测试传感简答

周期信号与非周期信号的频谱各有何特点？
周期信号的频谱特点为：（1）频谱由一系列不连续的谱线组成（2）每条谱线只出现在基波频率的整数倍上（3）其谱线高度表示各次谐波分量的幅值或相位角。
非周期信号的频谱特点为：（1）非周期信号的频谱是连续的，包含了从零到无穷大的所有频率分量（2）非周期信号的频谱由频率密度函数来描述，表示单位频宽上的幅值或相位（3）非周期信号的频域描述的数字基础为傅里叶变换。
从时域和频域两个角度简述实现系统不失真测试的条件。
在时域如果输入y(t)与x(t)满足y(t)=kx(t)表明输出信号仅仅是幅值上放大了k倍，输出无滞后，波形相似；如果输入y(t)与x(t)满足y(t)=kx(t-t0)表明输出信号除幅值放大了k倍，时间上有一定的滞后，波形仍然相似，表明时域不失真。
在频域，对时域信号进行傅里叶变换，可得到其幅频特性和相频特性：A（w）=k,φ(w)=-wt0,表明测试系统频域描述不失真测试的条件是:系统的幅频特性为常数，具有无限宽的通频带；相频特性是过原点向负方向延伸的直线。
简述影响自感式传感器灵敏度的因素及影响规律。
由于L=(W平方u0A)/2δ,那么影响自感式传感器灵敏度的因素为：线圈匝数W，气隙导磁截面积A，气隙厚度δ；其影响规律为：当线圈匝数确定后，L与气隙导磁截面积成正比，与气隙成反比，如果保持面积不变，L是气隙的单值函数。
设单片压电元件的电容为Ca’,电荷为Q’,电压为Ua’.当两片压电元件并联时，电容Ca电荷Q，电压U，各为多少？并联时适用于测量哪一类信号？
当两片压电元件并联时，电容Ca=2Ca’,电荷Q=2Q’，电压U=Ua’；两片压电元件并联时输出地电荷量大，电容量大，时间常数亦大，适用于测量缓变信号和以电荷为输出的场合。
测温传感器有哪些？简单说明选择哪一种传感器测量以下装置的温度
一罐水（b）熔化的铁水（c）内燃机上的部件
答：测温传感器有：膨胀式传感器、电阻式传感器和热电偶式传感器三种；
一罐水的测温度可使用玻璃液体膨胀式温度计
熔化的铁水测温度可使用辐射温度计或热敏电阻探测器或热电探测器
内燃机上的部件测温度可使用热电偶式传感器或热敏电阻
简述热电偶的工作原理
两种不同的金属导体A和B组成一个闭合回路时，若两个结合点的温度不同，则在回路中就有电流产生，这种现象称为热点效应。由理论分析可知，热电势是由两个导体接点的接触电势和同一导体的温差电势组成的。
二阶测试装置广泛采用阻尼比为0.6-0.8的原因是什么？
阻尼比为0.6-0.8，w<0.6w0时（1）相角数值较小，相频特性曲线接近于

