工程測試技術(shù)基礎(chǔ)

1、.第一章 測試技術(shù)基礎(chǔ)知識1.3 用量程為150V的0.5級電壓表和量程為30V的1.5級電壓表分別測量25V電壓，請問哪一個(gè)測量準(zhǔn)確度高.為什么使用電壓表時(shí)應(yīng)盡可能在電壓表量程上限的三分之二以上使用.解：1）量程為150V的0.5級電壓表，其最大引用誤差為0.5%,所以其最大絕對誤差為量程為30V的1.5級電壓表，其最大引用誤差為1.5%,所以其最大絕對誤差為所以測量25V電壓時(shí)，量程為30V的1.5級電壓表的準(zhǔn)確度高。2）測量同一個(gè)電壓量時(shí)，通常量程與被測量越接近的電壓表，其測量準(zhǔn)確度越高。1.4 常用的測量結(jié)果的表達(dá)方式有哪3種.對某量進(jìn)行了8次測量，測得值分別為：82.40、82.43

2、、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46。試用第3種表達(dá)方式表示其測量結(jié)果。解：1）常用的測量結(jié)果的表達(dá)方式有基于極限誤差的表達(dá)方式、基于t分布的表達(dá)方式和基于不確定度的表達(dá)方式等3種2）基于不確定度的表達(dá)方式可以表示為 均值為82.44標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.04樣本平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的無偏估計(jì)值為0.014所以. v.第二章 信號描述與分析2-2 一個(gè)周期信號的傅立葉級數(shù)展開為（的單位是秒）求：1）基頻；2）信號的周期；3）信號的均值；4）將傅立葉級數(shù)表示成只含有正弦項(xiàng)的形式。解：基波分量為所以：1）基頻 2）信號的周期 3）信號的均值 4）已知 ，所以所以有即. v.

3、2-3 某振蕩器的位移以100Hz的頻率在2至5mm之間變化。將位移信號表示成傅立葉級數(shù)，并繪制信號的時(shí)域波形和頻譜圖。解：設(shè)該振蕩器的位移表達(dá)式為由題意知，所以有信號的幅值信號的均值信號的初相角所以有即該信號為只含有直流分量和基波分量的周期信號。. v.2-4周期性三角波信號如圖2.37所示，求信號的直流分量、基波有效值、信號有效值及信號的平均功率。圖2.37 周期三角波信號（習(xí)題2-4圖）解：在一個(gè)周期內(nèi)的表達(dá)式為（1）由圖像可知,該信號的直流分量 （2）求該信號傅立葉級數(shù)）基波有效值）信號有效值）信號的平均功率2-5 求指數(shù)函數(shù)的頻譜。解： （到此完成，題目未要求，可不必畫頻譜）鑒于有的

4、同學(xué)畫出了頻譜圖，在此附答案：-/4-/4a()|x()|A/2-6求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)(題圖3-4 )的傅里葉變換。題圖3-42-9求的自相關(guān)函數(shù)。解：對能量有限信號的相關(guān)函數(shù)2-10求正弦波和方波的互相關(guān)函數(shù)。解法一：，解法二：因?yàn)?-12已知信號的自相關(guān)函數(shù)為，請確定該信號的均方值和均方根值。解：2-18 三個(gè)余弦信號、進(jìn)行采樣，采樣頻率，求三個(gè)采樣輸出序列，比較這三個(gè)結(jié)果，畫出、的波形及采樣點(diǎn)位置并解釋頻率混疊現(xiàn)象。解：若信號為x(t),其采樣輸出序列為將三個(gè)余弦信號代入上式得三個(gè)采樣輸出序列（也可以寫成這種形式）000，不產(chǎn)生混疊；、，、產(chǎn)生混疊。. v.第三章 測試系統(tǒng)的基本特性3-

