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。( A ) 4.瞬态信号的频谱一定是连续的。( A )

5.系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( B ) 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题2分，共10分)

1.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( A )

A.周期信号 B.非周期信号 C.瞬态信号 D.随机信号 *2.用共振法确定系统的固有频率时，在有阻尼条件下，( )频率与系统固有频率一致。 A.加速度共振 B.速度共振 C.位移共振 D.自由振动 3.压电式加速度计与测振仪之间可以串接的是( A ) A.电荷放大器 B.A/D转换器 C.相敏检波器 D.滤波器

4.温度误差的线路补偿法是利用电桥( C )实现的。

A.相邻桥臂同变输入电压相加 B.相邻桥臂差变输入电压相减 C.相对桥臂同变输入电压相加 D.相对桥臂差变输入电压相加 5.差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M( B )

A.始终保持不变 B.随被测位移的变化而变化 C.不随被测位移的变化而变化 D.随线圈电流的变化而变化 三、填空题(每空1分，共30分)

1.若位移信号x(t)=Acos(ωt+ψ),则其速度信号的振幅为___AW_____，加速度信号的振幅为______AW2__。

2.利用数字频率计测量振动频率时，一般对低频信号测________，高频信号测________。 3.信号的频谱函数可表示为__幅值______频谱和___相位_____频谱。

4.用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不同，存在着________共振频率，________共振频率，________共振频率。

5.高频情况下，多采用___压电式____测力传感器来测量激振力，而且在实验前需对测力系统进行____标定____。

6.当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上，由于___压电_____效应，在压电晶片两表面上就有___电荷_____产生。

7.阻抗头由两部分组成，一部分是___力_____传感器，一部分是_加速度_______传感器。它是用来测量驱动点__阻抗______的。 8.阻容式积分电路中，输出电压从_电容C_______两端取出，RC称为__积分______时间常数，RC值越大，积分结果越__准确______，但输出信号___越小_____。

9.光线示波器的关键部件是________，通过它，可将按一定规律变化的________信号，转换成按同样规律变化的________摆动信号，从而记录测量结果。 10.热电偶的热电势由________和________两部分组成。

@@@11.测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为_分辨率_______。 12.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为________。

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13.长度计量光栅是利用_莫尔条纹_______来进行位移量的测量的，它具有_位移放大_______和_平均光栅误差_______的作用。 四、简答题(每小题5分，共20分)

1.为什么使用压电式传感器时必须配用阻抗变换器?

2.简述金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理有何不同? 3.简述电动式激振台的基本构造和工作原理。 4.简述磁带记录仪的功能特点。 五、计算题(每小题10分，共30分)

1.求指数函数x(t)=Ae-at(a>0,t≥0)的频谱；画出幅频图。

12.已知一阶系统的频率响应为H(jω)=,用该装置去测周期分别为1S，2S，5S的正

1+0.35jω弦信号，问它们的幅值误差各为多少?

3.已知被测应变ε(t)=A+Bcos10t,电桥输入电压为ui(t)=Uicos1000t,采用半桥差动工作方式，试求(1)电桥输出信号的表达式，并说明该信号是什么波形；(2)画出该信号的幅频图。

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测试与传感器技术试题（2）

一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面括号内打“√”，错误的打“╳”。每小题2分，

共10分)

1.动态应变仪的标定电桥的输出电压是采用半桥接法工作的。( ) 2.传感器的作用是用来实现由非电量到电量的转换。( )

3.利用桥式电位差计测量热电偶的热电势时要消耗热电偶的能量。( ) 4.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为?0=

M。( ) K5.惯性式压电加速度传感器的输出电荷正比于质量块的加速度。( )

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号

内。每小题2分，共10分)

1.下列传感器可实现非接触测量的是( C )传感器。

A.压电式加速度 B.电动式速度 C.电磁式速度 D.电阻应变式 2.描述周期信号频谱的数学工具是( A )

A.傅立叶级数 B.傅立叶变换 C.拉氏变换 D.三角函数 3.表示测量装置的静态输入与输出之间关系的实验曲线称为( B )

A.理论直线 B.标定曲线 C.理论标定曲线 D.幅频曲线

4.要使装置的输出波形形状不失真，须使该输出波形的各正弦分量的相位滞后( D ) A.相等 B.与角频率成反比 C.与角频率无关 D.与角频率成正比

5.使用数字频率计测量信号时，在( )情况下测周法比测频法合理。 A.被测信号频率很低 B.被测信号频率很高 C.被测信号频率变化较大 D.被测信号频率恒定

三、填空题(每空1分，共20分)

1.测试装置的灵敏度是该标定曲线的________。

2.热电偶的热电势包括两种不同导体接触时的________和同一导体两端处于不同温度时的________。

3.直流电桥中________接法的灵敏度最高。

4.交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的________相等，且相对桥臂阻抗的相角________相等。

5.光线记录仪的振动子的输入信号只能是________。 6.单位脉冲信号的幅值频谱是________。

7.半导体应变片的工作原理是基于________效应。 8.随机信号x(t)的均值定义为μ=________。

9.若稳定振动位移信号为x(t)=Asin(ωt+θ)，则其稳定振动速度信号为v(t)=________,加速度信号的振幅为________。

10.用强迫振动法激励系统，当系统加速度幅值达到最大时，称为系统的________，此激振频率ωd与系统固有频率ω０之间的关系式为________。 11.正弦信号的均方根值与它的幅值比为________。

