機械工程測試技術課本習題及參考答案

1、學資學習網(wǎng)信號描述及其分析第二章周期信號是否可以？如何進行描述？【2-1】描述周期信號的頻率結構可采用 什么數(shù)學工具？進行傅里葉變換？為什么。根據(jù)具體情況可選擇采用傅里葉級數(shù)三角函數(shù)展開參考答案：一般采用傅里葉級數(shù)展開式 周期信號通過傅里葉不考慮周期信號的奇偶 性，式和傅里葉級數(shù)復指數(shù)函數(shù)展開式兩種形式。：級數(shù)三角函數(shù)展開可表示為)2,3,(tx() a nAsin(n )1, nn001n 12T dt)(xa t 0T2 T222T2tV22 tdta x(t)cosn b A atdttb x()sinn() 0n_ nnnnoTT2T 2T atanb nnn T 2 ,為信號角頻率，

2、。為信號周期式中,TO0A ,圖為信號的相頻圖。圖為信號的幅頻圖nn周期信號通過傅里葉級數(shù)復指數(shù)函數(shù)展開式可表示為tjn)1, e2,(n x(t) 0, Con n12Ttjn dtx(eC t)o一nT2 tC：可表示為是一個復數(shù)，n J e C C CjCInRnn*rnnnRnZarctanCC22C CCC圖稱為信號的相頻圖。圖為信號的幅頻圖，nn教育資料word因為周期信號不具備絕對可積條件。但可間接進行傅里葉 不可直接進行傅里葉變換，25頁“正弦和余弦信號的頻譜”。變換。參見書中第0)0,t x(t) Ae(a at的頻譜?！?-2】求指數(shù)函數(shù)dt tXex)(tj ,得參考答案

3、：由非周期信號的傅里葉變換，jAa At)e dtX() x( tjaaj220A )X( 由此得到，幅頻譜為：J322) (arctan(a相頻譜為：】【2-3求周期三角波(圖2-5a )的傅里葉級數(shù)(復指數(shù)函數(shù)形式)0T)t T2 t A (2A )x(t 參考答案：周期三角波為：2 t (2A AT)tT0 12T dte(t C)x tjn。則 nT2T AT4A)Cn) (1 cos(1 cosn 積分得no nTn22222202 5, 3,n 2A(n )1, C 即n4, 0,0n 2, 0b arctanCC 0 I ，所以又因為周期三角波為偶函數(shù)，則nnRnnI所以，周期三

4、角波傅里葉級數(shù)復指數(shù)形式展開式為：2A t 1)j(2jntk )2 0, 1,)x(t Cek e(00n22 1)k (2tt Tcos0 x(t)設2-152-4。求圖所示有限長余弦信號的頻譜。)x(tT t0 I參考答案：教育資料word方法一1TT edttedt(e X(e) )cos uf/0 2TTT)Tsin()sin( 0000 )T sinc( Tsinc()Too方法二：對于上面所給的有限長余弦信號，其實也就是用一個窗寬為的窗函數(shù)把無限)(txT2長的余弦信號截斷所得到的，即 把無限長余弦信號與窗函數(shù)相乘，此時所需的窗函數(shù)為：)tx(| | t T1 w(t)。由傅里葉

5、變換的性質可知，時域內相乘，對應在頻域內相卷積，即 t T0 函數(shù)的性質，。已知，余弦信號的傅里葉變換是函數(shù)，由)Wf()x(t)w(t X(f意味著 把的圖像搬移到圖像的位置。)fX) W(f(W(fX(f 【2-5 當模擬信號轉化為數(shù)字 信號時遇到那些問題？應該怎樣解決？參考答案：遇到的問題：1)采樣間隔與頻率混疊；2)采樣長度與頻率分辨率；3)量化與量化誤差；4)頻譜泄漏與窗函數(shù)。參見課本第2629頁。第三章測試系統(tǒng)的基本特性3-1 測試裝置的靜態(tài)特性指標主要有哪那些？它們對裝置性能有何影響？ 參考答案：主要有：線性度，靈敏度，和回程誤差。線性度主要影響系統(tǒng)的測試 精度，靈敏度主要影響系

