第一章
1答：测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法，是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。
2答：测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。传感器将被测物理量检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。
3答：在工程领域，科学实验、产品开发、生产监督、质量控制等，都离不开测试技术。测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域。
4答：例如：全自动洗衣机中用到如下传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器(洗净度) 液位传感器，电阻传感器(衣物烘干检测)。
第二章
1答：信号波形是指被测信号幅度随时间的变化历程。
2答：
从信号描述上分为：确定性信号与非确定性信号；
从信号的幅值和能量上分为：能量信号与功率信号；
从分析域上分为：时域与频域；
从连续性分为：连续时间信号与离散时间信号；
从可实现性分为：物理可实现信号与物理不可实现信号。
3答：可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。
4答：在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称为能量信号，能量不是有限值的信号称为功率信号。
5答：周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不保留原信号的相位信息。
6答：信号频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)。时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除单频率分量的简谐波外，很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。
现代测试技术课程习题库
一、
1．量具的作用是：___________________________________________________,根据准确度的高低，又可分为___________、_____________和________________。
2．标准电阻常采用四端接线法，目的是为了消除___________和_________的影响。
3．测量准备阶段的任务是
⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。4．国际单位制（SI制）的基本单位是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、开尔文（K）、摩尔（mol）和坎德拉(cd)。
5．一个完整的测量过程包括阶段、阶段和阶段。
二、
填空：
1.测量误差按性质分为_____误差、_____误差和_____误差、其中_____误差是可预知可
修正的。
2.随即误差的统计特性为________、________、________和________。
3．置信度是表征测量数据或结果可信赖程度的一个参数，可用_________和_________来表示。
4．指针式仪表的准确度等级是根据_______误差划分的，若用0.5级150V电压表测量某电压，读书为120.4V，被测电压的相对误差是_________。
5．对某电阻进行无系差等精度重复测量，所得测量列的平均值为100.2Ω,标准偏差为0.2Ω，测量次数15次，平均值的标准差为_______Ω，当置信因子K＝3时，测量结果的置信区间为_______________。
《绪论》
0-1叙述我国法定计量单位的基本内容。
答：我国的法定计量单位是以国际单位制(SI)为基础并选用少数其他单位制的计量单位来组成的。
1．基本单位
根据国际单位制(SI)，七个基本量的单位分别是：长度——米(Metre)、质量——千克(Kilogram)、时间——秒(Second)、温度——开尔文(Kelvn)、电流——安培(Ampere)、发光强度——坎德拉(Candela)、物质的量——摩尔(Mol>。
它们的单位代号分别为：米(m))、千克(kg)、秒(s)、开(K)、安(A)、坎(cd)、摩(mol)。
国际单位制(SI)的基本单位的定义为：
米(m)是光在真空中，在1／299792458s的时间间隔内所经路程的长度。
千克(kg)是质量单位，等于国际千克原器的质量。
秒(s)是铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应的辐射9192631770个周期的持续时间。
安培(A)是电流单位。在真空中，两根相距1m的无限长、截面积可以忽略的平行圆直导线内通过等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2×10-7N，则每根导线中的电流为1A。
开尔文(K)是热力学温度单位，等于水的三相点热力学温度的1／273．16。