直线（2）幅频在w<0.6w0范围内的变化不超过5%，波形失真较小（3）系统响应速度快，动态误差小。
叙述二阶系统的特点.
二阶系统也是一个低通环节（2）二阶系统的频率响应与阻尼比ε有关（3）二阶系统的频率响应与固有频率w0有关，当ε一定时，W0越大，则响应速度越快，反之越慢。
叙述布片、接桥原则
根据线性元件受力后应力应变分布情况，应变片布置在弹性元件产生变应最大的位置，并沿主力方向贴片，贴片处的应变尽量与外载荷呈线性关系，同时应注意，使该处不受非待测力的干扰影响。（2）根据电桥的和差特性，将应变片布置在弹性元件具有正负极性的应变区，并选择适当的接桥方式，可以使输出地灵敏度最大，同时又能排除非待测力的影响并进行温度补偿。
常见的一阶系统的质量为0的弹簧。
阻尼机械系统，RC电路，RL电路，液注式温度计，热电偶测温系统等。
11.自相关函数与功率谱密度函数之间有何关系？
答：功率谱致密度函数是自相关函数的傅里叶变换
12.在测量电路中，干扰和噪声的存在模式有？
答：恒压源+串联干扰，恒流源+串联干扰，恒压源+公共接地干扰。
13.什么是压电效应和逆压电效应？为什么同一个压电晶体既可以作为超生发生器，又可以作为接收器？
答：某些物质受压后其表面产生电荷，压力消除电荷消失的现象称为压电效应；将这类物质置于电场当中则会产生变形的现象称为逆压电效应，因为这类物质既有压电效应又有逆压电效应。
14.保证测试系统安全的可能途径有哪些？
答：通常有两种：气压测量系统和齐纳屏蔽电路
15.超声波在空气介质中的传播速度C取决于哪些因素？
答：超声波在空气介质中的传播速度C取决于气压P，比热率r和密度p
16.系统动态补偿的常用方法
答：四种方法：（1）对于一阶系统，减小τ；对于二阶系统，增大wn（2）二阶系统，ε=0.7
(3)开环动态补偿技术（4）高增益负反馈闭环系统
17.干扰与噪声的区别是什么？
答：噪声一般是指随机的普遍存在的非信号。干扰是非信号的总称，有时专指对别的接收机有意义，但对不接收无用的信号
18.简述非线性和环境影响系统测量误差的方法及原理
答：（1）隔离法（2）零环境灵敏度法（3）相反环境输入法（4）高增益负反馈法
19.压电式加速度传感器的结构原理是什么？
答：在传感器座上安装着压电晶体材料，再用一个质量为M的质量块压紧。压电式加速度传感器的工作原理是：当传感器随着振动体振动时，质量块产生与被测试对象同样的振动，其加速度与被测试对象的加速度a相同，说明质量块受到压电晶体传递的

外力F=Ma，即压电晶体收到同样大小的压力，此时，晶体上的电荷与Ma成正比，所以电荷的大小可以用来表示加速度
20．一阶线性系统和二阶线性系统的传递函数表达式是什么？影响一阶系统和二阶系统动态特性的主要参数是什么？如何选取？
答：一阶系统的传递函数：H（s）=S/(1+st （偷），二阶系统的传递函数：H（s）=S〖w0〗^2/(s^2+2Dw0s+〖w0〗^2)，影响一阶系统的主要参数是时间常数，它的大小将决定一阶系统的响应速度，时间常数越大，则系统响应速度越慢，反之，则系统的响应速度越快。影响二级系统的主要参数是阻尼率和固有频率。阻尼率的大小形成了几种不同的阻尼形式。即过阻尼、临界阻尼和欠阻尼状态。过阻尼时，响应曲线没有震荡，但趋近于稳态值的速度较慢；欠阻尼时，响应曲线上升速度快，但在稳态值上下产生震荡，响应趋近于稳态值的速度也将较慢，因此，它将决定二阶系统的响应速度。通常，当阻尼率在0.6-0.8时，响应较为理想。固有频率主要决定系统的工作频率范围。固有频率越大，系统的工作频率范围就越大，系统对于动态信号的适应性就会更好。
21.热电偶的基本定律？
答：有四个：均质导体定律即如果热电偶的两个电极由相同的材料组成，热电偶的两端即使有温差，其输出电势也为零，中间导体定律，中间温度定律，标准电极定律。
22.说明挡板/喷嘴位移敏感元件组成及工作原理
答：为了保证测试的安全，常常使用挡板/喷嘴位移敏感元件。挡板/喷嘴位移敏感元件由气压源、阻尼孔向喷嘴供油压力空气时，压力空气同时进入气囊和喷嘴。如果喷嘴外面和喷嘴之间的距离成反比，即挡板与喷嘴之间的距离越小，喷嘴内的压力升高越多。气囊内的压力也将随着喷嘴内压力的变化而变化。气囊内的压力将表示挡板相对于喷嘴的位移量的大小。因此，可以用来测量位移。
23.信噪比的含义是什么？信噪比小好还是大好？为什么？
答：信号与噪声或者信号与干扰的比值定义为信噪比。当然是信噪比大好。这是因为信噪比大说明信号受噪声或者干扰信号的响应程度低，信号失真的危险性小。
24.保证测试系统安全的可能途径有哪些？
答：有两个途径：（1）气压测量系统（2）齐纳屏蔽电路
25.外部干扰的途径有：电磁偶合,电容偶合，多地干扰。
26.什么是热电偶
答：热电偶是由两种不同的金属导体首尾相接，组成的闭合回路。两个导体叫做热电极，两个连接点叫做结点，一个叫热端，另一个叫冷端。热电偶依赖于热电变换原理工作，即当热电偶的两个结点上有温度差时，闭合回路里会产生热电势。当冷端温度

