东大21年12月考试《传感器与测试技术X》考核作业[答案]

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院
传感器与测试技术X 试 卷（作业考核 线上2）  A  卷（共    5    页）
总分        题号        一        二        三        四        五        六        七        八        九        十
        得分                                                                               
1 选择题（每题2分，共15题，合计30分）
1.1 按照不确定度从好到差，测量标准的分级层次为（    ）。
(A) 二级标准，一级标准，工作标准
(B) 原始标准，一级标准，二级标准
(C) 一级标准，二级标准，工作标准
(D) 国际标准，国家标准，地方标准
1.2 周期信号的频谱是（    ）。
(A) 离散的，只发生在基频整数倍的频率
(B) 连续的，随着频率的增大而减小
(C) 连续的，只在有限区间有非零值
(D) 离散的，取值随着频率的增加而增大
1.3 在测试工作中，通常用（    ）分别描述系统误差、随机误差以及两者的综合。
(A) 正确度、准确度和精密度     (B) 正确度、精密度和准确度
(C) 精密度、正确度和准确度     (D) 正确度、准确度和精密度
1.4 传感器的线性度表示校准曲线（    ）的程度。
(A) 接近真值                     (B) 偏离其拟合直线
(C) 加载和卸载时不重合           (D) 在多次测量时的重复
1.5 关于测量系统的静态特性，下列描述中只有（    ）是正确的。
(A) 漂移是在不同输入条件下，测量系统的输出随时间变化的现象
(B) 单位输入变化所引起的输出变化称为该装置的分辨力
(C) 关于校准曲线不重合的测量系统静态特性有回差和重复性
(D) 能够引起输出量可测量变化的最小输入量称为该装置的灵敏度
1.6 二阶测试装置，其阻尼比ζ为（    ）左右时，可以获得较好的综合特性。
(A) 0.7       (B) 1.0       (C) 0.1       (D) 0.5
1.7 关于随机测量误差的统计分析，（    ）是错误的说法。
(A) 中位数是测量序列中间的值
(B) 中位数是被测量按升序或降序排列的序列中间的值
(C) 众数是对应于事件发生概率峰值的随机变量的值
(D) 中位数和众数描述测量数据的中心趋势
1.8 关于测量电桥的构成，（    ）的说法是正确的。
(A) 采用桥臂串联或并联的方法，可以增加电桥的输出
(B) 采用电桥的单臂工作方式，可以消除电桥输出的非线性
(C) 采用桥臂串联或并联的方法，可以在一个桥臂上得到加减特性
(D) 采用半桥接法不能消除电桥输出的非线性
1.9 有一1/2倍频程滤波器，其低端、高端截止频率和中心频率分别为fc1、fc2、fn，带宽为B、下面的表述正确的是（    ）。
(A)    (B)    (C)      (D)  
1.10 某测量装置所用模数转换器的字宽为8，该测量装置的量程为256mm，其分辨力为（    ）mm。
(A) 2   (B) 1   (C) 0.5   (D) 0.25
1.11 一个霍尔元件有（    ）根引线。
(A) 2    (B) 3或4    (C) 1    (D) 0
1.12 一项简谐振动的频率为10Hz，其位移幅值为1mm，那么，速度幅值为（    ）mm/s。
(A) 10       (B) 31.4    (C) 62.8        (D) 0.1
1.13 在与声源距离不同的两个位置的声强之比等于这两个距离的（    ）。
(A) 倒数之比   (B) 倒数的平方之比   (C) 比值  (D) 平方之比
1.14 对于光纤布拉格光栅，（    ）是不正确的描述。
(A) 如果被测量使传感器的光栅周期发生变化，布拉格波长就会发生相应的变化
(B) 是光折射率周期性变化的一种光栅
(C) 反射光谱与透射光谱相同
(D) 光折射率被改变以后的每一段光纤只能反射一种特定波长的光波，这个波长称为布拉格波长
1.15 下列各组流量计中，均适于根据旋转部件转速确定体积流量的是（    ）。
(A) 椭圆齿轮流量计，转子流量计，涡轮流量计
(B) 腰轮转子流量计，转子流量计，涡轮流量计
(C) 椭圆齿轮流量计，腰轮转子流量计，转子流量计
(D) 涡轮流量计，椭圆齿轮流量计，腰轮转子流量计
 
