检测传感技术期末复习题参考答案..docVIP

中国石油大学（北京）远程教育学院《》 8. 相关滤波 答：当对一个线性系统施加激励时，响应信号往往含有大量的噪声干扰；根据线性系统的频率保持性，只有和激励力频率相同的成分才是由激励引起的响应。因此将激励信号与包含噪声的被测响应信号做互相关分析，依据周期信号的互相关的同频相关不同频不相关的性质，可从噪声背景下提取由激励引起的响应信号，所提取的信号具有包括频率、相位的完整信息。 9. 线性系统的频率保持性 答：若线性系统的输入为某一频率的简谐信号，则其稳态响应必是同一频率的简谐信号，即： 输入： 稳态响应： 三、简答题（本题共计18分，每小题6分） 1. 一阶测试系统的基本参数是什么？根据对测试系统的基本要求及一阶测试系统的频率响应和时间响应说明一阶测试系统的基本参数的选取原则。 答：一阶测试系统的基本参数为时间常数τ。 满足不失真测试的频率响应条件：幅频特性为常数，相频特性呈线性；满足不失真测试的时间响应的要求是：瞬态误差小，调整时间短。 一阶测试系统当τ小时，通频带宽，（转折频率）； 响应快（4τ时瞬态误差2%） 因而，一阶测试系统的基本参数的选取原则是时间常数小。 2. 二阶测试系统的基本参数是什么？根据对测试系统的基本要求及二阶测试系统的频率响应和时间响应特征说明为何称为二阶测试系统的最佳阻尼比？ 答：二阶测试系统的基本参数为固有频率、阻尼比。 满足不失真测试的频率响应条件：幅频特性为常数，相频特性呈线性；满足不失真测试的时间响应的要求是：瞬态误差小，调整时间短。 二阶测试系统当时，通频带宽，在的带宽内，幅频特性基本为常数，相频特性基本呈线性；同时，时间响应的最大超调量小且调整时间短。 因而，二阶测试系统当时具有较好的综合特性。 3. 为保证霍尔式位移传感器的输出电动势与位移成正比关系，其设计关键是什么？ 答：霍尔式位移传感器基于磁场强度变化引起霍尔电势变化工作。要保证霍尔式位移传感器的输出电动势与被测位移成正比（线性）关系，其关键在于建立一个梯度磁场。磁场梯度均匀，输出线性度就好；磁场梯度越大，则灵敏度越高。 4. 从工作原理上说明：为何动圈式磁电传感器只能用于动态测试？ 答：动圈式磁电传感器的工作原理是依靠线圈与磁铁间的相对运动，使线圈切割磁力线，产生感应电动势；即在线圈两端输出与相对运动速度成正比的感应电动势实现转换。因而需线圈与磁铁间的相对运动，只能用于动态测试。 5. 在数字信号处理的采样过程中为何需要满足采样定理？采样定理如何表示？ 答：采样过程： 即在频域将信号频谱搬移到以采样频率为周期的各频率位置上，当时发生频率混叠。 所以，需满足采样定理： 1）信号带宽有限 2） 6．以截断余弦信号为例，说明对测试信号的有限截断过程为什么会造成能量泄漏？ 答：截断即用有限矩形窗截取原信号，即截断过程： 以截断余弦信号为例： 有限截断过程使余弦信号的频谱由原来在处的集中能量变为形式的分布能量。这一分布能量表现为一部分能量以主瓣加宽的形式向原有频率的近旁分散，而另一部分能量则以无限旁瓣的形式分散到整个频率域。 因此，信号一经截断必然导致其能量在频域的分布扩展，即造成信号的能量泄漏。 7. 说明传感器动态标定的含义，通常采用哪两种实验方法测量传感器的动态特性（频率响应特性和时间响应特性）？ 答：动态标定即通过实验得到传感器动态特性指标的具体数值； 频率响应法：测试传感器对简谐信号输入的稳态响应即传感器的频率响应特性； 时间响应法：测试传感器对阶跃信号输入的响应即传感器的时间响应特性。 8. 比较系统频率响应函数测试中稳态正弦激励方式与脉冲激励方式各自的特点。 答：稳态正弦激励：测试周期长，需仪器复杂； 脉冲激励：测试周期短，脉冲锤，需带力传感器以测出实际激励力。 9. 试根据调幅过程的特性说明应变片工作上限频率应在电桥激励电压频率的以下。 答：调幅过程即测试信号与高频信号（载波）相乘，在频域将信号频谱搬移到高频信号频率位置上，以实现频谱搬移： 若信号最高频率为，当时发生频率混叠； 若测试信号上限频率为，应保证。一般。 四、综合题（本题共计30分，每小题10分） 1. 某一阶传感器的时间常数为0.3s，其转折频率为多少？用它测试周期为2s的简谐信号时，幅值误差将是多少？ 一阶系统的幅频特性为： 计算：得转折频率： 幅值： 幅值误差：1-0.728=0.272=27.2% 2. 某二阶传感器的固有频率为30KHz，阻尼比为0.7，用它测试频率小于18KHz这一频率段的信号时，幅值误差最大不超过多少？ 二阶系统的幅频特性为： 计算： 得：误差：1-0.95=0.05=5% 3. 悬臂梁在悬臂端同时承受轴向和横向载荷。简要说明