第二章 习题
2-1：典型的测量系统有几个基本环节组成？其中哪个环节的繁简程度相差最大？
典型的测试系统，一般由输入装置、中间变换装置、输出装置三部分组成。其中输入装置的繁简程度相差最大，这是因为组成输入装置的关键部件是传感器，简单的传感器可能只由一个敏感元件组成，如测量温度的温度计。而复杂的传感器可能包括敏感元件，变换电路，采集电路。有些智能传感器还包括微处理器。
2-2：对某线性装置输入简谐信号x(t)=asin(φω+t )，若输出为y(t)=Asin(Φ+Ωt )，请对幅值等各对应量作定性比较，并用不等式等数学语言描述它们之间的关系。
x(t)=asin(φω+t )→y(t)=Asin(Φ+Ωt ), 根据线性装置的输入与输出具有的频率保持特
性可知，简谐正弦输入频率与输出频率应相等，既有：Ω=ω，静态灵敏度：K=a
A
= 常数，相位差：△??-Φ== 常数。
2-3：传递函数和频响函数在描述装置特性时，其物理意义有何不同？
传递函数定义式：H （s ）=)()(s x s y =0
11
10
111a s a s a s a b s b s b s b n n n n m m m m ++++++++----ΛΛ，其中s=+αj ω称拉氏算子。H(s)是描述测量装置传输，转换特性的数学模型，是以测量装置本身的参数表示输入与输出之间的关系，与装置或结构的物理特性无关。
频率响应函数定义式：
H （ωj ）=)()(ωωj x j y =0
1110
111)())()()()(a j a j a j a b j b j b j b n n n n n n n n ++++++++----ωωωωωωΛΛ 反映了信号频率为ω
时输出信号的傅氏变换与输入信号的傅氏变换之比。频率响应函数H （ωj ）是在正弦信号激励下，测量装置达到稳态输出后，输出与输入之间关系的描述。H （s ）与H （ωj ）两者含义不同。
H （s ）的激励不限于正弦激励。它不仅描述了稳态的也描述了瞬态输入与输出之间的关系。
2-4：对于二阶装置，为何要取阻尼比ζ=～？
当阻尼比ζ= ～时，从幅频特性曲线上看，几乎无共振现象，而且水平段最长。这意味着工作频率范围宽，即测量装置能在0～ω的较大范围内保持近于相同的缩放能力。满足了A(ω)= C 的不失真测量条件。
从相频特性曲线上看几乎是一条斜直线。这意味着ωτω?0)-=（，因此满足相频不失
真测量条件。
2-5：解释下列概念：频率特性、频响函数和工作频带。
频响函数就是频率响应函数的简称，其表达式为
H （ωj ）=
)
()
(ωωj x j y =)()(ω?ωj e j H ?，是描述测量装置达到稳态输出后，输出与输入之
间的关系。所谓频率特性，包含两部分内容：幅频特性和相频特性，)ωj H （或A （ω）是指输出、输入正弦信号振幅之比随频率的变化的特性，称幅频特性。)ω?（：输出、输入正弦信号之间的相位差随频率ω变化的特性，称相频特性。
H （ωj ）=)ωj H （)
(ωΦj e
在满足不失真测量条件下，频率变化范围min max ωω-称为工
作频带。如二阶系统只能在0～n ω（n ω--装置的固有频率）范围内完成不失真测量，而
min max
ωω
-（或min max f f -）就是装置的工作频带。
2-6：一个优良的测量装置或系统，当测取一个理想的三角波时，也只能作到工程意义上的不失真测量，为什么？
从信号分析中得知，一个理想三角波是由无穷多个不同频率的信号分量所组成，尽管一个优良的测量装置或系统，它的工作频率范围也不可能是无穷大的，因此测量或记录的信号只是有限信号分量的合成。显然误差的存在是肯定的，只是大小的问题。所以说给定条件下的测量只能是工程意义上的不失真测量。
2-7：某次压力测量时，压电式传感器的灵敏度为Mpa ，将它与增益为nc 的电荷放大器相连，其输出送到一台笔式记录仪的输入端，记录仪的灵敏度为20mm/V ，试计算系统的总灵敏度。又当压力变化时，记录笔在记录纸上的偏移量为多少？
解：已知：S p = Mpa S q = nc S g = 20mm/V
求：总灵敏度S 与当P=时记录纸上的偏移量x
解答：S = S p . S q . S g = Mpa . nc .
20mm/V = 9 mm/Mpa
X = PS = .
9 mm/Mpa = mm
2-8：某一阶装置测量频率为100Hz 的正弦信号，如要求幅值误差在5％以内，则时间常数应取多少？如用具有该时间常数的同一装置测量频率为50Hz 的正弦信号，试问此时的幅值误差和相角差分别为多少？
根据已知条件：解：1、幅值误差5％ 则得：)ωj H （≥1-5％= 测量频率f= 100Hz 则得：ω = 2πf = 200πHz
一阶装置)ω（H =
2
)
(1τω+K 令K=1
导出τ=
ω
ω1
)
(1
2
-H 式
Hz
Hz
ππτ200328684105
.0200195.01
2
=-=
= =
可选择τ值为的一阶测量装置。
2、在τ=的一阶测量装置输入频率为f=50Hz 根据 )ω（H =
2
)
(11ωτ+
则得：H （ω）=
2
)
5.0250(11
ms ??+π
=02467
.011+
=
根据 )()(1
τωω?--=tg
则得：157.0)/5020005.0()(1
--=??-=tg s s arctg πω?