12.电动式速度传感器的线圈中产生的感应电动势正比于________。

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13.GZ-2型测振仪配接电动式速度传感器时，经过仪器内部的________网络可将传感器测得的速度信号转换为________和________信号。

14.温度误差的线路补偿法是利用电桥的________实现的。 四、简答题(每小题10分，共30分)

1.简述压电式传感器需要配置前置放大器的原因；常用的前置放大器有哪两种?各有何特点? 2.画出动态应变仪的原理框图。若输入应变的波形为低频简谐信号，请注明各环节的输出信号的波形。

3.差动变压器是哪一类传感器?它的工作原理和输出特性是什么? 五、计算题(每小题10分，共30分) 1. 写出图示阶跃信号的时域表达式，求它的频谱密度函数。

2.某测试装置的频率响应函数为

67500 H(jω)= 2 22500+150(jω)+(jω) 若输入信号为X(t)=100sin(31.4t+30°)+50sin(314t-20°)，求稳态输出信号Y(t)的表达式。 3.根据图示电桥

(1)写出电桥作电压输出时的和差特性公式。

(2)若R1=R2=R3=R4=120Ω， △R1=△R3=0.3Ω, △R2=△R4=0时，输入电压为 u0(t)=300sin(31416t),求输出电压u(t)。

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测试与传感器技术试题（3）

一、填空题(每空1分，共15分)

1. 如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为________测试。 2. 确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的_______和标准测试系统。 3. 涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数M将________。 4. 半导体应变片以压阻效应为主，它的灵敏度系数为金属应变片的________倍。 5. 测量准静态力信号时，要求电荷放大器的输入阻抗________1012(Ω)。

6. 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________分量的幅

值。

7. 当τ→∞时，信号x(t)的自相关函数Rx(τ)呈周期性变化，说明该信号为________。 8. LCD是液晶显示器，是一种________功耗器件。 9. A/D卡的转换速率表示________。

10. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，________接法可以得到

最大灵敏度输出。

11. 一阶有源低通滤波器的主要优点是带负载能力强，主要缺点是________。为克服该缺点，

可采用二阶或二阶以上有源低通滤波器。

12. 绝对湿度给出了水分在空间的具体含量，而相对湿度给出了大气的________程度，它比

绝对湿度使用更广泛。

13. 氧化型气体吸附到N型半导体气敏元件上，将使截流子数目减少，从而使材料的电阻率

________。

14. 半导体温度传感器以P-N结的温度特性为理论基础。二极管感温元件利用P-N结在恒定

电流下，其________与温度之间的近似线性关系实现。 15. 图像处理的主要目的是________。

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题后的括号

内。每小题1分，共15分)

1. 为了抑制干扰，常采用的电路有( )

A. A/D转换器 B. D/A转换器 C. 变压器耦合 D. 调谐电路 2. 选择二阶装置的阻尼比ζ=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 3. 自相关函数一定是( A )函数。

A. 偶 B. 奇 C. 周期 D. 随机 4. 用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可( B ) A. 增加敲击力 B. 增加锤头硬度 C. 增大锤重 D. 减小冲击力

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5. 记录磁带慢录快放，放演信号的频宽将( )

A. 扩展，幅值减小 B. 变窄，幅值减小 C. 幅值增大 D. 变窄，幅值增大 6. 无源RC低通滤波器从( B )两端引出输出电压。

A. 电阻R B. 电容C C. 运算放大器 D. 电感L 7. 人工视觉系统图像处理中，对像素信息进行编码的作用是( ) A. 滤去噪声 B. 传输和存储信息 C. 图像增强 D. 图像分割

8. 载波频率为f0，调制信号的最高频率为fm，两者的关系为( C ) A. f0=fm B. f0>fm C. f0>>fm D. f0<

A. 热电偶 B. 亮度式 C. 半导体三极管 D. 半导体二极管 10. 电容式湿度传感器只能测量( )湿度。

A. 相对 B. 绝对 C. 任意 D. 水分

11. 由于热电光导摄像管的信号比可见光弱一个数量级，必须采用( )的前置放大器。 A. 信噪比高 B. 信噪比低 C. 稳定性低 D. 灵敏度很小 12. 电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为( C )的输出。 A. 电阻 B. 电容 C. 电压 D. 电荷 13. 通常采用的压力敏感元件有( D )

A. 柱形弹性元件 B. 环形弹性元件 C. 梁形弹性元件 D. 波登管 14. 压电式加速度传感器是( D )信号的传感器。 A. 适于测量任意 B. 适于测量直流 C. 适于测量缓变 D. 适于测量动态

15. 对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压( ) A. 最大 B. 最小 C. 随机变化 D. 中间点 三、问答题(每小题6分，共30分)

1. 试画出低通、高通、带通、带阻的幅频特性，并标出半功率点。

2. 一般计算机测量系统的基本组成包括哪些主要环节，每个环节的作用是什么? 3. 压电式加速度传感器和压电式力传感器在结构上有何不同，为什么? 4. 如何消除热敏电阻阻温特性的非线性?热敏电阻的测温范围一般是多少?

