输入量是被测量的位移。输出量是电压值。只有当变阻器 的最大电阻值与后接电路的输入电阻比值趋于 输出量与输入量之间有较好的线性关系

0 时，它的

4、 金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何特点？

前者是利用导体形变引起阻值变化，后者是利用半导体电阻率变化引起阻值变化。金属电阻丝应变片稳

定性和温度特性好，但灵敏度系数小。

半导体应变片应变灵敏度大；体积小；能制成具有一定应变

电阻的元件，但温度稳定性和可重复性不如金属应变片。

5、 简述压电效应现象；石英晶体所产生的横向和纵向压电效应产生的电荷聚集在哪里？其大小分别如 何计算？

某些物质在外力的作用下， 不仅几何尺寸发生了变化， 而且内部极化， 某些表面上出现电荷， 形成电场。 当外力去掉时， 又重新回到原来的状态， 这一现象称为压电效应现象。 石英晶体所产生的众向压电效

q x q x d11 F (X) 应产生的电荷 聚集在与电轴 垂直的平面上，其大小为 。石英晶体所产生的横向压

q x F a / b 。 a 电效应产生的电荷 聚集在与电轴 (X) 垂直的平面上，其大小为 q x d12、 b 分别为晶 体片的长度和厚度。

6、 什么是调制，调制的目的是什么，如何实现对信号进行调幅和解调？

调制是指利用某种低频信号来控制或改变一高频振荡信号的某个参数的过程。信号调理的的目的是（ 实现缓变信号的传输，特别是远距离传输

（ 2 ）提高信号传输中的抗干扰能力和信噪比对信号进行调幅

是将一个高频载波信号与被测信号相乘，使得高频信号的幅值随被测信号的变化而变化。可使用同步解 调、相敏检波的方式来实现对信号进行解调。

7、 试用方框图描述测试系统的组成，并简述测试工作的全过程。

1 ）

传感器将被测物理量 ( 如噪声 , 温度等 ) 检出并转换为电量， 中间变换装臵对接收到的电信号用硬件电路 进行分析处理或经 A/D 变换后用软件进行信号分析，显示记录装臵则测量结果显示出来，提供给观察者 或其它自动控制装臵。

8、 什么是负载效应？对于电压输出的环节，减轻负载效应的措施有哪些？

当一个装臵联接到另一装臵上时， 由于发生能量交换而使前装臵的联接处甚至整个装臵的状态和输出都 : 将发生变化的现象称为负载效应。对于电压输出的环节，减轻负载效应的办法有

(1) 提高后续环节 ( 负载 ) 的输入阻抗； (2) 在原来两个相联接的环节之中，插入高输入阻抗、低输出阻抗 的放大器，以便一方面减小从前环节吸取能量，另一方面在承受后一环节（负载）后又能减小电压输出 的变化，从而减轻负载效应； (3) 使用反馈或零点测量原理，使后面环节几乎不从前环节吸取能量。

0 .6 ~ 0 . 7 的原因。 9、 试说明二阶测试系统的阻尼度大多采用

阻尼比在这个范围内可提高系统响应的快速性，以及工作的范围更大些。

5

10、 简述涡流式传感器的工作原理，它有哪些特点 ?

把一个线圈放到一块金属导体板附近，相距为 δ ，当线圈通以高频交流电流 i 时，便产生磁通 Φ ，此交变磁通通过邻近的金属板，金属板上便产生闭合的感应电流 i1 ，即涡电流，涡电流也会产生交变磁

场Φ 1 ，根据楞次定律，涡电流产生的交变磁场 Φ 1 与线圈的磁场 Φ 变化方向相反， Φ 1 总是抵抗 Φ的变化，由于涡电流磁场的作用，使原线圈的等效阻抗 Z 发生变化，变化程度与 δ 有关。 11、 何谓压电效应?压电式传感器对测量电路有何特殊要求 ?为什么?

某些物质在外力的作用下，不仅几何尺寸发生了变化，而且内部极化，某些表面上出现电荷，形成电场。 当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这一性质称为压电效应。压电式传感器的测量电路必须有高输 入阻抗并在输入端并联一定的电容 Ci 以加大时间常数R0C 。主要是为了在测量动态量时，获得一定的输出电压并实现不失真测量。 12

将霍尔元件臵于磁场B中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。 五、计算分析题

1、 试用相关分析的知识说明如何确定深埋在地下的输油管裂损的位臵。

裂损处可视作向两侧传播声响的声源，在两侧管道上分别安臵传感器 1 和传感器2，并将两传感器信号输出端接到相关分析仪器上。因为放臵传感器的两点距裂损处不等远，则漏油的音响传至两传感器就有 时差，在互相关图上 的距离为s

m

处Rxy ( )有最大值，这个m 就是时差。由m 就可确定裂损处到两传感器中点

v m / 2，v 为音响在管道中的传播速度。

2、 简述霍尔效应现象，并说明如图所示利用霍尔传感器是如何测位移的？ p111

3、 求周期信号x(t)=0.6cos(10t+30 o)+0.3cos(100t-60 o)通过传递函数为H(s)=1/(0.005s+1) 的装臵后所得到的稳态响应。（10 分）

解：根据线性系统的叠加特性以及同频率特性，可设稳态响应函数为y （t ） o o

=0.6A(10)cos(10t+30 + (10))+0.3A(100)cos(100t-60 + (100)) 由H(s)=1/(0.005s+1) 可得H(j ω )=1/(j0.005 ω +1)，则 A(ω )=1/ (0.005 ) 2 1 , ( ω )=-arctan （0.005 ）故A(10)= (10)= A(100)= (100)=

4、 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提高灵敏度。试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？ (11 分) 1） 半桥相邻双臂各串联一片； 2） 半桥相邻双臂各并联一片。

5、 试用相关分析的知识说明如何测量热轧钢带的运动速度。 （10 分）

钢带表面的反射光经透镜聚焦在相距为 d 的两光电池上，当钢带上某一不反射点处经过透镜时，将会导致反

射光强度的波动，再经光电池转换为电信号在进行相关处理。由于两光电池有间距，故反射光

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强度的波动有时差，由互相关图上可得m 处Rxy( )有最大值，这个m 就是时差，则该钢带的运动速度v d /

m

。

6、 用一个时间常数为0.35s 的一阶测试系统，测量周期分别为 5s、1s、2s 的正弦信号，求测量的幅值误差各是多少?

一阶系统的响应函数为H(ω )=1/(j

ω +1)，则幅频特性A(ω )= 1/

2 /T , 代入值可得。

( ) 2

1，故其测量的幅值误差为

A( ) -1 100% 1/ ( ) 2 1 100%,

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7、 已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源为 号幅值谱 Xm(jf) 、 Xe(jf) 、 Xf(jf)

。

y (t ) cos(2 f t ) 0

，输入信号 x(t) 的幅值谱如图所示。电桥输出

信号经相敏检波、低通滤波后输出。试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号和低通滤波器输出信

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