工程测试技术(习题集）中国农业大学工学院机电工程系2005.10
工程测试技术 （习题集） 中国农业大学 工学院机电工程系 2005.10
绪论1-1．什么是工程测试？1-2.叙述工程测试技术在信息技术中的地位和作用。1-3.工程测试技术的发展可以分为哪几个阶段？工程测试技术的任务是什么？1-4.测试系统有那些环节，各个环节的功能是什么？1-5.1-6.学习工程测试技术的目的是什么？第一章测试系统的基本特性1-7.1什么是线性系统？线性系统的基本特性有哪些？1-8.什么是静态特性？叙述评价测量装置静态特性的指标及其含义。1-9.1什么是动态特性？如何描述测量装置的动态特性？1-10．名次解释：传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数。1-11.如何计算串联和并联环节的传递函数?？1-12.一阶和二阶系统有哪些基本特性31-13．如何计算测试装置对输入信号的响应？1-14．测试失真的原因是什么？如何设计不失真测试系统？1-15.怎样测试测量装置的动态特性？1-16．名次解释：真值、误差、绝对误差、相对误差、引用误差、精度。1-17．根据误差的特点和性质，叙述误差的种类、特点、产生原因和消除方法。1-18.处理测量结果的步骤有哪些？1-19。将一台灵敏度为40pC/kPa的压电式力传感器与一台灵敏度调整到0.226mV/pC的电荷放大器相联，其总灵敏度是多少？1-20.试判断下列结论的正误：1）在线性不变系统中，当初始条件为0时，系统输出量与输入量之比的拉普拉斯变换称为系统的传递函数
绪 论 1-1． 什么是工程测试？ 1-2． 叙述工程测试技术在信息技术中的地位和作用。 1-3． 工程测试技术的发展可以分为哪几个阶段？ 1-4． 工程测试技术的任务是什么？ 1-5． 测试系统有那些环节，各个环节的功能是什么？ 1-6． 学习工程测试技术的目的是什么？ 第一章 测试系统的基本特性 1-7． 什么是线性系统？线性系统的基本特性有哪些？ 1-8． 什么是静态特性？叙述评价测量装置静态特性的指标及其含义。 1-9． 什么是动态特性？如何描述测量装置的动态特性？ 1-10．名次解释：传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数。 1-11．如何计算串联和并联环节的传递函数？ 1-12．一阶和二阶系统有哪些基本特性？ 1-13．如何计算测试装置对输入信号的响应？ 1-14．测试失真的原因是什么？如何设计不失真测试系统？ 1-15．怎样测试测量装置的动态特性？ 1-16．名次解释：真值、误差、绝对误差、相对误差、引用误差、精度。 1-17．根据误差的特点和性质，叙述误差的种类、特点、产生原因和消除方法。 1-18．处理测量结果的步骤有哪些？ 1-19．将一台灵敏度为 40pC/kPa 的压电式力传感器与一台灵敏度调整到 0.226mV/pC 的电荷放大器相联，其总灵敏度是多少？ 1-20．试判断下列结论的正误： 1）在线性不变系统中，当初始条件为 0 时，系统输出量与输入量之比的拉 普拉斯变换称为系统的传递函数
2）当输入信号x(t)一定时，系统的输出y(t)将完全取决于传递函数H（S)，而与系统的模型无关。3）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。4）测试装置的灵敏度愈高，其测量范围就愈大。5）一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz的单一频率的正弦信号，则必然导致输出波形失真1-21．有两个温度计，一个响应快，能在6s内达到稳定，一个响应慢，需要15s内才能达到稳定，请问两个温度传感器谁的时间常数小？1-22．用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期分别为1s，2s，5s的正弦信号，问幅值误差是多少？1-23.求周期信号x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-45)通过传递函数H(s)=1/(0.005s+1)的装置后所得到的稳态响应。1-24。气象气球携带一种时间常数为15s的一阶温度计，以5m/s的上升速度通过大气层。设温度按每升高30m下降0.15℃的规律变化，气球将温度和高度数据用无线电信号送回地面。在3000m处所记录的温度为-1℃。试问实际出现-1℃的真实高度是多少？1-25．想用一个一阶系统做100Hz的正弦信号测量，如要求限制振幅误差在5%以内，那么时间常数应取为多少？若用该系统测量50Hz的正弦信号，问此时的振幅误差和相角差是多少？1-26。求频率响应函数为(+00/a(157536+176/a-α)的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应1-27.对于二阶装置，设计时为何要取阻尼比=0.6～0.8？、一个优良的测量系统，当测取一个理想的三角波时，也只能做到工程意1-28.义上的不失真，为什么？1-29。设一力传感器为二阶环节。已知其固有频率为800Hz，阻尼比为=0.14，当测量幅值为10kg，频率为400Hz的力参量时，其测得的信号幅值为多少？1-30．什么是测量准确度、精密度和精确度？
