测试技术简答题

1 欲使测量结果具有普遍科学意义的条件有哪些？欲使测量结果具有普遍科学意义的条件有哪些？ 非电量电测法的基本思想是什么？常用非电量电测系统的组成部分包括哪些环节，并说明非电量电测法的基本思想是什么？常用非电量电测系统的组成部分包括哪些环节，并说明 各组成部分的主要作用？各组成部分的主要作用？ 答：非电量电测法的基本思想： 通过某一转换装置（传感器） ，根据相应的工作原理或准则， 将被测非电量转换成电信号进行测量。 一个完整的测试系统包括以下几部分： 传感器、信号变换与测量电路、 显示与记录器及 数据处理器、打印机等外围设备。 （或传感器，中间调理电路及记录显示设备。或一次仪表， 二次仪表，三次仪表。 ）如图 1 所示。 指示仪器 被测 非电量 传感器 电量 测量电路 电量 记录仪器 数据处理仪器 打印机 （1）传感器是测试系统实现测试的首要关键环节，它的作用是将被测非电量转换成便于放 大、记录的电量。 （2）中间变换与测量电路依测量任务的不同而有很大的伸缩性。在简单的测量中可能完全 省略， 将传感器的输出直接进行显示或记录。 在一般的测量中信号的转换 （放大、 调制解调、 滤波等）是不可缺少的，可能包括多台仪器。复杂的测量往往借助于计算机进行数据处理。 如果是远距离测量，则数据传输系统是不可少的。 （3）显示与记录器的作用是把中间变换与测量电路送来的电压或电流信号不失真地显示和 记录出来。 何为直接测量及间接测量？两种测量方法的主要区别是什么？何为直接测量及间接测量？两种测量方法的主要区别是什么？ 直接测量直接测量：无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值的测量为直接测量。 例如要测量一根圆钢的长度，最常用的办法是用一把钢皮尺和它作比较。 例如要测量体温，最常用的是水银温度计。根据水银热胀冷缩的物理规律，温度越高， 水银膨胀得越利害， 毛细管中的水银柱就上升得越高， 水银柱的高度和体温之间有着确定的 函数关系，可以用水银柱的高度作为被测温度的量度。 间接测量间接测量：在直接测量的基础上，根据已知的函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。 例如在弹道实验中测量弹丸的初速， 就是先用直接测量测出两靶之间的距离和弹丸飞过这段 距离所需要的时间， 然后由平均速度公式计算出弹丸的飞行速度。 这种测定弹丸速度的方法， 属于间接测量。 2 周期信号频谱结构有哪些特点？对周期信号进行频谱分析时，一般采用何种数学方法？简周期信号频谱结构有哪些特点？对周期信号进行频谱分析时，一般采用何种数学方法？简 要说明周期信号与时限信号频谱分析方法的差异。要说明周期信号与时限信号频谱分析方法的差异。 周期信号的频谱结构有三个特点： a、离散性：频谱由一条条不连续的谱线组成，是离散的； b、谐波性：各频率分量符合谐波关系，其频率是基频的整数倍； c、收敛性：谐波分量的幅值有随其阶数的增高而逐渐减小的总趋势。 图 1 测试系统的组成 周期信号的频谱分析采用傅里叶级数展开的方法进行； 时限信号的频谱分析采用傅里叶变换的方法进行。 画出下述信号的幅度谱及相位谱。画出下述信号的幅度谱及相位谱。 x(t) 10010cos(200t 30)20cos(400t 45)30cos(600t 60) A 30 20 10  0200400600  300 450 600 0 200400600  ф 3 3 仪器在静态条件下响应的变化量和与之相对应的输入的变化量的比值称为仪器在静态条件下响应的变化量和与之相对应的输入的变化量的比值称为 不失真测量条件除要求测量装置幅频特性是常值外，其相频特性要求满足不失真测量条件除要求测量装置幅频特性是常值外，其相频特性要求满足 二阶线性测量系统的阻尼率越小，则其对阶跃响应的超调量二阶线性测量系统的阻尼率越小，则其对阶跃响应的超调量 描述测量系统静态工作特性的技术指标主要有灵敏度、线性度、迟滞、分辨率、量程等，描述测量系统静态工作特性的技术指标主要有灵敏度、线性度、迟滞、分辨率、量程等， 请给出灵敏度的定义，并结合典型二阶系统讨论灵敏度选择的具体注意事项，举例说明这请给出灵敏度的定义，并结合典型二阶系统讨论灵敏度选择的具体注意事项，举例说明这 些特性指标如何获得？些特性指标如何获得？ 灵敏度 k 是传感器在静态条件下输出量的变化Δy 和与之相对应的输入量变化Δx 的比值。 非线性通常也称为线性度， 是指传感器的实际输入输出特性曲线对于理想线性输入输出 特性的接近或偏离程度。 重复性表示传感器在同一工作条件下，按同一方向作全量程多次（3 次以上）测量时， 对于同一个激励量其测量结果的不一致程度。 迟滞亦称滞后量、滞后或回程误差， 表征传感器在全量程范围内，输入量由小到大（正 行程）或由大到小（反行程）两者静态特性不一致的程度。 对测量系统进行静态标定的作用有哪些？对测量系统进行静态标定的作用有哪些？ 答：1）确定仪器或测量系统的输入—输出关系，赋予仪器或测量系统分度值； 2）确定仪器或测量系统的静态特性指标； 3）消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度。 推导测量系统不失真测量的条件，并说明典型二阶测量系统追求阻尼比为～的原因。推导测量系统不失真测量的条件，并说明典型二阶测量系统追求阻尼比为～的原因。 解：①在时域内， 测量系统输出和输入应满足下列关系: y(t)  A 0 x(t  0 ) 符号意义如教科书所述。 取傅里叶变换，得到 Y( j)  A 0e  j0X( j) 可见，如果输出的波形要无失真地复现输入波形，则测量系统的频率响应应当满足： H( j)  Y( j)  A 0e  j0 X( j) 即 A()  A 0 常数，()   0 就是说，理想的测量系统的幅频特性应当是常数， 相频特性应当是线性关系， 否则就会产生 失真。 ②取合适的阻尼比的目的是获得宽的工作频带范围，一般当取~时，二阶系统幅频 特性的平直段最宽。 在讨论典型二阶测量系统时，共涉及到了如下几个频率：无阻尼固有频率在讨论典型二阶测量系统时，共涉及到了如下几个频率：无阻尼固有频率f 0、有阻尼固有 、有阻尼固有 频率频率f d 、有阻尼共振峰频率、有阻尼共振峰频率f r ，请给出这几种频率的关系。，请给出这几种频率的关系。 典型的欠阻尼(1)二阶测量系统的阶跃响应函数表明，其瞬态响应是以  d  n 12 作衰减振荡的，称为有阻尼圆频率。 212 rn 有阻尼共振峰圆频率有阻尼共振峰圆频率 求周期信号求周期信号x(t)  3sin(100t 45 )通过传递函数为通过传递函数为H(s)  态响应。态响应。 0 1 的测量系统后的稳的测量系统后的稳 0.005s 1 由于是稳态输出，故输出形式为y(t)  Asin(100t ) 由系统的传递函数 H(S)得其幅、相频特性函数分别为： A()  1 1(0.005)2 ， ()  arctan(0.005) 又输入为 x(t)  3sin(100t 45) 对x(t)，其稳态输出y(t)的幅值和相角分别为： A  A(