測試技術(shù)課后答案

1、作業(yè)一1、 欲使測量結(jié)果具有普遍科學(xué)意義的條件是什么？答：用來做比較的標(biāo)準(zhǔn)必須是精確已知的，得到公認(rèn)的；進(jìn)行比較的測量系統(tǒng)必須是工作穩(wěn)定的，經(jīng)得起檢驗(yàn)的。2、 非電量電測法的基本思想是什么？答：基本思想：首先要將輸入物理量轉(zhuǎn)換為電量，然后再進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算，最后以適當(dāng)?shù)男问捷敵觥?、 什么是國際單位制？其基本量及其單位是什么？答：國際單位制是國際計量會議為了統(tǒng)一各國的計量單位而建立的統(tǒng)一國際單位制，簡稱SI，SI制由SI單位和SI單位的倍數(shù)單位組成?；玖繛殚L度、質(zhì)量、時間、電流強(qiáng)度、熱力學(xué)溫度、發(fā)光強(qiáng)度，其單位分別為米、千克、秒、安培、開爾文、坎德拉、摩爾。4、 一般測量系統(tǒng)的組成

2、分幾個環(huán)節(jié)？分別說明其作用？答：一般測量系統(tǒng)的組成分為傳感器、信號調(diào)理和測量電路、指示儀器、記錄儀器、數(shù)據(jù)處理儀器及打印機(jī)等外部設(shè)備。傳感器是整個測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測試與自動控制的首要關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作用是將被測非電量轉(zhuǎn)換成便于放大、記錄的電量；中間變換（信號調(diào)理）與測量電路依測量任務(wù)的不同而有很大的伸縮性，在簡單的測量中可完全省略，將傳感器的輸出直接進(jìn)行顯示或記錄；信號的轉(zhuǎn)換（放大、濾波、調(diào)制和解調(diào)）；顯示和記錄儀器的作用是將中間變換與測量電路出來的電壓或電流信號不失真地顯示和記錄出來；數(shù)據(jù)處理儀器、打印機(jī)、繪圖儀是上述測試系統(tǒng)的延伸部分，它們能對測試系統(tǒng)輸出的信號作進(jìn)一步處理，以便使所需的信號更為明確

3、。5、 舉例說明直接測量和間接測量的主要區(qū)別是什么？答：無需經(jīng)過函數(shù)關(guān)系的計算，直接通過測量儀器得到被測量值的測量為直接測量，可分為直接比較和間接比較兩種。直接將被測量和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的測量方法稱為直接比較；利用儀器儀表把原始形態(tài)的待測物理量的變化變換成與之保持已知函數(shù)關(guān)系的另一種物理量的變化，并以人的感官所能接收的形式，在測量系統(tǒng)的輸出端顯示出來，彈簧測力。間接測量是在直接測量的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知的函數(shù)關(guān)系，計算出所要測量的物理量的大小。利用位移傳感器測速度。6、 確定性信號與非確定性信號分析法有何不同？答：確定性信號是指可用確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式來描述的信號，給定一個時間值就能得到一個確定的函數(shù)值

4、。非確定性信號具有隨機(jī)特性，每次觀測的結(jié)果都不相同，無法用精確的數(shù)學(xué)關(guān)系式或圖表來描述，更不能準(zhǔn)確預(yù)測未來結(jié)果，而只能用概率統(tǒng)計的方法來描述它的規(guī)律。7、 什么是信號的有效帶寬？分析信號的有效帶寬有何意義？答：通常把信號值得重視的諧波的頻率范圍稱為信號的頻帶寬度或信號的有效帶寬。意義：在選擇測量儀器時，測量儀器的工作頻率范圍必須大于被測信號的寬度，否則將會引起信號失真，造成較大的測量誤差，因此設(shè)計或選用測試儀器時需要了解被測信號的頻帶寬度。8、 周期信號的頻譜有哪幾個特點(diǎn)？答：凡是周期信號可分解成直流分量和簡諧分量。1、 離散型：周期信號的頻譜是離散譜，每一條譜線表示一個正弦分量；2、 諧波性

