03-04答案

1学院机械工程与自动化学院班级学号姓名……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………东北大学考试试卷（AB卷）2003—2004学年第2学期课程名称：传感器与测试技术一单项选择题（每题2分，共计24分）1．概率密度函数提供了随机信号（2）的信息。(1)沿频率轴分布(2)沿幅值域分布(3)沿时域分布(4)沿强度分布2．相干函数的取值在（3）。(1)0于∞(2)0与1(3)-1与1(4)-∞与+∞3．（3）位移传感器是通过电磁场实现信号转换。(1)电容式(2)压电式(3)霍尔元件(4)应变片4．瞬变信号的频谱特点是（2）。（1）离散的，只发生在基频的整数倍（2）连续的，随着频率的增大而减小（3）连续的，只在有限区间有非零值（4）离散的，各频率成分的频率比不是有理数5．信号中最高频率fc为1000Hz，采样频率fs至少应为(4)Hz。（1）500（2）1000（3）1500（4）20006．下面对线性系统的输入、输出间关系表述正确的是（2）。（1）fXfHfY2（2）fSfHfSxxy（3）fSfHfSxy（4）fSfSfSyxxy7．当光敏电阻受到光照射时，其阻值随光通量的增大而（2）。(1)变大(2)变小(3)不变(4)变为08．用力锤激振时，激振频率取决于（1）。（1）锤头的硬度（2）锤头的质量（3）敲击的速度（4）敲击的加速度9．倒频谱函数是信号的（1）描述。（1）时域（2）频域（3）幅值域（4）复频域10．应变仪中电桥的供桥电压由（1）供给。（1）振荡器（2）放大器（3）稳压电源（4）相敏检波器11．已知在某特定条件下材料A与铂电阻配对的热电势为13mV,材料B与铂配对的热电势为8mV，此条件下材料A与材料B配对后的热电势为(1)mV。（1）5（2）8（3）13（4）2112．测量应变时，可以采用（3）的方法，使电桥输出增大。(1)增加应变片数量(2)增大应变片电阻(3)增加工作桥臂数(4)减少应变片数量二填空题（每空1分，共计12分）1．（互相关函数）是在时域描述两个信号之间相关程度的无量纲的函数。2．频率比为（312）的两个频率之间的频段称为三分之一倍频程。3．在磁场中的半导体薄片通过电流时，在垂直于电流和磁场方向产生电动势的物理现象被称为（霍尔效应）。4．如实际带通滤波器通带的幅频特性平均值为0A，则幅频特性值等于（2/0A）所对应的频率称为截止频率。5．若随机过程统计参数不随时间变化，且可以用一个样本函数求出的信号，称为（各态历经）随机信号。6．对于单自由度系统的固有频率和阻尼比的测定，常用（自由振动）和（共振）法。7．为实现不失真振动测量，磁电式绝对振动传感器的工作频率应远（大于）其固有频率。8．目前常用的射线测厚仪有X射线测厚仪和（射线）测厚仪。9．集成运算放大器的两种最基本的应用电路是（同相放大器）和（反相放大器）。10．半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏度系数比金属应变片的灵敏系数（高）。三问答题（选做4题，每题6分，合计24分。若所做题目多于四个，所做的前四题有效。）1、设计有指针的动圈式磁电指示机构时，取阻尼比应为何值？为什么？答：阻尼比应取为0.707。因应有指针的动圈式磁电指示机构为二阶系统，当阻尼比应取为0.707满足不失真测试条件的频域段较长。即幅频特性曲线从幅频特性上看，阻尼比为0.707时，频谱近似为常数的范围较宽，即工作频率上限较高。从相频特性上看，这时的相频曲线接近于线性。总分一二三四五六七八九十得分评卷人得分评卷人得分评卷人2学院机械工程与自动化学院班级学号姓名……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………2．什么是声级计的频率计权网络，A、B、C三种计权网络有什么不同？答：从等响度曲线出发，在测量仪器上通过采用某些滤波器网络，对不同频率的声音信号实行不同程度的衰减，使得仪器的读数能近似地表达人对声音的响应，这种网络称为频率计权网络。就声级计而言，设立了A、B、C三种计权网络.A计权网络是效仿倍频程等响曲线中的40方曲线而设计的，它较好地模仿了人耳对低频段(500Hz以下)不敏感，而对于1000～5000Hz声敏感的特点，用A计权测量的声级来代表噪声的大小，叫做A声级，单位是分贝(A)或dB(A)。因为A声级是单一数值，容易直接测量，并且是噪声的所有频率成分的综合反映，与主观反映接近，所以在噪声测量中得到广泛的应用，并做为评价噪声的标准。