機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)習(xí)題課后題解答資料

1、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)習(xí)題課后題解答精品文檔1 求周期方波的傅立葉級(jí)數(shù)(復(fù)指數(shù)函數(shù)形式)，畫出 |cn|- 和 - 圖(1)方波的時(shí)域描述為：(2) 從而：收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔2 . 求正弦信號(hào) 的絕對(duì)均值(1)(2)和均方根值 。3. 求符號(hào)函數(shù)和單位階躍函數(shù)的頻譜解： (1)因?yàn)椴粷M足絕對(duì)可積條件，因此，可以把符合函數(shù)看作為雙邊指數(shù)衰減函數(shù)：其傅里葉變換為：收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔(2) 階躍函數(shù)：4. 求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù) 的傅里葉變換解： (1)被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)可以看成為：余弦函數(shù)與矩形窗的點(diǎn)積，即：(2)根據(jù)卷積定理，其傅里葉變換為：收集于網(wǎng)絡(luò)，如

2、有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔5.設(shè)有一時(shí)間函數(shù) f(t) 及其頻譜如圖所示。現(xiàn)乘以余弦函數(shù) cos 0t( 0 m) 在這個(gè)關(guān)系中函數(shù) f(t) 稱為調(diào)制信號(hào)，余弦函數(shù) cos 0t稱為載波。試求調(diào)幅信 號(hào)的 f(t)cos 0t 傅氏變換，并繪制其頻譜示意圖。又：若 0 m 將會(huì)出現(xiàn)什么 情況？解：(1)令(2) 根據(jù)傅氏變換的頻移性質(zhì)，有：頻譜示意圖如下：(3) 當(dāng) 0 m時(shí)，由圖可見，出現(xiàn)混疊，不能通過(guò)濾波的方法提取出原信號(hào) f(t) 的頻譜。6.求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)的傅立葉變換收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔方法二： (1)其中為矩形窗函數(shù)，其頻譜為：(2)根據(jù)傅氏變換的頻

3、移性質(zhì)，有：第二章4. 求指數(shù)衰減函數(shù) 的頻譜函數(shù) ，( 定性畫出信號(hào)及其頻譜圖形。解：( 1)求單邊指數(shù)函數(shù)的傅里葉變換及頻譜收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔2）求余弦振蕩信號(hào)的頻譜。利用 函數(shù)的卷積特性 ,可求出信號(hào)的頻譜為cc題圖 信號(hào)及其頻譜圖 注：本題可以用定義求，也可以用傅立葉變換的頻移特性求解。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔5 一線性系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為 ，當(dāng)輸入信號(hào)為 時(shí)，求：1)；( 2)；(3)解：(1) 線性系統(tǒng)的輸入、輸出關(guān)系為：已知 ，則由此可得：(2) 求 有兩種方法。其一是利用 的傅立葉逆變換；其二是先求出，再求 ，其三是直接利用公式 求。

4、 下面用第一種方法。3)由可得：收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔（4）可以由 的傅立葉逆變換求得，也可以直接由 、 積分求得：1. 說(shuō)明線性系統(tǒng)的頻率保持性在測(cè)量中的作用。答：（ 1）線性系統(tǒng)的頻率保持性，在測(cè)試工作中具有非常重要的作用。因?yàn)樵?實(shí)際測(cè)試中，測(cè)試得到的信號(hào)常常會(huì)受到其他信號(hào)或噪聲的干擾，這時(shí)依據(jù)頻 率保持特性可以認(rèn)定測(cè)得信號(hào)中只有與輸入信號(hào)相同的頻率成分才是真正由輸 入引起的輸出。（2）同樣，在故障診斷中，根據(jù)測(cè)試信號(hào)的主要頻率成分，在排除干擾的基礎(chǔ) 上，依據(jù)頻率保持特性推出輸入信號(hào)也應(yīng)包含該頻率成分，通過(guò)尋找產(chǎn)生該頻 率成分的原因，就可以診斷出故障的原因。2. 在

5、使用靈敏度為 80nC/MPa 的壓電式力傳感器進(jìn)行壓力測(cè)量時(shí)，首先將他與增 益為 5mV/nC 的電荷放大器相連，電荷放大器接到靈敏度為 25mm/V 的筆試記 錄儀上，試求該壓力測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度。當(dāng)記錄儀的輸出變化30mm 時(shí)，壓力變化為多少？2 解：（ 1 ）求解串聯(lián)系統(tǒng)的靈敏度。（2）求壓力值。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔3. 把靈敏度為的壓電式力傳感器與一臺(tái)靈敏度調(diào)到的電荷放大器相接，求其總靈敏度。若要將總靈敏度調(diào)到 ，電荷放大器的靈敏度應(yīng)作如何調(diào)整？解：4. 用一時(shí)間常數(shù)為 2s的溫度計(jì)測(cè)量爐溫時(shí)，當(dāng)爐溫在 200 400之間，以 150s為周期，按正弦規(guī)律變化時(shí)，

