北航自动化信号与测试技术2015初选试题.docx

班号 学号 姓名 成绩 《 信号与测试技术》期末考试卷注意事项：1、认真审题，字迹工整2、要求解题步骤详细题目：一、填空题 ……………………………………………………………( 20 分) 二、选择题 ……………………………………………………………( 20 分) 三、问答题 ……………………………………………………………( 25 分) 四、计算题 ……………………………………………………………( 35 分)B1一、选择题（共２０分，每题２分）1. 某工程师在设计家用空调温度控制系统时需选择温度传感器，根据测量需求，你认为应选择a) 比色测温计 (b) 半导体热敏电阻 (c) 热电偶 (d) 都可以2. 下列参数中不属于传感器静态特性指标的是 a) 零敏度 (b) 分辨率 (c) 上升时间 (d) 重复性dR3. 固体受到作用力后，电阻发生变化，可以表示为R dd (12)L ，其中电阻率 变化起主导作用的是 a) 应变效应 (b) 压电效应 (c) 压阻效应 (d) 热阻效应4.谐 振 筒 式 压 力 传 感 器 结 构 如 图 所 示 ， 为 了 进 行 压 力 测 量 ， 其激振线圈应通入电流为 。

a) i t =1 (A)(b) i t = 2sin t (A)(c) i t =12sin t (A)(d) i t =10.1sin t (A)5．电涡流传感器进行位移测量时，位移的变化会使 电路转换成电压的变化a) 线圈等效电阻 (b) 线圈等效阻抗(c) 线圈等效电感 (d) 线圈等效电压发生变化，再通过相应的测量6. 图 示 为 基 于 磁 电 感 应 原 理 的 式 振 动 速 度 传 感 器 ， 传 感 器 的 固 有 频 率 a) 动圈，很大 (b) 动铁，很大 (c) 动铁，很小 (d) 动圈，很小7. 超声波流量计可用于体积流量的测量，其流量测量有 、 、 ， 其中 与声速无关，没有温度误差，故常采用此法a) 时差法、相差法、频差法， 频差法 (b) 时差法、相差法、频差法， 相差法 (c) 时差法、相差法、频差法， 时差法 (d) 时差法、相差法、幅差法， 幅差法B28. 图中所示为电容传感器的双 T 型 充 放 电 网 络 ， 为 使 其 输 出 平 均 电 压与电容的变化量成正比，要求 。

a) 电源电压为幅值稳定的高频方波(b) 电源电压为频率稳定的高频方波(c) 电源电压为幅值稳定、频率稳定的高频三角波(d) 电源电压为幅值稳定、频率稳定的高频方波9．采用差动变压器测量位移时的输出为 ，它的 和 反映了位移的大小和方向， 通过 等可以将位移的大小和方向信息提取出来a) 调幅波 大小 极性 相敏检波电路 (b) 调频波 大小 极性 细分电路(c) 调幅波 大小 极性 细分电路 (d) 调频波 大小 相位 相敏检波电路10． 霍 尔 元 件 通 常 采 用 半 导 体 薄 片 ， 是 为 了 的影响，因此需要补偿电路 由 于 半 导 体 材 料 易 受 到(a) 减小体积 磁场 (b) 提高传感器灵敏度 电流(c) 提高传感器灵敏度 温度 (d) 增大输出电压 磁场二、填空题（共２０分，每题２分）1. 将 Pt100 电阻温度传感器从 0℃的冰水混合液中突然插入 100℃ 的 沸 水 中 ， 若 温 度 传 感 器 的 时 间常数 T＝2s ，那么 2s 时温度传感器的温度测量值是 ℃2. 压 电 敏 感 机 理 如 图 所 示 ， 从 图 中 可 以 看 出 ， 它 描 述 了 效 应 ， 在 垂 直 于 电 轴 方 向 的 表 面 上 出 现 电 荷 ， 电 荷 量 与 压 电 传 感 器 的 几 何 尺 寸 （有或无）关。

