机械工程测试技术期末试题第四组
一、填空题(每空1分，共10分)
1.. 用滤波的方法从信号提取的频率成分越窄，即带宽越小，需要的时间就越 。
2. 测试信号调理电路主要有 、 、 。
3. 测试系统的线性度和滞后度是由 误差引起的；而重复性误差是由 误差引起的
4、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合 、 的变化，才能使输出有最大值
5. 将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。
6. 若采样频率过低，不满足采样定理，则被采样的频
谱会发生_______现象。
7. 信号分析的过程主要包括： 、 。
8. 当把石英等晶体置于电场中，其几何尺寸将发生变
化，这种由于外电场作用导致物质机械变形的现象称
为 。
9．余弦函数只有 谱图，正弦函数只有
谱图。
10. 图1所示电桥的输出为_________。
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40分)
1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将( )。
A．增大 B．减少 C.不变 D.变化不定
2．调制可以看成是调制信号与载波信号( )。
A相乘 B．相加 C．相减 D.相除
3. 下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件（ ）
A. 波登管 B．膜片 C．波纹管 D．电阻应变片
4. 测试装置的传递函数H(S)的分母与( )有关。
A.输入量x(t) B. 输出量y(t)
C.输入点的位置 D. 装置的结构
5. 对于单向应力状态的测量，贴应变片时，应变片的方向与主应力方向应该相交成（ ）
A.0° B．45° C．90° D．30°
6. 差动式电感传感器和差动式电容传感器具有( )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
7. 欲进行旋转齿轮的转速测量，宜选用( )传感器。
A.压电式 B. 磁电式 C. 电阻式 D. 热电式
8. 为使压电式传感器的灵敏度不受电缆长短的影响，应选用( )放大器。
A.电压 B. 比例 C. 电荷 D. 差动
9. 常用于对调幅波解调的装置是( )
A.乘法器 B. 滤波器 C. 鉴频器 D. 相敏检波器
10. 为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用 放大器。
A 电压 B 电荷 C 微分 D 积分
11. 数字信号的特征是( )
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
12. 平稳随机过程必须 。
A 连续 B统计特征与时间无关 C 各态历经 D 统计特征等于时间平均
13. 恒带宽比滤波器(信频程滤波器) 的带宽B 与中心频率f n ( )
A.比值为常数 B. 无关 C. 成正比 D. 成反比
14. 一选频装置，其幅频特性在f 1～f 2区间急剧衰减(f2>f1) ，在0～f 1和f 2～∞之
间近乎平直，这叫( )滤波器。
A.低通 B. 高通 C. 带通 D. 带阻
15. 电荷放大器是一个( )放大器。
A.高增益，带电阻反馈的运算 B. 低增益，带电容反馈的运算
C.高增益，带电容反馈的运算 D. 高增益的电桥
16. 哪个 不属于测试系统的静特性 （ ）
A. 灵敏度 B. 线性度 C. 回程误差 D. 阻尼系数
17. 结构型传感器是依靠 的变化实现信号变换的。
A.本身物理性质 B.体积大小 C.结构参数 D.电阻值
18. 不能用涡流式传感器进行测量的是 。
A.位移 B.材质鉴别 C.探伤 D.非金属材料
19.. 电路中鉴频器的作用是 。
A. 使高频电压转变成直流电压 B.使电感量转变为电压量
C. 使频率变化转变为电压变化 D.使频率转变为电流
20. 设有一电路，R 1是工作桥臂，R 2，R 3，R 4是固定电阻，且R 1=R 2=R 3=R 4。工作时R 1→R 1+2∆R 1，则电桥输出电压e y ≈（ ）。e 0为电桥的电源电压。
（1）∆R 1∆R ∆R 2∆R 1e 0 （2）1e 0 （3）1e 0 （4）e 0 4R 12R 1R 1R 1
三、问答题(每小题6分，共30分)
1. 下面四个图分别是哪一种滤波器的幅频曲线特性图，并说明各自的工作特征。
2 .有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以ᨀ高灵敏度。试问，在下列情况下，是否可ᨀ高灵敏度？说明为什
么？
1）半桥双臂各串联一片；
2）半桥双臂各并联一片。
3. 电容式、电感式、电阻应变式传感器的测量电路有何异同？举例说明 .