5、：周期信號的頻率是由基頻的整數(shù)倍組成的。3、 收斂性：滿足狄利克雷條件的周期信號，其諧波幅值總的趨勢是隨諧波頻率的增大而減小。9、 簡述時限信號與周期信號在頻譜分析方法及頻譜結(jié)構(gòu)上的差異？答：時限信號的頻譜是連續(xù)譜；周期信號的頻譜是離散譜；時限信號用能量譜表示；周期信號用功率譜表示；時限信號幅值譜縱坐標(biāo)表示幅值譜密度；周期信號幅值譜縱坐標(biāo)表示諧波分量的幅值；時限信號采用傅里葉積分分析；周期信號采用傅里葉級數(shù)分析；10、試畫出f3cost5sint的頻譜圖(幅度譜和相位譜)答：4-3.測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不失真測量的條件是什么？答：不失真條件：系統(tǒng)的頻率響應(yīng)H(j)應(yīng)滿足H(j )Y(j )X(j )A

6、oe即：A()4=常數(shù)，()0所以要使測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不失真，它的幅頻特性應(yīng)是常數(shù)，相頻特性應(yīng)是線性關(guān)系。4-4.何為動態(tài)誤差？為了減少動態(tài)誤差，在一、二階測量系統(tǒng)中可采取哪些相應(yīng)的措施?答：控制系統(tǒng)在任意的輸入信號作用下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的控制誤差。減少動態(tài)誤差：一階系統(tǒng)時間常數(shù)越小越好，二階系統(tǒng)一般n選擇盡可能的大，在之間。4-6.已知某二階系統(tǒng)傳感器的自振頻率f0 20kHz,阻尼比二,若要求該系統(tǒng)的輸出幅值誤差小于3%試確定該傳感器的工作頻率范圍。答：Q 1 A( ) 3%0.97 A( ) 1.03(1)Q A()(2)結(jié)合（1）和（2）式可得：00.17或1.391.41（舍去）WnWnWf-

7、又Q,f020kHzWnf0得0f3.4kHz4-7 .某測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線H （j ）!，若輸入周期信號1 0.05 jx(t)2cos10t0.8cos(100t30),試求其響應(yīng)y(t)。答：幅頻特性A（)110.052相頻特性（）arctan0.05由響應(yīng)的疊加性和頻率不變性可得：下面有誤A（100）的值2A(10)1.79,0.8A(10)0.157(10)26.6,(100)30108.7f0 1000Hz ,阻尼比y(t)1.79cos(10t26.6)0.157cos(100t108.7)4-9.某力傳感器為一典型的二階系統(tǒng)，已知該傳感器的自振頻率0.7。試問：用它測量頻率

8、為600Hz的正弦交變力時，其輸出與輸入幅值比A()和相位差()各為多少?wWn4-13 .判斷題。，、W-()arctan%52.71Wn4-11.某壓力傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)如題4-11表所列。分別求以端點(diǎn)連線、端點(diǎn)平移線、最小二乘直線作為參考工作直線的線性度、遲滯誤差及重復(fù)性。壓力/MPa系統(tǒng)輸出/mV第一輪第二輪第三輪正行程反行程正行程反行程正行程反行程0-2.74-2.72-2.71-2.68-2.68-2.670.020.560.660.610.680.640.690.043.954.053.994.094.024.110.067.397.497.427.527.457.520.0810

9、.8810.9410.9210.8810.9410.990.1014.4214.4214.4714.4714.4614.46答：由上表可得:(1)端點(diǎn)連線:壓力/MPa00.020.040.060.080.10正方程平均-2.710.603.997.4210.9114.45反方程平均-2.690.684.087.5110.9414.45總平均-2.700.644.047.4710.9314.45兩端點(diǎn)(0,-2.70),(0.10,14,45)兩點(diǎn)成線得直線：y=+。Yfs=。0.1217.150.0917.150.055100%100%100%0.7%。0.52%。0.32% 。(2)端點(diǎn)平