A 4 A   ， 周 期 性 方 波 的 傅 里 叶3. 周期三角波信号的傅里叶级数展开式为 x(t)2 A[cos(2 2 t) ...]0级数展开式为 x(t)  [cos(t) ...] ，信号的直流分量分别是 2 0和 ，方波信号的幅值收敛速度比三角波信号 ， 叠 加 复 原 到 同 样 的 精 度 要 求 时 ， 方 波 信 号 比 三 角波信号需要更多 ， 因 此 对 测 试 装 置 要 求 有 更 宽 的 4．光栅位移测量系统中莫尔条纹的间距为 10mm，主光栅和指示光栅间的夹角为 0.001rad，如 果测量系统测得的输出电压的脉冲数目为 50，则指示光栅移动的位移约为 B35. 当铁磁材料受外力作用内部产生应力时，其导磁率随应力的大小和方向而变化，这种物理现 象称为 效 应 当 作 用 力 为 拉 伸 力 时 ， 沿 力 作 用 方 向 的 导 磁 率 ， 而 在 垂 直于作用力的方向上导磁率 C’6. 根据谐振 式科里奥利质量流量计工作原理， 平行的 U 型管 绕 轴 作 一 阶 弯 曲 主 振 动 ， 建 立 传 感 器 的 工 作 点；当管内流过质量流量时，由于 的作用， D’ 使 U 型管绕 轴 的一阶扭转“副振动” 。

该一阶扭 转“副振动”相当于 U 型管自身的二阶弯曲振动，与所流 过的“质量流量(kg/s) ”成比例 DC7.图 示为 某 一信 号 的 相 关函 数 图 形 ，该 图 形 为 为 息 由 图 可 得 出 原 信 号 的 相 关 图 形 ，因信8.某 传 感 器 的 校 验 特 性 方 程 为 ： y  x  0.01x2  0.001x3 ， x, y 分 别 为 传 感 器 的 输 入 和 输 出 ，输入范围为 0≤ x ≤10，则 传感器的平移端基线性度 L,M_BASE  9. 图中所示 的磁性转速表，测量转速时，当由效 应 产 生 的 力 矩 和 力 矩 平 衡 时，可以测得转速值10． 图 中 所 示 为 光 电 式 转 矩 传 感 器 ， 通 过 采 用 光 栅 测 量 来实现转矩的测量B4三、问答题（共２５分） 1.热阻式传感器可以用于温度测量，其特性曲线如图(a)、(b)和(c)所示，参照图示请回答下述问 题 ： （ 10 分）（1）什么是热阻效应？基于热阻效应的温度测量有哪几种，分别是什么？（2）根据图(b)内容，请说明在工程实际中，CTR、PTC 及 NTC 型热阻式传感器各有哪些典型 应用？（3）根据图(c)内容，你认为这种热阻式温度传感器在使用中应该注意什么？为什么？（a） （b ） (c)B52. 鉴相型感应同步器电路框图如图所示，请简述感应同步器中滑尺上的正弦绕组和余弦绕组的 激 励 电 压 的 特 点 以 及 该 电 路 的 基 本 工 作 原 理 。

（ 8 分）B63. 简述用体积流量计进行质量流量间接测量方法的原理，明确选用体积流量计种类，并画出其 测 量 原 理 图 （ 7 分）四、计算题（共３５分）1． 某 信 号 x(t)  1.5  2.0 sin( t   / 6)  3.0 sin(3 t   / 4) 1.5sin(5 t   / 3) ， 请 绘 制 该 信0 0 0号的幅值谱和相位谱 （ 5 分）B72.基于应变敏感机理的电子秤结构如图所示，应变片拟粘贴在悬臂梁虚线框内 x 处，组成全桥 测 量 系 统 （ 15 分）（1）请在结构示意图中画出拟粘贴的四个应变片，并用 R1 , R2 , R3 , R4 表示2）画出四个应变片构成的四臂受感电桥的电路示意图，要求变换电路线性好、没有温度误 差，写出电桥输出方程，并解释输出中没有温度误差的原因3）已知悬臂梁长 L=0.25 m，宽 W=0.06 m，厚 t=0.003 m，E=70×10 9 Pa，x=0.5 L，应变片6 L x灵敏系数 K=2.1，应变片空载电阻 R0=120 Ω， x = WEt2 F （注： F 为悬臂梁自由端 作 用 力 ， 忽 略 应 变 片 自 身 的 长 度 ） ； 若 该 电 子 秤 满 量 程 称 重 10kg，此时输出电压 Uout＝5V，请问电桥的电源如何选择？梁 悬 臂xLB83.由质量 m-弹簧 k-阻尼器 c 组 成 的 惯 性 加 速 度 测 量 系 统 ， 说 明 该 系 统 的 输 入 和 输 出 分 别 是 什 么 ， 如何选择测量系统的参数？假定系统的固有频率 为 1kHz，阻尼比系数 为 2/ 2 ，当待测n n量的振动加速度信号为 a(t) 20 sin(500t / 6) (m/s2)时，且要求测量的允许误差为 10%，请判 断 能 否 采 用 该 加 速 度 传 感 器 进 行 测 量 ， 并 解 释 原 因 。

（ 15 分）二阶惯性模型 归一化幅频特性。