測試技術(shù)基礎(chǔ)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.下列哪種測量方法屬于直接測量？（）A.用千分尺測量軸的直徑B.通過測量電壓和電阻計(jì)算電流C.先測量長方形的長和寬，再計(jì)算面積D.利用位移傳感器測量物體的位移變化率答案：A。直接測量是指直接從測量儀表的讀數(shù)獲取被測量量值的方法，用千分尺測量軸的直徑符合直接測量的定義。B、C選項(xiàng)是間接測量，通過測量其他相關(guān)量計(jì)算得到被測量；D選項(xiàng)測量的是位移變化率，不是直接測量位移。2.測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)中，反映測量系統(tǒng)輸出與輸入之間線性關(guān)系的是（）A.靈敏度B.線性度C.回程誤差D.重復(fù)性答案：B。線性度是指測量系統(tǒng)的輸出與輸入之間的線性程度；靈敏度是輸出變化量與輸入變化量之比；回程誤差是指在正反行程期間輸出輸入曲線不重合的程度；重復(fù)性是指在相同測量條件下，對同一被測量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的一致性。3.周期信號的頻譜是（）A.連續(xù)的B.離散的C.隨機(jī)的D.與時(shí)間有關(guān)的答案：B。周期信號的頻譜是離散的，其頻譜由一系列離散的譜線組成，每條譜線對應(yīng)一個(gè)特定的頻率分量。4.傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的（）A.線性度越好B.遲滯越小C.重復(fù)性越好D.分辨力越高答案：D。分辨力是指傳感器能夠檢測到的最小輸入變化量，能感知的輸入變化量越小，分辨力越高。5.一階測量系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)τ越小，則系統(tǒng)的響應(yīng)（）A.越慢B.越快C.無影響D.不確定答案：B。一階測量系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)τ反映了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，τ越小，系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)越快。6.應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K是指（）A.應(yīng)變片電阻值的大小B.單位應(yīng)變引起的應(yīng)變片相對電阻變化C.應(yīng)變片的橫向效應(yīng)系數(shù)D.應(yīng)變片的絕緣電阻答案：B。應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K定義為單位應(yīng)變引起的應(yīng)變片相對電阻變化。7.壓電式傳感器是一種（）傳感器。A.參量型B.發(fā)電型C.電感型D.電容型答案：B。壓電式傳感器是基于壓電效應(yīng)工作的，屬于發(fā)電型傳感器，能將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。8.熱電偶的熱電勢與（）有關(guān)。A.熱電偶的材料和兩端溫度B.熱電偶的粗細(xì)C.熱電偶的長短D.熱電偶的形狀答案：A。熱電偶的熱電勢主要取決于熱電偶的材料以及兩端的溫度差，與熱電偶的粗細(xì)、長短和形狀無關(guān)。9.下列哪種信號屬于數(shù)字信號？（）A.正弦波信號B.方波信號C.三角波信號D.鋸齒波信號答案：B。數(shù)字信號是離散的、取值為有限個(gè)數(shù)值的信號，方波信號是典型的數(shù)字信號，而正弦波、三角波和鋸齒波屬于模擬信號。10.對信號進(jìn)行頻譜分析時(shí)，為了提高頻率分辨率，應(yīng)（）A.增加信號的采樣長度B.減小信號的采樣長度C.提高采樣頻率D.降低采樣頻率答案：A。頻率分辨率與信號的采樣長度有關(guān)，增加信號的采樣長度可以提高頻率分辨率。11.測量誤差按其性質(zhì)可分為（）A.絕對誤差和相對誤差B.系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差C.靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差D.基本誤差和附加誤差答案：B。測量誤差按性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差；絕對誤差和相對誤差是誤差的表示方法；靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差是按測量過程中被測量是否隨時(shí)間變化分類；基本誤差和附加誤差是按誤差產(chǎn)生的原因分類。12.若采樣頻率為500Hz，信號中最高頻率成分不超過（）時(shí)，不會發(fā)生混疊現(xiàn)象。A.100HzB.200HzC.250HzD.500Hz答案：C。