2011年下半年测试技术作业及答案

12011年下半年测试技术作业1一、填空1、恒值系统误差对平均值__________影响，对标准偏差__________影响；变值系统误差对平均值__________影响，对标准偏差__________影响。2、电容式传感器根据其工作原理不同，可分为__________、__________和__________三种，液位计属于__________。3、电感式传感器是依靠__________原理，不宜在__________测试中使用。4、磁带记录器的DR方式的主要去缺点是__________和__________，不能记录__________赫兹以下的信号。5、噪声测量仪器主要有__________和__________。6、热电偶式传感器的冷端补偿方法主要有__________、__________和__________。7、一阶系统的时间常数越小,工作频率范围越________，响应越________。二、名词解释：1霍尔效应2系统误差3静态测量4非线性度三、问答：1模拟滤波器根据选频特点分为那几种？试画出每一种的简单电路图及幅频特性图。2简述热电偶工作原理和基本定律。3信号频域分析的作用是什么？2四计算：1测量一个约80V的电压，现有两块电压表，一块量程300V，0.5级，另一块量程100V，1.0级，问选哪一块为好？2为测量长方形面积，实际测量的是长度a和宽度b，若所测数据如下，求长度a和宽度b的平均值及其标准偏差。序号12345a(m)9810110099102b(m)109.910.29.810.13作业1答案：一、填空1、（1）有（2）无（3）有（4）有2、(1)变间隙式(2)变面积式(3)变介电常数式(4)变介电常数式3、（1）电磁感应_（2）高频动态参数_4、(1)低频响应性能差，(2)信号跌落较大，(3)505、(1)传声器(2)声级计6、(1)冰点法(2)修正法(3)补偿电桥法（补偿导线法）7、（1）宽（2）快二、名词解释：1、霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。2、系统误差是指误差的数值大小和正负在测量过程中恒定不变，或按一定规律变化的误差。当误差的数值大小和正负确定时，称为已定的系统误差。当误差按一定规律变化时称为未定系统误差或变值系统误差。3、测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。4、非线性度：标定曲线与拟合直线的偏离程度。三、问答：1答：一阶RC低通滤波器、一阶RC高通滤波器、RC带通滤波器、RC带阻滤波器。4（1分）R2exC2R1exC2（1分）C1eyR1eyexR2eyR（1分）C1（1分）CexRCeyfc2（1分）fc1Afc2（1分）Afc1（1分）fc（1分）AAfc2简述热电偶工作原理和基本定律。答：工作原理：热电偶是由两种不同的导体A和B两端相连组合闭合回路。如果两端温度T和0T不相等时，回路中就有电流通过，即回路内出现了电动势，该电动势称为热电势。基本定律：（1）中间导体定律在热电偶回路中，只要接入的中间导体两端温度相同，则5对回路的总热电势没有影响。（2）连接导体定律在热电偶回路中，如果热电偶A和B分别与连接导体'',BA和相连接，接点温度分别为0,,TTTn。则该回路的热电势等于热电偶A，B在温度为0,TTn的热电势),(0TTEnAB与连接导体'',BA在温度为0,TTn的热电势),(0''TTEnBA的代数和。),(),(),,(00''''TTETTETTTEnBAnABnAABB（3）中间温度定律两种导体A和B组成的热电偶，当接点温度为0,TT时所产生的热电势，等于该热电偶一个接点温度为T，另一个接点温度为nT所产生的热电势与同一热电偶一个接点温度为nT,另一个接点温度为0T时所产生的热电势的代数和。);(),(),(000TTETTETTEABnABAB（4）相配定律由导体A和B组成的热电偶，当接点温度为0T和T时所产生的热电势，等于由导体A和C组成的热电偶，在两端温度也为0TT和时所产生的热电势与由导体C和B组成的热电偶，在两端温度也为0TT和时所产生的热电势的代数和。),(),(),(),(),(00000TTETTETTETTETTEBCACCBACAB3信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)（2分）。时域分析只能反映信号的幅值随时间的6变化情况，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小（3分）。信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。（3分）四计算：1测量一个约80V的电压，现有两块电压表，一块量程300V，0.5级，另一块量程100V，1.0级，问选哪一块为好？解：使用300V，0.5级电表，示值相对误差为：%88.1%10080%5.0300x使用100V，1.0级电表，示值相对误差为：%25.1%10080%0.1100x故选用100V，1.0级电表为好。