5. 差动型变磁阻式电感传感器在使用时常把两个线圈接在电桥的两个相邻桥臂中，试问：电

桥需接入何种激励电压?该电桥的输出电压是何波形? 四、计算题(每小题8分，共24分) 1. 磁栅式位移传感器采用空间相位差为

?的两个静态磁头来测量位移，其输出电动势为26

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2???E=Usin??t?S?,磁尺剩磁信号的波长为1mm。求：

???(1)若E=7sin(100t+0.48π)伏，此时所测得的位移量S； (2)在一个测量周期内，此传感器所能测量得的最大位移量。

2. 一电涡流测振仪测量某主轴的轴向振动。已知：传感器的灵敏度为15(mV/μm)，最大线

性范围为6(μm)。现将传感器安装在主轴右侧。如图a所示。用记录仪记录振动波形，如图b所示，问：传感器与被测金属的安装距离L为多少微米时，可得到较好的测量效果?轴向振动的振幅A为多少?

3. 压电式加速度传感器与电荷放大器联接，电荷放大器又与函数记录仪联接。已知：传感器

的电荷灵敏度kq=100(pC/g)，反馈电容Cf=0.01(μF),被测加速度a=0.5g。求： (1)电荷放大器的输出电压是多少?电荷放大器的灵敏度是多少? (2)若函数记录仪的灵敏度kg=2mm/mV，求测量系统总灵敏度k0. 五、应用题(每小题8分，共16分)

1. 试选择一种传感器，设计测量车床主轴转速的原理方案，并作简要说明。 2. 一汽车司机座的振动较大，试设计测试方案寻找振源。 (1)给出可能的振源；

(2)列出测试方案框图，并作简要说明； (3)给出判断方法及判断原则。

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测试与传感器技术试题（4）

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.属于传感器动态特性指标的是( B ) A.迟滞 B.过冲量 C.稳定性 D.线性度

2.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

3.我国省、部一级计量站使用的一等标准测力机所允许的测量误差为( ) A.±0.1% B.±0.01% C.±0.001% D.±0.0001% 4.感应同步器的作用是测量( C ) A.电压 B.电流 C.位移 D.相位差

5.下列测力传感器中，属于发电型测力传感器的是( B ) A.自感式传感器 B.磁电感应式传感器 C.电容式传感器 D.应变式传感器 6.视觉传感器的扫描部的主作用是( B ) A.聚成光学图像信号

B.将光学图像信号转换成电信号

C.将二维图像信号转换为时间序列一维信号 D.抽出有效信号

7.热敏电阻式湿敏元件能够直接检测( ) A.温度 B.温度差 C.相对湿度 D.绝对湿度

8.在采样保持环节中，采样开关被断开的时间称为( B ) A.采样时间 B.保持时间 C.采样周期 D.缓冲时间 9.封装在光电隔离耦合器内部的是( D )

A.一个发光二极管和一个发光三极管 B.一个光敏二极管和一个光敏三极管 C.两个发光二极管或两个光敏三极管 D.一个发光二极管和一个光敏三极管 10.已知信号x(t)与信号y(t)完全不相关，则该二信号的互相关系数满足( D ) A.ρxy(τ)>1 B.ρxy(τ)=1 C.0<ρxy(τ)<1 D.ρxy(τ)=0

二、填空题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 1.运算?L??Lmaxymax?ymin?100%是计算传感器_线性度_______的公式。

2.当环境湿度改变时，必须对电容式传感器重新进行静态________。 3.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的________相等。

4.红外图像传感器通常由红外敏感元件和电子________电路组成。

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5.在热电偶中，当引入第三个导体时，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________定律。

三、问答题(本大题共5小题，每小题4分，共20分)

1.压电式传感器往往采用多片压电晶片串联或并联方式，当采用多片压电晶片并联方式时，

适合于测量何种信号?

2.就某一确定的差动变压器式位移传感器而言，当激励电压的幅值恒定时，其输出电压的幅

值和相位分别取决于被测位移的哪些信息? 3.简述半导体P-N结温度传感器的工作机理。

4.热电型红外光导摄像管与可见光光导摄像管在电路中所采用的前置放大器有何差别?为什

么?

5.有源滤波器与无源滤波器相比有哪些优点?

四、计算题(本大题共2小题，每小题15分，共30分)

1.某位移传感器在校准时测得的数据如下表，若该传感器的线性表达式为x=a0+a1n，试用最

小二乘法(??脉冲数ni ?(ai?1N0?a1ni?xi)2)计算a0和a1。

20 30 40 50 10 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 位移值xi(mm) 2.图示串联式测温电路，其中Rt=R0[1+?(t-t0)]为感温热电阻，Rs为常值电阻，E为工作电压，U0为输出电压，?=0.02/℃.当给定温度为0℃，Rt的电阻值为10kΩ，若测温范围为 0℃~400℃，输出电压U0的范围是1V~5V，试计算工作电压E和常值电阻Rs各取多少?(U0?ERt)

Rt?Rs

五、应用题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

1.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。 2. 图1所示矩形函数x(t)的频谱

??)，求图22所示信号y(t)的频谱，并画

为X(ω)=Aτsinc(出其幅值谱图。(sincx=

sinx) x

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测试与传感器技术试题（5）

一、填空题(每空2分，共20分)

