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1/5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。二、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。三、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。四、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。2/5五、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确定油管破损位置被测工件相关分析3/5七、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？)(366.5)1)(525(25)2()(707.7)1)(525(25)2(1)1)(525(25)(1/41/2/tMPaetyMPaetyety时间常数解：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九、根据一阶(惯性)系统的传递函数：1YskGsXss，求冲激响应。答：设输入信号为δ函数,即：,00,0ttt且1tdt根据拉普拉斯变化：1XsLt所以：/1/YsGsXskGss1tkytLYse(0.1)4/5十、求指数衰减信...