一定时，热电偶输出地热电势与热端温度长正比。


为什么使用压电式传感器时必须配用阻抗变换器?
因压电式传感器的输出电阻很大、电荷量很小；普通放大器输入电阻较小，不能直接放大；阻抗变换器具有输入阻抗高，输出阻抗小。
2.简述金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理有何不同?
金属电阻应变片是利用电阻应变效应；半导体应变片是利用压阻效应。
3.简述电动式激振台的基本构造和工作原理。
电动式激振台由驱动线圈、励磁线圈、磁缸、工作台面、支承弹簧及导向装置等组成；根据电磁感应原理，在工作台面的驱动线圈中通以交变电流，在磁缸的恒定磁场中产生相应的交变运动(振动)。
4.简述磁带记录仪的功能特点。
工作频带宽；信号可反复重放；多通道同时记录；信号频率可变；可与计算机配合使用。



简述压电式传感器需要配置前置放大器的原因；常用的前置放大器有哪两种?各有何特点?
因压电式传感器的输出电阻很大、电荷量很小，信号微弱；电荷放大器具有输入阻抗高，输出电压与压电式传感器电荷成正比、与反馈电容成反比；与电缆分布电容无关；电压放大器具有电路简单，成本低，压电式传感器须与电缆配套使用。
2.画出动态应变仪的原理框图。若输入应变的波形为低频简谐信号，请注明各环节的输出信号的波形。
传感器输出信号为：弱低频简谐信号 振荡器输出信号为：高频载波信号 电桥和放大器输出信号为：弱高频调幅波和强高频调幅波 相敏检波器输出信号为：具有正负极性的高频调幅波 低通滤波器输出信号为：强低频简谐信号
3.差动变压器是哪一类传感器?它的工作原理和输出特性是什么?
.差动变压器属于电感式传感器；由可动铁芯和二个次级线圈组成差动变压器，当铁芯移动时，二个互感变化，形成差动电压；输出的调幅波与铁芯位移成正比。



1.在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定那些静态特性?
在静态测量中，根据绘制的定度曲线，可以确定测量系统的三个静态特性：灵敏度，非线性度，回程误差。
2.设载波的中心频率为f0试根据图a、图b所示调制信号定性画出相应调频波波形。
调频波波形频率f与中心频率f0和调制波幅值的关系f=f0±Δf,Δf为频率偏移，与X(t)幅值成正比。
3.回答下列函数哪些是周期函数、哪些是非周期函数： x1(t)=sin3ωt，x2(t)=e-t，x3(t)=esinωt，x4(t)=δ(t)， x5(t)=sin12t??????
x1(t) x3(t) x5(t)周期函数，x2(t) x4(t)非周期函数
4.简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭矩传感器。
1)轴类零件受扭矩作用时

，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩，如电阻应变式扭矩传感器。 2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。
5.简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。
.布置原则有： (1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳； (2)在复合载荷下测量，能消除相互干扰； (3)考虑温度补偿作用； 单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温度补偿作用。




1．简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。
传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比,但容易受电缆电容的影响。 传感器与电荷放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。
2．回答与直线式感应同步器有关的下列问题： （1）它由哪两个绕组组成？ （2）鉴相式测量电路的作用是什么？
（1）由固定绕组和滑动绕组组成。 （2）检测感应电动势的相位，从而根据相位确定位移量的大小和方向。
3．简述压磁式扭矩仪的工作原理。
压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。根据磁弹效应，当轴受扭矩作用时，轴的磁导率发生变化，从而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小。
4．说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。
主要特点是：热容量小（或热惯性小），时间常数小，反应速度快。
5．简述激光视觉传感器将条形码的信息传输的信号处理装置的工作过程。
（1）多面棱镜高速旋转，将激光器发出的激光束反射到条形码上作一维扫描。 （2）条形码反射的光束经光电转换及放大元件接收并放大后再传输给信号处理装置。