= °
2-9：设用一个时间常数为τ=的一阶装置测量输入为x(t)= sin4t+的信号，试求其输出y(t)的表达式。设静态灵敏度K=1。
已知：τ= ，x(t) = sin4t+，K=1 求：y(t)
解：根据：)ω（H =
2
)
(11t ω+，x （t ）由两个正弦信号输入
1ω=4Hz 2ω=40Hz 其对应幅值1和 则：)(1ωH =
2
)
1.04(11?+=
)2ω（H =
2
)
1.040(11
?+=
根据：：)()(ωτω?arctg -=
)1.04()(1
?-=arctg ω?= ο= - rad
)1.040()(2
?-=arctg ω?= ο= rad
y(t)= +? = +
= °)+°)
2-10：某τ=的一阶装置，当允许幅值误差在10％以内时，试确定输入信号的频率范围。
已知：s 1.0=τ,允许幅值误差％10=? 求：？=ω
解：根据％10=?，则
%901)(=?-=ωH ,一阶系统2
)(11
)(ωτω+=H
求得1)
09(.1
1.01)
(12
2
-=
-=
s H ωω= rad
即输入信号频率范围0～ rad 。
2-11：两环节的传递函数分别为5.05.35
.1+s 和2
22
4.141n
n n s s ωωω++之和，试求串联后所组成装置的灵敏度。（提示：先将传递函数化成标准形式。）
解：根据传递函数特化成标准形式：
1
73
5.05.35.1)(1+=
+=
s s s H 得：K 1= 3 2
2
2
24.141)(n
n s s s H ωωω++=
得：K 2= 41
串接装置总灵敏度：K= K 1 K 2=3?41=123
2-12：设一力传感器为二阶环节。已知其固有频率为800Hz ，阻尼比为ζ= ，当测量频率为400Hz 变化的力参量时，其振幅比A （ω）和相角差?（ω）各为多少？若使该装置的阻尼比为ζ= ，则A （ω）和?（ω）又为多少？
二阶系统已知：n f = 800Hz ，ζ= ， f = 400Hz
求1：当f = 400Hz ，则 A （ω），?（ω）的值
求2：若ζ= ，则 A （ω），?（ω）的值 解：根据二阶装置A （ω）=
2
2
2)(4)(11
n n ωωζωω+?
?
????- ；
?（ω）= -arctg
2
)
(12n
n
ωωωωζ
- 1、A 1（ω）=
22
2)800400(14.04)800400(11
?+?????
?-
=[]
2
2
25
.014.045.011
??+-
=14
.05625.01+
=
?1（ω）= -tg
-1
25
.015.014.02-??= = ο
2、A 2（ω）=
22
2)800400(70.04)800400(11
??+??
????-
=[]2
2
25
.070.045.011
??+-
=70
.05625.01+
=
?2（ω）= -tg
-1
25
.015.070.02-??= = ο
2-13：对某二阶装置输入一单位阶跃信号后，测得其响应中产生了数值为的第一个超调量峰值，同时测得其振荡周期为。若该装置的静态灵敏度K=3，试求该装置的动态特性参数及其频率响应函数。
根据二阶装置的响应曲线 已知：K= 3，M= ，d τ= 或K= 3，则M =
35.1= 公式：1
)ln (
1
2+=
M
π
ζ
=
1
)5
.0ln (
12+π
=1542288.201
+
=542288
.211
=
2
12ζτ
π
ω-=d
n
=2
215
.0128.62-π
024.1215
.0112
=-=
2-14：对某装置输入一个习题1-8所示的三角波信号，已知该装置对三次谐波的幅值比（放大倍数）是一次的倍，相位角滞后是一次的4倍，若?（ω1）=π/2，请分别画出一次，三次谐波的叠加波形图，说明发生的失真现象。
根据题意可得：
2
)(,1)(11π
ω?ω=
=H ,
ππ
ω?ω?ω22
4)(4)3(,5.0)3(111=?