1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用_______作为传感器。 2.红外图像传感器由红外敏感元件和_______电路组成。

dR3.在电阻应变片公式，=(1+2μ)ε+λEε中，λ代表_______。

R4.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_______。

5.当磁头相对于磁尺不动时，仍有感应电动势输出的是静态磁头，且输出电势的幅值由_______所决定。

6.动态标定的目的，是检验测试传感器的_______指标。

7.确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的标准信号发生器和_______。 8.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持_______条件。 9.热电偶电动势由_______电动势和接触电动势两部分组成。 10.采用_______电源供电的电桥称为交流电桥。

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在

题干的括号内。每小题2分，共20分)

1.对压电式加速度传感器，希望其固有频率( C ) A.接近零 B.尽量低些 C.尽量高些 D.任意

2.( C )传感器可用于医疗上-50℃～150℃之间的温度测量。 A.金属辐射式 B.热电偶 C.半导体三极管 D.比色计 3.信号传输过程中，产生干扰的原因是( C ) A.信号是缓变的 B.信号是快变的 C.干扰的耦合通道 D.信号是交流的 4.差动电桥由环境温度变化引起的误差为(D ) A.

1?R1 2R11?R1E 2R1 B.

1?R1 4R1 C. D.0

5.非周期信号的频谱是( A ) A.连续的 C.基频的整数倍 6.莫尔条纹光栅传感器的输出是( ) A.数字脉冲式 C.调频式 7.半导体应变片具有(A )等优点。 A.灵敏度高 C.可靠性高 8.一阶系统的动态表征参数是( D )

B.离散的 D.脉冲函数 B.调幅式 D.正弦波 B.温度稳定性好 D.接口电路复杂

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A.线性度 B.固有频率 C.阻尼比 D.时间常数 9.常用于测量大位移的传感器有( A ) A.感应同步器 B.应变电阻式 C.霍尔式 D.涡流式

10.将电阻应变片贴在( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 三、问答题(每小题4分，共20分)

1.在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定那些静态特性?

2.设载波的中心频率为f0试根据图a、图b所示调制信号定性画出相应调频波波形。

3.回答下列函数哪些是周期函数、哪些是非周期函数：

?1?ω

x1(t)=sin3ωt，x2(t)=e-t，x3(t)=esint，x4(t)=δ(t)， x5(t)=sin?t?

?2?4.简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭矩传感器。

5.简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。 四、计算题(每小题8分，共24分)

1.已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。若测得输出电动势的交变频率为24(Hz)，求：被测轴的转速n(r/min)为多少?当分辨误差为±1齿时，转速测量误差是多少?

2.由RC组成无源低通滤波器，已知R=500(Ω)，C=10(μF)，试求： (1)截止频率f0，并画出该滤波器的幅频示意图。

???(2)设输入信号x(t)=0.2cos?1256.t??,判断其是否在该滤波器的通频带内。

?4?3.试绘出x(t)=2cos(2πf0t)+3的时域图和频域图。

五、应用题(每小题8分，共16分)

1.试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。

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(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。

2.如图所示，轴工件用前后顶尖支承纵向磨削外园表面，在加工过程中，径向力Py和切向力Pz大小基本不变，但着力点位置沿轴向移动，现在前后顶尖上粘贴电阻应变片测量工件所受的Pz。

(1)在图中标明应变片的位置及Pz的测量电桥。 (2)着力点移动对测量结果有无影响?为什么?

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测试与传感器技术试题（6）

第一部分 选择题（共20分）

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个选项中只有一个

选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均无分。 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．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ A ）

A．光电式传感器 B．电容式传感器 C．压电式传感器 D．磁电式传感器 4．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（ D ）

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．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

8．将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作

用是（ D ）

A．抑制共模噪声 B．抑制差模噪声 C．克服串扰 D．消除电火花干扰

9．在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差△Y≤0.01，本次采样值为0.315，上

次采样值为0.301，则本次采样值Yn应选为（ A ）

A．0.301 B．0.303 C．0.308 D．0.315

10．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

第二部分 非选择题（共80分）

二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）不写解答过程，将正确的答案写在

每小题的空格内。错填或不填均无分。

1．对传感器进行动态 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 的能力。

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3．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向 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= 。

5．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用 技术。 6．在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中，利用孔的透光面积表示扭矩大小，透光面积减小，

则表明扭矩 。

7．电容式压力传感器是变 型的。

8．一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.83105Mpa,其中压阻系

数πL为 Pa-1。

9．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为 。 10．热敏电阻常数B大于零的是 温度系数的热敏电阻。 三、问答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）

1．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。 2．回答与直线式感应同步器有关的下列问题： （1）它由哪两个绕组组成？

（2）鉴相式测量电路的作用是什么？ 3．简述压磁式扭矩仪的工作原理。

4．说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。

5．简述激光视觉传感器将条形码的信息传输的信号处理装置的工作过程。 四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）

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？ 2．一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200kΩ和10kΩ。试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。

3．求正弦信号x(t)=x0sinωt的自相关函数。

五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）

1．图示为电阻网络D/A转换电路。

（1）写出电流i与电压VREF的关系式。 （2）若VREF=10V

输入信号D3D2D1D0=1000， 试计算输出电压V0=？

2．已知某信号的傅里叶级数展开式为 x(t)=

n?1??

