機械工程測試技術(shù)復習課含答案副本

1、機械工程測試技術(shù) 習題課一、填空題1 .時間常數(shù)T是_階傳感器動態(tài)特性參數(shù)，時間常數(shù) T越 小，響應越快，響應曲 線越接近于輸入階躍曲線。2. 滿足測試裝置不失真測試的頻域條件是幅頻特性為一常數(shù)和相頻特性與頻率成線性關(guān)系。3. 電荷放大器常用做壓電傳感器的后續(xù)放大電路，該放大器的輸出電壓與傳感器產(chǎn)生的 電荷量成正比，與電纜引線所形成的分布電容無關(guān)。4. 信號當時間尺度在壓縮時，則其頻帶變 寬其幅值變小。5. 當測量較小應變值時，應選用電阻應變效應工作的應變片，而測量大應變值時，應選 用壓阻效應工作的應變片，后者應變片阻值的相對變化主要由材料電阻率的相對變化 來決定。6. 電感式和電容式傳感器常

2、采用差動方式， 不僅可提高靈敏度,且能改善或消除非線性。7. 電渦流傳感器是利用 金屬 材料的電渦流效應工作，可分為低頻 透射 式和高頻 反 射式兩種，其中前者常用于材料厚度的測量。8. 在調(diào)制解調(diào)技術(shù)中，將控制咼頻振蕩的低頻信號稱為調(diào)制波，載送低頻信號的咼頻振蕩信號稱為載波，將經(jīng)過調(diào)制過程所得的高頻振蕩波稱為已調(diào)制波。9. RC低通濾波器中的RC值越大，則其上限截止頻率越 小。10. 頻率混疊是由于 采樣頻率過低 引起的，泄漏則是由于 信號截斷 所引起的。11作為傳感器的核心部件，直接感受被測物理量并對其進行轉(zhuǎn)換的元件稱為敏感元件。12.在外力作用下，金屬應變式傳感器主要產(chǎn)生幾何尺寸變化，而

3、壓阻式傳感器主要是 電阻率 發(fā)生變化，兩者都引起 電阻值發(fā)生變化。13描述一階系統(tǒng)動態(tài)特性的參數(shù)是 時間常數(shù)，其值越小，則該系統(tǒng)頻帶越寬,響應越快。二、選擇題1 離散、周期的時域信號頻譜的特點是（C ）的。A非周期、離散 B非周期、連續(xù) C、周期、離散 D周期、連續(xù)2按傳感器能量源分類，以下傳感器不屬于能量控制型的是（C ）0A電阻傳感器B電感傳感器 C 光電傳感器 D 電容傳感器3. 變磁通感應式傳感器在測量軸的轉(zhuǎn)速時，其齒盤應采用（B ）材料制成。A金屬 B 導磁 C 塑料 D 導電4. 測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為（ D ）oA精度B靈敏度C精密度D分辨力5.數(shù)子信號的特征

4、是（B ）oA時間上離散，幅值上連續(xù)B時間、幅值上都離散C時間上連續(xù)，幅值上量化D時間、幅值上都連續(xù)6.傳感器靈敏度越高，表示該傳感器（B ）oA工作頻帶越寬B單位輸入引起的輸出量越大7 周期信號傅立葉級數(shù)中的各項系數(shù)表示各諧波分量的（C ）A相位 B 周期 C 振幅 D 頻率8 濾波器的-3dB頻率指輸出信號幅值為輸入信號幅值的（C ）時所對應的截止頻率A ,2B 1 C.2/2D 1/29不能用于材料厚度的非接觸測量的傳感器為（C ）0A渦流式 B 電容式C 壓電式D光電式10 壓電式傳感器目前多用于測量DoA靜態(tài)力 B 溫度 C 速度 D 加速度與動態(tài)力11. 濾波器的帶寬越小，表示該濾

5、波器D oA建立時間越短，頻率分辨率越低B建立時間越長，頻率分辨率越低C建立時間越短，頻率分辨率越咼D建立時間越長，頻率分辨率越咼12. 測試系統(tǒng)動態(tài)特性的測定方法包括階躍響應試驗和A 試驗。A頻率響應B脈沖響應C傳遞函數(shù)D任意輸入響應13.以下 C的頻譜為連續(xù)頻譜。A周期矩形脈沖B正弦函數(shù)C矩形窗函數(shù)D周期方波14.屬于物性型傳感器為DoB電感式傳感器C電容式傳感器D壓電式傳感器A應變式傳感器15.可以實現(xiàn)非接觸振動測量的傳感器為B0B電感式傳感器C壓電式傳感器D以上皆可A應變式傳感器16動態(tài)電阻應變儀中相敏檢波電路的作用是BA幅值調(diào)制B幅值解調(diào)C頻率解調(diào)D濾波17描述傳感器靜態(tài)特性的指標有