2）当输入信号 x(t)一定时，系统的输出 y(t)将完全取决于传递函数 H（S）， 而与系统的模型无关。 3）传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。 4）测试装置的灵敏度愈高，其测量范围就愈大。 5）一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个 1000Hz 的单一 频率的正弦信号，则必然导致输出波形失真。 1-21． 有两个温度计，一个响应快，能在 6s 内达到稳定，一个响应慢，需要 15s 内才能达到稳定，请问两个温度传感器谁的时间常数小？ 1-22． 用一个时间常数为 0.35s 的一阶装置去测量周期分别为 1s，2s，5s 的正 弦信号，问幅值误差是多少？ 1-23． 求周期信号 x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-45o )通过传递函数 H(s)=1/(0.005s+1)的装置后所得到的稳态响应。 1-24． 气象气球携带一种时间常数为 15s 的一阶温度计，以 5m/s 的上升速度通 过大气层。设温度按每升高 30m 下降 0.15o C 的规律变化，气球将温度和 高度数据用无线电信号送回地面。在 3000m 处所记录的温度为-1 o C。试问 实际出现-1 o C 的真实高度是多少？ 1-25． 想用一个一阶系统做 100Hz 的正弦信号测量，如要求限制振幅误差在 5% 以内，那么时间常数应取为多少？若用该系统测量 50Hz 的正弦信号，问 此时的振幅误差和相角差是多少？ 1-26． 求频率响应函数为 的系统对正弦输入 x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应。 1-27． 对于二阶装置，设计时为何要取阻尼比 ζ=0.6～0.8？ 1-28． 一个优良的测量系统，当测取一个理想的三角波时，也只能做到工程意 义上的不失真，为什么？ 1-29． 设一力传感器为二阶环节。已知其固有频率为 800Hz，阻尼比为 ζ=0.14， 当测量幅值为 10kg，频率为 400Hz 的力参量时，其测得的信号幅值为多 少？ 1-30． 什么是测量准确度、精密度和精确度？
1-31．量程为10A的0.5级电流表经检定在示值5A外的示值误差最大，其值为15mA，问该表是否合格？1-32.对约为70V的电压进行测量，现有两只电压表可供选择；一只的量程为100V，级别为1.0级；另一只量程为200V，级别为0.5级。问用哪一只电压表测量合适？1-33。对某工况下的转速（单位rpm)进行8次等精度测量，所测数值为1802.40，1802.50,1802.38,1802.48,1802.42,1802.46,1802.45,1802.43求该工况下的转速及误差。1-34。对某测量重复测量数据如下：25.6，25.2，25.9，25.3，25.7，26.8，25.5，25.4，25.5，25.6。试判断该数据中是否含有粗大误差。1-35.已知某温度计测量范围0~200℃，检验测试其最大误差△Ymax=4℃，求其满度相对误差，并根据精度等级标准判断精度等级。1-36．检定一台1.5级刻度0~100Pa压力传感器，现发现50Pa处误差最大为1.4Pa，问这台压力传感器是否合格？1-37。若一阶传感器的时间常数T=0.01s，传感器响应幅值差在10%范围内，此时αT最高值为0.5，试求此时输入信号的工作频率范围？1-38.某力传感器为一典型的二阶振荡系统，已知该传感器的自振频率f0=1000Hz，阻尼比=0.7，试求用它测量频率为600Hz的正弦交变力时，其输出与输入幅值比k(α)和相位差Φ（)各为多少?1-39.已知某二阶系统传感器的自振频率fO=10kHz，阻尼比。=0.5，若要求传感器输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作范围？
1-31． 量程为 10A 的 0.5 级电流表经检定在示值 5A 外的示值误差最大，其值为 15mA，问该表是否合格？ 1-32． 对约为 70V 的电压进行测量，现有两只电压表可供选择；一只的量程为 100V，级别为 1.0 级；另一只量程为 200V，级别为 0.5 级。问用哪一只 电压表测量合适？ 1-33． 对某工况下的转速（单位rpm）进行8次等精度测量，所测数值为1802.40， 1802.50，1802.38，1802.48，1802.42，1802.46，1802.45，1802.43， 求该工况下的转速及误差。 1-34． 对某测量重复测量数据如下：25.6，25.2，25.9，25.3，25.7，26.8， 25.5，25.4，25.5，25.6。试判断该数据中是否含有粗大误差。 1-35． 已知某温度计测量范围 0～200℃，检验测试其最大误差△Ymax=4℃，求 其满度相对误差，并根据精度等级标准判断精度等级。 1-36． 检定一台 1.5 级刻度 0～100Pa 压力传感器，现发现 50 Pa 处误差最大为 1.4 Pa，问这台压力传感器是否合格? 1-37． 若一阶传感器的时间常数τ=0.01s，传感器响应幅值差在 10％范围内， 此时ωτ最高值为 0.5，试求此时输入信号的工作频率范围? 1-38．某力传感器为一典型的二阶振荡系统，已知该传感器的自振频率 f0=1000 Hz，阻尼比ξ=0.7，试求用它测量频率为 600 Hz 的正弦交变力时，其输 出与输入幅值比 k(ω)和相位差φ(ω)各为多少? 1-39．已知某二阶系统传感器的自振频率 f0=10 kHz，阻尼比ξ=0.5，若要求传 感器输出幅值误差小于 3％，试确定该传感器的工作范围?
