测试技术

一、何谓霍尔效应？其物理本质是什么？用霍尔元件可测量那些物理量？请举出三个例子说明？

答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。

其物理本质是由于运动电荷受到磁场中的洛伦兹力作用形成的。

用霍尔元件可测量位移、力、加速度和转速等。

例子：1、位移测量：将线性霍尔传感器放在两块磁铁中间，其磁感应强度为零。这个位置可以作为位移的零点（如下图），当霍尔传感器在x方向上有位移时，霍尔元件有一电压输出。（P52）

2、测力：霍尔元件装在悬臂梁一端通过测量位移的变化测出力的大小。

3、测转速：当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。

2、电涡流位移传感器与其它位移传感器比较，主要优点是什么？能否测量大位移？为什么？

答：（1）电涡流式传感器具有频率响应范围宽，灵敏度高，测量范围大，结构简单，抗干扰能力强，不受油污等介质影响，特别其具有非接触测量等优点。

(2)因为涡流传感器受变换磁场大小的限制，故它不能用于测量大位移。

3、什么是晶体压电效应？请举例说明。

答：当某些晶体眼一定方向伸长或压缩时，在其表面上会产生电荷，这种效应为晶体压电效应。压电传感器有压电加速度传感器、压电谐振式传感器、声表面波传感器。

4、光电效应可分为哪三种类型，简单说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传感器

答：光电效应可分为：

A、外光电效应：指在光的照射下，材料中的电子逸出表面的现象。光电管及光电倍增管均属这一类。它们的光电发射极，即光明极就是用具有这种特性的材料制造的。

B、内光电效应：指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象。光敏电阻即属此类。

C、光生伏特效应：利用光势垒效应，光势垒效应指在光的照射下，物体内部产生一定方向的电动势。光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式有源器件。

五、机械加工表面粗糙度自相关分析的示意图，说明其工作原理。

答：触头将工件表面的凹凸不平度，通过电感式传感是转换为时间域信号，再经过相关分析得到自相关图形。这是一种随机信号中混杂着周期信号的波形，随机信号在原点处有较大相关性，随T值增大而减小，此后呈现出周期性，这显示出造成表面粗糙度的原因中包含了某种周期因素。例如沿工件轴向，可能是走刀运动的周期性变化；沿工件切向，则可能是由于主轴回转振动的周期变化等

六、下图是地下输油管道漏损位置的探测系统的示意图，请说明其工作原理。

答：利用互相关分析方法，确定深埋在 地下的输油管漏损位置。在输油管 表面沿轴向放置传感器(例如拾音器、加速度计等)1和2，油管漏损处K可视为向两侧传播声波的声源，因放置两传感器的位置距离漏损处不等，则油管漏油处的声波传至两传感器就有时差，将两拾音器测得的音响信号xl(t)和x2(t)进行互相关分析，找出互相关值最大处的延时τ，即可由τ确定油管破损位置

7、某一阶压力传感器的时间常数为1秒，如果阶跃压力从25MPa降到5MPa，试求经过2秒和4秒后，压力传感器指示的压力各是多少？

八、气象气球携带一种时间常数为15s的一阶温度计，以5m/s的上升速度通过大气层。设温度按每升高30m下降0.15℃的规律而变化，气球将温度和高度的数据用无线电送回地面。在3000m处所记录的温度为−l℃。试问实际出现−l℃的真实高度是多少？

解：该温度计为一阶系统，其传递函数设为1()151Hss=+。温度随高度线性变化，对温度计来说相当于输入了一个斜坡信号，而这样的一阶系统对斜坡信号的稳态响应滞后时间为时间常数τ=15s，如果不计无线电波传送时间，则温度计的输出实际上是15s−以前的温度，所以实际出现l℃的真实高度是 Hz=H-Vτ=3000-5×15=2925m

9、根据一阶(惯性)系统的传递函数：，求冲激响应。

答：设输入信号为δ函数, 即：

且

根据拉普拉斯变化：

所以：

十、求指数衰减信号的频谱函数，并求出其幅值谱和相位谱。

11、什么是传感器的静态特性？动态特性？

答：1、静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，

系统的输出与输入之间的关系。主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

2、动态特性是指检测系统的输入为随时间变化的信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要动态特性的性能指标有时域单位阶跃响应性能指标和频域频率特性性能指标

12、什么是热电偶的中间导体定律？

答：在热电偶回路中接人第三、第四种均质材料导体，只要中间接人的导体两端具有相同的温度，就不会影响热电偶的热电动势，这就是中间导体定律。

13、测试装置实现不失真测试的条件是什么？

答：幅频和相频分别满足A(w)=A0=常数，Φ（w）=-t0w ;

14、噪声形成干扰必须具备哪些条件

答：a、噪声源;b、对噪声敏感的接收电路或装置;c、噪声源到接收电路之间的噪声通道。

15、什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？

答：频率响应函数是系统输出和输入的傅立叶变换的比值。

都是描述装置的特性以及输出和输入的关系，传递函数通过拉普拉斯变换是在复数域中来描述系统的特性，频率响应函数通过傅立叶变换是在频率域中描述系统特性的。

16、何谓电桥平衡？要使直流电桥平衡，桥臂参数应满足什么条件？交流电桥应满足什么条件？

答：电桥平衡：当电桥四个桥臂的阻抗值Z1、Z2、Z3、Z4具备一定关系时，可以使得电桥的输出Uy=0，此时电桥处于平衡状态

直流电桥平衡：两相对桥臂电阻值的乘积相等。

交流电桥平衡：相对两桥臂阻抗模的乘积相等和阻抗角之和相等两个条件

17、调幅波的解调方法有哪几种？

答：A、无极性变化的调制信号：一般整流检波方法

B、有极性变化的调制信号：直流偏置的方法

十八、抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？其截止频率如何确定？

答：作用是：滤除高于0.5倍采样频率的无用的高频分量，以减少频谱混叠；
它采用何种滤波器：模拟低通滤波器
理论截止频率=0.5倍采样频率