摩尔(mol)是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0．012kg碳-12的原子数目相等。使用摩尔时，基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。
坎德拉(cd)是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012Hz的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1／683W／sr。
第二章 信号的描述与分析
补充题2-1-1 求正弦信号0()sin()x t x ωt φ=+的均值x μ、均方值2
x ψ和概率密度函数
p (x )。 解答： (1)0
00
11lim ()d sin()d 0T
T x T μx t t x ωt φt T
T →∞==
+=⎰
⎰
，式中02π
T ω
=
—正弦信号周期
(2)
2
222
2
2
0000
1
1
1cos 2()
lim
()d sin ()d d 22
T
T T x
T x x ωt φψx t t x ωt φt t T
T T →∞-+==
+=
=
⎰
⎰
⎰
(3)在一个周期内
012ΔΔ2Δx T t t t =+=
000
2Δ[()Δ]lim
x x T T T t
P x x t x x T T T →∞<≤+===
22Δ0Δ000
0[()Δ]2Δ2d ()lim
lim ΔΔd x x P x x t x x t t p x x T x T x πx x →→<≤+====
-
x (t )
正弦信号
x
x +Δx
Δt
Δt
t
2-8 求余弦信号0()sin x t x ωt 的绝对均值x μ和均方根值rms x 。
2-1 求图示所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。
2-4周期性三角波信号如图所示，求信号的直流分量、基波有效值、信号有效值及信号的平均功率。
2-1 求图示所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。
补充题2-1-2 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n|–ω和φn–ω
图，并与表1-1对比。
解答：在一个周期的表达式为
00 (0)2
() (0)
2
西安交大电气工程与自动化专业课程 最佳答案 大一上：高数（I）1（《工科数学分析基础（上册）》 马知恩/王绵森）线代（《线性代数与解析几何》魏战线）化学（《大学化学》曹瑞军）英语（教材有变化）思修（《思想道德修养与法律基础》）军事（《军事理论与技能教程》 张正明）大一下：高数（I）2（《工科数学分析基础（下册）》 马知恩/王绵森）计算机程序设计（《Visual C++与面向对象程序设计教程》 冯博琴）大学物理1（《大学物理学》 吴百诗）大学物理实验1中国传统文化概论（《中国传统文化精义》钟明善）中国近现代史纲要（《中国近现代史纲要》）大二上：大学物理2（《大学物理学》 吴百诗）电路（《电路（第五版）》邱关源/罗先觉）复变函数与积分变换（《工程数学:复变函数(第4版) 》西安交通大学高等数学教研室、《工程数学:积分变换(第4版) 》张元林）金工实习数学物理方程（西安交大印刷教材）毛邓三（《毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论》）大学物理实验2大二下：电磁场与波（《工程电磁场导论》冯慈璋/马西奎）电工实习电子技术实验1工程训练1（《工业系统的驱动、测量、建模与控制(上册) 》王孙安）概率论与数理统计（《概率论与数理统计应用》施雨/李耀武）模拟电子技术（《模拟电子技术基础》 杨拴科）信号与系统大三上：马克思主义哲学原理电机学（《电机学》苏少平/崔新艺/阎治安）电力电子技术（《电力电子技术（第五版）王兆安/刘进军》电气工程概论（《电气工程概论》王锡凡）数字电子技术（《数字电子技术基础》张克农）微型计算机原理与接口技术（教材依班级而定）自动控制原理（《自动控制理论》沈传文）工程训练2（《工业系统的驱动、测量、建模与控制(下册) 》王孙安）电子技术实验2大三下：电子系统设计与实践（《电子系统设计与实践》王建校）现代测试技术（《现代测试技术与系统设计(第2版)》 申忠如、郭福田）管理学（《企业管理学》杨善林）机械基础（《机械工程基础》 张克猛、赵玉成）生产实习大三下到大四不同的小方向选修不同的课程，可选课程有：1、电机方向：* 电机的智能控制* 控制电机* 电机优化理论* 电机CAD技术* 电机课程设计电机测试技术2、小电气方向：* 电器原理基础* 电力开关设备* 电器CAD基础* 电器智能化原理及应用工厂供电成套电器设备状态检测技术现代电器设计方法3、发电方向：* 电力系统分析（1）* 电力系
第1章 测试技术基础知识
1.4 常用的测量结果的表达方式有哪3种？对某量进行了8次测量，测得值分别为：8
2.40、
82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46。试用3种表达方式表示其测量结果。
解：常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于t 分布的表达方式和基于
不确定度的表达方式等3种
1）基于极限误差的表达方式可以表示为
0max x x δ=±
均值为
8
1
18i x x ==∑82.44
