复习题答案。
一、 名词概念解释题：（自己做）
1、频谱：在信号分析中，将组成信号的各种频率成分找出来，按序排列。
2、测试：具有试验性质的测量，也可理解为测量和试验的综合；
3、信噪比：信号功率与干扰(噪声)功率之比。
4、随机信号：不能准确**其未来瞬时值，也无法用数学关系式描述，一般采用概率统计方法，由过去估计其未来。
5、频域描述：以频率为独立变量，揭示信号各频率成分的幅值、相位与频率的对应关系。
6、零点漂移：标称范围最低值处的点漂，简称零漂。
7、时域描述：反映信号的幅值随时间变化的关系。
二、 判断：（正确的打“√”错误的打“×”自己做）
三、 简答题：
1、信息——信号——电信号传输处理。
信号是信息的载体，信息总是通过某些物理量形式表现出来这些物理量就是信号。
电信号随时间变化的电量。
测试过程：以适当的方式激励被测对象，信号的检测和转换，信号的调理、分析与处理，显示与记录。
测试系统组成：
3、原理：压电晶体的正压电效应(称为压电效应)可用下式来表示：q=df
式中 q—压电晶体某个表面上的电荷量(库仑c)；
d—压电系数(与压电材料特性有关)(库仑／牛顿c／n)；
f—外加作用力(牛顿n)。
电压放大器：是接在引线电缆后的压电元件的放大电路。它的功用是将压电元件的高输出阻抗变为低阻抗，并将压电效应产生的微弱电压信号进行放大。
电荷放大器：由于电压放大器所配接的引线电缆将影响传感器的输出和电压灵敏度，所以对测量带来不方便，而电荷前置放大器则可克服这一缺点。
4、如图8—17所示，热敏电阻与热电阻相比，其特点是：①电阻温度系数绝对值大，因而灵敏度高，约为热电阻的10倍，测量线路简单，甚至不用放大器便可输出几伏的电压。②体积小，重量轻，热惯量小．可以测量点温度，适宜动态测量。
③本身电阻值大，不需要考虑引线长度带来的误差，因此适于远距离测量。④热敏电阻产品已系列化，便于设计选用。⑤工作寿命长，而且**便宜。
⑥非线性大，在电路上要进行线性化补偿。⑦稳定性稍差，并有老化现象。⑧同一型号有3%～5%的阻值误差。
5、采分点：霍尔式 、 电位器式、光电式都可以，并说明原理。
6、主要是由三个基本部分——传感器、测量电路和输出电路所组成。一般也称传感器部分为一次仪表，而称测量电路和输出电路为二次仪表。当然，根据传感器输出的测量信号的形式不同以及测量系统的功能不同，非电量检测系统的具体构成也相应地有所不同，也会在相应三个基本部分的基础上有所增加。
如图2_1所示的非电量计算机辅助检测系统主要由传感器、基本转换电路、信号预处理电路、微机辅助处理、输出等环节组成。其中基本转换电路和信号预处理电路可统称为测量电路。
7、热电阻与仪表电桥或放大器接线有三种方式：两线制、三线制和四线制。
两线制接线简单，但对引线电阻有一定要求，否则会引起较大的测量误差。铜电阻的引线不超过r0的0.2%，铂电阻的引线不超过r0的0.1％。
采用三线制接线方式延长传感的连线，可以降低延长线引起的误差，其接线方法如图8—1所示。三线接线方法在满度范围内误差也不会为0。若进行更高精度测量时，可采用图8—2所示的四线接线方式，虽然增加接线数目，但导线电阻的影响可大为减小。
8、热电偶远离温度测量时，全部采用热电偶丝是非常理想的，但热电偶的**高。如果采用适当长度的热电偶丝，用导线把热电偶与测量仪表仪器连接起来比较经济，连接导线称为补偿导线。补偿导线有两类：
一类是采用与热电偶相同材料的伸长型，另一类是利用与热电偶热电势类似特性合金材料的补偿型。
采用补偿导线要注意以下几点：
①热电偶的长度由补偿接点的温度决定。测温接点温度高，热电偶可长，测温接点温度低，热电偶可短。热电偶长度与补偿导线长度要最佳配合。
补偿导线使用温度为90～1500c，因此，热电偶与补偿导线接点(这点称为补偿接点)的温度不能超过补偿导线的使用温度。
②补偿接点要紧靠，做到两补偿接点没有温差。
③在一定温度范围内，补偿导线的热电势必须与所延长的热电偶所产生的电势相同。
补偿导线采用多股廉价金属制造，不同热电偶采用不同的补偿导线(已标准化)，9、霍尔效应的实质是磁电转换效应，在稳定状态下，半导体片两侧面(y方向)的负电荷和正电荷相对积累，形成电动势，这种现象称为霍尔效应。由此而产生的电动势称为霍尔电势。霍尔元件的符号和基本电路如图9—2所示。
霍尔电势vh可用下式表示： 式中 k h——霍尔元件灵敏度；
ic——控制电流(a)； b——磁感应强度(t)。
10、如图8—17所示，热敏电阻与热电阻相比，其特点是：①电阻温度系数绝对值大，因而灵敏度高，约为热电阻的10倍，测量线路简单，甚至不用放大器便可输出几伏的电压。②体积小，重量轻，热惯量小．可以测量点温度，适宜动态测量。