6、統(tǒng)的分辨力，而回程誤差主要引起系統(tǒng)的滯后誤差。3-2 什么叫一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)？它們的傳遞函數(shù)，頻率響應函數(shù)以及幅頻和相頻表達式是什么？參考答案：教育資料word)能夠用一階微分方程描述的系統(tǒng)為一階系統(tǒng)。其傳遞函數(shù)為：(iS)Y(s ) H(s為系統(tǒng)靈敏度S1) sX(sS j)H(頻率響應函數(shù)為： 1j S ) (arctan() I I ) H(A(j 幅頻特性：相頻特性：學資學習網(wǎng)學資學習網(wǎng)0x(t) 100,同理得的角頻率111122/2) ( ) arctan(26.50.894 (1 (A)1 )2122所以信號經(jīng)過一階裝置的穩(wěn)態(tài)響應為:)tx(教V2 )(1 )能夠用用二階微分方

7、程描述的系統(tǒng)為二階系統(tǒng)。其傳遞函數(shù)為：(22 )Y(Sn s) H(22 )S 2sX(Snn2 n )H(j頻率響應函數(shù)為： 22 )j (j2)(nn1)(A( )jH 幅頻特性： <222)( 1 (4)nn )2( n) ( arctan 相頻特性為：2 )(1 nlx(t) 0.5cos(10t) 0.2cos(100t45)H(s)通過傳遞函數(shù)為】 求周期 信號3-3【 1s 0.0050I的裝置后得到的穩(wěn)態(tài)響應？x(t) 0.2cos(100t45)0.5cos(10t)x(t和。參考答案： 信號可分解為兩個信號)t(X 21。分別求出這兩個信號通過裝置的響應， 再相加，就

8、是信號的響應。)tx(X(t) 10 0.005,則，而 的角頻率11)arctan(2.860.998)1) 1 (A育資料word)0.179cos(100t71.5y(t) 0.499cos(10t 2.86的上升速度通過大氣15s的一階溫度計，并以5m/s【3-4 一氣象氣球攜帶 一種時間常數(shù)為的規(guī)律變化，氣球溫度和高度的數(shù)據(jù)用無 C0.15下降層。設溫度 隨所處的高度按每升高30m0。試問實際出現(xiàn)的真實高度是多少？ C 2 2C處所記錄的溫度為線電傳回地面。在3000m°。，則溫度計的輸入為的真實高度為 C2 h設實際出現(xiàn)參考答案：0C0.150 t0.025 2 2C t

9、 x(t) x(t) 0 m30s5m0.0252 )Lx(t) X(sss21 )H(s ,故有已知一階溫度計的傳遞函數(shù) 1 s 0.0250.0250.0252 2) ( (Y(s) Xs)H(s)1 ssg 20.025 0.0252 0.025 L L LY(s) L 1 m1SSS2 2) 0.025(0.025) et 0.025 (2 t 取拉氏逆 變換t 0.025 1.625(1 e)tC2.155t) y(0 2t C) t 1.92.0944y(t 0C 1.82.0313y(t)t0 o,當，從輸入到穩(wěn)態(tài)輸出需要一定的過渡時間，一般響應已的真實高度為C2 h設實際出現(xiàn)0

10、 4T s60T 2c時，則在以上，調整時間，此題溫度計調整時間達到穩(wěn)態(tài)值的98%眸氣球的真實高度H=3000- (60*5 )=2700米。t ;時，當階躍信號作用在該傳感器時，在輸出3-5 0某傳感器為一階系統(tǒng)， mV10t 0時，輸出；在時，輸出，試求該傳感器的時間常數(shù)。mV50t 5s100mV參考答案：階躍信號可表示為At 0 )x(t 0t0階躍信號通過一階系統(tǒng)，其輸出的拉氏變換為 教育資料word1ss t 1) e A(1 LY(s)y(t)取拉氏逆1A s) X(s)H(sY() - 變換，由題意代入數(shù)據(jù)得到te100 90y(t)8.5065s 時間常數(shù))4sin(2t 4