2 简答题（每题6分，共5题，合计30分）
2.1 为什么经常把工程中的测试过程作遍历（各态历经）过程处理？
 
 
 
 
 
2.2 说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。
 
 
 
 
 
2.3 什么是应变计的灵敏度系数？它与电阻丝的灵敏度系数有何不同？
 
 
 
 
 
2. 4 简述热电偶的测温原理。
 
 
 
 
 
2.5 频率迭混是怎样产生的，有什么解决办法？
 
 
 
 
 
3 计算题（每题10分，共2题，合计20分）
3.1 用应变计测量水泵输入轴的转矩，使电桥的灵敏度最高并消除附加弯曲和拉、压载荷的影响。已知输入轴直径d=24mm，弹性模量E=2×105MPa，泊松比μ=0.28，转速n=2900rpm。水泵的额定流量为Q=12.5m3/h，扬程为H=50m。若测得应变读数为ε45=110με，试求水泵的效率。
 
 
 
 
 
 
 
3.2 已知被测量的最高频率成分的频率是100 Hz，要求量化信燥比大于70 dB。应如何选择A/D转换器的采样频率和字宽？
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 应用题（每题10分，共2题，合计20分）
4.1 在一特性常数A=5 μe /N的等强度梁上，安装应变计如图所示，若悬臂端加载F=20 N，泊松比μ = 0.26，试根据图(R0为仪器的精密电阻)中的组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数(μe)。
 
 
 
  
 
 
4.2 已知圆柱形拉力传感器弹性元件的直径为25 mm，布片接桥如图所示。应变仪灵敏度为k=0.25 mA/μe (12Ω负载)。传感器材料的弹性模量E=200×109 Pa，泊松比μ=0.25，若外力P为36 kN，试估计应变仪的输出电流
 