4Anπsincosnω0t nπ2

试求该信号的直流分量、第一至第五次谐波分量的幅值，并绘出其幅值谱图。

测试与传感器技术试题（7）

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14

一、填空题(每空1分，共10分) 1.信号可分为_________两大类。

2.在平稳随机过程中，若任一单个样本函数的时间平均统计特性等于该过程的集合平均统计特性，则该过程叫_________。

3.对于线性系统，若输入为x(t)=x0ejt，则其稳态输出y(t)=y0ej(?t??0)，这个性质称为

ω

_________。

4.已知滤波器的带宽为B，它对阶跃响应的建立时间为Te，则B和Te的关系为_______。 5.若测试系统由两个环节并联而成，且各个环节的传递函数分别为H1(S)和H2(S)，则该系统的传递函数为_________。

6.若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样的离散信号的频谱会发生_______现象。

7.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数Rxy(τ)=_________。

8.若信号满足y(t)=kx(t)关系，式中k为常数，则互相关系数ρxy(τ)=________。

9.两个时域函数乘积的傅里叶变换等于这两个函数_________。

10.图1-10所示电桥的输出为_________。 图1-10

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在

题干的括号内。每小题2分，共20分)

1.无论二阶系统的阻尼比ξ如何变化，当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时，该系统的位移响应与激振力之间的相位差必为(B ) A. 0° B. 90° C. 180° D.不定值 2.差动式电感传感器和差动式电容传感器具有( C )的特点。 A.灵敏度提高了一倍，非线性度降低了一倍 B.灵敏度和非线性度都降低了

C.灵敏度提高了一倍，非线性度降低了若干 D.灵敏度提高了若干，非线性度降低了一倍

3.欲进行旋转齿轮的转速测量，宜选用(B )传感器。 A.压电式 B.磁电式 C.电阻式 D.热电式 4.为使压电式传感器的灵敏度不受电缆长短的影响，应选用( C )放大器。 A.电压 B.比例 C.电荷 D.差动 5.常用于对调幅波解调的装置是( D ) A.乘法器 B.滤波器 C.鉴频器 D.相敏检波器 6.正弦信号x(t)=x0sin(ωt+φ)的自相关函数为( B ) A.

x20sin??

x2B. 0cos??

2

x2C. 0sin??

2

D.x20cos??

7.数字信号的特征是( D )

A.时间上连续幅值上离散 B.时间上离散幅值上连续 C.时间上和幅值上都连续 D.时间上和幅值上都离散

8.已知模拟量的最大幅值为±5V，现要求A/D转换器的输出最大误差≤0.5mV，应选用下列哪一种A/D转换器( D )

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15

?i??V0VREF?4?(D3?23?D2?22?D1?21?D0?20)（4分） R2R103?2??5V（4分） 424A ?4A 3?4A（4分） 5? （2）当D3D2D1D0=1000时， V0??2．直流分量A0＝0

一次谐波分量 A1＝

二次谐波分量 A2＝0 三次谐波分量 A3＝

四次谐波分量 A4＝0 五次谐波分量 A5＝

其幅值谱如右图所示。（4分）

传感器与测试技术试题（7）参考答案及评分标准

一、填空题(每空1分，共10分)

1.确定性信号和非确定性信号(或随机信号) 2.各态历经随机过程(或遍历随机过程) 3.频率保持性

4.BTe=常数 (或 B∝

1) Te5.H(S)=H1(S)+H2(S) 6.频混(或混叠) 7.0 8.±1

9.傅里叶变换的卷积 10.0

二、单项选择题(每小题2分，共20分)

1.B 2.C 3.B 4.C 5.D 6.B 7.D 8D 9.D 10.C 三、问答题(每小题6分，共30分)

1.测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。

常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。 2.测试装置实现不失真测试的条件是 A(ω)=A0=常数 φ(ω)=-t0ω

为能满足上述条件，对于一阶装置，时间常数τ原则上越小越好，对于二阶装置一般选取ξ=0.6～0.8，ω=0～0.58ωn。 3.调制波有调幅波、调频波和调相波三种。

载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波； 载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波； 载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波； 常用的调制波有调幅波和调频波两种。 4.选用传感器时应考虑到以下原则：

(1)灵敏度 (2)响应特性 (3)线性范围 (4)可靠性 (5)精确度 (6)测量方式及其它 5.传感器—→抗混叠滤波器—→A/D转换器—→计算机处理器 四、计算题(每小题20分，共20分)

1. 解：设x1(t)=sin2πf0t 则X1(f)=j1??(f?f0)??(f?f0)? 2令x(t)=f(t)x1(t) 则X(f)=F(f)*X1(f) （10分） 即 X(f)=F(f)* j

1??(f?f0)??(f?f0)? 2

=j?F(f?f0)??1?21?F(f?f0)?（10分） 2?五、综合题(20分)

解：(1)电桥应接成全桥（10分）

(2)U0(t)=

?RUi(t) R?R=Kε(t) R∴U0(t)=KUi(t)ε(t)

=K28cos2000πt2Acos100πt =8KA［cos2100πt+cos1900πt］ ∵f1=

?1?=1050Hz f2=2=950Hz 2?2?∴U0(f)=4KA［δ(f+1050)+δ(f-1050)］+4KA［δ(f+950)+δ(f-950)］（10分）

传感器与测试技术试题（8）参考答案及评分标准

一、填空题（每题1分，共10分）

1.频谱 3.f(0)?(t)

2.

