大连交通大学819现代测试技术考研大纲及样题

2018 年硕士研究生入学考试初试考研大纲
科目代码：819
科目名称：现代测试技术
适用专业：仪器仪表工程
考试时间：3 小时
考试方式：笔试
总 分： 150 分
考试范围：
一、测量误差基本概念:
测量误差的定义、分类、主要特征及基本处理方法；按精度等级选择仪器仪表。
二、信号及其描述
周期信号的时域和频域分析；非周期信号的频域分析；随机信号的基本概念。
三、测试装置的基本特性
测试装置的数学模型描述；测试装置的静态特性分析，测试装置的动态特性
分析；不失真测试的条件及实际应用。
四、传感器
常见传感器的原理、特性、测量电路分析；新型传感器原理及发展；传感器
的选择及应用。
五、信号调理
针对放大、滤波、调制、电桥转换等基本信号调理方法，掌握基本原理、主
要特性及实际应用。
六、信号处理初步
了解信号数字化处理的过程及对信号的影响；掌握采样定理的应用。掌握相
关分析方法及在测试中的应用。了解功率谱分析方法及应用。
七、计算机测试系统
1.计算机测试系统的基本组成，数据采集各环节功能及实现；
2.虚拟仪器的构成方法，虚拟仪器的软件实现；
3.测控网络构成及应用。
样 题：
一、简答题（本大题共 4 小题，共 50 分）
1. 某传感器给定相对误差为 2%FS，满度值输出为 50mV。
（1）求可能出现的最大绝对误差δ （以 mV 计）。（5 分）
（2）当传感器使用在满刻度的 1/2 和 1/8 时计算可能产生的相对误差。（5 分）
（3）由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。（5 分）
2. 以图 1 所示的差动变气隙式电感传感器为例：分析差动式传感器可以提高灵
敏度，改善非线性的原理。（15 分）
图 1 差动变气隙式电感传感器结构图
3.说明什么是无限带宽信号，为什么在采样前，对这种信号要进行抗混叠滤波？
（1
0 分）
4.图 2 中余弦信号与方波信号周期
相同，不用数学推算，根据物理意
义说明上述两信号在什么情况下互
相关函数会取得最大值？为什么？
（10 分）
图 2 正弦波与方波
二、传感器原理分析（本大题共 2 小题，每题 10 分，共 20 分）
1．简述热电效应，并说明为何要做冷端温度补偿？
2．用镍铬-镍硅（K 型）热电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相
连接。在某时刻，从电位差计测得热电势为-1.19mv，此时电位差计所处的环境
温度为 15℃，试求该时刻温箱的温度是多少度？
表 1 镍铬-镍硅热电偶分度表
测量端
温度℃
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
热电动势(mv)
-20 -0.77 -0.81 -0.84 -0.88 -0.92 -0.96 -0.99 -1.03 -1.07 -1.10
-10 -0.39 -0.43 -0.47 -0.51 -0.55 -0.59 -0.62 -0.66 -0.70 -0.74
-0 -0.00 -0.04 -0.08 -0.12 -0.16 -0.20 -0.23 -0.27 -0.31 -0.35
+0 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36
+10 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.60 0.64 0.68 0.72 0.76
+20 0.80 0.84 0.88 0.92 0.96 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16
三、静态特性分析计算（本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分）
如图 3 所示，单组式变面积型线位移电容传感器，两极板相对覆盖部分的宽
度 b=4mm，两极板的间隙δ =0.5mm，极板间介质为空气，ε 0=8.85×10
－12
F/m，
ε r=1。
图 3 变面积型线位移电容传感器
1.给出电容量与线位移△a 的关系式；
2.求其静态灵敏度 k=?；
3.若两极板相对移动 2mm，求其电容变化量。即△a=2mm 时 △C=?
4.除了上述变面积型电容传感器，还有哪些类型的电容传感器？
四、动态特性分析计算（本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分）
针对图 4 所示 RC 电路，输入： ( )r
u t ；输出： ( )c
u t 。
1．列出输入输出动态关系的微分方程，要求有中间过程；
2．求出传递函数和频率响应函数；
3．求出幅频特性函数并大致画出幅频特性曲线；
4．说明该电路属于哪一类滤波器？画出对应的理想滤波器幅频特性曲线。
图 4 RC 电路
五、周期信号频谱分析（本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分）
设周期性三角波信号如图 5 所示：
tT0/2-T0/2
A
i(t)
图 5 周期性三角波信号
1. 给出信号时域表达式，求出该信号的傅立叶级数展开式；
2. 给出信号中直流分量和基波分量的幅值，画出该信号的频谱图（幅频谱和相
频谱）。
六、调制与解调分析（本大题共 3 小题，共 20 分）
交流电桥是一个幅值调制器。现要测量某一构件的应变，已知其变化规律为
ttt  3cos20cos30100)( ，电桥的激励电压 ttu c
cos)(0
 ，其中，
KHzf c
10 ， Hzf 500
。要求：
1．给出电桥输出调幅波 )()()( 0
tuttxa
  中所含各分量的表达式； （10 分）
2．绘出调制信号的幅值谱； （5 分）
3．绘出调幅波的幅值谱。 （5 分）
R
Cur(t) uc(t)