05-06答案

0UBDUABCDZ1Z2Z3Z4东北大学考试试卷（A卷）2005—2006学年第2学期课程名称：传感器与测试技术┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄总分一二三四五六七八得分评卷人……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………学院班级学号姓名……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………得分评卷人1.在周期信号的幅值谱中,谱线间隔为(2π/T),谱线高度表示(每个频率分量的幅值大小).2.若随机过程统计参数不随时间变化，且可用一个样本函数ｘi（ｔ）求出的信号，称为（平稳各态历经）随机信号。3.一个线性时不变系统，当向它输入某一频率f0的正弦（余弦）激励时，则其稳态输出的频谱中将只有（f0）。4.将被测量转换成与之的对应，容易传输和处理的装置，称为（传感器）。5.五码道的编码盘的分辨率为（360/25）度。6.采样时为了不产生频率混叠，采样频率必须大于信号最高频率的（2）倍。7.对压电式加速度传感器，希望其固有频率（越高越好）.8.为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（电荷）放大器。9.热电偶式温度传感器的工作原理是物体的（热电）效应。11.椭圆齿轮每转一周所排流量的容积为固定的月牙形计量空间容积的（4）倍。一填空题（每空1分，共计12分）得分评卷人1.设信号x(t)的自相关函数为脉冲函数，则其自功率谱密度函数必为(4)。（1）脉冲函数（2）有延时的脉冲函数（3）零（4）常数2.各态历经随机过程必须是(1)（1）平稳随机过程（2）连续的（3）集合平均统计特征随时间呈周期变化（4）非周期性的3.如图所示交流电桥，其平衡条件是（2）（1）Z1/Z4=Z2/Z3（2）Z1/Z2=Z3/Z4（3）Z1+Z2=Z3+Z4（4）Z1-Z2=Z3-Z4（1）信号频率（2）信号幅值（3）信号相位（4）信号与载波间的频率差4.光敏电阻受到关照射时，其值随光通量的增大而（2)（1）变大（2）变小（3）保持不变（4）无关5.传感器的灵敏度高，表示该传感器（3）。（1）工作频带宽（2）线性范围宽（3）单位输入量引起的输出量大（4）允许的输入量大6.当时τ＝0，自相关函数值Ｒｘ（0）（3）（1）等于零（2）等于无限大（3）为最大值（4）为平均值7.二阶系统，当相频特性中φ（ω）＝－90度所对应的频率ω作为系统固有频率ωｎ的估计，该值与系统阻尼比的大小（1）（1）无关（2）略有关系（3）有关（4）成线性关系8.仅使频率在fc1~fc2之间的信号通过，应采用（3）滤波器。（1）带阻（2）低通（3）带通（4）高通9.波等管是用来测量（1）流体参数的传感器。（1）压力（2）体积流量（3）质量流量（4）流速10.磁电式绝对振动速度传感器的动态数学模型是（2）。（1）一阶环节（2）二阶环节（3）比例环节（4）零阶环节11.在尘埃，油污，温度变化较大，伴有振动等干扰的恶劣环境下测量时，传感器的选用必须首先考虑（3）因素。（1）响应特性（2）灵敏度（3）稳定性（4）精确度12.正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息（2）。（1）不变（2）丢失（3）移相（4）一定变为π/2二．单项选择题（每题2分，共计24分）12得分评卷人……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………学院班级学号姓名1.在二阶系统中，为什么取0.7为最佳阻尼比？答：从幅频特性上看，阻尼比为0.7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。均满足不失真传输的条件。2.如何确定信号中是否含有周期成分？答：信号的概率密度函数在均值处有盆形特征；做自相关函数)(xR，)(xR含有周期成份，不随τ的增大而衰减；功率谱在周期频率处有明显的峰值；用倒频谱分析可见明显的峰值及边带频率。3.涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么？涡流传感器能否测量大位移量？为什么？答：能实现非接触测量，结构简单，不怕油等介质污染。涡流传感器不能测大位移量，否则将进入非线性区。4.说明线性系统的频率保持性在测量中的作用答：可以认定测得的信号中只有与输入信号相同的频率成份才是真正由输入引起的输出。在排除干扰的基础上，根据测量信号的频率成份推断输入信号的频率成份，查找其产生的原因。5.如何理解莫尔条纹位移放大作用特性。答：在光栅副中,由于θ角很小（sin），可得到近似关系BW，明显看出莫尔条纹具有放大作用,其放大倍数为KBW1。（4分）（图（2分）三问答题（共计6题，任选4题，每题6分，合计24分）得分评卷人1.用一个一阶系统做100Hz正弦信号的测量，若要求幅值误差在5%以内，时间常数应取为多少？若用该时间常数在同一系统测试振幅为1V，频率为50Hz的正弦信号，求其输出的自相关函数及均方值（系统ssH11)(）。2211)j(H95.010014.3411π4111122222222f41023.5输出幅值987.050π4)1023.5(112224A)314cos(487.0)π100cos(2987.0cos2d)](sin[)sin(1)(220AttAtATRTx487.0)0(2xxR四计算题（每题10分，共2题，合计20分）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。34得分评卷人学院班级学号姓名……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………得分评卷人1、某车床加工外圆表面时，表面振纹主要由转动轴上齿轮的不平衡惯性力而使主轴箱振动所引起。振纹的幅值谱如题图8.1a所示，主轴箱传动示意图如题图8.1b所示。传动轴I、传动轴II和主轴III上的齿轮齿数为301z，402z，203z，504z。传动轴转速In=2000r/min。试分析哪一根轴上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大？为什么？IIIIIIIn1z4z3z2z0102533f(Hz)A(f)解：传动轴轴频336020006011nfHzⅡ轴轴频2540/3033/2112zzffHzⅢ轴轴频1050/2025/4323zzffHz因幅值最大处25Hz对应Ⅱ轴轴频，所以Ⅱ轴上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大五综合应用题（每题10分，共2题，合计20分）2、单边指数函数()(0,0)txtAet与余弦振荡信号tty0cos)(的乘积为z(t)=x(t)y(t),在信号调制中,x(t)叫调制信号,y(t)叫载波,z(t)便是调幅信号。请用图解方法定性画出)(tx、)(ty、)(tz的时域、频域波形，并加以简要说明。解：(3分)（3分）（4分）56得分评卷人学院班级学号姓名……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………2、有一圆柱形压力传感器，其弹性原件的外径为600mm，内径为120cm，弹性模量E=2.0105MPa波松比为=0.3，在测量前估计最大载荷约为33520KN，并略有偏载。所设计的测量系统的联桥方式如图所示，用YD-15动态电阻应变仪放大。问：1）此种组桥方式能否消除偏载的影响？2）确定YD-15动态电阻应变仪衰减档？3）应变仪外接负载为Rfz=16Ω，计算其输出电流大小。应变仪参数如下：衰减档档位131030100测量范围（）±100±300±1000±3000±10000灵敏度负载电阻（）121620501000灵敏度(mA/）0.250.0930.0250.0110答：（1）能消除偏载的影响.)(8.8025.617)3.01()1()(5.6171025.123)(5.1232712961033520)(271296)120600(4)(4)2(5322222仪EMPaAFmmdDA应变仪选10档（3）由表可知16Ω负载时的灵敏度为0.093mA/με，于是，输出电流的幅值I=)mA(47.710/093.08.8023/093.0仪78