11、5) 10cos(4t 60)x(t) 12sin(t 30 1求信號，通過一階系統(tǒng)后的【3-61s,系統(tǒng)的靈敏度為。輸出。設該系統(tǒng)時間常數(shù))(ty25S參考答案：信號可分解為三個信號，)x(tx 10cos(4t 60)3012sin(t x(t) )45t (xt) 4sin(2, 312。OOI分別求出三個周期信號的幅頻和相頻響應，即S ) (arctan() ) H(Aj) I I 45,21.9,= = 1112 )(1OI 1S)H(jA()63.4) ( arctan(,=11.1 V2222 )(1。2S) (arctan() 76 I H)(jA() 6.06 , =3343

12、2 )(1OI 3所以穩(wěn)態(tài)輸出為：000) 16 60.6cos(4 44.4sin(2t 18.4t262.8sin(y(t) t 15)3155072 ) H(某測試系統(tǒng)頻率響應函數(shù)為【，試3-7 2)(1577536j 1760(1 0.01jx(t) 10sin(62.8t)的穩(wěn)態(tài)響應。求該系統(tǒng)對正弦輸入?yún)⒖即鸢福涸摐y試系統(tǒng)可看成一個一階系統(tǒng)和一個二階系統(tǒng)串聯(lián)而成。3155072 0.01S 2 H()；,其中，一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)11 )j(1 0.011 0.7 1256 1S )H(0 ，一其中二階系統(tǒng)傳遞函數(shù) n22 )1760(1577536 j 教育資料wordS 11.693

13、7)( A032.13 arctan()()，對一階系統(tǒng):2 )(1 S 20.9988()A 對于二階系統(tǒng)：222)1 (4() nn)2Q n4.01 ) ) arctan(2 )1 (n 所以穩(wěn)態(tài)/俞出為:0)36.14 16.917sin(62.8ty(t)的第一個單位階躍信號作用于一個二階裝置之后，測得其響應中產(chǎn)生了數(shù)值為2.25 【3-8，試求。已知該裝置的靜態(tài)增益為 5超調量峰值。同時測得其衰減應。'振蕩周期為3.14s該裝置的傳遞函數(shù)和該裝置在無阻尼固有頻率處的頻率響0.25 2 1 1( lnM),又，由參考答案：已知 超/V調量，得阻尼比2.25 M 2T,得2因為

14、衰減振蕩周期，則由公式sT3.14dd22.06 1，得系統(tǒng)的固有頻率由公式ndnS 5,所以該裝置的傳遞函數(shù)為：，即已知靜態(tài)增益為52 S21.2nH(s)222 s 1.03ss s 24.24nn220 1 ,得，代入頻響公式即可。當無阻尼，即 時,由dndn3-9 設某力傳感器可作為二階振蕩系統(tǒng)處理。已知傳感器的固有頻率為1000Hz ,阻尼比)(A 0.14的正弦力測試時，具幅值比500Hz ,問使用該傳感器作頻率為和相)A(0.7 )(又將和角差，問各為多少？若該裝置的阻尼比可改為 作何種變化？0.14500 1000,，信號由題意知：參考答案：n1 )(A ) 1.32(A ，得

15、由 J /222) )(1 4(nn 教育資料 w0rd.)2( d ) (arctan() ( 10.57 , 由得2 )1 (Od ) 43.02( 0.98) A( 0.7 ,同理，當?shù)?Q【3-10】如何理解信號不失真測試的條件？若要求輸入信號通過系統(tǒng)后反相位, 則系統(tǒng)有何要求？參考答案：系統(tǒng)實現(xiàn)不失真測試可用其幅頻特性和相頻特性簡單表示為：t ,）（A（ ）a 00這表明：1）系統(tǒng)的幅頻特性，即靈敏度，在量 程范圍內要求為常數(shù)。任何非線性度、回程誤差、漂移的存在，都會引起測試波 形的失真。2）相頻特性為輸入信號頻率的線性函數(shù)，10）時，上式變?yōu)椋┊?對測試系統(tǒng)有實時要求（即 即不失真

