一、單項選擇題
1、c 2、a 3、a 4、b 5、c 6、b 7、b 8、c 9、b 10、b 11、b 12、a 13、c
14、c 15、c
二、多項選擇題
1、abc 2、bcd 3、abcd 4、abcd 5、abd
三、填空題
1、輸出量變化;輸入量變化 2、高;差 3、漂移 4、常數;線性
5、在穩態訊號下輸出量變化對輸入量變化的比值
6、線性度;靈敏度;遲滯;重複性;漂移 7、靜態特性;動態特性
8、大小;波形;時域的階躍響應法;頻率響應法
9、階躍函式;時間;上公升時間;響應時間;超調量
10、頻率;幅值;通頻帶;時間常數;固有頻率
11、60mv/mm 12、8.5s 13、7.7 mpa 14、;-33.69°
四、簡答題
1、 答:感測器的靜態特性是它在穩態訊號作用下的輸入-輸出關係。靜態特性所描述的感測器的輸入、輸出關係式中不含有時間變數。
感測器的靜態特性的效能指標主要有:
① 線性度:非線性誤差
② 靈敏度:
③ 遲滯:
④ 重複性:
⑤ 漂移:感測器在輸入量不變的情況下,輸出量隨時間變化的現象。
2、答:感測器的動態特性是指感測器對動態激勵(輸入)的響應(輸出)特性,即其輸出對隨時間變化的輸入量的響應特性。
感測器的動態特性可以從時域和頻域兩個方面分別採用瞬態響應法和頻率響應法來分析。
3、答:感測器的靜特性是當其輸入量為常數或變化極慢時,感測器的輸入輸出特性,其主要指標有線性度、遲滯、重複性、分辨力、穩定性、溫度穩定性、各種抗干擾穩定性等。感測器的靜特性由靜特性曲線反映出來,靜特性曲線由實際測繪中獲得。
通常人們根據感測器的靜特性來選擇合適的感測器。
4、答:感測器的基本特性是指感測器的輸入-輸出關係特性。
感測器的基本特性主要包括靜態特性和動態特性。其中,靜態特性是指感測器在穩態訊號作用下的輸入-輸出關係,描述指標有:線性度(非線性誤差)、靈敏度、遲滯、重複性和漂移;動態特性是指感測器對動態激勵(輸入)的響應(輸出)特性,即其輸出對隨時間變化的輸入量的響應特性,主要描述指標有:
時間常數、延遲時間、上公升時間、峰值時間、響應時間、超調量、幅頻特性和相頻特性。
五、計算題
1、解:一階感測器頻率響應特性:
幅頻特性:
由題意有:,即
又所以:
取,幅值誤差:
所以有:
相位誤差:
所以有:
2、解:對感測器施加突變訊號屬於階躍輸入:
單位階躍訊號:
進行拉氏變換:
一階系統傳遞函式:
所以:對上式進行拉氏逆變換:
設溫差為r,則此溫度感測器的階躍響應為:
當時,則;
當時,則。
3、解:二階系統
當時共振,則,
所以:4、解:二階系統傳遞函式:,
由題意:
則當時,
當時,,
5、解:把輸入看作從0到275的階躍輸入訊號,則
輸入訊號的拉氏變換為
又即進行拉氏反變換後,有
動態誤差(℃)
6、解:感測器響應的幅值百分誤差在10%範圍內即相當於幅值比應大於0.7,可用=0.5來確定輸入訊號工作頻率範圍的上限。因而得出上限頻率為:
可知:所求工作頻率範圍為0~8hz。
7、解:
8、解:設擬合直線方程為
由已知輸入輸出資料,根據最小二乘法,有:
,,∵ ∴ 方程有解
∴ ∴ 擬合直線為
∴ 輸入: 1 2 3 4
輸出: 2.2 4.1 5.8 8.0
理論值: 2.16 4.07 5.98 7.89
: 0.04 0.03 0.18 0.11
∴ 非線性誤差為:
靈敏度為:
9、解:① 端點線性度:
設擬合直線為:,
根據兩個端點(1,2.20)和(5,10.10),則擬合直線斜率
∴∴端點擬合直線為
∴∴② 最小二乘線性度:
設擬合直線方程為
由已知輸入輸出資料,根據最小二乘法,有:
,,∵ ∴ 方程有解
∴ ∴ 擬合直線為
∴ 輸入: 1 2 3 4 5
輸出: 2.20 4.00 5.98 7.90 10.10
理論值: 2.096 4.066 6.036 8.006 9.976
: 0.104 0.066 0.056 0.106 0.124
∴ 非線性誤差為:
10、解:① 遲滯誤差:
∵ 遲滯誤差
a 第一次測量:由所給資料可得,,
∴b 第二次測量:由所給資料可得,,
∴c 第三次測量:由所給資料可得,,
∴② 重複性誤差:
由所給資料可得,
正行程:,反行程:
∴又∴重複性誤差
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