根據(jù)采樣定理，采樣頻率應(yīng)不小于信號最高頻率的2倍，所以當(dāng)采樣頻率為500Hz時(shí)，信號中最高頻率成分不超過250Hz時(shí)不會發(fā)生混疊現(xiàn)象。13.磁電式傳感器是利用（）原理工作的。A.壓電效應(yīng)B.熱電效應(yīng)C.電磁感應(yīng)D.霍爾效應(yīng)答案：C。磁電式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理工作的，通過導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。14.下列哪種濾波器能讓低頻信號通過，而抑制高頻信號？（）A.低通濾波器B.高通濾波器C.帶通濾波器D.帶阻濾波器答案：A。低通濾波器的作用是允許低頻信號通過，而對高頻信號進(jìn)行抑制；高通濾波器則相反，允許高頻信號通過，抑制低頻信號；帶通濾波器允許一定頻率范圍內(nèi)的信號通過；帶阻濾波器抑制一定頻率范圍內(nèi)的信號。15.測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性主要包括（）A.靈敏度和線性度B.幅頻特性和相頻特性C.回程誤差和重復(fù)性D.分辨力和遲滯答案：B。測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性主要用幅頻特性和相頻特性來描述，反映了系統(tǒng)對不同頻率信號的響應(yīng)能力。二、填空題（每題2分，共20分）1.測量是指通過實(shí)驗(yàn)的方法，將被測量與同性質(zhì)的______進(jìn)行比較，以確定被測量的______和______的過程。答案：標(biāo)準(zhǔn)量；量值；單位2.傳感器一般由______、______和______三部分組成。答案：敏感元件；轉(zhuǎn)換元件；測量電路3.信號可分為______信號和______信號兩大類，其中______信號又可分為周期信號和非周期信號。答案：確定性；隨機(jī)；確定性4.一階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為______，二階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為______。答案：\(H(s)=\frac{1}{1+\taus}\)；\(H(s)=\frac{\omega_{n}^{2}}{s^{2}+2\xi\omega_{n}s+\omega_{n}^{2}}\)（其中\(zhòng)(\tau\)為時(shí)間常數(shù)，\(\omega_{n}\)為固有頻率，\(\xi\)為阻尼比）5.應(yīng)變片的工作原理是基于______效應(yīng)，即金屬絲的電阻值隨______的變化而變化。答案：應(yīng)變；機(jī)械變形（或應(yīng)變）6.壓電式傳感器的輸出信號一般很微弱，需要通過______或______進(jìn)行信號調(diào)理。答案：電荷放大器；電壓放大器7.熱電偶的基本定律包括______定律、______定律和______定律。答案：均質(zhì)導(dǎo)體；中間導(dǎo)體；中間溫度8.數(shù)字信號處理的一般步驟包括______、______、______和______等。答案：采樣；量化；編碼；數(shù)字信號處理算法處理9.測量誤差的表示方法有______誤差和______誤差兩種。答案：絕對；相對10.濾波器的性能指標(biāo)主要有______、______、______和______等。答案：通帶增益；截止頻率；阻帶衰減；過渡帶寬度三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述測量系統(tǒng)靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的區(qū)別與聯(lián)系。答：區(qū)別：靜態(tài)特性是指測量系統(tǒng)在輸入信號為靜態(tài)（不隨時(shí)間變化）時(shí)的輸出與輸入之間的關(guān)系，主要包括靈敏度、線性度、回程誤差、重復(fù)性等指標(biāo)，反映了系統(tǒng)測量靜態(tài)量的能力。動(dòng)態(tài)特性是指測量系統(tǒng)在輸入信號隨時(shí)間變化時(shí)的輸出特性，主要用幅頻特性和相頻特性來描述，反映了系統(tǒng)對不同頻率信號的響應(yīng)能力，用于測量動(dòng)態(tài)變化的信號。聯(lián)系：靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性都是衡量測量系統(tǒng)性能的重要方面，它們共同決定了測量系統(tǒng)的測量精度和可靠性。一個(gè)性能良好的測量系統(tǒng)既要具有良好的靜態(tài)特性，以保證在測量靜態(tài)信號時(shí)的準(zhǔn)確性，又要具有良好的動(dòng)態(tài)特性，以適應(yīng)測量動(dòng)態(tài)信號的要求。2.簡述應(yīng)變片測量應(yīng)力的原理。答：應(yīng)變片測量應(yīng)力的原理基于應(yīng)變效應(yīng)。當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值會發(fā)生變化。