10、移線：令y=+b。理想b+b+b+b+b+bLb+b+b+b+b+b通過上面線性關(guān)系可求得b=y=YFs。0.0617.150.0917.150.05517.15100% 0.35%100% 0.52%100% 0.32%(3)最小二乘直線通過最小二乘法可求直線為y=理想LYfs=。007100%0.41%17.15h0.52%H0.32%4-12.一測試裝置的幅頻特性如題4-12圖所示，相頻特性為：125.5rad/s時相移75度；150.6rad/s時相移180度。若用該裝置測量下面兩復(fù)雜周期信號：(1) x1tAsin125.5tA2sin150.6t(2) X2tA3sin626tsi

11、n700t試問，該裝置對x1t和x2t能否實(shí)現(xiàn)不失真測量？為什么？答：(1)125.5rad/s219當(dāng)125.5rad/s時，幅頻A()=常數(shù)125.5rad/s,()75,150.6rad/s,()180()與不成線性關(guān)系所以該裝置對Xit幅值不失真，但是相位失真，不能實(shí)現(xiàn)不失真測量條件。同理對信號x2t也不能實(shí)現(xiàn)(1)頻率不變性原理是指任何測試裝置的輸出信號的頻率總等于輸入信號的頻率。(錯)條件需穩(wěn)定(2)連續(xù)模擬信號的頻譜具有諧波性、離散性、收斂性特點(diǎn)。(錯)要為周期信號(3)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(s)=Y(s)/X(s),式中Y(s)、X(s)分別為響應(yīng)與激勵的拉氏變換，表明H(s)將隨

12、X(s)的減少而增大。(錯)H(s)是固有特性5-2根據(jù)你的理解請給智能傳感器下一個確切的定義。答：智能傳感器是基于現(xiàn)場總線數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，帶有總線接口，能自行管理自己，在將檢測到的信號進(jìn)行處理后，能以數(shù)字量形式通過現(xiàn)場總線與上位機(jī)進(jìn)行信息傳遞。具備學(xué)習(xí)、推理、感知、通信以及管理功能的新型傳感器。5-3掛接在GBIB接口總線上的器件按它們的作用不同可分為講者、聽者和控者三類，分別解釋何為講者器件、聽者器件和控者器件，在該控制總線上三者之間的關(guān)系有何規(guī)定。答：控者器件：指定誰是講者，誰是聽者的器件講者器件：指發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件的器件聽者器件：指導(dǎo)接收講者發(fā)送的數(shù)據(jù)的器件規(guī)定：控者由系統(tǒng)定

13、義，只有一個，講者一次只能有一個器件被尋址為講者，而聽者有多個，一臺用作控者的PC可以同時扮演上述三種角色。5-4簡答下列有關(guān)IEEE488接口的基本特性問題：(1)IEEE488接口采用何種信息傳遞方式？答：IEEE488使每個控制器與被控儀器裝置之間通過總線以并行方式進(jìn)行通信聯(lián)系。(2)接口邏輯電平是怎樣規(guī)定的？答：接口邏輯采用負(fù)邏輯(標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平)，任一根線上都可以以零邏輯代表“真”條件。DAE低電平時，表示接收器可以從總線上接收數(shù)據(jù)NRFM高電平時，表示所有的接收器都準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)NDA低電平時，表示數(shù)據(jù)尚未接收完IFC為有效低電平，表示整個總線停止工作ATN“1”表示數(shù)據(jù)總線上傳

