工程測試基礎考試問答題

2022-12-30 19:06:04 字數 5138 閱讀 9826

★試比較自感式感測器與差動變壓器式感測器的異同。答:不同點:

1)自感式感測器把被測非電量的變化轉換成自感係數的變化;2)差動變壓器式感測器把被測非電量的變化轉換成互感系數的變化。相同點:兩者都屬於電感式感測器,都可以分為氣隙型、截面型和螺管型三種型別。

★為什麼電容式感測器易受干擾?如何較小干擾?(1)感測器兩極板之間的電容很小,僅有幾十個,小的甚至幾個。

(2)感測器與電子儀器之間的連線電纜卻有很大的電容,如遮蔽電纜的電容最小的1公尺也有幾個,最大的可達上百個。這不僅使感測器的電容相對變化大大降低,靈敏度也降低,更嚴重的是電纜本身放置的位置和形狀不同,或因振動等原因,都會引起電纜本身電容的較大變化,使輸出不真實,給測量帶來誤差。(3)解決的辦法:

一種方法是利用積體電路,使放大測量電路小型化,把它放在感測器內部,這樣傳輸導線輸出的不再是電容訊號,而是直流電壓或電流訊號,不受分布電容的影響。(4)另一種方法是採用雙遮蔽傳輸電纜,適當降低分布電容的影響。由於電纜分布電容對感測器的影響,使電容式感測器的應用受到一定的限制。

★什麼是 「柵欄效應」?如何減少「柵欄效應」的影響? (1)對一函式實行取樣,實質就是「摘取」取樣點上對應的函式值。

其效果有如透過柵欄的縫隙**外景一樣,只有落在縫隙前的少量景象被看到,其餘景象都被柵欄擋住,稱這種現象為柵欄效應。(2)時域取樣時滿足取樣定理要求,柵欄效應不會有什麼影響。頻率取樣時提高頻率分辨力,減小頻率取樣間隔可以減小柵欄效應。

★什麼是洩漏?為什麼產生洩漏?窗函式為什麼能減少洩漏?

解:(1)訊號的能量在頻率軸分布擴充套件的現象叫洩漏。(2)由於窗函式的頻譜是乙個無限頻寬的函式,即是x(t)是帶限訊號,在截斷後也必然成為無限頻寬的訊號,所以會產生洩漏現象。

(3)盡可能減小旁瓣幅度,使頻譜集中於主瓣附近,可以減少洩漏。

★頻率混疊是怎樣產生的,有什麼解決辦法?答:(1)當採用過大的取樣間隔ts對兩個不同頻率的正弦波取樣時,將會得到一組相同的取樣值,造成無法辯識兩者的差別,將其中的高頻訊號誤認為低頻訊號,於是就出現了所謂的混疊現象。

(2)為了避免頻率混疊,應使被取樣的模擬訊號x(t)成為有限頻寬的訊號,同時應使取樣頻率fs大於帶限訊號的最高頻率fh的2倍

★相關函式和相關係數有什麼區別?相關分析有什麼用途,舉例說明。

答:(1) 通常,兩個變數之間若存在著一一對應關係,則稱兩者存在著函式關係,相關函式又分為自相關函式和互相關函式。當兩個隨機變數之間具有某種關係時,隨著某乙個變數數值的確定,另一變數卻可能取許多不同的值,但取值有一定的概率統計規律,這時稱兩個隨機變數存在相關關係,對於變數x和y之間的相關程度通常用相關係數ρ來表示。

(2) 在測試技術技術領域中,無論分析兩個隨機變數之間的關係,還是分析兩個訊號或乙個訊號在一定時移前後的關係,都需要應用相關分析。例如在振動測試分析、雷達測距、聲發射探傷等都用到相關分析。★選★用感測器應注意哪些問題?

答: 1)靈敏度: 感測器的量程範圍是和靈敏度是緊密相關的。

感測器的靈敏度並非越高越好,根據被測量要求來選取。 2)線性範圍:為了保證測量的精確度,感測器必須**性區域內工作。

3)響應特性:感測器的響應特性必須在所測頻率範圍內盡量保持不失真。但實際感測器的響應總有一遲延,但遲延時間越短越好。

4)穩定性:經過長期使用以後,其輸出特性不發生變化的效能。為了保證穩定性,在選用感測器之前,應對使用環境進行調查,以選擇合適的感測器型別。

5)精確度:表示感測器的輸出與被測量的對應程度。感測器的精確度也並非愈高愈好,因為還要考慮到經濟性。

感測器在實際測試條件下的工作方式,也是選用感測器時應考慮的重要因素。

★.為什麼電容式感測器易受干擾?如何較小干擾?