因为最大测量值为82.50，最小测量值为82.38，所以本次测量的最大误差为0.06。极限误差
max δ取为最大误差的两倍，所以
082.4420.0682.440.12x =±⨯=±
2）基于t 分布的表达方式可以表示为
x t x x ∧
±=σβ0
标准偏差为
s =
=0.04
样本平均值x 的标准偏差的无偏估计值为
ˆx σ
==0.014 自由度817ν=-=，置信概率0.95β=，查表得t 分布值 2.365t β=，所以
082.44 2.3650.01482.440.033x =±⨯=±
3）基于不确定度的表达方式可以表示为
0x x x x σ∧
=±= 所以
082.440.014x =±
解题思路：1）给出公式；2）分别计算公式里面的各分项的值；3）将值代入公式，算出结果。
第2章 信号的描述与分析
2.2 一个周期信号的傅立叶级数展开为
12ππ120ππ
()4(
cos sin )104304
n n n n n y t t t ∞
==++∑（t 的单位是秒） 求：1）基频0ω；2）信号的周期；3）信号的均值；4）将傅立叶级数表示成只含有正弦项的形式。
说明线性系统的频率保持性在测试中的作用。（P88） 答：（1）在实际测试中，测试得到的信号常常会受到其它信号或噪声的干扰，这时依据频率保持特性可以认定测得信号中只有与输入信号相同的频率成分才是真正由输入引起的输出。 （2）在故障诊断中，根据测试信号的主要频率成分，在排除干扰的基础上，依据频率保持特性推出输入信号也应包含该频率成分，通过寻找产生该频率成分的原因，就可以诊断出故障的原因。
在使用灵敏度为80nC/MPa 的压电式力传感器进行压力测量时，首先将他与增益为
5mV/nC 的电荷放大器相连，电荷放大器接到灵敏度为25mm/V 的笔式记录仪上，试求该压力测试系统的灵敏度。当记录仪的输出变化30mm 时，压力变化为多少？（P88） 解：（1）求解串联系统的灵敏度。 12380
52510/nC mV mm
s s s s mm MPa MPa nC V
==⨯⨯= （2）求压力值。
30
310
X P MPa s =
==
把灵敏度为
的压电式力传感器与一台灵敏度调到
的电荷
放大器相接，求其总灵敏度。若要将总灵敏度调到
，电荷放大器的灵敏度
应如何调整？（P89） 解：
用一时间常数为2s 的温度计测量炉温时，当炉温在200℃~ 400℃之间，以150s 为周期，按正弦规律变化时，温度计输出的变化范围是多少？（P89） 解： （1）已知条件
（2）温度计为一阶系统，其幅频特性为
（3）输入为200℃、400℃时，其输出为： y 1=A(w)×200=200.7(℃) y 2=A(w)×400=401.4( ℃)
第一章
1.用以标定的仪器，直接的测量出某一待测未知量的量值称为（）。答案:直
接测量
2.下列哪项不是闭环控制型现代测试系统的优点（）。答案:远距离传输
3.下列属于测量过程的是（）。答案:被测对象;数值和计量单位;测试方法;测
量误差
4.水银温度计测量体温属于直接式测量。答案:对
5.测试技术与传感技术被称为信息技术系统的（）。答案:感官
第二章
1.下列非线性补偿方法中属于软件补偿的是（）。答案:拟合法
2.A类标准不确定度是用非统计方法得到的不确定度。答案:错
3.真值在实际测量中是可以确切获知的。答案:错
4.相对误差是绝对误差与测量仪表量程之比。答案:错
5.将63.73501四舍五入，保留两位小数为（）。答案:63.74
第三章
1.直流电桥可以测量电容的变化。答案:错
2.全桥接法的灵敏度是半桥双臂接法的几倍（）。答案:2
3.半导体式应变片比金属丝式应变片的灵敏度高。答案:对
4.丝式应变片采用栅状结构是为了获得大的电阻变化量。答案:对
5.下列哪项不是半导体应变片的优点（）。答案:温度稳定性能好
第四章
1.下列哪项是电容式传感器的缺点（）。答案:电缆分布电容影响大
2.电容式传感器灵敏度最高的是（）。答案:极距变化型
3.电涡流传感器是利用（）材料的电涡流效应工作的。答案:金属导体
4.互感型传感器接入任何电路均可以测量位移的大小和方向。答案:错
5.相敏解调法只能回复被测信号的幅值，而不能恢复相位。答案:错
第五章
1.恒磁通式传感器中线圈和磁铁之间没有相对运动。答案:错
2.压电式传感器有较好的低频特性。答案:错
1.1简述测量仪器的组成与各组成部分的作用
答：感受件、中间件和效用件。感受件直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号;中间件将传感器的输出信号经处理后传给效用件，放大、变换、运算;效用件的功能是将被测信号显示出来。
1.2测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么
答：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。精确度表示测量结果与真值一致的程度;恒定度为仪器多次重复测量时，指示值的稳定程度；灵敏度以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例表示；灵敏度阻滞又称感量，是足以引起仪器指针从静止到做微小移动的被测量的变化值；指示滞后时间为从被测参数发生改变到仪器指示出该变化值所需时间,或称时滞。
2.3试述常用的一、二阶测量仪器的传递函数及它的实例
答:一阶测量仪器如热电偶；二阶测量仪器如测振仪.