14、送的是地址或命令，“0”表示傳送的是數(shù)接據(jù)(3) 8根數(shù)據(jù)總線在使用中有幾種工作模式？答：前七位構(gòu)成ASCII碼，最后一位作其它作用，如奇偶檢驗(yàn)，有兩種工作模式，傳送數(shù)據(jù)和命令作息5-7.什么是虛擬儀器？虛擬儀器有何特點(diǎn)？答：虛擬儀器是指有虛擬儀器面板的個人計算機(jī)，它由通用計算機(jī)、模塊化功能硬件和控制專用軟件組成。“虛擬”是指一：面板是虛擬的，二：由軟件編程實(shí)現(xiàn)虛擬測量功能。特點(diǎn)：功能由用戶自己定義，面向應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，展開全漢化圖形界面，數(shù)據(jù)可編輯存儲，打印，軟件是關(guān)鍵，價格低廉，技術(shù)更新快，基于軟件體系的結(jié)構(gòu)，大大地節(jié)省了開發(fā)維護(hù)費(fèi)用。6-5.什么是等精度測量？什么是不等精度測量？答：等精

15、度測量是指在測量條件不變的情況下，對某一被測幾何量進(jìn)行的多次測量。相反，在測量過程中全部或部分因素和條件發(fā)生改變稱為不等精度測量。6-6.對某量進(jìn)行7次測量，測得值為：，求其測量結(jié)果。答：xXi802.44s(Xi)、66Xii 12X 0.043s(X)等0.02根據(jù)A類不確定度,所以測量結(jié)果為6-7.欲測量某一回路中一標(biāo)稱為10(11%)電阻器的功率損耗巳可采用兩種方法進(jìn)行，一是只測電阻器兩端的電壓V,然后用公式PV2/R計算電阻器上的功率損耗。二是分別測量電阻器兩端的電壓V和流過電阻器的電流I,由公式P=VI計算電阻器上的功率損設(shè)V和I的測量結(jié)果為 V=100(1 1%) V,I=10

16、(1 1%)L(p)L(p)答：(1)耗。估算這兩種方案的電功率測量誤差,A。22.4 W(2)PP VI ,- VI,RL(p)22P2P2L2(V)L2(R)VR22L(p) 1011000.01 14.1 W6-8.圓柱體的直徑及高的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均為%求其體積的相對標(biāo)準(zhǔn)差為?答：V d2h4d、h不相關(guān)：Uc(V)22U (d)22U (h)Uc(V)2一 一， 22 dh (0.5% d)一 2(0.5%h)3Uc(V) 2.795 10d2h相對標(biāo)準(zhǔn)差:Uc(V)2.795 101.1%4d2h136-11.已知yXigX22gx32、Xi、X2、X3的相對不確定度分別如下ucrel

17、12.0%,V18；ucrel21.5%,V26；ucrei31.0%,V310,X1、X2、X3互不相關(guān)。試計算y的擴(kuò)展不確定度（0.99)。32己：urel(y)i1Pucreli2%211.5%2221%g0.992urel(y)2.61%ucrel(y)urel(y)W先%2gX32g2.61%13u3ucrel(y)X1gX22gx32g7.83%4VefNPUl(X)418.13Vi6-13 .用題6-13圖（a）、（b）所示兩種測量電路測電阻Rx,若電壓表的內(nèi)阻為R/,電流表的內(nèi)阻為Ra,求測量值受電表影響產(chǎn)生的絕對和相對誤差，并討論所得結(jié)果。RU答：（a）中Rx分得的電流Ix為

18、一一I , RX 一所以RXRV RxIRxoRVRVRxo絕對誤差：Rx Rx Rx相對誤差：ra -Rx 100%Rxx0Rx2xRVRx。Rx/ x0RvRxqRxn x0RX0RvRx0100%U ,得 RxR»Ra上Rx（b）中Rx分得的電壓Ux為一x-U,RxRaR0絕對誤差：RxRxRx0Raykxb,yR,xt20,k%,bR20y26.26_lxy(xx)(yiy)47.75i1相對誤差：lk-xy0.109lxxbykx24.290.1093R2024.29-4.4910324.29討論：用(a)測得的結(jié)果偏小，(b)測得的結(jié)果偏大，且ra隨RXo增大而增大，rb