什么是测试装置的静态特性?常用哪几个特性参数来描述?
测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想定常线性系统的接近程度。 常用的特性参数有灵敏度、线性度和回程误差等。
2.实现不失真测试的条件是什么?分别叙述一、二阶装置满足什么条件才能基本上保证不失真测试。
测试装置实现不失真测试的条件是 A(ω)=A0=常数 φ(ω)=-t0ω 为能满足上述条件，对于一阶装置，时间常数τ原则上越小越好，对于二阶装置一般选取ξ=0.6～0.8，ω=0～0.58ωn。
3.调制波有哪几种?分别说明其含义，并指出常用的有哪两种。
调制波有调幅波、调频波和调相波三种。 载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波； 载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波

； 载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波； 常用的调制波有调幅波和调频波两种。
4.选用传感器时应考虑到哪些原则? 5.机械量的计算机辅助测试系统有哪几个基本环节组成?用框图示意说明。
选用传感器时应考虑到以下原则： (1)灵敏度 (2)响应特性 (3)线性范围 (4)可靠性 (5)精确度 (6)测量方式及其它 5.传感器—→抗混叠滤波器—→A/D转换器—→计算机处理器

电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？
电阻丝应变片利用导体形变引起电阻变化，半导体应变片利用半导体电阻率变化引起电阻变化。

3.选用传感器时要考虑哪些问题？
选用传感器要考虑 （1）灵敏度 （2）响应特性 （3）线性范围 （4）稳定性 （5）精确度 （6）测量方法
4.什么叫调制？什么叫解调？在测量中为何要将信号先调制然后又解调？
.把缓慢变化的信号变为频率适当的交流信号称为信号调制；把调制过的交流信号还原到原来的信号称为解调。调制的目的是为了便于信号的处理和放大。
5.光电转换元件有哪些优点？由于这些优点使它在工业技术中得到了广泛的应用。
光电转换元件的优点是：灵敏度高、体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜




信号分析和处理必需遵循的原则有哪几点？（4分）
答：① 各环节的输入量与输出量之间应保持一一对应的关系，并尽量不失真；（2’） ② 尽可能减小或消除各种干扰。
2.周期信号的频谱具有哪几个特点？（6分） =
答：① 周期信号的频谱是离散的。（2’） ② 每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。（2’） ③ 各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。工程中常见的周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。因此，在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量。（2’）

5.什么是调制和解调？为什么要调制？（5分）
答：所谓调制，就是在调制信号（测试信号）的控制下，使载波信号（工作信号）的某些参数（如幅值、频率、相位）发生变化的过程。（2’）解调，就是从已调制波中恢复出调制信号的过程一般的被测量，如力、位移、应变等，经传感器检测变换后，常常是一些缓变的电信号。（1’）经过调制后，采用交流放大，比直接用直流放大，效果好；另外，调制波抗干扰能力强，也便于传输。（2’）
6.在机械工程中常见的有哪些参数的测量？（5分） 答：
答：在机械工程的测试过程中，常见的参数测量有：应力的测量；应变的测量；扭矩的测量、振动信号的测量；声强测量；声发

射测量；位移的测量；流量的测量；压力的测量等。



1.测量按测量值获得的方法进行分类有哪些？（6’）
答：直接测量——指无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测值得测量。（等精度直接测量和不等精度直接测量）；（2’）间接测量——指在直接测量值的基础上，根据已知函数关系，计算被测量的量值的测量；（2’）组合测量——指将直接测量或间接测量与被测量值之间按已知关系组合成一组方程（函数关系），通过解方程组得到被测值得方法。（2’） 2.重复性误差和迟滞误差有何区别? （6’）
答： 重复性是指测试装置在输入按同一方向做全量程连续多次变动时，所得特性曲线不一致的程度。一般来说正行程的最大重复性偏差为? R max1，反行程的最大重复性偏差为? R max2，重复性误差取这两个最大偏差中的较大者，再以满量程输出yfs的百分数表示。即 rR=? R max/yfs)*100%（3’） 迟滞是测试装置在正反行程中输入输出曲线的不重合程度。即
rH=?H max/yfs)*100% 式中， ?Hmax是正反行程间，对于同一输入虽的最大差值。（3’）
3.什么是不失真测试，不是真测试的条件是什么？（4’） 答：
若A0，t0都是常数，如果一个测试装置，则有y（t）=A0x（t-t0），即认为该测试装置实现了不失真测量，这表明，输出信号较输入信号，幅值放大了A0倍，时间上滞后了，波形一直。对上式作傅里叶变换，有Y(w)=A0e[-jtow(次方)]X(w),所以若要实现输出波形不失真，其幅频，相频特性应满足如下条件A(w)=A0=常数，（w）=-t0w
6.电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？（5’）
答：包括电阻式、电感式、电容式三种。 电阻式传感器工作原理：把被测量转换为电阻变化的一种装置；（2’） 电感式传感器工作原理：把被测量如位移转换为电感量变化的一种装置；（2’） 电容式传感器工作原理：把被测物理量转换为电容量变化的一种装置。