16、測試有一定的頻率范圍。&） （0A（,） A 0,） A）A（ 要求信號通過系統(tǒng)后反相位，則幅頻特性和相頻特性應為0第四章常用傳感器原理及應用【4-1】 金屬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？應如何根據(jù)具體情況選用？參考答案：金屬電阻應變片的工作原理是基于金屬的電阻應變效應，即當金屬絲在外力作用下產(chǎn)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化。電阻絲的靈敏度較低（1.73.6 ）,但是穩(wěn)定性較好，一般用于測量精度要求較高的場合。半導體應變片的工作原理是基于壓阻效應，即半導體單晶材料在沿某一方向受 到外力作用時，電阻率會發(fā)生相應變化。半導體應變片的最大優(yōu)點是靈敏度高（金 屬電

17、阻應變片的5070倍），另外，還有橫向效應和機械滯后小、體積小等特 點。但是溫度穩(wěn)定性差，在較大應變下，靈敏度非線形誤差大，在具體使用時， 一般需要采用溫度補償和非線性補償。1000 R ? R 120問，設工作時的應變?yōu)?，有一電阻應變片? 4-2其K=2, 靈敏度若將此應變片連接成圖 4-26所示電路，試求1）無應變時電流表示值； 2）有應變時 教育資料word）試分析這個變化量能否從電流表）電流表指示值的相對變化量；4電流表示值；3中讀出？參考答案： K RR 0.24 R 由公式，得ImA120 12.5 UR 1.5）當無應變時，由公式 11mA12.475 R） I U（R2 ）有

18、應變時由公式21mAi 0.025 I電流表指示值相對變化量3 ） 21因為學資學習網(wǎng)電流的相對變化很小，所以不能直接從電流表中讀出電流的相對變化， 可以運4 ）用電橋電路將電阻變化轉變?yōu)殡娏鞯淖兓贉y量。4-31許多傳感器采用差動形式，差動傳感器有何優(yōu)點？【參見書中第60頁參考答案：采用差動式結構，除了可以改善非線性，提高靈敏度，對電源電壓及 溫度變化等外界影響也有補償作用。 mm 0.3mm4r ,若工作時一電容式傳感器，其圓形極板半徑4-4 ,初工作間隙012 10 8.85 ml ）,電容變化量是多少？（極板間隙的變化量 參考答案：22 ACA C ,由公式得15 3 C 9.88 1

19、0F 9.88 10pF 代入數(shù)據(jù)，得4-5【何為壓電效應和逆壓電效應？常用的壓電材料有那些？頁65參見書中第參考答案：某些材料當沿著一定的方向受力時， 不但產(chǎn)生機械變形，而且內 部極化，表面有電荷出教育資料word現(xiàn)；當外力去掉后，又重新恢復到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。相反，在某些材料的方向的施加電場，材料會產(chǎn)生機械變形，當去掉電場后，變形隨之 消失，這種現(xiàn)象稱為逆 壓電效應。常用的壓電材料有三類：壓電單晶、壓電陶 瓷和新型壓電材料。壓電式傳感器的測量電路為什么常用電荷放大器？【4-6】頁一68參考答案：參見書中第67由于壓電式傳感器輸出的電荷量很小，而且由于壓電元件本身的內阻很大，

20、這樣就造成了輸出信號（電壓或電流）很微弱，所以要先把輸出信號輸入到高輸入阻抗的前 置放大器，但輸出受到連接電纜對地電容的影響，故常采用電 經(jīng)過阻抗變換后，再進行其他處理。 荷放大器。4-7 何為霍爾效應？其物理本質是什么？【參見書中第68頁參考答案：，則在斷就會出現(xiàn)電Ib如下圖所示，將導體薄片置于磁場B中，如果在a、端通以電流位差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應?；魻栃漠a(chǎn)生是由于運動的電荷在磁場中受到洛侖茲力作型半導體薄片，那么半導體中的載流子（電子）將沿著與N用的結果。如下圖，假設導體為一側，形成電子積累，與它電流方向相反的方向運動，由于 洛侖茲力的作用，電子將偏向dF與對立的側面由于減少了電子的