5、2已知某測試系統(tǒng)靜態(tài)靈敏度為4V/kg。如果輸入范圍為1kg到10kg，確定輸出的范圍。解：3-6求周期信號通過傳遞函數(shù)為的裝置后所得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。解：由，可知令，則那么：令，則那么：所以穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為：。. v.3-10頻率函數(shù)為的系統(tǒng)對正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的均值顯示。解：. v.3-11試求傳遞函數(shù)分別為和的兩環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。解：由，可知由，可知所以，兩環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度. v.3-12已知某力傳感器的固有頻率800Hz，阻尼比，問使用該傳感器作頻率為400Hz的正弦力測試時(shí)，其幅值比和相角差各為多少.若該裝置的阻尼比可改為，問和又將如何變化.解：. v.3-13一階

6、變換器的輸出端與二階的顯示設(shè)備相連。變換器的時(shí)間常數(shù)為1.4ms，靜態(tài)靈敏度為2V/。顯示設(shè)備的靈敏度、阻尼比和固有頻率分別為1V/V，0.9和5000Hz。確定測試系統(tǒng)對輸入（單位：）的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。解：. v. v.第四章 常用傳感器與敏感元件4-4有一電阻應(yīng)變片(如圖4.62)，其靈敏度S2，R120，設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?000，問R.設(shè)將此應(yīng)變片接成如圖所示的電路，試求：(1)無應(yīng)變時(shí)電流表示值；(2)有應(yīng)變時(shí)電流表示值；(3)電流表示值相對變化量(注：為微應(yīng)變)。 圖4.62 題4-4圖解：圖示電路的總電阻為(1)無應(yīng)變時(shí)0，所以，所以電流(2)有應(yīng)變時(shí)，所以，所以電流(3)電流表示值相對

7、變化量為. v.4-7一電容測微儀，其傳感器的圓形極板半徑r4mm，工作初始間隙0.03mm，問：1）工作時(shí)，如果傳感器與工件的間隙變化量時(shí)，電容變化量是多少"2）如果測量電路靈敏度S1=100mvpF，讀數(shù)儀表的靈敏度S25格mv，在時(shí)，表的指示值變化多少格"解：1)根據(jù)變極距型電容式傳感器工作原理有2）表的指示變化為4-12 電式壓力傳感器的靈敏度SpC/Pa(皮庫侖帕)，把它和一臺靈敏度調(diào)到0.005vpC的電荷放大器連接，放大器的輸出又接到一靈敏度已調(diào)到20mm/V的光線示波器上記錄，試給出這個(gè)測試系統(tǒng)的框圖，并計(jì)算其總的靈敏度。解：1）測試系統(tǒng)的框圖如下圖所示：2

8、）已知S1pC/Pa，S10.005vpC，S220mm/V，所以總的靈敏度為：S總S×S1×S2=1×0.005×20=0.1(mm/Pa)4-3電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別"各有何優(yōu)缺點(diǎn).應(yīng)如何針對具體情況選用.答：半導(dǎo)體式應(yīng)變片的工作原理是給予電阻的應(yīng)變效應(yīng)，對于半導(dǎo)體敏感柵來說，由于形變效應(yīng)影響甚微，其應(yīng)變效應(yīng)主要為壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的突出優(yōu)點(diǎn)是靈敏系數(shù)高，最大的K值是（1+2）的50-70倍，機(jī)械滯后小，橫向效應(yīng)小，體積小，缺點(diǎn)是溫度穩(wěn)定性差，大應(yīng)變時(shí)非線性較嚴(yán)重，靈敏系數(shù)離散性大，隨著半導(dǎo)體集成電路工藝的發(fā)展，上

9、述缺點(diǎn)相應(yīng)得到了克服，電阻絲應(yīng)變片的工作原理給予電阻的應(yīng)變效應(yīng)，即導(dǎo)體材料產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的阻值產(chǎn)生相應(yīng)改變的現(xiàn)象。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏系數(shù)高，電阻率高，穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高，抗氧化，耐腐蝕。4-10光電傳感器包含哪幾種類型"各有何特點(diǎn).用光電式傳感器可以測量哪些物理量"答：光電傳感包括模擬式光電傳感器與開關(guān)式光電感器。模擬式光電傳感器將被測量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，要求光電元件的光照特性為單值線性，且光源的光照均勻恒定。開關(guān)式光電傳感器利用光電元件受光照或無光照“有“、”無“電信號輸出的特性將測量信號轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的開關(guān)信號。用光電式傳感器可以測量直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、