传感器测量电路种类繁多
4. 说明测试系统的构成及各组成部分的作用。
5、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？
四、计算题(每小题10分，共20分)
1.. 用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变ε。其贴片及组桥方法如图所示。已
' =120Ω，上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数知图中R 1=R 1' =R 2=R 2
k =2。应变值ε=10⨯10-3，电桥供桥电压u i =3V 。试分别求出如图组成桥路时
的输出电压u o =
?
2. 、一电容传感器，其圆形极板r = 4mm，工作初始间隙δ0 =0.3mm，
（1）工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±1μm ，求电容的变化量。
（2）如果测量电路灵敏度S 1=100mv/pF，读数仪表灵敏度S 2=5格/mv，在
Δδ=±2μm 时，读数仪表的指示值变化多少格？（ε0 = 8.85×10-12 F/m）
参考答案
一、填空题(每空1分，共10分)
1. 长
2、电桥、放大、调制解调电路
3、系统、随机
4. 相邻相反 相对相同
5. 灵敏度，温度
6. 频混(或混叠)
7、信号加工、信号变换，提取又有信号的过程
8. 逆压电效应
9．实频；虚频
10.0
二．选择题
1.C 2.A 3.D 4.D 5.A 6.C
8.C 9.D 10.B 11.D 12.B 13.A
15.C 16.D 17.C 18.D 19.C 20.A
三．简答题 7.B 14.D
1. 答：①低通滤波器 0f 2的频率成分极大地衰减；（1’）
②高通滤波器 f 1
2. 答：电桥的电压灵敏度为
,
即电桥的输出电压
和电阻的相对变化成正比。由此可知：
1）半桥双臂各串联一片，虽然桥臂上的电阻变化增加1倍，但桥臂总电阻也增加1倍，其电阻的相
对变化没有增加，所以输出电压没有增加，故此法不能ᨀ高灵敏度；
2）半桥双臂各并联一片，桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一半，
电阻的相对变化也没有增加，故此法也不能ᨀ高灵敏度。
3. 答
电阻应变式传感器的测量电路：电桥电路（直流电桥和交流电桥）。
相同点：都可使用电桥电路，都可输出调幅波。电容、电感式传感器都可使用调幅电路、调频电路等。
不同点：电阻应变式传感器可以使用直流电桥电路，而电容式、电感式则不能。另外电容式、电感式
4. 答
（1） 传感器：在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系，它直接感受 被测量并将其转换成电信号。是测试系统中的关键部件。
（2） 中间转换电路（信号调理电路）：作用是将传感器的输出信号 进行传输、放大 和转换，使其适合显示、纪录、数据处理。
（3） 信号处理单衣：它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理
（如：计算、频谱分析、数据储存等）
显示、记录部分：作用是输出测试结果。
5. （1）相同之处在于：
都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且dR/R=(1+2H)ε+λE ε, 其中H 为材料的泊桑比，E 为材料的弹性模量，(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化，λE ε是由电阻率的变化引起的阻值变化。
（2）不同的是，电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以dR/R≈(1+2H)ε， S ≈1+2H；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻 变化。所以dR/R=λE ε，S ≈λE 。
（3）各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。
四．计算题
1. 解：如图（b ）组桥时的输出电压为
u o =(R 1+∆R 1R +∆R R 1∆R 1-) u i =1⋅u i -u i =⋅u i =k εu i =0.03(V ) R 1+∆R +R 2-∆R 2R +R R 1+R 222R 2
如图（c ）组桥时的输出电压为
R 1+∆R 1+R 1' +∆R 1' R u o =(-) u i ' ' R 1+∆R 1+R 1' +∆R 1' +R 2+R 2-∆R 2-∆R 2R +R
=2R +2∆R 11∆R u i -u i =u i =0.03(V ) 4R 22R
3. 解：（1）∵S=εεA∆c =-0
2 ∆δδ0
=-4.94×10-9F/m
∴当∆δ=±2Hm 时，
∆c =S•∆δ=-4.94×10-9F/m×（±1×10-6m ）
=-+4.94×10-15F
（2）读取仪表的变化格数为：
4.94×2×10-15×1012S 1•S 2=4.94×10-3×100×5*2
=5（格）