21、濃度而出現(xiàn)正 電荷，在兩側就形成了一個電場。當電場力 EF的作用相等時，電子偏移達到動 態(tài)平衡，形成霍爾電勢。洛侖茲力L十dabc1【4-8分別用光電元件和霍爾元件設計測量轉速的裝置，并說明其 原理。參考答案：教育資料 word1 ）用霍爾元件測轉速示意圖 將一個打有均勻空的鋁盤（孔越多測量精度越高）固定在2 ）用光電元件測轉 速示意圖當鋁盤的實體部分擋在紅外光發(fā)光電動機的同速軸上，兩邊固定發(fā)光二 極管和光電晶體管。二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時， 傳感器將會輸出一 個低電平，而當鋁盤孔在發(fā)光二極管和光敏晶體管之間時則輸出為高電平， 從而 形成一個脈沖。當鋁盤隨著軸旋轉的時候，傳感器將向外

22、輸出若干個脈沖，把這 些脈沖通過一系列的測量電路即可算出電動機即時的轉 速。信號的變換與處理第五章教育資料word和R在材料為鋼的實心圓柱形試件上，沿軸線和圓周方向各貼一片金屬電阻應變片【5-1】1 ,橋壓=0.285 ,靈敏度K=2,鋼的泊松比，接入電橋。若應變片的阻值R=120R 2 ，當應變片受到的應變?yōu)?000時，求電橋的輸出電壓。V 3Uo參考答案：6 0.24 2 1000 10 R RK 120的阻值變化為：R由題意可知，電阻應變片1111表示，注意：應變是無量綱的量，由于其值很小，在應變測量中常用微應變6。011 R的阻值變化為：電阻應變片260.0684 0.285 2 10

23、00 10 RRKR K 120 皿應變片形成的電橋為半橋雙臂電橋，所以 KU3 26 0mV 1.9275(1 0.285) (1V) 1000 U 10144 什么是濾波器的分辨力？與那些因素有關？【5-2參考答案：帶寬。帶寬決定著濾波器分離或3dB上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬，描述帶通濾波器的品信號 中相鄰頻率成分的能力頻率分辨力。通常用品質因數(shù)QQ fBf為中心頻率，為濾波器帶寬。例如一個中心頻率為500Hz的濾波器,，若其B,質00中-3dB帶學資學習網(wǎng)QQ寬為10Hz,則稱其值為50。值越大，表明濾波器頻率分辨力越高5-3 分別設計一個截止頻率為1kHz二階有源低通濾

24、波器和一個截止頻率為100Hz的二階有源高通濾波器。參考答案：（略）5-4 調幅波是否可以看成是調制信號與載波的疊加？為什么？教育資料word不可以。調幅是將載波與調制信號相乘，使載波信號的幅值隨調制信號的變化 而變化。調幅過程相當于頻譜平移過程。時域相乘對應頻域卷積。5-5 說明相敏檢波器的作用和基本原理。參考答案：參見課本第92頁作用：（1）若偏置電壓未能使信號電壓都在零線一側，則可用相敏檢波恢復原信號。（2）判別信號的極性。原理：交變信號在其過零線時符號（+、-）發(fā)生突變，調幅波的相位與載波比 較也相應0的跳變。利用載波信號與之相比，便既能反映出原信號的幅值又能反 映其極性。地發(fā)生180

25、詳見書中的圖釋。第六章隨機信號分析6-1 概率密度函數(shù)的物理意義是什么？它和均值、均方值有何聯(lián)系?概率密度函數(shù)表示隨機信號的幅值落在指定區(qū)間內的概率。不同的隨機信號的概率密度函數(shù)圖形不同，可借此來辨別信號的性質。均值描述信號的常值分量。均方值反映信號的強度，即平均功率。概率密度函數(shù) 以）x（ttx（）處取得最大值。為對稱軸對稱，并在 xx6-2 自相關函數(shù)和互相關函數(shù)在工程上有何應用？舉例說明。參考答案：自相關函數(shù)可判斷信號的隨機程度、區(qū)別信號類型、判斷噪聲是寬帶還是窄帶。 互相關教育資料word函數(shù)可識別、提取含有噪聲成分的信號從而消除噪聲干擾。在測試技術中，互相關技術得到.廣泛的應用。如：