6、溫度計(jì)輸出的變化范圍是多少？解： ( 1)已知條件(2)溫度計(jì)為一階系統(tǒng)，其幅頻特性為3)輸入為 200、 400時(shí)，其輸出為： y=A(w) 200=200.7( ) y=A(w) 400=401.4( )5. 用一階系統(tǒng)對(duì) 100Hz的正旋信號(hào)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，如果要求振幅誤差在 10%以內(nèi) , 時(shí)間常數(shù)應(yīng)為多少？如果用該系統(tǒng)對(duì) 50z 的正旋信號(hào)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，則此時(shí)的 幅值誤差和相位誤差是多少？解：( 1)一階系統(tǒng)幅頻誤差公式。幅值誤差為： 2.9%，相位差為 -67.540收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔7. 用傳遞函數(shù)為的一階測(cè)量裝置進(jìn)行周期信號(hào)測(cè)量。若將幅度誤差限制在 5%以下

7、，試求所能測(cè)量的最高頻率成分。此時(shí)的相位差是多少？解：（ 1）已知一階系統(tǒng)誤差公式。（2）解得 w=131.478. 設(shè)一力傳感器作為二階系統(tǒng)處理。已知傳感器的固有頻率為800Hz，阻尼比為 0.14，問使用該傳感器作頻率為 400Hz 正弦變化的外力測(cè)試時(shí)，其振幅和相 位角各為多少？ 解：（ 1）fn=800HZ, =0.14 , f=400HZ 帶入頻譜特性。9. 對(duì)一個(gè)二階系統(tǒng)輸入單位階躍信號(hào)后，測(cè)得響應(yīng)中產(chǎn)生的第一個(gè)過(guò)沖量的 數(shù)值為 1.5，同時(shí)測(cè)得其周期為 6.28s。設(shè)已知裝置的靜態(tài)增益為 3，試求該裝值的傳遞函數(shù)和裝置在無(wú)阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪

8、除精品文檔2) 求解傳遞函數(shù)。 傳遞函數(shù)為：將 ， ，將 ， 和 代，可得該裝置在無(wú)阻尼固有頻率處的頻率響第四章1. 應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與電阻絲(敏感柵)的靈敏系數(shù)有何不同？為什么？ 答：(1)一般情況下，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)小于電阻絲的靈敏系數(shù)。(2)原因是：1) 當(dāng)應(yīng)變片粘貼于彈性體表面或者直接將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)試件上時(shí)，由 于基底和粘結(jié)劑的彈性模量與敏感柵的彈性模量之間有差別等原因，彈性體或 試件的變形不可能全部均勻地傳遞到敏感柵。2)絲柵轉(zhuǎn)角及接線的影響。2. 金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何不同？收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔答：前者利用金屬形變引起電阻的變化；而后者

9、是利用半導(dǎo)體電阻率變化引起 電阻的變化(壓阻效應(yīng))。3. 試比較自感式傳感器與差動(dòng)變壓器式傳感器的異同。答： (1)不同點(diǎn)：1)自感式傳感器把被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)的變化； 2)差動(dòng)變壓器式 傳感器把被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化。(2)相同點(diǎn)： 兩者都屬于電感式傳感器，都可以分為氣隙型、截面型和螺管性三種類型。4. 在自感式傳感器中，螺管式自感傳感器的靈敏度最低，為什么在實(shí)際應(yīng)用 中卻應(yīng)用最廣泛？答：(1)在自感式傳感器中，雖然螺管式自感傳感器的靈敏度最低，但示值范圍大、 線性也較好 ;(2)同時(shí)還具備自由行程可任意安排、制造裝配方便、可互換性好等優(yōu)點(diǎn)。(3) 由于具備了這些優(yōu)

10、點(diǎn)，而靈敏度低的問題可在放大電路方面加以解決，故目 前螺管式自感傳感器應(yīng)用中最廣泛。5. 為什么電容式傳感器易受干擾？如何減小干擾？答： (1)傳感器兩極板之間的電容很小，僅幾十個(gè) ，F(xiàn)小的甚至只有幾個(gè) 。F(2)而傳感器與電子儀器之間的連接電纜卻具有很大的電容，如屏蔽線的電容最 小的 l 米也有幾個(gè) ，F(xiàn)最大的可達(dá)上百個(gè) 。F這不僅使傳感器的電容相對(duì)變 化大大降低，靈敏度也降低，更嚴(yán)重的是電纜本身放置的位置和形狀不同，或收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔因振動(dòng)等原因，都會(huì)引起電纜本身電容的較大變化，使輸出不真實(shí)，給測(cè)量帶 來(lái)誤差。(3)解決的辦法，一種方法是利用集成電路，使放大測(cè)量