===H 求出一次、三次谐波的叠加波形图。
因为叠加波形图破坏了不失真的测量条件
1、 幅值条件：x(t) =
∑∞
=1
2
2
cos 1
4n t n n
A
ωπ
1次基波的幅值为1
则3次谐波的幅值为1/9
而此题给出3次谐波为1/2（即），不满足不失真测量要求的幅频特性。
2、 相位条件：?n =0
而此题基波的相位差?（ω1）= -π/4 3次谐波的相位差?（3ω1）= -π
都不为0，而且
3
1
414)3()1
1≠=--=ππ
ωφωφ（，不满足不失真测量要求的相频特性。 结论：在该题目条件下，既发生了幅频失真，也发生了相频失真。叠加波形曲线也直观
地反映出了失真的情况。
第二章 习题 2-1：典型的测量系统有几个基本环节组成其中哪个环节的繁简程度相差最大 典型的测试系统，一般由输入装置、中间变换装置、输出装置三部分组成。其中输入装置的繁简程度相差最大，这是因为组成输入装置的关键部件是传感器，简单的传感器可能只由一个敏感元件组成，如测量温度的温度计。而复杂的传感器可能包括敏感元件，变换电路，采集电路。有些智能传感器还包括微处理器。 2-2：对某线性装置输入简谐信号x(t)=asin(φω+t )，若输出为y(t)=Asin(Φ+Ωt )，请对幅值等各对应量作定性比较，并用不等式等数学语言描述它们之间的关系。 x(t)=asin(φω+t )→y(t)=Asin(Φ+Ωt ), 根据线性装置的输入与输出具有的频率保持特 性可知，简谐正弦输入频率与输出频率应相等，既有：Ω=ω，静态灵敏度：K=a A = 常数，相位差：△??-Φ== 常数。 2-3：传递函数和频响函数在描述装置特性时，其物理意义有何不同 传递函数定义式：H （s ）=)()(s x s y =0 11 10 111a s a s a s a b s b s b s b n n n n m m m m ++++++++----ΛΛ，其中s=+αj ω称拉氏算子。H(s)是描述测量装置传输，转换特性的数学模型，是以测量装置本身的参数表示输入与输出之间的关系，与装置或结构的物理特性无关。 频率响应函数定义式： H （ωj ）=)()(ωωj x j y =0 11 10 111)())()()()(a j a j a j a b j b j b j b n n n n n n n n ++++++++----ωωωωωωΛΛ 反映了信号频率为ω时输出信号的傅氏变换与输入信号的傅氏变换之比。频率响应函数H （ωj ）是在正弦信号激励下，测量装置达到稳态输出后，输出与输入之间关系的描述。H （s ）与H （ωj ）两者含义不同。 H （s ）的激励不限于正弦激励。它不仅描述了稳态的也描述了瞬态输入与输出之间的关系。 2-4：对于二阶装置，为何要取阻尼比ζ=～ 当阻尼比ζ= ～时，从幅频特性曲线上看，几乎无共振现象，而且水平段最长。这意味着工作频率范围宽，即测量装置能在0～ω的较大范围内保持近于相同的缩放能力。满足了A(ω)= C 的不失真测量条件。 从相频特性曲线上看几乎是一条斜直线。这意味着ωτω?0)-=（，因此满足相频不失真测量条件。
1-1 答：应具有变换、选择、比较和选择4种功能。 1-2 答：精密度表示指示值的分散程度，用δ表示。δ越小，精密度越高；反之，δ越大，精密度越低。准确度是指仪表指示值偏离真值得程度，用ε表示。ε越小，准确度越高；反之，ε越大，准确度越低。精确度是精密度和准确度的综合反映，用τ表示。再简单场合，精密度、准确度和精确度三者的关系可表示为：τ=δ+ε。 1-5 答：零位测量是一种用被测量与标准量进行比较的测量方法。其中典型的零位测量是用电位差及测量电源电动势。其简化电路如右下图所示。图中，E 为工作电源，E N 为标准电源，R N 为标准电阻，E x 为被测电源。 测量时，先将S 置于N 位置，调节R P1，使电流计P 读书为零，则N N 1R E I =。然后将S 置于x 位置，调节R P2，使电流计P 读书为零，则x x R E I =2。由于两次测量均使电流计P 读书为零，因此有 N N N N 21E R R E R E x R x E I I x x =?=?= 零位测量有以下特点： 1) 被测电源电动势用标准量元件来表示，若采用高精度的标准元件，可有效提高测量精度。 2) 读数时，流经E N 、E x 的电流等于零，不会因为仪表的输入电阻不高而引起误差。 3) 只适用于测量缓慢变化的信号。因为在测量过程中要进行平衡操作。 1-6答：将被测量x 与已知的标准量N 进行比较，获得微差△x ，然后用高灵敏度的直读史仪表测量△x ，从而求得被测量x =△x +N 称为微差式测量。由于△x ＜N ，△x ＜＜x ,故测量微差△x 的精度可能不高，但被测量x 的测量精度仍然很高。 题2-2 解：(1) ΔA ＝77.8－80＝－2.2（mA ） c ＝－ΔA ＝2.2（mA ） %.%.-%A ΔA γA 75210080 22100=?=?=
第二章 信号的描述与分析 补充题2-1-1 求正弦信号0()sin()x t x ωt φ=+的均值x μ、均方值2 x ψ和概率密度函数 p (x )。 解答： (1)0 00 11lim ()d sin()d 0T T x T μx t t x ωt φt T T →∞== +=? ? ，式中02π T ω = —正弦信号周期 (2) 2 222 2 2 0000 1 1 1cos 2() lim ()d sin ()d d 22 T T T x T x x ωt φψx t t x ωt φt t T T T →∞-+== += = ? ? ? (3)在一个周期内 012ΔΔ2Δx T t t t =+= 000 2Δ[()Δ]lim x x T T T t P x x t x x T T T →∞<≤+=== Δ0Δ000 [()Δ]2Δ2d ()lim lim ΔΔd x x P x x t x x t t p x x T x T x →→<≤+==== 正弦信号 x
2-8 求余弦信号0()sin x t x ωt 的绝对均值x μ和均方根值rms x 。 2-1 求图示2.36所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。
2-4周期性三角波信号如图2.37所示，求信号的直流分量、基波有效值、信号有效值及信号的平均功率。
2-1 求图示2.36所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。 补充题2-1-2 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n|–ω和φn–ω