6、.D0A幅頻特性B穩(wěn)定時間C動態(tài)范圍D線性度18.信號的時域描述與頻域描述通過C來建立關(guān)聯(lián)。A拉氏變換B卷積C傅立葉變換D相乘19. 理想濾波器在通帶內(nèi)的幅頻特性為A oA常數(shù)B零C零或常數(shù)D無法確定20. 測試裝置能檢測輸入信號的最小變化能力，稱為_DoA量程 B 靈敏度C 精確度 D 分辨力21. 壓電式振動傳感器輸出電壓信號與輸入振動的（）成正比。A.位移B.速度C.加速度 D.頻率22.石央晶體沿機械軸受到正應力時，則會在垂直于（）的表面上產(chǎn)生電何量A.機械軸B.電軸C.光軸D.晶體表面23.光敏晶體管的工作原理是基于卜（）效應。A.外光電B.內(nèi)光電C.光生電動勢D.光熱效應24. 金

7、屬絲應變片在測量構(gòu)件的應變時，電阻的相對變化主要由（）來決定的。A.貼片位置的溫度變化 B.電阻絲幾何尺寸的變化C.電阻絲材料的電阻率變化 D.電阻絲材料長度的變化25. 電容式傳感器中，靈敏度最高的是（）。A.面積變化型B.介質(zhì)變化型C. 極距變化型 D. 不確定三、簡答、應用題1 根據(jù)濾波器的選頻作用，一般將濾波器分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器。下圖為 這些濾波器的幅頻特性，請分別標注出來。并列出 4個實際濾波器的主要特征參數(shù)。（a）帶通（b）高通 （c）帶阻 （d）低通主要特征參數(shù)（任選4個）：截止頻率（2）帶寬紋波幅度（4）品質(zhì)因子（5）倍頻程選擇性（6）濾波器因數(shù)2 下圖為動態(tài)應變

8、儀工作框圖，請指出圖中A、B和C分別代表什么？并說明B和C在系統(tǒng)中的作用是什么？（ 6分）答：A 電橋：將電阻、電容、電感等參數(shù)變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出B相敏檢波：解調(diào)C 低通濾波器：選取低頻信號，抑制或衰減掉其他不需要的成分3何為系統(tǒng)不失真測試條件？根據(jù)二階系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線，說明如何選擇 二階系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)及工作頻帶？解：不失真測試條件：幅頻特性為一常數(shù)，相頻特性與頻率成線性的關(guān)系。0.3對于一個二階系統(tǒng)來說，在0的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的幅頻特性接近一條直線，其幅值變化不超過10%但從相頻曲線上看，曲線隨阻尼比的不同劇烈變化。其中當 接近于 零時相位為零，此時可以認為是不失真的。而當

9、在0.6 0.8范圍內(nèi)時，相頻曲線可以近 似認為是一條起自坐標系原點的斜線。4. 下圖為采用某一種傳感器測量不同的非電量的示意圖。圖中被測物體2均為金屬材料制成，1為傳感器。試問：（6分）（1）該種傳感器是何種傳感器？（2）圖中分別測量的是哪些非電量？（3）總結(jié)該種傳感器的兩個優(yōu)點。（a）（b）（ c）答：（1）渦流傳感器（2） （ a）測轉(zhuǎn)速，（b）測材料的厚度，（c）計數(shù)（3）結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，非接觸測量等優(yōu)點5. 測量系統(tǒng)主要有哪幾種干擾？如何減少這些干擾？答：電磁干擾、信道干擾、電源干擾。良好的屏蔽，采用交流穩(wěn)壓器、隔離穩(wěn)壓器。 選用低噪聲器件。6. 試舉例說明測試系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)的主

10、要功能。答：測試系統(tǒng)由傳感器、中間變換裝置和顯示記錄裝置三部分組成。測試過程中傳感 器將反映被測對象特性的物理量，如壓力、加速度、溫度等，檢出并轉(zhuǎn)換為電量，然后 傳輸給中間變換裝置；中間變換裝置對接收到的電信號用硬件電路進行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進行計算，再將處理結(jié)果以電信號或數(shù)字信號的方式傳輸給顯示記錄裝置； 最后由顯示記錄裝置將測量結(jié)果顯示出來，提供給觀察者或其他自動控制裝置。7. 在信號采集前一般要求對模擬信號作哪些預處理 ？為什么？ ？答：信號的預處理是把信號變成適于信號數(shù)字處理的形式，以減輕數(shù)字處理的困難。 預處理包括：（1）電壓幅值調(diào)理，以便適宜于采樣。（2）必要的濾波，以