26、測量運動物體的速度、測定深埋地下的輸液管道 裂損位置、查找振動源,將其輸入到頻率響應函數(shù)為fS的自功率譜密度函數(shù)為【6-3 已知一個隨機信 號)()(txx的系統(tǒng)中，試求該系統(tǒng)的輸出信號的自功率譜密度函數(shù))j2fH1(1)(ytS網(wǎng)o ,以及輸入、輸出函數(shù)的立功率譜密度函數(shù)xyy參考答案：l2 I S(f)fS(f) (Sf) H( Vxxy2 )f1 (21S)( Hf)S(S xxyx f j21第七章機械位移測量7-1 哪些類型的傳感器適合于100 mrn以上的大量程位移測量？參考答案：電位器式位移傳感器適合100mm以上位移的測量，此外，光柵、磁柵、感應同步器也可測量大位移。7-2 變

27、極距電容傳感器的線性范圍如何、它適合高精度微小位移測量否？還有哪些類型的傳感器適合高精度微小位移測量？參考答案：31010mm。還有光柵、磁柵、感應同線性范圍較小，適合高精度微小測量，測量范圍I步器、霍爾式微量位移傳感器和激光位移傳感器適合高精度微小測量。教育資料word7-3 數(shù)字式位移傳感器有哪些種類？闡述其各自的工作原理?學資學習網(wǎng)光柵、磁柵、感應同步器、軸角編碼器是常見的數(shù)字位移傳感器。光柵位移傳感器是利用莫爾條紋的移動來測量光柵移動的大小和方向。磁柵是一種有磁化信息的標尺.它是在非磁性體的平整表面上鍍一層磁性薄膜，并用錄制磁頭沿長度方向按一定的節(jié)距入錄上磁性刻度線而構成的，因此又把磁

28、柵稱為磁尺。磁柵的種類可分為單面型直線磁柵、同軸型直線磁柵和旋轉型磁柵 感應同步器是利用電磁感應原理把位移量轉化為數(shù)字量的傳感器。軸角編碼器是測量軸角位置和位移的一種數(shù)字式傳感器。有兩種類型：絕對式編碼器、增量式編碼器。7-4 采用四細分技術的增量式軸角編碼器，參數(shù)為2048p/r ,與螺距為2mm的絲杠相連接。實測軸角編碼器在1s的時間內輸出了 411648個脈沖，請計算 絲杠轉過的圈數(shù)、與之配合的螺母移動的直線位移及螺母移動的平均速度。7-5 有一差動電容傳感器，動極板處于中間位置時兩個電容器的電容均為20pF ,正弦激勵源的電壓峰-峰值為12V、頻率為15kHz ,請完成：（1）設計一個

29、電橋電路，具有電壓輸出的最大靈敏度；（2）計算傳感器以外兩個橋臂的匹配阻抗值；（3）傳感器電容變化量為1pF時，橋路的輸出電壓為多少？第八章振動的測量【8-1】何謂相對式測振傳感器？何謂慣性式測振傳感器？它們之間有什么不 同？參考答案：相對式測振傳感器是選定相對不動點為參考點，測量被測物體相對于該參考點的 相對運教育資料word動。即將傳感器殼體固定在相對靜止的物體上， 作為參考點，傳感器活動部分與 被測物體連接或通過彈簧壓緊在被測物體上。測振時，把兩者之間的相對運動直 接記錄在記錄紙上或轉換成電量輸給測振儀。慣性式測振傳感器由質量塊、彈簧和阻尼器組成。測振時整個傳感器固定安裝在 被測物體上，