图，并与表1-1对比。 解答：在一个周期的表达式为 00 (0)2 () (0) 2 T A t x t T A t ? --≤
二、填空题(每小题2分，共20分) 1. 傅里叶级数通常有复指数函数形式和三角函数形式两种展开形式。 2. 交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1， Z2， Z3， Z4，各阻抗的相位角分别为? 1? 2? 3?4， 若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为 ? 1+ ? 3= ? 2+ ?4 3. 热敏电阻一般可分为正温度系数、负温度系数、临界温度系数 三种类型。 4. 在电阻应变片公式，dR/R=(1+2μ)ε+λE ε中，在电阻应变片公式，dR/R=(1+2μ)ε+λE ε中， λ代表_材料压阻系数 _E 代表材料的弹性模量_。 5. 测量系统的静态特性指标主要有非线性度、灵敏度、分辨力、回程误差和漂移等；其中 产生漂移的主要原因有仪器自身结构参数变化和周围环境变化对输出的影响。 6. 在光线作用下光电子逸出物体表面现象叫 外光电 效应,利用该现象制成的元 件有 光电管、光电倍增管；在光线作用下使材料内部电阻率改变现象叫 内光电 效应。 7. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感增加,这类传感器适 合测量较小位移的测量。 8. 热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成。 9. 涡流传感器的高频线圈等效阻抗与金属板的 电阻率、磁导率、线圈的激磁频率及线圈 与金属板的距离 等有关。 10. 周期函数的频谱具有 周期性、谐波性和收敛性 等性质。 11. 集成化、多维化、多功能化、智能化 等已成汽车传感器的发展趋势。 12. 传感器是能把外界非电量转换成电量的器件和装置，通常由 敏感元件、转换元件、基 本转换电路 三部分组成。 13. 若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当τ→∞时，它们的互相关函数R xy (τ)=__ 0___。 14. 固态图像传感器是利用光敏单元的 光电转换功能 将投射到光敏 单元上的光学图像 转换成电信号“图像“ 。 15. 光电阻的主要参数有 暗电阻、亮电阻、光电流等。 16. 电容传感器主要有变面积型、变极距型 、 变介电常数型等几种，其中除变极距型外， 其他类型灵敏度是常数。 17. 电磁感应式轮速传感器转子是齿圈，定子为感应头。 18. 热电偶的三大定律为中间导体定律、中间温度定律、参考电极定律。 19. ( ) t A 31sin 的傅里叶三角函数形式级数中的余弦a n = 0 20. 幅值、变量均连续 的信号称为模拟信号。 21. 传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。通常传 感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 22. 测量系统动态时域评价指标有 时间常数、上升时间、响应时间、超调量等 。 23. 常见硬件滤波器有 低通、高通、带通、带阻 等几种类型。 24. 测量系统动态特性的常见数学描述函数有 频率响应函数、脉冲响应函数、传递函数 。 25. 霍尔轮速传感器电子线路一般有 运算放大器、施密特触发电路、输出放大 几 部分组成。 26. 变磁阻式传感器主要有电感式和磁电式两种形式。 27. 采用变压器、 光电耦合器隔离等抗干扰手段主要是从破坏 破坏干扰途径 的 角度进行抑制干扰。 28. ( ) t A 31cos 的傅里叶三角函数形式级数中的正弦分量幅值b n = 0 。
l第一章思考题与习题 1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。 解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体 并释放出热量。当电石加入时，部温度上升，温度 检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控 制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调 节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。 系统框图如下： 被控过程：乙炔发生器 被控参数：乙炔发生器温度 控制参数：冷水流量 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。 3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。 3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？ 答：1. 余差(静态偏差）e：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)
与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。 2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第 一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。 5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％ （根据系统要求）围所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标， t s 越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）围所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。 第二章 思考题与习题 2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求： （1） 列出过程的微分方程组； （2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。 解：（1）根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量： B B n ' = B B B '-= ?dt dh )Q Q (Q 321=+-h d ?