19、隨Rx增大而減小，大電阻選(a),小電阻選(b),這時相對誤差較小由此得出的電路電流I應(yīng)為多少?0 53答：電流 I 053 0.53mA1U212 2I U,Uc2(I) (-)2u2(V)(RR誤差有多大？在什么情況下可使電流誤差最小?6-14.已知某電路電阻R(10.001)，用電壓表測得R上電壓為u(0.530.01)mV,U)2u2(R)(0.01)2(0.53)2(0.001)21.0028104R'Uc(I)0.01mA所以I(0.530.01)mA6-16.已知某儀器的標(biāo)準(zhǔn)誤差為m。(1)若用該儀器對某一軸徑測量一次，得到的測量值為，試寫出測量結(jié)果(k=2)(2)若重復(fù)

20、測量10次，測量值如題6-16表所示。試寫出測量結(jié)果(k=2)答：(1)x=()mm110(2) xxi26.2025_110-2單次測量標(biāo)準(zhǔn)差S(xi).xix0.00022mm9i1S(x)S(x)107 10 5故測量結(jié)果為(26.20257105)mm6-21 .已知銅導(dǎo)線電阻隨溫度變化規(guī)律為:R R。1 (t 20),為確定電阻溫度系數(shù)實(shí)測6組數(shù)據(jù)如表所列，請由此用擬合辦法找出和R20值。(X x)(yi i 1y) 47.75lxylxx0.109, bkx 24.29所以 R20 24.290.10934.49 1024.29答：令ykxb,yR,xt20,kR20,bR20則X

21、17.5,y26.26,，一、2lxx(xix)437.5,lxyi16-24.簡述A類不確定度與B類不確定度在評定方法上的主要區(qū)別。答：A類不確定度對被測量x是在重復(fù)性或復(fù)現(xiàn)性條件下進(jìn)行n次獨(dú)立重復(fù)觀測得到的。B類不確定度的估計值不是由重復(fù)觀測得到的。6-25.已知函數(shù)z=x+y,y=3x,被測量x的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為x，求y2答:f23x0x由于x和y是呈線性關(guān)系所以7-3.信號濾波的作用是什么？濾波器的主要功能和作用有哪些？答：(1)信號濾波作用：用來從輸入信號中過濾出有用信號濾除無用信號和噪聲信號(2)濾波器：用來消除干擾噪聲，將輸入或輸出經(jīng)過過濾而得到純凈的直流電。對特定頻率的頻點(diǎn)或該頻

22、點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除。7-7.求調(diào)幅波f(t)A(1cos2ft)sin2f0t的幅值頻譜。心1.答：sin2fztj1(ffz)(ffz)1cos2f0t2(ff0)(ff0)F(f)Aj(ffz)(ffz)j(ff0fz)(ff°fz)(ff°fz)(ff°fz)24AF(f)-j2(ffz)2(ffz)(ff0fz)(ff0fz)(ff0fz)(ff0fz)48-4.舉例說明用應(yīng)變片進(jìn)行測量時為什么要溫度補(bǔ)償？常采用的溫度補(bǔ)償方法有哪幾種？答：溫度變化所引起的應(yīng)變片的電阻變化與試件應(yīng)變所造成的電阻變化幾乎有相同的數(shù)量級，不采用溫度補(bǔ)償測量精度無法保證。例