10、振動速度、加速度以及物體的形狀等物理量。4-11何為霍爾效應(yīng)"其物理本質(zhì)是什么"用霍爾元件可測哪些物理量"請舉出三個(gè)例子說明。答：當(dāng)電流垂直于外磁場方向通過導(dǎo)體時(shí)，在垂直于磁場和電流方向的導(dǎo)體的兩個(gè)端之間出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象成為霍爾效應(yīng)，該電勢差成為霍爾電勢差或霍爾電壓。物理本質(zhì)是由于運(yùn)動電荷受磁場中洛倫茲力作用形成的電場，產(chǎn)生電視，霍爾元件可測位移、微壓、壓差、高度、加速度和振動，如：霍爾效應(yīng)位移傳感器，利用霍爾效應(yīng)測量位移，微壓傳感器是利用霍爾效應(yīng)測量微壓。ps 用傳感器的基本原則是什么.答：1.適當(dāng)?shù)撵`敏度2.足夠的精確度3.高度的可靠性4.對被測對象的影響小5

11、.良好的穩(wěn)定性6.線性范圍合適7.頻率相應(yīng)特性. v.第5章 模擬信號的調(diào)理與轉(zhuǎn)換5-1如圖5.2所示的直流電橋。在初始平衡條件下；若將與交換，當(dāng)時(shí)，電橋重新實(shí)現(xiàn)平衡，問未知電阻的大小是多少.解：由初始平衡條件：，即若將與交換平衡條件為：，即聯(lián)立求解得：5-4 低通、高通、帶通及帶阻濾波器各什么特點(diǎn)，畫出它們的理想幅頻特性曲線。解：特點(diǎn):1） 低通濾波器：允許頻率的信號通過濾波器，阻止頻率的信號通過；2） 高通濾波器：允許頻率的信號通過，阻止頻率的信號通過；3） 帶通濾波器：允許之間頻率的信號通過，阻止、頻率的信號通過；4） 帶阻濾波器：允許、頻率的信號通過，阻止之間頻率的信號通過。理想幅頻特

12、性：5-5有人在使用電阻應(yīng)變儀時(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，在半橋雙臂上各串聯(lián)一片的情況下，是否可以提高靈敏度.為什么.答：否。5-7圖5.31是實(shí)際濾波器的幅頻特性曲線，指出它們各屬于哪一種濾波器.在圖上標(biāo)出截止頻率的位置。圖5.31濾波器幅頻特性圖解：a)高通 b)低通 c)帶通在圖上找出幅值為時(shí)對應(yīng)的頻率即為上下截止頻率。5-8圖5.32所示低通濾波器中，輸入信號的頻率為kHz，輸出信號滯后于輸入，求：R值應(yīng)為多少.如果輸入電壓的幅值為100V，則其輸出電壓幅值為多少.圖5.32 習(xí)題5-8圖解：已知：相位差得，由，得R = 918.9幅值比

13、：=0.866所以，輸出電壓U=0.866x100=86.6V5-9低通濾波器的，。試求：1）濾波器的截止頻率；2）當(dāng)輸入為時(shí)，求濾波器穩(wěn)態(tài)輸出。解：(1)其時(shí)間常數(shù)(2) 參見題3-6，得5-12如圖5.34所示，調(diào)制波為，載波1) 畫出調(diào)幅波的時(shí)間波形。2) 畫出調(diào)幅波的頻譜。3) 如果采用偏置調(diào)幅（A=1），什么情況下將產(chǎn)生過調(diào)制.圖5.34 習(xí)題5-12圖解：1) 采用抑制調(diào)幅時(shí)，調(diào)幅波的時(shí)間波形為:2) 調(diào)幅波的頻譜: 即求的頻譜Fm()(a)設(shè)基帶信號的頻譜F():(b) 調(diào)制之后信號的頻譜3）A0>15-13設(shè)調(diào)制波，偏置后對載波進(jìn)行調(diào)幅。為避免過調(diào)失真，與的取值應(yīng)滿足什么條件.解：（說明：該題的含義是偏置調(diào)幅偏置大小為