11、電路小型化，把它放在 傳感器內(nèi)部，這樣傳輸導(dǎo)線輸出是直流電壓信號(hào)，不受分布電容的影響 ;(4) 另一種方法是采用雙屏蔽傳輸電纜，適當(dāng)降低分布電容的影響。由于電纜分 布電容對(duì)傳感器的影響，使電容式傳感器的應(yīng)用受到一定的限制。6. 用壓電式傳感器能測(cè)量靜態(tài)或變化很緩慢的信號(hào)嗎？為什么？答： (1)由于不可避免地存在電荷泄漏，利用壓電式傳感器測(cè)量靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)量 值時(shí)，必須采取一定措施，使電荷從壓電元件經(jīng)測(cè)量電路的漏失減小到足夠小 的程度；(2)而在作動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，電荷可以不斷補(bǔ)充，從而供給測(cè)量電路一定的電流，故 壓電式傳感器適宜作動(dòng)態(tài)測(cè)量。7. 什么是物性型傳感器 ?什么是結(jié)構(gòu)型傳感器 ?試舉例說(shuō)明。

12、 答：(1)物性型傳感器是依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換的。 例如利用水銀的熱脹冷縮現(xiàn)象制成水銀溫度計(jì)來(lái)測(cè)溫；利用石英晶體的壓電效 應(yīng)制成壓電測(cè)力計(jì)等。(2)結(jié)構(gòu)型傳感器則是依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的。例如，電 容式傳感器依靠極板間距離變化引起電容量變化；電感式傳感器依靠銜鐵位移 引起自感或互感變化等。8. 有源型傳感器和無(wú)源型傳感器有何不同 ?試舉例說(shuō)明。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔答： (1)有源型傳感器即能量控制型傳感器，是從外部供給輔助能量使其工作 的，并由被測(cè)量來(lái)控制外部供給能量的變化。例如，電阻應(yīng)變測(cè)量中，應(yīng)變計(jì) 接于電橋上，電橋工作

13、能源由外部供給，而由于被測(cè)量變化所引起應(yīng)變計(jì)的電 阻變化來(lái)控制電橋的不平衡程度。此外電感式測(cè)微儀、電容式測(cè)振儀等均屬此 種類型。(2)無(wú)源型傳感器即能量轉(zhuǎn)換型傳感器，是直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作 的，例如，熱電偶溫度計(jì)、彈性壓力計(jì)等。但由千這類傳感器是被測(cè)對(duì)象與傳 感器之間的能量傳輸，必然導(dǎo)致被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的變化，而造成測(cè)量誤差。9. 選用傳感器應(yīng)注意哪些問題 ?答： 1)靈敏度: 傳感器的量程范圍是和靈敏度是緊密相關(guān)的。傳感器的靈敏度 并非越高越好，根據(jù)被測(cè)量要求來(lái)選取。2)線性范圍：為了保證測(cè)量的精確度，傳感器必須在線性區(qū)域內(nèi)工作。3) 響應(yīng)特性：傳感器的響應(yīng)特性必須在所測(cè)頻率范圍內(nèi)盡量

14、保持不失真。但實(shí) 際傳感器的響應(yīng)總有一遲延，但遲延時(shí)間越短越好。4) 穩(wěn)定性：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。為了保證穩(wěn)定 性，在選用傳感器之前，應(yīng)對(duì)使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，以選擇合適的傳感器類型。5) 精確度：表示傳感器的輸出與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)程度。傳感器的精確度也并非 愈高愈好，因?yàn)檫€要考慮到經(jīng)濟(jì)性。傳感器在實(shí)際測(cè)試條件下的工作方式，也是選用傳感器時(shí)應(yīng)考慮的重要因素。10. 某電容傳感器(平行極板電容器)的圓形極板半徑 r=4( mm)，工作 初始極板間距離 0=0.3(mm)，介質(zhì)為空氣。問 :a) 如果極板間距離變化量=士 l(mm) ，電容的變化量 C 是多少 ?收集于網(wǎng)絡(luò)，如有

15、侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔b） 如果測(cè)量電路的靈敏度 k1=10O（mv/pF）,讀數(shù)儀表的靈敏度 k2=5（格/mV） ，在=士 1（um）時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少 ?答： 1）已知0=8.851012（F/M），傳感器的靈敏度為 k2）12. 圓柱形彈性元件，在拉、彎聯(lián)合作用下，如題圖 4-1a,應(yīng)變片應(yīng)如何布片和正確接電橋才能測(cè)定拉力 p 和彎矩 M，并能消除拉力和彎矩間的相互干擾 ?答： 1）原則上僅需在圓柱彈性元件上下表面各貼一片應(yīng)變片 R1 和 R2（見圖），并與兩阻值和應(yīng)變片阻值相同的固定電阻組成電橋。沒有力、彎矩作用時(shí)，R1=R2=R，電橋輸出電壓 U0 為零。2）測(cè)拉力時(shí)