2。4试述测量系统的动态响应的含义、研究方法及评价指标。
答：测量系统的动态响应是用来评价系统正确传递和显示输入信号的指标.研究方法是对系统输入简单的瞬变信号研究动态特性或输入不同频率的正弦信号研究频率响应.评价指标为时间常数τ（一阶）、稳定时间t s和最大过冲量A d（二阶)等。
2.6试说明二阶测量系统通常取阻尼比ξ=0.6~0。8范围的原因
答：二阶测量系统在ξ=0.6~0。8时可使系统具有较好的稳定性，而且此时提高系统的固有频率ωn会使响应速率变得更快。
3.1测量误差有哪几类?各类误差的主要特点是什么？
答：系统误差、随机误差和过失误差。系统误差是规律性的，影响程度由确定的因素引起的，在测量结果中可以被修正；随机误差是由许多未知的或微小因素综合影响的结果，出现与否和影响程度难以确定,无法在测量中加以控制和排除,但随着测量次数的增加，其算术平均值逐渐接近零；过失误差是一种显然与事实不符的误差.
现代检测技术2021试卷A及答案
成绩 __大学考试题课程现代检测技术学院电信学院考试日期 2021 年月日专业班号√ 姓名学号期中期末一、名词解释（每题2分，共10分）
1.
测试系统的灵敏度 2.
压电效应 3.
热电偶冷端补偿 4.
电阻应变效应 5.
虚拟仪器二、填空（每空1分，共30分）
1.
一阶系统的时间常数τ表征系统的特性，一阶系统的截止频率表示为；二阶系统的动态参数是阻尼比ζ和，通常ζ= 时，响应速度快，动态误差小，系统的输出能够以较快的速度达到给定的误差范围。
2.
线性度是指，也称非线性误差，常用的直线拟合方法有理论拟合、和等。
3.
常用的应变片有与两大类，其中灵敏度较高的是，线性度较好的是。
4.
为了加强居民小区的安全，可以在小区围墙上加装传感器进行昼夜监控。
5.
可以进行转速测量的传感器包括、和；可以进行金属工件厚度测量的传感器包括、共 4 页第 1 页和。
6.
在图像测量中，为了确定工件的角点，常采用方法，它的原理
是。
7.
光电管、光电倍增管是利用效应工作的，光电池是利用效应工作的，光敏电阻是利用效应工作的。
8.
极距变化型的电容式传感器常采用差动结构，目的是以及。
9.
为利用电桥的和差特性，提高系统的灵敏度，应使桥臂上电阻应变极性相同，桥臂上电阻应变极性相反。
10.
GPS卫星导航系统由3部分组成，分别是、和。
三、简答（每题5分，共25分）
1.
基本型现代检测系统包括哪些环节？ 2.
什么是霍尔效应？为什么半导体材料适合于作霍尔元件？ 3.
请从CCD的原理解释图像亮度与曝光时间的关系。
4.
如果对1mm左右的微位移量进行检测，请问可以选用什么传感器？列举2种方案，并解释其工作原理。
复习（重点）
一、中期考试题（含第一、二、三章） 重点习题：
二、填空选择题：第五、九、十章。如： 1. ±1误差称为最大量化误差
2.直接数字合成（DDS ）技术的优缺点。 三、判断题第四、九章。 四、简答题：
1.简单电路原理分析，如P155图4-6；锁相环倍频分频
2.框图分析（简述） ：测频、测周及时间间隔原理；示波器扫描发生器环组各部份的组成及作用；外差式频谱分析仪组成框图原理；逻辑分析仪 五、计算题:
1.（含中期考试计算题）及第九章
2.累进性系统误差、周期性误差的判别，简述测量数据处理的步骤（要求给出相应的公式及判据），例3-4。
3．计算由±1误差所引起的测周误差。 付加：
1.现代自动测试系统特点
2. PXI 总线的特点及应用领域？
第一章
一、填空题
1.相对误差定义 与 的比值。通常用百分数表示。
2.广义测量是指为了获得对被测对象 而进行的实验过程。
3.狭义测量测量是为了确定被测对象的 而进行的实验过程。
4.测量误差主要的来源 、 、 、 和 。
5.仪表的准确度越高，测量结果越 。
6.信息的的获取的过程是由 和 两大环节组成。 二、计算题
1、用量程为10V 、1.5级的电压表分别测量3V 和8V 的电压，试问哪一次测量的准确度高?为什么?