1fX() kk4.各态历经

5.?y/?x 6.H1(s)?H2(s) 7.压阻 8.金属导体 9.W/? 10.频率结构 二、单项选择题（每题1分，共20分）

1.C 2.B 3.D 4.A 5.A 6.B 7.B 8.C 9.B 10.B 11.C 12.D 13.B 14.A 15.B 16.C 17.D 18.B 19.C 20.D 三、多项选择题（每题1分，共10分）

1.ABDE 2.AD 3.BC 4.ACD 5.ABCDE 6.CE 7.BC 8.ABCD 9.ACDE 10.BD 四、问答题（每小题5分，共25分）

1.电阻丝应变片利用导体形变引起电阻变化，半导体应变片利用半导体电阻率变化引起电阻变化。

2.本题图所示为差动变压器式传感器的工作原理图。

测杆P在中间位置时，W?W1之间的互感与W?W2之间的互感相等，感应电势

e1?e2,e0?0，

测杆上移后,W?W1的互感增大,W?W2互感减小,e1?e2,e0?0反之e?0。

3.选用传感器要考虑 （1）灵敏度 （2）响应特性 （3）线性范围 （4）稳定性 （5）精确度 （6）测量方法

4.把缓慢变化的信号变为频率适当的交流信号称为信号调制；把调制过的交流信号还原到原来的信号称为解调。调制的目的是为了便于信号的处理和放大。

5.光电转换元件的优点是：灵敏度高、体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜。 五、计算题（每小题10分，共20分）

1. 一阶量仪的频率响应函数①H(j?)?1,（3分）②幅频特性

1?j??H(?)?1/1?(??)2，（3分）

（10分）

③欲误差小于5%，H(?)应大于0.95,已知??2?f?200?（2分）

2④故: 1/1?(200??)应大于0.95,⑤解得:??0.000523 （2分）

2.①由图可见衰减振动的周期为6.28ms=6.28?10s

?31000，相应?d?2?fd?1000r/s（2分）

6.28MM2②阻尼比?与振幅衰减的关系为ln1?2??/1??，图中注明ln1?2?（2分）

M2M212?0.707（2分） ③故有?/1???1，解得??2 即衰减振动的频率fd?

2④衰减振动?d与无阻尼振动?n的关系为?d??n1??（2分）

⑤代入?值，得?n?六、综合题（共10分）

（1） 被测对象 压电加速度计 2?d?1410r/s（2分）

电荷放大器 数字信号处理 （2分）

显示记录 （2）测量对象为高速、精密机床的振动，其频率较高、振幅不太大，宜采用压电加速计。

（2分）

（3）被测对象产生的振动，其加速度被压电加速度计转换为电信号（电荷），然后被电荷放大器转换为被放大了的电压信号，经过信号的预处理及A/D转换和运算处理后得到处理数据，再经显示记录即可得到测量处理结果。（3分） （4）①信号预处理

②采样和量化（A/D转换）

③确定分析信号的长度T和数据点数N ④选窗函数（加窗）

⑤进行FFT运算，从而得到信号频谱 （3分）

七、任选题（每题5分）

1.（1）如果处理前为调制信号首先要进行解调，如果不是调制信号则不需解调。 （2）抗混叠泸波。

（3）消除直流分量（当测试信号中不应有直流分量时）。 （4）电压幅值处理，使幅值适应于A/D转换器的动态范围 2.（1）应工作在????0的条件下。

（2）f?(7?8)f0，即f?70?80Hz。此时幅值误差很小，相位差接近180?，成为

一个反相器。

3.针对回转误差运动测量的特定情况：

（a）测量精度高（b）量程范围小（c）非接触测量（d）材质不均等。逐一分析对照各传感器性能；

（1）电感式：a、b、c均可满足，d不满足；

（2）电容式：采用极距变化型a、b、c、d各点均能满足； （3）电阻式：除d以外a b c均不满足； （4）光栅式：b c不满足；

（5）磁栅式：除d以外a b c均不满足；

经上述分析可知，仅极距变化型电容式传感器适用。

应设计成多大？

2.某光线示波器的振动子输入i(t)为单位阶跃，输出?(t)如下图所示的衰减振动，试根据图中数据确定该振动子的固有频率?n及阻尼比?。

六、综合题（共10分）

一精密高速机床，传动部分由电机、齿轮、滚动轴承等组成，因操作不当产生了振动现象。现要求：

（1）组成一个测量该振动加速度的测试系统（以框图形式表述） （2）简述传感器的选用原则， （3）简述框图各组成部分的作用，

（4）简述信号分析时，欲得到信号频谱所采用数字信号处理的具体步骤。

七、任选题（共5分。以下共有3小题，考生任选一题解答，多做则以前一题计分。） 1.采用数字信号处理方法对测试信号进行分析前,必须对所获取的模拟信号进行哪些预处理工作？ 2.一磁电式速度传感器的幅频和相频特性如下图所示，其中?0为该传感器的固有角频率，?为被测角频率，其阻尼比?为0.7，为了尽量减小测量时的幅值和相位误差，（1）该传感器应工作在什么条件下？（2）f0=10Hz时，其工作最低频率(f)范围应为多少？