(1)感測器兩極板之間的電容很小,僅有幾十個,小的甚至幾個。

(2)感測器與電子儀器之間的連線電纜卻有很大的電容,如遮蔽電纜的電容最小的1公尺也有幾個,最大的可達上百個。這不僅使感測器的電容相對變化大大降低,靈敏度也降低,更嚴重的是電纜本身放置的位置和形狀不同,或因振動等原因,都會引起電纜本身電容的較大變化,使輸出不真實,給測量帶來誤差。

(3)解決的辦法:一種方法是利用積體電路,使放大測量電路小型化,把它放在感測器內部,這樣傳輸導線輸出的不再是電容訊號,而是直流電壓或電流訊號,不受分布電容的影響。

(4)另一種方法是採用雙遮蔽傳輸電纜,適當降低分布電容的影響。由於電纜分布電容對感測器的影響,使電容式感測器的應用受到一定的限制。

▲利用自相關函式,可快速定性地判斷訊號的性質,有助於監測混淆在隨機過程中確定性週期訊號。

▲互相關函式的性質:1.兩週期訊號的互相掛函式仍然是同頻率的週期訊號且保留後來訊號的相位資訊。

2.兩個非同頻率的週期訊號互不相關3.週期訊號和隨機訊號的互相關函式為0.

利用互相關函式,可識別混淆在雜訊中的有用訊號,測速,故障診斷等

▲鋼帶:其測試系統由效能相同的兩組光電池透鏡,可調延時和相關器組成。當運動的熱軋鋼帶表面的反射光經透鏡聚集在相距為d的兩個光電池上時,反射光通過光電池轉換為電訊號,經可調延時等於鋼帶上某點在兩個測點之間,經過所需的時間時,互相關函式為最大值。

所測鋼帶運動速度

▲油管裂損故障分析:漏損處k為向兩側傳播聲響的聲源。在兩側管道上分別放置感測器1和2,因為放感測器的兩點距漏損處不等遠,所以漏油的音響至兩感測器就有時差 ,在互相關圖上處rx1x2( )有最大值

▲a/d轉換:是將預處理以後的模擬訊號變為數家訊號存處指定的地方

▲取樣:當取樣訊號頻率低入被取樣訊號的最高頻率時,取樣所得的訊號中混入了虛假的低頻分量,這種現象叫做頻率混疊

▲取樣定理:為了避免發生混疊現象,取樣頻率fs,必須大於訊號最高頻率fe的兩倍,這就是取樣定理。

▲對一函式實行取樣,即是抽取取樣點上的對應函式值,其效果如是透過柵欄的**外景一樣,只有落在縫隙前的少數景象被看到,其餘景象均被柵欄擋住而視為零,這種現象稱為柵欄效應,柵欄效應可通過整週期取樣來消除

▲測試系統的靜態特性:是指在靜態測量情況下描述實際測試裝置與理想定常線性系統的接近程度

▲靜態特性的能數:主要有靈敏度,非線性度和回程誤差等。

▲非線性度:指測試系統的1輸入輸出關係保持常值線性比例關係的程度。

▲靈敏度:表徵的是測試系統對輸入訊號變化的一種反應能力s=

▲回程誤差:遲滯,滯後,滯環

系統的輸入量由小增大(正行程)和由大減小(負行程)兩者靜態特性不一致程度測量系統的動態特性是指測量系統的輸出對隨時間快速變化的輸入量的響應特性。時間響應和頻率響應是動態測試過程中表現出的重要特徵

★3.什麼是不失真測試,不失真測試的條件是什麼?答:

若都是常數,如果乙個測試裝置,則有,即認為該測試裝置實現了不失真測量。(2』)這表明,輸出訊號較輸入訊號,幅值放大了倍,時間上滯後了,波形一致。對上式作傅利葉變換,有。

所以,若要實現輸出波形不失真,其幅頻、相頻特性應滿足如下條件。

★5、試用相關分析的知識說明如何測量熱軋鋼帶的運動速度。

鋼帶表面的反射光經透鏡聚焦在相距為d的兩光電池上,當鋼帶上某一不反射點處經過透鏡時,將會導致反射光強度的波動,再經光電池轉換為電訊號在進行相關處理。由於兩光電池有間距,故反射光強度的波動有時差,由互相關圖上可得處有最大值,這個就是時差,則該鋼帶的運動速度。