應(yīng)變片通常由敏感柵、基底、引線和覆蓋層等組成，敏感柵粘貼在被測構(gòu)件表面。當(dāng)構(gòu)件受力產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，粘貼在其上的應(yīng)變片的敏感柵也會隨之發(fā)生相同的應(yīng)變，根據(jù)應(yīng)變效應(yīng)，敏感柵的電阻值會發(fā)生相應(yīng)的變化。通過測量應(yīng)變片電阻值的變化，利用應(yīng)變片的靈敏系數(shù)可以計(jì)算出應(yīng)變片所感受的應(yīng)變值。根據(jù)胡克定律，在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即\(\sigma=E\varepsilon\)（其中\(zhòng)(\sigma\)為應(yīng)力，\(E\)為材料的彈性模量，\(\varepsilon\)為應(yīng)變）。因此，在已知材料彈性模量的情況下，通過測量應(yīng)變值就可以計(jì)算出構(gòu)件所受的應(yīng)力。3.簡述采樣定理的內(nèi)容及其意義。答：采樣定理內(nèi)容：對于一個(gè)頻帶有限的連續(xù)信號\(x(t)\)，設(shè)其最高頻率為\(f_{max}\)，如果采樣頻率\(f_{s}\)滿足\(f_{s}\geq2f_{max}\)，則可以由采樣后的離散信號\(x(nT)\)（\(T\)為采樣周期，\(T=\frac{1}{f_{s}}\)）無失真地恢復(fù)出原始連續(xù)信號\(x(t)\)。意義：采樣定理為連續(xù)信號的離散化提供了理論依據(jù)，是數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)。它告訴我們在對連續(xù)信號進(jìn)行采樣時(shí)，為了保證能夠準(zhǔn)確地恢復(fù)原始信號，采樣頻率必須滿足一定的條件。在實(shí)際應(yīng)用中，采樣定理指導(dǎo)我們合理選擇采樣頻率，避免因采樣頻率過低而導(dǎo)致信號的混疊現(xiàn)象，從而保證了數(shù)字信號處理的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，它也為信號的存儲、傳輸和處理提供了便利，使得我們可以用離散的數(shù)字信號來代替連續(xù)信號進(jìn)行處理。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某一階測量系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)\(\tau=0.5s\)，輸入信號\(x(t)=10+5\sin(2t)\)，求該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出\(y(t)\)。解：對于一階測量系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為\(H(s)=\frac{1}{1+\taus}\)，頻率響應(yīng)函數(shù)為\(H(j\omega)=\frac{1}{1+j\tau\omega}\)。輸入信號\(x(t)=10+5\sin(2t)\)，可分為直流分量\(x_{1}(t)=10\)和交流分量\(x_{2}(t)=5\sin(2t)\)。對于直流分量\(x_{1}(t)=10\)，當(dāng)\(\omega=0\)時(shí)，\(H(j0)=\frac{1}{1+j\tau\times0}=1\)，所以系統(tǒng)對直流分量的穩(wěn)態(tài)輸出\(y_{1}(t)=H(j0)\times10=10\)。對于交流分量\(x_{2}(t)=5\sin(2t)\)，\(\omega=2rad/s\)，\(\vertH(j\omega)\vert=\frac{1}{\sqrt{1+(\tau\omega)^{2}}}=\frac{1}{\sqrt{1+(0.5\times2)^{2}}}=\frac{1}{\sqrt{2}}\)，\(\varphi(\omega)=-\arctan(\tau\omega)=-\arctan(0.5\times2)=-\frac{\pi}{4}\)。所以系統(tǒng)對交流分量的穩(wěn)態(tài)輸出\(y_{2}(t)=\vertH(j\omega)\vert\times5\sin(2t+\varphi(\omega))=\frac{5}{\sqrt{2}}\sin(2t\frac{\pi}{4})\)。則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出\(y(t)=y_{1}(t)+y_{2}(t)=10+\frac{5}{\sqrt{2}}\sin(2t\frac{\pi}{4})\)。2.用一只量程為\(50V\)的電壓表測量實(shí)際值為\(40V\)的電壓，測量值為\(40.5V\)，求該測量的絕對誤差、相對誤差和引用誤差。解：絕對誤差\(\Deltax=xx_{0}\)，其中\(zhòng)(x\)為測量值，\(x_{0}\)為實(shí)際值。所以絕