测试技术基础部分题目答案 第二章 2-21．求正弦信号)2sin( )(t T A t x π =的单边、 双边频谱、实频图、虚频图，如该信号延时4/T 后，其各频谱如何变化？ 解： (1)由于22()sin()cos()2 x t A t A t T T πππ==-，符合三角函数展开形式，则 在 2T π 处：1n A =，所以，单边频谱图为图1的（a ）。 对)2sin()(t T A t x π =进行复指数展开：由于222()sin( )()2 j t j t T T jA x t A t e e T ππ π-==- 所以，在2T π -处：2n jA C =，0nR C =，2nI A C =，||2n A C =，2n πθ= 在2T π处：2n jA C =-，0nR C =，2nI A C =-，||2n A C =，2 n πθ=- 所以，实频图、虚频图、双边幅频图、双边相频图分别如图1的(b)、(c)、(d)、(e)。 T T - (a)单边幅频图 (b) 实频图 (c) 虚频图 (d) )双边幅频图 (e) 双边相频图 图1 正弦信号x (t)的频谱 （2）当延迟4/T 后，()x t 变为2()sin ()4T x t A t T π ??=-? ???，由于 222()sin ()cos ()cos 442T T x t A t A t A t T T T πππππ?????? =-=--=- ??????????? ，符合三角函数 展开形式，则 在 2T π 处：1n A =，所以，单边频谱图为图2的（a ）。 对222()sin ()sin()cos()42T T x t A t A t A t T T T π ππ??=-=-=-? ???进行复指数展开， 由于222()cos()()2 j t j t T T A x t A t e e T ππ π--=-=+ 所以，在2T π -处：2n A C =-，2nR A C =-，0nI C =，||2n A C =，n θπ=
电气测试技术复习题 一、填空题 1、测试技术包括测量和试验两方面.凡需要考察事物的状态、变化和特征等, 并要对它进行定量的描述时,都离不开测试工作。 2、按是否直接测定被测量的原则分类，测试方法分直接测量法和间接测量 法。 3、按测量时是否与被测对象接触的原则分类，测试方法分接触式测量法和非 接触式测量法。 4、按测量时是否随时间的原则分类，测试方法分静态测量法和动态测量法。 5、测量误差一般按其性质分类分为系统误差、随机误差和粗大误差。 6、传感器是测试系统的第一环节,将被测系统或测试过程中需要观测的信息转化 为人们熟悉的各种信号。 7、传感器的基本功能是检测信号和信号转换。 8、传感器的组成按定义一般由敏感元件、变换元件、信号调理电路三部分 组成。 9、传感器按信号变换特征分类；可分为结构型传感器和物理型传感器。 10、结构型传感器是依据传感器的结构参数变化而实现信号变换的。 11、物理型传感器在实现变换过程中传感器的结构参数基本不变，而仅依靠传感 器中原件内部的物理和化学性质变化实现传感器功能。 12、静态误差（精度）是指传感器在其全量程内任一点的输出值与理论输出 值的偏差程度。 13、引用误差是指测量的绝对误差与仪器的满量程之比。 14、传感器的标定是指在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标 准器具对传感器进行标度。 15、标定的基本方法是指利用标准仪器产生已知的非电量作为输入量输入到待 标定的传感器中，然后将传感器的输出量与输入标准量作比较，获得一系列标准数据或曲线（也可是传感器的标定的含义）。 16、频域内传感器不失真检测的条件是幅频特性是常数以及相频特性是线性关 系。 17、电阻应变片一般是由敏感栅、基底、覆盖层、引线和粘合剂构成。 18、沿应变比轴向的应度ε 必然引起应变片电阻的相对变化，而垂直于应变片轴 x 向应变ε 也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。这种现象的 y 产生和影响与应变片结构有关，为了减小由此产生的测量误差，现在一般多采用箔式应变片。 19、为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括自补偿法、桥路
8 第二章 习题 2-1：典型的测量系统有几个基本环节组成？其中哪个环节的繁简程度相差最大？ 典型的测试系统，一般由输入装置、中间变换装置、输出装置三部分组成。其中输入装置的繁简程度相差最大，这是因为组成输入装置的关键部件是传感器，简单的传感器可能只由一个敏感元件组成，如测量温度的温度计。而复杂的传感器可能包括敏感元件，变换电路，采集电路。有些智能传感器还包括微处理器。 2-2：对某线性装置输入简谐信号x(t)=asin(φω+t )，若输出为y(t)=Asin(Φ+Ωt )，请对幅值等各对应量作定性比较，并用不等式等数学语言描述它们之间的关系。 x(t)=asin(φω+t )→y(t)=Asin(Φ+Ωt ), 根据线性装置的输入与输出具有的频率保持特 性可知，简谐正弦输入频率与输出频率应相等，既有：Ω=ω，静态灵敏度：K=a A = 常数，相位差：△??-Φ== 常数。 2-3：传递函数和频响函数在描述装置特性时，其物理意义有何不同？ 传递函数定义式：H （s ）=)()(s x s y =0 11 10 111a s a s a s a b s b s b s b n n n n m m m m ++++++++---- ，其中s=+αj ω称拉氏算子。H(s)是描述测量装置传输，转换特性的数学模型，是以测量装置本身的参数表示输入与输出之间的关系，与装置或结构的物理特性无关。 频率响应函数定义式： H （ωj ）=)()(ωωj x j y =0 11 10 111)())()()()(a j a j a j a b j b j b j b n n n n n n n n ++++++++----ωωωωωω 反映了信号频率为ω时输出信号的傅氏变换与输入信号的傅氏变换之比。频率响应函数H （ωj ）是在正弦信号激励下，测量装置达到稳态输出后，输出与输入之间关系的描述。H （s ）与H （ωj ）两者含义不同。 H （s ）的激励不限于正弦激励。它不仅描述了稳态的也描述了瞬态输入与输出之间的关系。 2-4：对于二阶装置，为何要取阻尼比ζ=0.6～0.7？ 当阻尼比ζ= 0.6～0.7时，从幅频特性曲线上看，几乎无共振现象，而且水平段最长。这意味着工作频率范围宽，即测量装置能在0～0.5ω的较大范围内保持近于相同的缩放能力。满足了A(ω)= C 的不失真测量条件。 从相频特性曲线上看几乎是一条斜直线。这意味着ωτω?0)-=（，因此满足相频不失真测量条件。