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传感器与测试技术X 试 卷（作业考核 线上2）  A  卷（共    5    页）
总分 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十
得分         
1 单项选择题（每题2分，共15题，合计30分）
1.1 按照不确定度从好到差，测量标准的分级层次为（    ）。
(A) 二级标准，一级标准，工作标准
(B) 原始标准，一级标准，二级标准
(C) 一级标准，二级标准，工作标准
(D) 国际标准，国家标准，地方标准
1.2 周期信号的频谱是（    ）。
(A) 离散的，只发生在基频整数倍的频率
(B) 连续的，随着频率的增大而减小
(C) 连续的，只在有限区间有非零值
(D) 离散的，取值随着频率的增加而增大
1.3 在测试工作中，通常用（    ）分别描述系统误差、随机误差以及两者的综合。
(A) 正确度、准确度和精密度     (B) 正确度、精密度和准确度
(C) 精密度、正确度和准确度     (D) 正确度、准确度和精密度
1.4 传感器的线性度表示校准曲线（    ）的程度。
(A) 接近真值                     (B) 偏离其拟合直线
(C) 加载和卸载时不重合           (D) 在多次测量时的重复
1.5 关于测量系统的静态特性，下列描述中只有（    ）是正确的。
(A) 漂移是在不同输入条件下，测量系统的输出随时间变化的现象
(B) 单位输入变化所引起的输出变化称为该装置的分辨力
(C) 关于校准曲线不重合的测量系统静态特性有回差和重复性
(D) 能够引起输出量可测量变化的最小输入量称为该装置的灵敏度
1.6 二阶测试装置，其阻尼比ζ为（    ）左右时，可以获得较好的综合特性。
(A) 0.7       (B) 1.0       (C) 0.1       (D) 0.5
1.7 关于随机测量误差的统计分析，（    ）是错误的说法。
(A) 中位数是测量序列中间的值
(B) 中位数是被测量按升序或降序排列的序列中间的值
(C) 众数是对应于事件发生概率峰值的随机变量的值
(D) 中位数和众数描述测量数据的中心趋势
1.8 关于测量电桥的构成，（    ）的说法是正确的。
(A) 采用桥臂串联或并联的方法，可以增加电桥的输出
(B) 采用电桥的单臂工作方式，可以消除电桥输出的非线性
(C) 采用桥臂串联或并联的方法，可以在一个桥臂上得到加减特性
(D) 采用半桥接法不能消除电桥输出的非线性
1.9 有一1/2倍频程滤波器，其低端、高端截止频率和中心频率分别为fc1、fc2、fn，带宽为B、下面的表述正确的是（    ）。
(A)    (B)    (C)      (D) 
1.10 某测量装置所用模数转换器的字宽为8，该测量装置的量程为256mm，其分辨力为（    ）mm。
(A) 2   (B) 1   (C) 0.5   (D) 0.25
1.11 一个霍尔元件有（    ）根引线。
(A) 2    (B) 3或4    (C) 1    (D) 0
1.12 一项简谐振动的频率为10Hz，其位移幅值为1mm，那么，速度幅值为（    ）mm/s。
(A) 10       (B) 31.4    (C) 62.8        (D) 0.1
1.13 在与声源距离不同的两个位置的声强之比等于这两个距离的（    ）。
(A) 倒数之比   (B) 倒数的平方之比   (C) 比值  (D) 平方之比
1.14 对于光纤布拉格光栅，（    ）是不正确的描述。
(A) 如果被测量使传感器的光栅周期发生变化，布拉格波长就会发生相应的变化
(B) 是光折射率周期性变化的一种光栅
(C) 反射光谱与透射光谱相同
(D) 光折射率被改变以后的每一段光纤只能反射一种特定波长的光波，这个波长称为布拉格波长
1.15 下列各组流量计中，均适于根据旋转部件转速确定体积流量的是（    ）。
(A) 椭圆齿轮流量计，转子流量计，涡轮流量计
(B) 腰轮转子流量计，转子流量计，涡轮流量计
(C) 椭圆齿轮流量计，腰轮转子流量计，转子流量计
(D) 涡轮流量计，椭圆齿轮流量计，腰轮转子流量计

2 简答题（每题6分，共5题，合计30分）
2.1 为什么经常把工程中的测试过程作遍历（各态历经）过程处理？





2.2 说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。





2.3 什么是应变计的灵敏度系数？它与电阻丝的灵敏度系数有何不同？





2. 4 简述热电偶的测温原理。





2.5 频率迭混是怎样产生的，有什么解决办法？





3 计算题（每题10分，共2题，合计20分）
3.1 用应变计测量水泵输入轴的转矩，使电桥的灵敏度最高并消除附加弯曲和拉、压载荷的影响。已知输入轴直径d=24mm，弹性模量E=2×105MPa，泊松比μ=0.28，转速n=2900rpm。水泵的额定流量为Q=12.5m3/h，扬程为H=50m。若测得应变读数为ε45=110με，试求水泵的效率。














3.2 已知被测量的最高频率成分的频率是100 Hz，要求量化信燥比大于70 dB。应如何选择A/D转换器的采样频率和字宽？

















4 应用题（每题10分，共2题，合计20分）
4.1 在一特性常数A=5 µ /N的等强度梁上，安装应变计如图所示，若悬臂端加载F=20 N，泊松比µ = 0.26，试根据图(R0为仪器的精密电阻)中的组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数(µ)。



 
   




















4.2 已知圆柱形拉力传感器弹性元件的直径为25 mm，布片接桥如图所示。应变仪灵敏度为k=0.25 mA/µ (12Ω负载)。传感器材料的弹性模量E=200×109 Pa，泊松比µ=0.25，若外力P为36 kN，试估计应变仪的输出电流