第二章传感器什么是金属材料的应变效应？什么是半导体材料的压阻效应？2-1.2-2.比较金属丝应变片和半导体应变片的相同点和不同点？2-3．什么是金属应变片的灵敏度系数？它与金属丝灵敏度系数有何不同？2-4.采用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用温度补偿方法有哪些?2-5.电容式传感器有哪些优点和缺点？何为电感式传感器？电感式传感器分哪几类？各有何特点？2-6.说明差动式电感传感器与差动变压器式传感器工作原理的区别。2-7.2-8.电涡流式传感器有何特点？画出应用于测量板材厚度的原理框图何为压电效应？正压电效应传感器能否测量静态信号？为什么？2-9.2-10.压电式传感器的前置放大器作用是什么？比较电压式和电荷式前置放大器各有何特点，说明为何电压灵敏度与电缆长度有关，而电荷灵敏度与电缆长度无关？2-11．热电偶测温原理是什么？2-12.什么叫热电效应？热电偶产生热电势的必要条件是什么？2-13.试述热电阻测温原理。常用热电阻的种类有哪些？2-14.热敏电阻测温有什么特点？热敏电阻可分为几种类型22-15.何谓霍尔效应？用霍尔元件可测量那些物理量？请举出三个例子说明？2-16．光电效应可分为几类？说明其原理并指出相应的光电器件。2-17.说明CCD图像传感器输出信号的特定。2-18.气体传感器按其功能可分为几种类型？2-19.选用传感器的基本原则是什么？在实际中如何运用这些原则？2-20.谷欲测量液体压力，拟采用电容传感器、电感传感器、电阻应变片传感器和压电传感器，请绘出可行的方案原理图？2-21．在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？2-22.举出五种你熟悉的机械式传感器，并说明他们的变换原理。2-23．电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何根据具体情况选用？
第二章 传感器 2-1． 什么是金属材料的应变效应？什么是半导体材料的压阻效应？ 2-2． 比较金属丝应变片和半导体应变片的相同点和不同点？ 2-3． 什么是金属应变片的灵敏度系数？它与金属丝灵敏度系数有何不同？ 2-4． 采用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用温度补偿方法有哪 些？ 2-5． 电容式传感器有哪些优点和缺点？ 2-6． 何为电感式传感器？电感式传感器分哪几类？各有何特点？ 2-7． 说明差动式电感传感器与差动变压器式传感器工作原理的区别。 2-8． 电涡流式传感器有何特点？画出应用于测量板材厚度的原理框图。 2-9． 何为压电效应？正压电效应传感器能否测量静态信号？为什么？ 2-10．压电式传感器的前置放大器作用是什么？比较电压式和电荷式前置放大 器各有何特点，说明为何电压灵敏度与电缆长度有关，而电荷灵敏度与电 缆长度无关？ 2-11．热电偶测温原理是什么？ 2-12．什么叫热电效应？热电偶产生热电势的必要条件是什么？ 2-13．试述热电阻测温原理。常用热电阻的种类有哪些？ 2-14．热敏电阻测温有什么特点？热敏电阻可分为几种类型？ 2-15．何谓霍尔效应？用霍尔元件可测量那些物理量？请举出三个例子说明？ 2-16．光电效应可分为几类？说明其原理并指出相应的光电器件。 2-17．说明 CCD 图像传感器输出信号的特定。 2-18．气体传感器按其功能可分为几种类型？ 2-19．选用传感器的基本原则是什么？在实际中如何运用这些原则？ 2-20．欲测量液体压力，拟采用电容传感器、电感传感器、电阻应变片传感器和 压电传感器，请绘出可行的方案原理图？ 2-21．在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？ 2-22．举出五种你熟悉的机械式传感器，并说明他们的变换原理。 2-23．电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？ 应如何根据具体情况选用？