郑州工业应用技术学院专科生毕业设计(论文) 课题名称: 汽车检测技术的发展 指导教师: 杨文涛职称:教师 学生名称: 樊振学号:1402020105 专业: 汽车运用技术 院 (系): 机电工程学院 答辩日期: 2017年5月1日
摘要 以常见的汽车检测设备和检测技术,阐述了国内外汽车检测技术的发展历程，介绍了先进汽车检测前沿技术，如：虚拟仪器检测技术、基于GPS技术的车辆检测、汽车四轮定位检测技术。并结合中国实际情况，针对我国汽车检测技术存在的问题，指出我国汽车综合性能检测技术要赶超世界先进水平,应该在汽车检测制度化和标准化、检测设备管理网络化、检测设备智能化、更新检测方法、检测人员专业化等方面作进一步发展。 汽车从发明到今天已经一个多世纪了。在现代社会，汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。汽车在为人们造福的同时，也带来大气污染、噪声和交通安全等一系列问题。汽车本身又是一个复杂的系统，随着行驶里程的增加和使用时间的延续，其技术状况将不断恶化。因此，一方面要不断研制性能优良的汽车；另一方面要借助维护和修理，恢复其技术状况。汽车综合性能检测就是在汽车使用、维护和修理中对汽车的技术状况进行测试和检验的一门技术。 关键词：汽车检测，检测技术，发展趋势 Common vehicle testing equipment and testing technology, describes the development of domestic and foreign auto detection technology, introduces the advanced technology, advanced car detection and detection technology, such as virtual instrument based on four wheel positioning technology of GPS vehicle detection, vehicle detection technology. Combined with the actual situation of China, existing in China's auto detection technology, pointed out that the automobile comprehensive performance testing technology in China to catch up with the world advanced level, should make further development in automobile detection system and standardization of testing equipment, network management, intelligent detection equipment, update detection method and detection of specialized personnel. Automobiles have been invented for more than a century now. In modern society, automobile has become an indispensable means of transportation in people's work and life. While benefiting people, automobiles also bring a series of problems, such as air pollution, noise and traffic safety. The car itself is a complex system, with the increase of mileage and the continuation of the use of time, the technical situation will continue to deteriorate. Therefore, on the one hand, it is necessary to continuously develop high-performance vehicles; on the other hand, with the help of maintenance and repair, to restore its technical situation. The comprehensive performance test of automobile is a technique to test and test the technical condition of the automobile in the use, maintenance and repair of the automobile.