30、由于慣性力、彈簧力及阻尼力的綜合作用，使質量塊對傳感器殼體 的相對運動來反映被測物體振動參數(shù)的變化。相對式傳感器用于測量結構上兩部件間的相對振動。慣性式位移傳感器用于測量被測物體相對于地球慣性坐標系的絕對振動【8-2】要使慣性式位移傳感器、慣性式速度傳感器和慣性式加速度傳感器的輸出量能夠準確的反映被測物體的振動參數(shù)，它們各應該滿足什么條件？ 參考答案：>>1/ ,即傳感器慣性系統(tǒng)慣性式位移傳感器的響應條件：（1）幅值不失真的條件是n =1/ （2）選擇適當?shù)淖枘?，抑制處的共振的固有頻率遠低于被測物體 振動的下限頻率。n峰，使幅頻特性平坦部分擴展，從而擴大傳感器可測的下限 頻率。（3

31、）降低傳感器慣性系統(tǒng)的固有頻率，擴展傳感器可測量振動的下限頻率。 慣性式速度傳感器的響應條件與慣性式位移傳感器的響應條件相同。<<1 ,即傳感器慣性系/慣性式加速度傳感器的響應條件：（1）幅值不失真的條件是n的共二統(tǒng)的固有頻率遠高于被測物體振動的上限頻率。（2）選擇適當?shù)淖枘?，可以改善n振峰處的幅頻特性，從而擴大傳感器可測的上限頻率。（3）提高傳感器慣性系統(tǒng)的固有頻率，擴展傳感器可測量振動的上限頻率。時，傳感器的相頻特性可近 < 】已知某應變式加速度傳感器的阻尼比【8-3 =0.7 ,當n教育資料word）；設輸入信號是一個由多個諧波組成的周期信）-0.5/似的表示為：（n當

32、該信號經(jīng)過應變式加速度傳感號：x（t）= 器時，具響應為）txcos（non，式中n為整數(shù)，試證明輸出波形有沒有相位失真？y（t尸）t xcos（nnno【8-4】用某慣性式位移傳感器測量振動時，若要求其測量誤差不超過2%,問其可測頻率范=0.6 ） ?圍有多大（取【8-5】根據(jù)磁電式慣性速度傳感器的結構，說明為了擴展可測下限頻率，在結構設計上采取了哪些措施？為了擴展被測頻率的下限，應盡量降低慣性式速度傳感器的固有頻率， 即加大慣 性質量、減小彈簧的軸向剛度。8-6 壓電式加速度傳感器是否能夠測量常值加速度？為什么?不能。因為壓電式加速度傳感器是基于某種晶體材料的壓電效應而制成的慣性傳 感器。

33、傳感器受振時，質量塊加在壓電元件上的力隨之變化， 當被測振動頻率遠 低于傳感器的固有頻率時，這個力的變化與被測振動的加速度成正比。 由于壓電 效應，在壓電元件中便產(chǎn)生了與被測加速度成正比的電荷量。常值加速度下力不變化，不會產(chǎn)生壓電效應。第九章應變、力和扭矩的測量【9-1】一簡單拉伸試件上貼有兩片電阻應變片，一片沿軸向，一片與之垂直，分別接入電橋11P 102.0E ,泊松比，應變片靈敏系數(shù) K=2, 0.3已知試件彈性模量相鄰兩臂。aU 8.26mVV U,若測得電橋輸出電壓，求試件上的軸向應力為多少 5供橋電壓 BDo教育資料word? Pa參考答案：UO所以將已知量代入得：一又軸向應力PK

34、 U )(1一 aBD4【9-2】以單臂工作為例，說明電橋實現(xiàn)溫度補償必須符合哪些條件？參考答案：電橋實現(xiàn)溫度補償?shù)臈l件是：兩只參數(shù)完全相同的應變片，貼在相同材料的 試件上，放在相同的溫度場中，接在相鄰橋臂，則電橋輸出可以補償這兩只應變片由于溫度變化產(chǎn)生的電阻變化。【9-3】為了測量某軸所承受的扭矩，在其某截面的圓周上沿軸向方向貼了兩個電阻應 4511P 10E 2.0,泊松比。0.3，彈性模量變片，組成半橋。已知軸徑mm40d a若由靜態(tài)應變儀測得讀數(shù)為，求該軸所受的扭矩大??？1000參考答案：E 3 2 WMWM , =0.2，則 d,將已知量代入得，其中 設扭矩為nnnn儀 1 1131