什么是光电效应？光电效应具体分为哪几类？每一类请举一个应用实例。
答：当光线照射到某一物体上，此时可以看作是次物体受到遗传能量为hf的光子的不断轰击，物体由于吸收能量为hf的电子后所产生的电效应即称为光电效应。光电效应可分为三种，分别为： 外光电效应：常见元件有光电管、光电倍增管 光电导效应：常见元件有光敏电阻 光生伏特效应：常见元件有光电池、光敏晶体管
2、试述莫尔条纹的概念及其重要特征.
答：将两块栅距分别为W1和W2的光栅重叠放置，中间保持一个小间隙，且梁光栅的栅线错开一个很小的角度，那么由于光的干涉效应，光线会在两栅线重叠出形成

亮带，在两栅线的错开处形成暗带，这种明暗相间的条纹称作莫尔条纹。 莫尔条纹具有以下几个重要特征： （1）平均误差 （2）放大作用 （3）与位移的对应关系
3、简述对金属热电阻材料的要求。
答：作为电阻体的金属材料应满足以下要求： 1）电阻温度系数α要比较大，并且最好为常数，α越大，则热电阻的灵敏度越高；α为常数，将会使电阻和温度呈线性关系。 2）电阻率ρ应尽可能大，以便在同样灵敏度下减小热电阻体积，减小热惯性。 3）在热电阻的适用温度范围内，材料的物理和化学性能稳定。 4）材料的提纯、压延、复制等工艺性好，价格便宜。
4、试述热电偶测温的基本原理和基本定律。
答：热电偶的基本工作原理是物体的热电效应。当两种不同的导体A和B构成闭合回路时，只要两个连接点温度不同，回路中就会产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应。 热电偶的基本定律为：中间温度定律、中间导体定律和标准电极定律。


1．传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于精确处理和应用的另一种量的测量装置或系统。
2．静特性：指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。
3．超声波的波型有几种？是根据什么来分类的？
超声波的波型有纵波、横波、表面波（亦称瑞利波）、兰姆波。 依据超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来分。
4.简述电容式传感器的工作原理。
两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 式中:——极板间介质的介电常数， ——极板的遮盖面积； ——极板间的距离。 当被测量的变化使式中的、或任一参数发生变化时，电容量C也就随之变化。


五．粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因。（12分）
答案要点： ①环境温度变化时，由于敏感栅材料的电阻温度系数的存在，引起应变片电阻相对变化；②环境温度变化时，敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同，应变片产生附加的拉长(或压缩)，引起电阻的相对变化。

检测系统由哪几部分组成。? 说明各部分的作用
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 被测量传感器测量电路电源

指示仪记录仪数据处理仪器 检测系统的组成框图检测系统的组成框图检测系统的组成框图检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。
2传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义?
依次为主称（传感器） 被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器： C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法?如何进行?
答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，Rr和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和Rw表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻RL的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值?U，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+?U，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精

度高，特别适合于在线控制参数的测量。

6.有三台测温仪表，，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理?
解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。因此，应该选用1.5级的测温仪器。
7.什么是系统误差和随机误差?正确度和精密度的含义是什么正确度和精密度的含义是什么?它们各反映何种误差?
答：系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化的误差。随机误差则是指在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差。正确度是指测量结果与理论真值的一致程度，它反映了系统误差的大小，精密度是指测量结果的分散程度，它反映了随机误差的大小。

3-1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。
解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。
3-2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。
解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。
3-3 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？应如何针对具体情况来选用？
解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。
电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。
半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。
选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。
3-6 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。
解答：电容式传感器的测量电路

自感型变磁阻式电感传感器的测量电路：

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、电感式传感器测量电路种类繁多。
3-9 试按接触式与非接触式区分传感器，列出它们的名称、变换原理，用在何处？
解答：接触式：变阻器式、电阻应变式、电感式（涡流式除外）、电容式、磁电式、压