汽车检测技术标准 第一章概述 1、汽车检测（vechicle inspection）：1、汽车不解体 2、利用汽车检测设备和计算机技术 3、对 汽车性能进行快速、准确、定量的检测4确定汽车技术状况或工作能力的检查和测量5、汽车继续运行或进厂维护或修理提供可靠的依据 2、汽车检测的目的：1、预防故障。2、建立科学的汽车维修体系。 3、汽车检测的分类：1、汽车安全环保检测（年检，安全性、环保性）。2、汽车综合性能检测 （动力性、燃料经济性、安全性、环保性、可靠性、操纵稳定性）。 4、检测参数：1、工作过程参数（发动机功率、制动力）2、伴随过程参数（振动、噪声、异响） 3、几何尺寸参数（气门间隙、自由行程）。 5、检测参数的选择原则：1、灵敏性：检测参数相对于技术状况参数的变化快慢。2、单值性： 单调性，汽车技术状况参数:初始值uf终了值ue的范围内，检测参数的变化不应出现极值（即dP/du≠0）3、稳定性：在相同的测试条件下，多次测的统一检测参事的测量值，具有良好的重复性。 6、检测参数标准的类型：国家标准（GB）、行业标准（JT-交通，/T-推荐性）、3、地方标准 （DB）、企业标准（Q/…） 7、检测参数标准的组成：初始值、许用值、极限值。 8、测量：利用测量仪表通过实验和计算方法获取检测参数的量值。 9、汽车检测设备的组成：试验条件模拟装置、取样装置、附加装置、测量系统。 10、测量系统的组成：传感器（把非电物理量转换成电量信号的一种变换器）、信号调理电路、 测量仪表。 11、信号调理电路：传感器输出的信号各种形式的信号处理（如电量转换、阻抗转换、离 屏蔽、小信号放大、温度补偿、滤波和调制等）将其调整为适合后续处理电路（A/D卡）应用的规范信号（0～5V、0～10mA及4～20mA等电信号）。（热电偶） 12、智能仪表与虚拟仪表：智能仪表（微处理器与电子仪器相结合的产物）、虚拟仪表（计算 机和电子仪器结合的产物）。区别？ 13、汽车检测线的检车单元布置的4个原则：1、对现场的环境污染最小。2、对检测精度影响 小。3、应考虑每个检车单元的检测等时行。4、空间布置上要合理，不能发生空间上的干涉，占地面积少。 第二章发动机性能检测 1、发动机综合检测仪的组成：信号拾取系统、信号与处理系统、采控显示系统。 2、起动系测试前的连接：蓄电池电压拾取器、起动电流拾取器。 3、充电系测试前的连接：蓄电池电压拾取器、充电电流拾取器、充电电压探针。 4、无外载测功：无外部负荷时，猛踩加速踏板，发动机突然加速所发出的动力除克服各种阻力 外,有效转矩全部用于加速自身各运动部件的运转，即发动机以自身运动部件为负载加速运转。 5、无外载加速时间测功法的原理：在节气门全开时，测量在给定转速范围(n2-n1)内的加速时间 Δt。点火系的点火脉冲一缸信号拾取器夹在一缸高压线上获取发动机的转速信号；当驾驶员迅速踩下油门，发动机转速迅速升高，计算机自动判断转速并且分别记下转速从n1到n2时的时间t1和t2。计算功率。 6、无外载加速时间测功法用哪些拾取器？一缸信号拾取器。
各章节复习题(答案在后面) 第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来 传输的。这些物理量就是 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 为独立变量；而信号的频域描述，以 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特 点： ， ， 。 4、 非周期信号包括 信号和 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。 6、 对信号的双边谱而b ，实频谱（幅频谱）总是 对称，虚频谱（相频谱）总是 对 称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2 x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数?? ?≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。
第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为1 21 )(+= ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35 .1+s 和2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统 的总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为)(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特 性为 。 （1） )()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3）) ()() ()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4） )()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、 一阶系统的动态特性参数是 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比 7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 倍所经 过的时间作为时间常数。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz 的正弦信号，则 必然导致输出波形失真。（ ） 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换 称为传递函数。（ ） 3、 当输入信号)(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系 统的物理模型无关。（ ） 4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（ ） 5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（ ） 6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（ ）
电气测试技术林德杰 课后答案
1-1 答：应具有变换、选择、比较和选择4种功能。 1-2 答：精密度表示指示值的分散程度，用δ表示。δ越小，精密度越高；反之，δ越大，精密度越低。准确度是指仪表指示值偏离真值得程度，用ε表示。ε越小，准确度越高；反之，ε越大，准确度越低。精确度是精密度和准确度的综合反映，用τ表示。再简单场合，精密度、准确度和精确度三者的关系可表示为：τ=δ+ε。 1-5 答：零位测量是一种用被测量与标准量进行比较的测量方法。其中典型的零位测量是用电位差及测量电源电动势。其简化电路如右下图所示。图中，E 为工作电源，E N 为标准电源，R N 为标准电阻，E x 为被测电源。 测量时，先将S 置于N 位置，调节R P1，使电流计P 读书为零，则N N 1R E I =。然后将S 置于x 位置，调节R P2，使电流计P 读书为零，则x x R E I =2。由于两次测量均使电流计P 读书为零，因此有 N N N N 2 1E R R E R E x R x E I I x x = ?=? = 零位测量有以下特点： 1) 被测电源电动势用标准量元件来表示，若采用高精度的标准元件，可有效提高 测量精度。