35、02.0 10 3M 0.2 0.04mN M 985 ,即 nn(1 0.3) 2【9-4】一構件受拉彎綜合作用，試設計如何貼片組橋才能進行下述測試：(1)只測彎矩，并進行溫度補償，消除拉力的影響；(2)只測拉力，并進行溫度補償,學資學習網(wǎng)消除彎矩的影響。【9-5 試述轉軸扭矩測量的原理和方法。參考答案轉軸扭矩測量方法基本分為兩大類，一是通過測量由剪應力引起的應變進而達 到測量扭教育資料word矩的目的；二是通過測量沿軸向相鄰兩截面間的相對轉角而達到測量扭矩的目的。ii,泊松比，加載p2.0 10E 0.3 ,彈性模量9-6 有一扭矩標定小軸，其軸徑d=30mma力臂L=1000mm。若用靜

36、態(tài)應變儀全橋測其應力，若加載50N時，靜態(tài)應變儀讀數(shù)為多少？用同種材料直徑 D=300mm的軸進行實測，測試條件與標定完全相同，問當 應變儀讀數(shù)與上面標定相同時，實測軸所受的扭矩是多少？ 參考答案E 3 4 W M LM ,全橋=0.2 ,則 W Md50 ,所以，其中 設扭矩為nnnnn儀1 11102.03儀0.0350 0.2 =240靜變儀的讀數(shù)為 ,解得 儀0.3)(111610 2402.0 10N.m =,則 ,所以若 D=300mm(1 0.3) 4第十章溫度測量10-1 1當熱電偶的參考端溫度不為 C時，應怎樣測量溫度？舉例說明。0參考答案：若參考端溫度不為C時，可按中間溫度

37、定律公式計算：0E(T,T) E(T,T) E(T,T) 0ABABABn0n T為中間溫度。式中，n10-2 分別說明熱電偶、金屬熱電阻和半導體熱敏電阻的特點和用途。參考答案：熱電偶一一具有結構簡單、精確度高、熱慣性小、測量范圍寬等特點，是應用 最廣泛的一種測溫元件。教育資料word半導體熱敏電阻一一主要優(yōu)點是電阻溫度系數(shù)大、靈敏度高、分辨率高，而且 體積小、熱慣性小、響應速度快，主要缺點是非線性嚴重，因而精確度較低，在 使用時一般需經(jīng)過線性化處理。金屬熱電阻一一金屬熱電阻具有精確度高、穩(wěn)定性好、性能可靠等特點。第十一章壓力和流量的測量11-1 1說明力平衡式壓力變送器的工作原理?！?1-2

38、】利用彈簧管作為壓力敏感元件，試設計一個霍爾式壓力變送器。11-3 流量主要有哪些測量方法？【11-4】電磁流量計有哪些特點？參考答案11-1力平衡式壓力變送器采用力矩平衡原理，將彈性元件測壓產(chǎn)生的集中力與輸出電流經(jīng)反饋裝置產(chǎn)生的反饋力通過杠桿形成力矩平衡，這時的輸出電流值反映了被測壓力值。11-3流量的測量方法主要有：(1)容積法 用容積法制成的流量計相當于一個具有標準容積的容器，連續(xù)不 斷的對流體進行度量。容積式流量計有橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板流量計等。(2)速度法 屬于這一類的有差壓式流量計、轉子流量計、電磁流量計、渦輪 流量計、超聲波流量計。(3)質量流量法這種方法是測量與流體質量有關的物理量，從而直接得到質 量流量，具有被測流量不受流體的溫度、壓力、密度、粘度等變化影響的優(yōu)點。 11-4電磁流量計的主要特有：(1)精度高，可達。 0.5(2)不受被測流體的壓力、溫度、密度、粘度等變化的影響。教育資料word(3)不僅可以測量單相的導電性液體的流量， 而且可以測量液固兩相介質，還 可以測量高溫、腐蝕性流體。（4）測量管內沒有突出物，內壁光滑，因此被測流體流過時，幾乎沒有壓力損失。結構簡單可靠，沒有可動部件，壽命長。（5）第十