11、提高信噪比（3） 隔離信號中的直流分量 （4）如原信號經(jīng)過調(diào)制，則應先行解調(diào)。8. 電阻應變片與半導體應變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點？答：電阻應變片是利用導體形變引起電阻變化，后者利用半導體電阻率變化引起電阻 變化。半導體最突出的優(yōu)點是靈敏度高。但溫度穩(wěn)定性差。電阻應變片靈敏度較低，但 穩(wěn)定性較好。9. 簡述壓電式傳感器需要配置前置放大器的原因；常用的前置放大器有哪兩種 ?答:因壓電式傳感器的輸出電阻很大、電荷量很小，信號微弱；前置放大器有電荷放 大器與電壓放大器兩種。電荷放大器具有輸入阻抗高，輸出電壓與壓電式傳感器電荷成 正比、與反饋電容成反比，且與電纜分布電容無關(guān)；電壓放大器具有

12、電路簡單，成本低 的特點，壓電式傳感器須與電纜配套使用。10. 抗混濾波器的作用是什么？它選用何種濾波器？答：應選用低通濾波器以濾掉高頻成分，目的是使信號變?yōu)橄迬盘?，以避免在模擬 信號采樣中產(chǎn)生混疊。11. 選用傳感器應注意哪些問題？答：1）靈敏度：傳感器的量程范圍是和靈敏度緊密相關(guān)的。傳感器的靈敏度并非越 高越好，根據(jù)被測量要求來選取。2 ）線性范圍：為了保證測量的精確度，傳感器必須在線性區(qū)域內(nèi)工作。3 ）響應特性：傳感器的響應特性必須在所測頻率范圍內(nèi)盡量保持不失真。但實際傳 感器的響應總有一遲延，但遲延時間越短越好。4 ）可靠性：經(jīng)過長期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。5 ）精確度

13、：表示傳感器的輸出與被測量的對應程度。傳感器的精確度也并非越高越 好，因為還要考慮到經(jīng)濟性。6 ）工作方式。傳感器在實際測試條件下的工作方式，也是選用傳感器時應考慮的重 要因素。另外，還盡可能考慮結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、價格便宜、易于維修和更換等因 素。12. 什么是信號的加窗？加窗后對信號有什么影響？答：斷截取有限長度段信號的過程稱為對信號的時域截斷，它相當于通過一個長度 有限的時間窗口去觀察信號，因而又叫做加窗。信號經(jīng)加窗后，窗外數(shù)據(jù)全部置零，波 形發(fā)生畸變，其頻譜自然也有所變化，這就產(chǎn)生了截斷誤差。13. 在軋鋼過程中，需檢測薄板的厚度，可采樣何種傳感器？試簡述其工作原理。 答：可采用

14、渦流傳感器，原理圖如圖所示。系統(tǒng)的工作原理為：差動式測厚，將兩渦流傳感器分別置于被測鋼板的上下兩邊，位置固定，間隔為 設被測鋼板厚度為h,兩渦流傳感器與被測鋼板距離分別為 xi和X2。渦流傳感器和電容C組成諧振回路，則回路頻率f將隨間隙的變化而改變，使其輸 出電壓幅值也隨之變化，經(jīng)放大、檢波和濾波后，可得被測距離Xi和X2，將它們輸入運算器中進行如下運算，即可實時監(jiān)測鋼板厚度：四、計算題1 有一薄壁圓管式拉力傳感器如下圖所示。已知其彈性元件材料的泊松比為0.3，電阻應變片Ri、R2、R3和R4阻值相同，且靈敏系數(shù)均為2,應變片貼片位置如圖所示。若受拉力P作用，問:(1)欲測量拉力P的大小，應如

15、何正確組成電橋？請畫出相應的電橋 當供橋電壓e 2V，12300 口時，輸出電壓e。是多少(1 1 10 6) ?解：(1)為了測量力P大小，測試電橋應如下圖所示連接:RR4R2R3(2)設 R、R、Rs、R 應變分別為 £ 1， £ 2， £ 3， £ 4。因為泊松比 卩=0.3，故R3、Ri的應變£ 3= £ 4=-卩£ 1=-0.3 X 300=-902. 一個電容測微儀，其傳感器的圓形極板半徑為4mm工作初始間隙0.3mm介電常數(shù)為8.85 X10-12F/m,試求：(1)工作中，若傳感器參與工作的間隙變化量為 2 ym,電容變化量是多少?若測量電路的靈敏度為100mV/pF讀數(shù)儀表的靈敏度為5格/mV,當間隙變化量還為2 ym,讀數(shù)儀表示值變化多少格？QC Q解：(1)相對面積 A=n