★4、試述熱電偶測溫的基本原理和基本定律。

答:熱電偶的基本工作原理是物體的熱電效應。當兩種不同的導體a和b構成閉合迴路時,只要兩個連線點溫度不同,迴路中就會產生電動勢,從而形成電流,這一現象稱為熱電效應。

熱電偶的基本定律為:中間溫度定律、中間導體定律和標準電極定律。

★什麼是光電效應?光電效應具體分為哪幾類?每一類請舉乙個應用例項。

答:當光線照射到某一物體上,此時可以看作是次物體受到遺傳能量為hf的光子的不斷轟擊,物體由於吸收能量為hf的電子後所產生的電效應即稱為光電效應。光電效應可分為三種,分別為:

外光電效應:常見元件有光電管、光電倍增管。光電導效應:

常見元件有光敏電阻

光生伏特效應:常見元件有光電池、光敏電晶體

★3、簡述對金屬熱電阻材料的要求。答:作為電阻體的金屬材料應滿足以下要求:

1)電阻溫度係數α要比較大,並且最好為常數,α越大,則熱電阻的靈敏度越高;α為常數,將會使電阻和溫度呈線性關係。2)電阻率ρ應盡可能大,以便在同樣靈敏度下減小熱電阻體積,減小熱慣性。3)在熱電阻的適用溫度範圍內,材料的物理和化學效能穩定。

4)材料的提純、壓延、複製等工藝性好,**便宜。

★6.電器式感測器包括哪幾種,各自的工作原理如何?答:

包括電阻式、電感式、電容式三種。電阻式感測器工作原理:把被測量轉換為電阻變化的一種裝置;電感式感測器工作原理:

把被測量如位移轉換為電感量變化的一種裝置;電容式感測器工作原理:把被測物理量轉換為電容量變化的一種裝置。

★5.試敘述訊號的取樣和截斷的過程是怎樣實現的,結果如何?答:

取樣就是對時間歷程進行等時間距離的訊號「摘取」,以便於計算機的儲存和計算分析。而由因為計算機只能對有限長的訊號進行處理,所以,必須截斷過長的訊號時間歷程進行截斷,即對訊號加窗。所加窗寬為的矩形窗函式,其傅利葉變換是乙個無限頻寬的函式。

採用矩形窗函式截斷取樣訊號,就是將取樣訊號,乘以時域有限寬矩形窗函式;其時域和頻域數學描述為

★1.測量按測量值獲得的方法進行分類有哪些?答:

直接測量——指無需經過函式關係的計算,直接通過測量儀器得到被測值得測量。(等精度直接測量和不等精度直接測量);間接測量——指在直接測量值的基礎上,根據已知函式關係,計算被測量的量值的測量;組合測量——指將直接測量或間接測量與被測量值之間按已知關係組合成一組方程(函式關係),通過解方程組得到被測值得方法。

★1.訊號分析和處理必需遵循的原則有哪幾點?答:① 各環節的輸入量與輸出量之間應保持一一對應的關係,並盡量不失真; ② 盡可能減小或消除各種干擾。

★2.週期訊號的頻譜具有哪幾個特點?答:

① 週期訊號的頻譜是離散的.② 每條譜線只出現在基波頻率的整倍數上,基波頻率是各分量頻率的公約數。③ 各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。

工程中常見的週期訊號,其諧波幅值總的趨勢是隨諧波次數的增高而減小的。因此,在頻譜分析中沒必要取那些次數過高的諧波分量。

什麼是測試,說明測試系統的構成以及個組成部分的作用。

答:測試是測量和實驗的綜合,是一種研究型的探索型的,論證型的測量過程,也是獲取資訊的過程。1.

測量物件。2.感測器:

在測試系統和被測物件之間建立了一定的連線關係,他直接感受被測量量並將其轉換成電訊號,是測試系統中的關鍵部件。3.中間轉換電路(訊號調理電路):

作用是將感測器的輸出訊號進行傳輸、放大和轉換,使其適合顯示、記錄、資料處理。4.訊號處理單元:

它是以計算機為核心,對中間轉換電路的輸出訊號,做進一步的處理。5.顯示記錄部分:

輸出測試結果。

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