但是A声级代替不了用倍频程声压级表示其它噪声标准，因为A声级不能全面地反应噪声的频谱特点，相同的A声级其频谱特性可能有很大差异。B计权网络是效仿70方等响曲线，对低频有衰减。C计权网络是效仿100方等响曲线，在整个可听频率范围内近于平直，它让所用频率的声音近于一样程度的通过，基本上不衰减，因此C计权网络表示总声压级。3．如何确定信号中是否含有周期成分（列举三种方法即可）？答：（1）信号的概率密度函数在均值处有盆形特征；（2）做自相关函数)(xR，)(xR含有周期成份，不随τ的增大而衰减；（3）功率谱在周期频率处有明显的峰值；（4）用倒频谱分析可见明显的峰值及边带频率。4．什么是传声器？常用的传声器包括哪几种类型？答：传声器是将声波信号转换为相应电信号的传感器。其原理是用变换器把由声压引起的振动膜振动变成电参数的变化。根据变换器的形式不同。常用传声器有电容式、动圈式、压电式和永电体式等。5．以单臂工作为例，说明在进行电阻应变测量时，消除温度影响的原理和条件。答：在轴向力P作用下，沿构件表面的轴线方向贴工作片R1,在温度补偿板上贴补偿片Rt，将二者组成半桥即可测得轴向应变εP。电桥的输出为其中ΔR1t，ΔR2t分别为温度对R1，R2的影响，ΔR1P是因力P而产生的电阻变化。实现温度补偿必须满足以下条件：补偿板和试件的材料相同；工作片、补偿片完全相同，放在完全相同温度场中，接在相临桥臂。于是，静态电阻应变仪上的读数ε仪=εP。6．什么是泄漏，为什么产生泄漏、如何减少泄漏？答：由于时域上的截断而在频域上出现附加的频率分量的现象称为泄漏。信号的频谱不同于加窗以前的频谱，由于窗函数的频谱是一个无限带宽的函数，即使是带限信号，在截断后也必然成为无限带宽的信号，所以会产生泄漏现象。为了减少泄漏，应该尽可能寻找频域中接近单位脉冲函数的窗函数，即主瓣窄，旁瓣小的窗函数。3学院机械工程与自动化学院班级学号姓名……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………四计算题（共2题，每题10分，合计20分）1．有一1/3倍频程滤波器其中心频率nf=500Hz，建立时间8.0eTs。求该滤波器：（1）带宽B、上、下截止频率1cf、2cf。（2）若中心频率改为nf'=200Hz，求带宽、上下截止频率和建立时间。解：5.445500891.0500226/12/1nncffHz0.561500122.1500226/12/2nncffHz5.1155.4450.56112ccffBHz若中心频率改为Hz200'nf2.464.05.115500200BBHz2200/5008.0//''nneeeffTBBTTs2、用电阻应变片接成全桥，单臂工作，测量某一构件的应变，已知其变化规律为ttt100cos810cos10如果电桥激励电压是tu10000sin40，应变片灵敏度系数K=2。求此电桥输出信号的频谱（并画出频谱图）。解：（1）求单边指数函数的傅里叶变换及频谱（2）求余弦振荡信号的频谱。利用函数的卷积特性,可求出信号的频谱为其幅值频谱为4aa`bb`cc`题图信号及其频谱图注：本题可以用定义求，也可以用傅立叶变换的频移特性求解。5学院机械工程与自动化学院班级学号姓名……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………五综合应用题（每题10分，共2题，合计20分）1、一特性常数A=1Mpa/N的等强度梁如图5.1所示，材料的泊松比μ=0.3，弹性模量E=2×105MPa，若悬臂端加载P=20N，根据图5.1中贴片和组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数（）。2、转轴扭矩的测量方法有几种方法？试述采用应变原理测量转轴扭矩的原理及方法。答：扭矩测量方法如下：测量转轴的应变，例如应变式扭矩测量；测量转轴两横截面的相对扭转角，例如用磁电感应式、光电感应式传感器测量扭矩；测量轴材料导磁率的变化，例如采用压磁式传感器测量扭矩。应变式扭矩测量方法如下：沿与轴线45方向粘贴应变片，应变计的布置及组桥方式应考虑灵敏度、温度补偿及抵消拉、压及弯曲等非测量因素干扰的要求，如题图所示。若沿与轴线45方向轴的应变值为ε1，则扭矩为nnWEWT11(1)式中E——材料的弹性模量；μ——材料的泊松比；Wn——材料的抗扭模量。对于实心圆轴332.016DDWn(2)图中电桥输出可经拉线式或电刷式集电装置连接到电阻应变仪。测量前应做扭矩标定。若应变仪输出应变为ε仪，则1仪/4然后代入式（1）计算扭矩。30000g-180-4800150