16、，由于受拉， R1= R2，測(cè)彎矩時(shí)，由于受彎， R1= R2。測(cè) 定拉力的電橋如圖 b，R1 和 R2 組成電橋的相對(duì)臂。測(cè)定彎矩的電橋如圖 c，R1 和 R2 組成相鄰臂。測(cè)拉力的電橋輸出電壓 U0將R2=-R1代入上式有可見，RT 互相抵消，對(duì)電橋的輸出無(wú)影響。第五章收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔1 以阻值，靈敏度 S=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為 的固定電阻組成電橋，供橋電壓為 2 V ，并假定負(fù)載為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?2和 2000是，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。解： (1)對(duì)于電阻型應(yīng)變片來(lái)說(shuō)，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?時(shí)：?jiǎn)伪垭姌虻妮敵鲭妷?/p>

17、為：雙臂電橋的輸出電壓為：(2)當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)闀r(shí)： 單臂電橋的輸出電壓為：雙臂電橋的輸出電壓為：通過(guò)計(jì)算可知：雙臂電橋的靈敏度比單臂電橋高一倍2 有人在使用電阻應(yīng)變片時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提高靈敏度。試問，在下列情況下，是否可提高靈敏度？說(shuō)明為什么？1) 半橋雙臂各串聯(lián)一片收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔2) 半橋雙臂各并聯(lián)一片解： (1)未增加電阻應(yīng)變片時(shí)，半橋雙臂的靈敏度為：當(dāng)半橋雙臂各串聯(lián)一片時(shí)：簡(jiǎn)化電路，設(shè) 時(shí)，計(jì)算得：，所以不能提高靈敏度。(2)當(dāng)半橋雙臂各并聯(lián)一片時(shí)：簡(jiǎn)化電路，設(shè) 時(shí)，計(jì)算得：所以也不能提高靈敏度。3. 用電阻應(yīng)變片

18、接成全橋，測(cè)量某一構(gòu)件的應(yīng)變，已知其變化規(guī)律為如果電橋激勵(lì)電壓是 。求此電橋輸出信號(hào)的頻譜。 解： (1)電橋輸出電壓，其中 為電阻應(yīng)變片的靈敏度，所以得：因?yàn)椋核裕菏占诰W(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔(2)4已知調(diào)幅波其中 ， 試求： 1)所包含的各分量的頻率及幅值；2) 繪出調(diào)制信號(hào)與調(diào)幅波的頻譜解：1) 各分量頻率及幅值為：，2)調(diào)制信號(hào)頻譜圖：調(diào)幅波的頻譜圖：5 圖為利用乘法器組成的調(diào)幅解調(diào)系統(tǒng)的方框圖。設(shè)載波信號(hào)是頻率為的正弦波， 試求： 1) 各環(huán)節(jié)輸出信號(hào)的時(shí)域波形； 2) 各環(huán)節(jié)輸出信號(hào)的頻譜圖收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔(3)第二次乘法運(yùn)算后頻譜圖：

19、低通處理后時(shí)域波形： (幅值為原信號(hào)的一半)，頻譜圖：6 交流應(yīng)變電橋的輸出電壓是一個(gè)調(diào)幅波。設(shè)供橋電壓為 ， 電阻變化量為 ，其中 。試求電橋輸出電壓 的頻 譜。解： (1)電橋輸出電壓收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔(2)因?yàn)?，所以? 一個(gè)信號(hào)具有 從到 范圍的頻率成分，若對(duì)此信號(hào)進(jìn)行調(diào) 幅，試求：1) 調(diào)幅波的帶寬將是多少？2) 若載波頻率為，在調(diào)幅波中將出現(xiàn)那些頻率成分。解：( 1)調(diào)波帶寬為 500-100=400Hz。(2)調(diào)幅波頻率成份為 1010010500Hz以及 99009500Hz。8 選擇一個(gè)正確的答案： 將兩個(gè)中心頻率相同的濾波器串聯(lián)，可以達(dá)到：a) 擴(kuò)大分析頻帶； b)濾波器選擇性變好，但相移增加； c) 幅頻、相頻特性都得 到改善解：b)9 什么是濾波器的分辨力？與那些因素有關(guān)？ 解：濾波器的分辨力是指濾波器有效的辨別緊密相鄰量值的能力。濾波器的分 辨力與濾波器的帶寬有關(guān)，