③本身电阻值大，不需要考虑引线长度带来的误差，因此适于远距离测量。④热敏电阻产品已系列化，便于设计选用。⑤工作寿命长，而且**便宜。
⑥非线性大，在电路上要进行线性化补偿。⑦稳定性稍差，并有老化现象。⑧同一型号有3%～5%的阻值误差。
11、非电量检测系统的基本构成如图2-4所示，其中传感器作为检测系统的感受环节，可将被测非电量转换成电量参数输出。测量电路是检测系统中环节的一部分，其构成以被测量及检测要求的不同而异，其主要功能是把电量进行必要的处理、变换、传输，而便于显示、记录、控制等。
14、按电阻应变计(片)的材料分类：
15、说明测量长度、位移的应用，可以是光电式、霍尔式、电感式及其它类型的传感器都可以（5分）？举一例说明（5分）。
四、 综合题：
1、电路中dzl采用lm385，其稳定电压为2.5v，作为传感器提供1.5ma恒流源的基准电压。
因为电源电压为+15v，所以电阻r1压降为12.5v。则流过rl及dzl的电流为125μa。
电阻r2上的电压与dzl电压相同，也为2.5v，所以恒流源传感器的运放a1的输出电流为(2．5v／1．67kω)1.5ma。
压力传感器的应变电阻为桥式连接，从传感器输出端取出的电流要变换为差动电压输出。因此，要采用输入阻抗高，放大倍数大的差动电压放大电路(a2和如a3)。但传感器输出电压很低，为60～180mv，因此，如果要求测量精度很高时，必须选用失调电压极小的运放。
因为压力传感器输出为60—180mv，如果要求放大电路输出电压为1v，则要求放大电路增益为5.5～17倍可调，此电路增益**可表示为。
可以算出**满足要求。a5为差动输入，单端输出的放大电路，把电压差信号变换成对地输出信号，此处a5的放大倍数为1。
当压力为0时，传感器输出应为0。但实际上，压力为0时，传感器桥路不平衡，有约±5mv电压，如果a2和a3差动放大器的增益为5倍，则输出就有±25mv的电压，因此，要进行补偿。
为补偿传感器桥路不平衡所产生的电压，将电位器rp2所形成的电压经a4进行阻抗变换，再通过r8加到a5的同相输入端，就可起到补偿作用。a4接成电压跟随器，用流经r8的电流转换成电压对桥路不平衡的电压进行补偿。
2、热电偶远离温度测量时，全部采用热电偶丝是非常理想的，但是这样热电偶**高。如果采用适当长度的热电偶丝，用导线把热电偶与测量仪表仪器连接起来比较经济，连接导线称为补偿导线。补偿导线有两类：
一类是采用与热电偶相同材料的伸长型，另一类是利用与热电偶热电势类似特性合金材料的补偿型。
3、采分点：采用霍尔式传感器画出电路图（5分），说明原理（5分）。
4、ad544l组成一个电荷放大器，它的输入为电荷，输出为电压。
它是一个q／v转换器，它的输出为v0l=，传感器受到lg加速度的作用，它产生的电压，理论值为v01=－10000×10-12c／300×10-12f=－33v
即放大器 ad544l的灵敏度为－33v／g=－33.7mv／gal(1gal=1／980g=1cm／s2)
电荷放大器的频率响应由反馈电容c1和反馈电阻r1确定。其截止频率为。
f0=1／2πrl c1=0.053hz
在0.1hz时，输出约下降ldb。rb为运放ad544l的输入保护电阻，避免ad544l的输入过高而损坏。 μa776是一个反相放大器，其闭环增益为。
调整电位器rpl可使af2=1.48，因此，μa776的输出灵敏度为。
-1.48)×(33.7mv／gal)=50mv／gal
近似为48.8v／g。也就是说，当振动加速度为1／980g时，电路能输出50mv的电压。
本电路输出电压最大约6v，因此其最大测量值约为48.8／6=0.1g。
μa776是低功耗可编程运算放大器，为了降低噪声，可在8脚输入适当的电流iset≈15μa。在低频测量时，由于采用的运放μa776的电压噪声在1μa以下，噪声主要由电荷放大器产生。
5、画出电路结构图（5分），说明各部分的原理（5分）。
6、画出电桥二线制或三线制电路结构并说明各有的特点。
热电阻与仪表或放大器接线有三种方式：两线制、三线制和四线制。两线制接线简单，但对引线电阻有一定要求，否则会引起较大的测量误差。
铜电阻的引线不超过r0的0.2%，铂电阻的引线不超过r0的0.1％。
三线制接线方式可延长传感的连线，可以降低延长线引起的误差，其接线方法如图8—1所示。采用三线接线方法在满度范围内误差也不会为0。若进行更高精度测量时，可采用图8—2所示的四线接线方式，虽然增加接线数目，但导线电阻的影响可大为减小。
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