3.测量主轴回转误差运动，需使用位移传感器。试根据回转误差运动测量的特定情况（例如：精确度高、量程范围小、不允许与测量零件接触、主轴表面材质不一定均匀等），逐一分析电感式、电容式、电阻式、光栅式、磁栅式的性能，确定它们适用与否。

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传感器与测试技术试题（1）参考答案及评分标准

一、判断题(每小题2分，共10分)

1.3 2.√ 3.√ 4.√ 5.3 二、单项选择题(每小题1分，共10分)

1.A 2.B 3.A 4.C 5.B 三、填空题(每空1分，共30分) 1.ωA ω2A 2.周期 频率 3.幅值 相位

4.位移 速度 加速度 5.压电式 标定 6.(顺)压电 电荷

7.力 加速度 阻抗(或导纳) 8.电容C 积分 准确 越小 9.振动子 电流 光线 10.接触电势 温差电势 11.分辨力 12.ω0=

K M 13.莫尔条纹 位移放大 平均光栅误差

四、简答题(每小题5分，共20分)

1.因压电式传感器的输出电阻很大、电荷量很小；普通放大器输入电阻较小，不能直接放

大；阻抗变换器具有输入阻抗高，输出阻抗小。

2.金属电阻应变片是利用电阻应变效应；半导体应变片是利用压阻效应。

3.电动式激振台由驱动线圈、励磁线圈、磁缸、工作台面、支承弹簧及导向装置等组成；

根据电磁感应原理，在工作台面的驱动线圈中通以交变电流，在磁缸的恒定磁场中产生相应的交变运动(振动)。

4.工作频带宽；信号可反复重放；多通道同时记录；信号频率可变；可与计算机配合使用。 五、计算题(每小题10分，共30分)

(10分)

幅频图

2.|H(jω)|=

11+(0.35ω)2 （5分）

T1=1S, ω1=2π A1(ω)=0.4139

T2=2S, ω2=π A2(ω)=0.6728

T3=5S, ω3=0.4π A3(ω)=0.9154 （5分）

1 3.(1)u(t)=kUi(A+Bcos10t)cos1000t

2 输出信号波形为调幅波 （5分） (2) 幅频谱图

（5分）

传感器与测试技术试题（2）参考答案及评分标准

一、判断题(每小题1分，共10分)

1.╳ 2.√ 3.╳ 4.╳ 5.╳ 二、单项选择题(每小题1分，共10分)

1.C 2.A 3.B 4.D 5.A

三、填空题(每空1分，共20分) 1.斜率

2.接触电势 温差电势 3.全桥

4.乘积 之和 5.电流

6.幅值恒为一 7.压阻 8.lim1Tx(t)dt 0T??T?2 9.?Acos(?t+φ) ?2A 10.加速度共振 ?d=?01+2ξ 11. 1/2

12.线圈运动速度

13.微积分 加速度 位移 14.和差特性

四、简答题(每小题10分，共30分) 1.因压电式传感器的输出电阻很大、电荷量很小，信号微弱；电荷放大器具有输入阻抗高，

输出电压与压电式传感器电荷成正比、与反馈电容成反比；与电缆分布电容无关；电压放大器具有电路简单，成本低，压电式传感器须与电缆配套使用。 2.框图：

传感器输出信号为：弱低频简谐信号 振荡器输出信号为：高频载波信号

电桥和放大器输出信号为：弱高频调幅波和强高频调幅波 相敏检波器输出信号为：具有正负极性的高频调幅波 低通滤波器输出信号为：强低频简谐信号

3.差动变压器属于电感式传感器；由可动铁芯和二个次级线圈组成差动变压器，当铁芯移

动时，二个互感变化，形成差动电压；输出的调幅波与铁芯位移成正比。 五、计算题(每小题10分，共30分)

?0,t?1; 1.解：(1) u(t)=? （5分）

1,t?1;? (2) F［u(t)］=

1???(?)（5分） j?2.解：?1=31.4

A1(?)=3.06, ?1(?)=-12.35°

y1(t)=306sin(31.4t+17.65°) ?2=314

A2(?)=0.755, ?2(?)=-148.24° （5分）

y2(t)=37.8sin(314t-168.24°)

y(t)=306sin(31.4t+17.65°)+37.8sin(314t-168.24°) （5分） 3.解： (1)u(t)=

??R1?R2?R3?R4?1?u0(t)????? （5分） 4R2R3R4??R1(2) u(t)=0.375sin(31416t) （5分）

传感器与测试技术试题（5）参考答案及评分标准

一、填空题(每空2分，共20分)

1. ON-OFF型微动开关 2.电子扫描 3.材料压阻系数 4.金属

5.磁头所处的位置 6.动态性能 7.标准测试系统 8.不失真测量 9.温度差 10.交流

二、单项选择题(每小题2分，共20分)

1.C 2.C 3.C 4.D 5.A 6.A 7.A 8.D 9.A 10.C

三、问答题(每小题4分，共20分)