2) 读数时，流经E N 、E x 的电流等于零，不会因为仪表的输入电阻不高而引起误 差。 3) 只适用于测量缓慢变化的信号。因为在测量过程中要进行平衡操作。 1-6答：将被测量x 与已知的标准量N 进行比较，获得微差△x ，然后用高灵敏度的直读史仪表测量△x ，从而求得被测量x =△x +N 称为微差式测量。由于△x ＜N ，△x ＜＜x ,故测量微差△x 的精度可能不高，但被测量x 的测量精度仍然很高。 题2-2 解：(1) ΔA ＝77.8－80＝－2.2（mA ） c ＝－ΔA ＝2.2（mA ） %.%.-%A ΔA γA 75210080 22100=?=?= (2)%.%x x m m m 221000=??= γ 故可定为s ＝2.5级。 题2-3解：采用式(2-9)计算。 （1）用表①测量时，最大示值相对误差为： %.%.x x % s m xm 0520 20050±=?±=±=γ （2）用表②测量时，最大示值相对误差为： %.%.x x % s m xm 75320 3052±=?±=±=γ 前者的示值相对误差大于后者，故应选择后者。 题2-4解：五位数字电压表±2个字相当于±0.0002V 。
测试技术第二章答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-
8 第二章 习题 2-1：典型的测量系统有几个基本环节组成其中哪个环节的繁简程度相差最大 典型的测试系统，一般由输入装置、中间变换装置、输出装置三部分组成。其中输入装置的繁简程度相差最大，这是因为组成输入装置的关键部件是传感器，简单的传感器可能只由一个敏感元件组成，如测量温度的温度计。而复杂的传感器可能包括敏感元件，变换电路，采集电路。有些智能传感器还包括微处理器。 2-2：对某线性装置输入简谐信号x(t)=asin(φω+t )，若输出为y(t)=Asin(Φ+Ωt )，请对幅值等各对应量作定性比较，并用不等式等数学语言描述它们之间的关系。 x(t)=asin(φω+t )→y(t)=Asin(Φ+Ωt ), 根据线性装置的输入与输出具有的频率保持特 性可知，简谐正弦输入频率与输出频率应相等，既有：Ω=ω，静态灵敏度：K=a A = 常数，相位差：△??-Φ== 常数。 2-3：传递函数和频响函数在描述装置特性时，其物理意义有何不同？ 传递函数定义式：H （s ）=)()(s x s y =0 1110111a s a s a s a b s b s b s b n n n n m m m m ++++++++---- ，其中s=+αj ω称拉氏算子。H(s)是描述测量装置传输，转换特性的数学模型，是以测量装置本身的参数表示输入与输出之间的关系，与装置或结构的物理特性无关。 频率响应函数定义式： H （ωj ）=)()(ωωj x j y =0 1110111)())()()()(a j a j a j a b j b j b j b n n n n n n n n ++++++++----ωωωωωω 反映了信号频率为ω时输出信号的傅氏变换与输入信号的傅氏变换之比。频率响应函数H （ωj ）是在正弦信号激励下，测量装置达到稳态输出后，输出与输入之间关系的描述。H （s ）与H （ωj ）两者含义不同。 H （s ）的激励不限于正弦激励。它不仅描述了稳态的也描述了瞬态输入与输出之间的关系。 2-4：对于二阶装置，为何要取阻尼比ζ=0.6～0.7？ 当阻尼比ζ= 0.6～0.7时，从幅频特性曲线上看，几乎无共振现象，而且水平段最长。这意味着工作频率范围宽，即测量装置能在0～0.5ω的较大范围内保持近于相同的缩放能力。满足了A(ω)= C 的不失真测量条件。
电气测试技术第三版_课后习题答案(林德杰) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
l第一章思考题与习题 1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。 解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体 并释放出热量。当电石加入时，内部温度上升，温度 检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控 制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调 节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。 系统框图如下： 被控过程：乙炔发生器 被控参数：乙炔发生器内温度 控制参数：冷水流量 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。 3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。 3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容它们的定义是什么哪些是静态指标哪些是动态质量指标
答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。 2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第 一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。 5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳 态值的±5%或±3％ （根据系统要求）范围内所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。 第二章 思考题与习题 2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求： （1） 列出过程的微分方程组； （2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。 B B n ' = B B B '-= ?
第二章 一、选择题 1．测试装置传递函数H(s)的分母与 有关。 A.输入量)(t x B ．输入点的位置 C.装置的结构 2.非线性度是表示定度曲线 的程度。 A.接近真值 B.偏离其拟台直线 C.正反行程的不重台 3.测试装置的频响函数)(ωj H 是装置动态特性在 中的描述。 A.幅值域 B.时域 C.频率域 D.复数域 4．用常系数微分方程描述的系统称为 系统。 A.相似 B.物理 C.力学 D.定常 5.若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为)(),(21s H s H ，则该 系统总的传递函数为 。若两个环节并联时，则总的传递函数为 。 A.)()(21s H s H + B. )()(21s H s H ? C ．)()(21s H s H - D ．)(/)(21s H s H 6线性系统的叠加原理表明 。 A.加于线性系统的各个输人量所产生的响应过程互不影响 B.系统的输出响应频率等于输入激励的频率 C.一定倍数的原信号作用于系统所产生的响应，等于原信号的响应乘以该倍数 7.测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为 。 A.精度 B.灵敏度 C.精密度 D.分辨率 8一般来说，测试系统的灵敏度越高，则其测量范围 。 A.越宽 B.越窄 C.不变 9．测试过程中，量值随时间而变化的量称为 。 A.准静态量 B.随机变量 C.动态量 10.线性装置的灵敏度是 。 A ．随机变量 B.常数 C.时间的线性函数 二、填空题 1.一个理想的测试装置应具有单值的、确定的 。 2.测试装置的特性可分为 特性和 特性。 3.测试装置的静态特性指标有 、 和 。 4.描述测试装置动态特性的数学模型有 、 、 等。