2为测量长方形面积，实际测量的是长度a和宽度b，若所测数据如下，求长度a和宽度b的平均值及其标准偏差。序号12345a(m)9810110099102b(m)109.910.29.810.1解：(1)计算a和b的算数平均1198101100991021005niiaamn11109.910.29.810.1105niibbmn(2)计算a和b的标准偏差7212222219810010110010010099100102100511.58niiaaanm2122222110109.91010.2109.81010.110510.158niibbbnm(3)计算a和b的标准偏差1.5810.7075aanm0.15810.07075bbnm82011年下半年测试技术作业2一、填空1、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与__________的关系。2、测量仪器的静态特性用__________、__________、__________、__________、__________表示。3、可以用明确数学关系式描述的信号称为__________，不能用数学关系式描述的信号称为__________。4、用热电偶测量温度时，在热电偶回路中可接入测量仪表，但必须保证两个接点的温度__________，这是基于__________定律。5、电阻应变式传感器是一种能将的变化转化为_________变化的传感元件。6、根据频率由低到高声音分为__________、__________、__________、__________，人耳可听声音频率范围为__________,声压范围为__________。7、压电式传感器用在__________测试中，而不宜用在__________测试中。二、名词解释：1压电效应2能量信号3静态测量4重复性三、问答：1简述系统不失真测量的时域条件和频域条件。2简述二阶测量系统设计及选用原则。3简述传感器的基本构成及各组成部分的功用。9四计算：1一力传感器具有二阶动特性，传递函数为2222)(nnnsssH。已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比为0.7，问用该传感器对频率为400Hz的正弦交变力进行测量时，相对幅值误差为多少？2、为测量功率，实际测量的是电压U和电阻R。若所测电压和电阻数据如下，求电压U和电阻R的平均值及其标准偏差？序号12345U(V)9810110099102R(Ω)109.910.29.810.110作业2答案：一、填空：1、（1）频率2、（1）灵敏度（2）非线性度（3）回程误差，(4)重复性(5)分辨力3、（1）_确定性信号_（2）_非确定性信号_4、（1）相等（2）中间导体5、（1）应变（2）电阻值6、(1)次声(2)可听声(3)超声(4)特超声(5)20Hz~20kHz(6)210-5Pa20Pa7、（1）动态（2）静态。二、名词解释：1压电效应：某些物质在机械力作用下发生变形时，内部产生极化现象，在它的两个表面上将产生符号相反的电荷，去掉外力时电荷立即消失，这种现象称为压电效应。2能量信号：在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称为能量信号。3测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。4重复性是指在相同条件下，对同一被测量进行多次测量结果的符合程度，它是测量结果分散性的指标，反映了随机误差的大小。11三、问答：1答：时域条件：测试系统的输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0x(t-t0)频域条件：不失真测试系统的幅频特性和相频特性应分别满足A(ω)=A0=常数φ(ω)=-t0ω2答：设计原则：阻尼比ζ=0.6--0.8，固有频率尽可能大。选用原则：被测信号的有意义的频率成分必须包含在测量装置的可用频率范围之内。一般，3答：传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出（2分）。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。四计算：1解：频响函数：21()12nnHjj幅频特性n0.6n122221()12nnA相对幅值误差2221100%11100%12nnA22211100%400400120.78008002.53%2解：(1)计算U和R的算数平均1198101100991021005niiaamn11109.910.29.810.1105niibbmn(2)计算U和R的标准偏差13212222219810010110010010099100102100511.58niiaaanm2122222110109.91010.2109.81010.110510.158niibbbnm(3)计算a和b的标准偏差1.5810.7075aanm0.15810.07075bbnm