1.在静态测量中，根据绘制的定度曲线，可以确定测量系统的三个静态特性：灵敏度，非线性度，回程误差。

2.调频波波形频率f与中心频率f0和调制波幅值的关系f=f0±Δf,Δf为频率偏移，与X(t)幅值成正比。

3.x1(t) x3(t) x5(t)周期函数，x2(t) x4(t)非周期函数

4.1)轴类零件受扭矩作用时，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩，如电阻应变式扭矩传感器。

2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。 5.布置原则有：

(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳； (2)在复合载荷下测量，能消除相互干扰； (3)考虑温度补偿作用；

单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温度补偿作用。 四、计算题(每小题8分，共24分)

1.(1)测量时，齿轮随工作轴一起转动，每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，磁通

也变化一次，因此，线圈感应电动势的变化频率f等于齿轮的齿数Z与转速n的乘

积。 f=nZ/60

60f60?24==80(r/min) （4分）

18Z1(2)读数误差为±1齿，所以应为转，即：

181n=80± (r/min) （4分）

18112.(1)f0=??318.(HZ)

2?RC2??500?10?10?6n=

幅频示意图：（4分）

(2)周期信号x(t)的角频率ω=125.6

?1256.f1=??20(HZ)?f0 2?2?信号x(t)的频率在该滤波器的通频带内。（4分） 3.由于1?δ(f) 3?3δ(f)

又 2cos(2πf0t)?δ(f-f0)+δ(f+f0) 根据傅里叶变换的线性叠加原理：

2cos(2πf0t)+3?δ(f-f0)+3δ(f)+δ(f+f0) （4分） 时域图见图a，频域图见图b（4分）

五、应用题(每小题8分，共16分)

1.(1)传感器的结构如图a所示，它由传力块、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通过传力块作用在弹性圆桶上，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。（4分） (2)电桥的接法如图b所示：（4分）

2.(1)应变片(R1、R2、R3、R4)粘贴位置如图a所示；测量电桥如图b所示。（4分） (2)根据以上位置布片和电桥接法，着力点位置的变化不会影响Pz的大小，因为在顶尖上的分力Pz1、Pz2，Pz=Pz1+Pz2，由Pz1、Pz2引起的电阻R1、R3的变化值之和保持不变，故Pz的测量不受着力点的移动而改变。（4分）

传感器与测试技术试题（6）参考答案及评分标准

一、单项选择题（本大题共10题，每小题2分，共20）

1.C 2.D 3.A 4.D 5.C 6.D 7.C 8.D 9.A 10.B 二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

1定(或校准或测试) 2测量范围 3智能化 4(△K0/K0)3100% 5细分 6增大

－

7极距(或间隙) 8 13109

9.微分法 10.负 三、问答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）

1．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,但容易受

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。 2．（1）由固定绕组和滑动绕组组成。

（2）检测感应电动势的相位，从而根据相位确定位移量的大小和方向。

3．压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。根据磁弹效应，当轴受扭矩作用时，轴的磁导率

发生变化，从而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小。 4．主要特点是：热容量小（或热惯性小），时间常数小，反应速度快。 5．（1）多面棱镜高速旋转，将激光器发出的激光束反射到条形码上作一维扫描。

（2）条形码反射的光束经光电转换及放大元件接收并放大后再传输给信号处理装

置。

四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）

1．（1）n?60f60?72??120(转/分）（4分） Z36 （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±

其最大转速误差为±

1（转/分）（4分） 361111转=±转故Z362．热敏电阻的一般表达式为：

B(?)11)]或R??R0e??0 R??R0exp[B(?TT0 式中：RT为温度T=t+273.15(K)时的热敏电阻的电阻值；R0为温度T0=t0+273.15(K)

时的热敏电阻的电阻值；

设t0=20℃,T0=t0+273.15=293.15(K)。则上式中的R0即为所求的值。 根据题中所给条件，有

11200?R0exp[B(?)]??273.15?0 （1）

TT0

10?R0exp[B(11?)]??273.15?100 （2） （4分） TT029315.?27315.)

27315.?29315.（1）、（2）两式两边取对数有 ?ln(200)?ln(R0)?B(

ln10()?lnR(0)?B(29315.?37315.)

37315.?29315.29315.?27315.)ln(200)?ln(R0)27315.?29315. ? ?29315.?37315.ln(10)?ln(R0)B()37315.?29315.B(?ln(200)?ln(R0)20?37315. ??ln(10)?ln(R0)80?27315.??ln(200)?ln(R0)?20?37315.?

ln(10)?ln(R0)?[ln(200)?ln(R0)]80?27315.?(?20?37315.)ln(200)?ln(R0)??0.25458

ln(10)?ln(200)?ln(200)?ln(R0)?0.25458[ln(200)?ln(10)]

?ln(R0)?ln(200)?[ln(200.25458)]?ln(R0)?ln(200)

200.25458

因此该热敏电阻在20℃的电阻值为： R ? 200 ? 29.3(k?）00.25458 （4分） 20 3．R(?)?x1Tlim?0x(t)x(t??)dt ???Tx0sin?t?x0sin[?(t??)]dt（4分） 2? T0?1T0?0T0其中??令?t?? dt?1d? ?x2x202x0Rx(?)?sin?sin(????)d??cos??（4分） ?02?2五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）

1．（1）V0??VREF?(D3?23?D2?22?D1?21?D0?20) 42

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