解：xm=10V,A1=3V ,A2=8V
2、某被测电压为3.50V ，仪表的量程为5V ，测量时该表的示值为3.53V ，求：
⑴ 绝对误差与修正值各为多少？
%
5.1%100=⨯∆=Xm
X
m γ%5.110⨯=∆X %5%1001
1=⨯∆=A X
A γ
习题和思考题参考答案
第一章
1. 试举例说明某种检测仪器在过去一百年里的变迁以及未来的发展趋势。
2. 举例说明现代检测技术在某个行业的应用。
3. 检测技术和基础科学创新具有什么关系？试举一例说明两者之间的依赖关系。
4. 检测系统由哪几个部分组成？各部分的功能是什么？
答：检测系统由传感器、信号采集处理电路、显示/输出单元组成。传感器把被测量转化成模拟或数字电信号。信号采集处理电路对传感器输出信号进行处理，如果是模拟信号则通过信号调理电路进行滤波、转换、放大然后通过模数转换器件转换成数字信号，如果是数字信号则可以直接读入寄存器或微处理器，然后在微处理器里进行数字信号处理。显示/输出单元用以显示或输出检测系统的测量结果。
5. 自动化系统里一定包含检测装置吗？检测装置对自动化系统具有什么作用？
答：自动化系统不一定包含检测装置，比如一些开环控制系统，定时控制系统就不需要检测装置。检测装置一般用来直接或间接检测自动控制系统的输出量，然后反馈给控制器对受控量进行调整。
6. 智能化系统里是否一定包含检测装置？检测装置的作用是什么？
答：智能化系统都包含了检测装置，因为智能化控制需要根据检测装置的反馈才能进行智能控制。检测装置用来感知被控对象或所处环境的各种变量，控制器根据这些变量的大小对物理对象进行智能控制。
7. 现代检测技术具有哪些发展趋势？
答：集成化、智能化、网络化、拓展并创新面向极端环境/极限测量任务的新型检测技术和方法。
第二章
1.检测系统的静态特性指标有哪些？
答：检测系统的静态特性指标主要有量程、灵敏度、线性度、迟滞误差、重复误差、精度等级等。
第一章习题答案
1.1 将下列二进制数变换为相对应的十进制数
N=3
322110
0112233445566772*2*2*2*2*2*2*2*2*2*2*------++++++++++b b b b b b b b b b b （1）解：
1011B =
1*8+0*4+1*2+1*1 =
11 （2）解：
1000B =
1*8+0*4+0*2+0*1 =
8 （3）解：
1101B =
1*8+1*4+0*2+1*1 =
13 （4）解：
11111111B
=
1*128+1*64+1*32+1*16+1*8 +1*4+1*2+1*1 = 255 （5）解：
101101B =
1*32+0*16+1*8+1*4+0*2+1*1 =
45 （6）解：
10001100B = 1*128+0*64+0*32+0*16+1*8
+1*4+0*2+0*1
= 140
（7）解：
1101.1011B=1*8+1*4+0*2+1*1
+1*0.5+0*0.25+1*0.125+1*0.0625
=13.6875
（8）解：
10101000.01B=1*128+0*64+1*32+0*16+1*8
+0*4+0*2+0*1+0*0.5+1*0.25
=168.25
1.2 将下列十进制数变换成二进制数
（1）解：
5 = 0122*12*02*1++
= 101B
（2）解：
9=01232*12*02*02*1+++
= 1001B
（3）解：
15 =01232*12*12*12*1+++
=1111B
（4）解：
16 =01232*02*02*02*1+++