电式、热电式、广线式、热敏电阻、气敏、湿敏等传感器。
非接触式：涡电流式、光电式、热释电式、霍尔式、固态图像传感器等。
可以实现非接触测量的是：电容式、光纤式等传感器。
3-13 何谓霍尔效应？其物理本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举出三个例子说明。
解答：
霍尔（Hall）效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于电流和磁场方向的两侧面上将产生电位差，这种现象称为霍尔效应，产生的电位差称为霍尔电势。
霍尔效应产生的机理（物理本质）：在磁场中运动的电荷受到磁场力FL（称为洛仑兹力）作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向移动，在两侧面产生正、负电荷积累。
应用举例：电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等），流量测量，位置检测与控制，电子点火器，制做霍尔电机—无刷电机等。
3-14 试说明压电式加速度计、超声换能器、声发射传感器之间的异同点。
解答：相同点：都是利用材料的压电效应（正压电效应或逆压电效应）。
不同点：压电式加速度计利用正压电效应，通过惯性质量快将振动加速度转换成力作用于压电元件，产生电荷。
超声波换能器用于电能和机械能的相互转换。利用正、逆压电效应。利用逆压电效应可用于清洗、焊接等。
声发射传感器是基于晶体组件的压电效应，将声发射波所引起的被检件表面振动转换成电压信号的换能设备，所有又常被人们称为声发射换能器或者声发射探头。
材料结构受外力或内力作用产生位错-滑移-微裂纹形成-裂纹扩展-断裂，以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射。
声发射传感器不同于加速度传感器，它受应力波作用时靠压电晶片自身的谐振变形把被检试件表面振动物理量转化为电量输出。
3-21 选用传感器的基本原则是什么？试举一例说明。
解答：灵敏度、响应特性、线性范围、可靠性、精确度、测量方法、体积、重量、价格等各方面综合考虑。

电阻应变片产生温度误差的原因有哪些？怎样消除误差？
答：引起温度误差的原因有两个（1）敏感栅电阻值随温度的变化而改变即电阻温度效应。产生的电阻变化为?Rd=Ra?t。（a为敏感栅材料的电阻温度系数，?t为温度变化量）
敏感栅和时间线膨胀系数不同而产生的电阻变化。
消除误差的方法：（1）自补偿法（2）桥路补偿法（3）热敏电阻补偿法
金属电阻应变片的灵敏度系数与金属丝的有何不同？为什么？
答：将直的电阻丝绕城栅状后，金属电阻应变片由灵敏度由于横向效应

的影响，金属电阻应变片的灵敏度降低。金属丝的灵敏度系数为S0=1+2u，而电阻应变片的灵敏度系数需要由实验方法确定。这是因为结构因素会影响电阻应变片灵敏度系数的数值，横向效应产生了一个负的电压，从而降低了应变片的灵敏度系数。
调制与解调的目的是什么？
调制是使信号的某些参数在另一个信号的控制下发生变化的过程，目的是使缓慢信号便于放大和传输。解调是将已调制还原成调制信号的过程，目的是为了恢复原信号。
试说明为什么不能用压电传感器测量变化比较缓慢的信号
压电传感器只有在负载阻抗无穷大，内部也无漏电时受力后产生的电压才能长期保存下来，若要用其测量变化比较缓慢的信号，电量得不到补充，则会造成较大的测量误差。

1.检测系统各部分的特点
答(1). 有时，为便于有效测量，需要给被测对象施加激励信号，这样可使被测对象处于预定状态，并将其有关方向的内在联系充分显示出来。(2). 被测对象的特性均以信号的形式给出，而被测信号一般都是随时间变化的动态量，即使在检测不随时间变化的静态量时，由于混有动态的干扰噪声，所以，通常也按动态量进行检测。(3). 敏感元件是将感知的被测量按一定规律转化为某一种量值输出，通常是电信号。如果不是电信号，就需经变换电路将其变成电信号。(4). 信号调理电路一般有两个作用，一是信号转换和放大，二是信号处理，即滤波、调制和解调、衰减运算、数字化处理等。
(5). 输出装置的种类很多，可根据需要进行配置。现代检测系统采用了计算机和网络技术将调理电路输出的信号直接送到信号分析设备中，进行在线处理。为保证测量结果的准确性、稳定性，上述环节的输出量与输入量之间应保持一一对应和尽量不失真关系。