23、如采用敏感柵材料測梁受力情況，不采用溫度補(bǔ)償?shù)脑挄頊y量誤差，常用的補(bǔ)償法有橋路補(bǔ)償法和應(yīng)變片自補(bǔ)償法。8-7.應(yīng)變效應(yīng)和壓阻效應(yīng)二者有何不同？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)？半導(dǎo)體受答：(1)金屬絲的電阻隨它所受的機(jī)械變形的大小而發(fā)生相應(yīng)的變化叫應(yīng)變效應(yīng)；力作用時，由于載流遷移率變化使電阻發(fā)生變化稱為壓阻效應(yīng)(2)前者基于應(yīng)變效應(yīng)，后者基于壓阻效應(yīng)(3)電阻應(yīng)變片溫度穩(wěn)定性好，線性度高，應(yīng)變范圍廣，粘貼方便但靈敏度不高，橫向效應(yīng)，機(jī)械滯后大，半導(dǎo)體應(yīng)變片，尺寸，橫向效應(yīng)，機(jī)械滯后都很小，靈敏系數(shù)大，輸出也大，但穩(wěn)定性差，測較大應(yīng)變非線性嚴(yán)重。8-10.用圖表示

24、由等強(qiáng)度梁來做一荷重(測力)傳感器,以四片應(yīng)變片 R1=R2=R3=R作變換元件組成全橋形式，其供橋電壓為6V,問：(1)其應(yīng)變片如何粘貼組成全橋比較合理？畫出應(yīng)變片布置圖及橋路及橋路連接圖。(2)求其電壓輸出值(K1=K2=K3=K4=R4 (R3)R2 (R1)U scRRUsrk xU sr12 x8-11 . R1、R2是性能完全相同的兩個應(yīng)變片，R為式布片，試問：R1、R2同阻值的無感電阻，若按題圖方(1)(2)(3)測拉力但不受彎矩影響應(yīng)如何構(gòu)成測量橋路?欲測其彎矩而不受拉力的影響，應(yīng)如何連橋?上述兩種連橋方式中，是否有溫度補(bǔ)償作用?(1 )R1與R2相對，若拉伸則RRiR ,R2

25、R2Uscscsr 。(2) R與R2相鄰，測彎矩時RR1R, R2R2R ,此時U scsr。答：(3) R為同阻值無感電阻，沒有溫度補(bǔ)償作用。8-12 .兩金屬片R和R阻值均為120,靈敏系數(shù)K=2,兩應(yīng)變片一個受拉、另一個受壓,u 6V。求:應(yīng)變均為800106。兩者接入差動直流電橋，電源電壓R(1) R和R(2)電橋輸出電壓u0。R31答：(1)kg1.610,R1.92101RQ(2) u0u4.8103V2R8-15.有一電阻值R120，靈敏度系數(shù)k2.0,其電阻溫度系數(shù)2.0106/C,線膨脹系數(shù)112106/C的電阻應(yīng)變片貼于線膨脹系數(shù)為214.2106/C的工件上，若工件在外

26、力作用下產(chǎn)生應(yīng)變量為200106，試問：(1)當(dāng)溫度改變4C時，如果未采取溫度補(bǔ)償措施，電阻變化量為多少?(2)由于溫度影響會產(chǎn)生多大的相對誤差？答：(1)R%tR0k(21)t=1202.010641202.0(14.212)1064=3.07210t5t(21)t1.28105k誤差6.4%總8-16.一個量程為10kN的應(yīng)變力傳感器，其彈性元件為薄壁圓筒，外徑20mm內(nèi)徑16mm在其表面貼8片應(yīng)變片，4片沿周向貼，應(yīng)變片的電阻值均為120，靈敏度系數(shù)為2,泊松比為，材料彈性模量E2.11011Pa,畫出此傳感器的應(yīng)變片貼片位置及全橋電路。當(dāng)此傳感器在軸向受力時，要求：(1)計算傳感器在滿

27、量程時各應(yīng)變片電阻變化量；(2)當(dāng)供橋電壓為12V時，計算傳感器的輸出電壓。8.42 10 4, R R 0.101 R則 0滿量程時f10 kN答：(1)設(shè)周向貼的應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?，軸向?yàn)镕_22?。―d）42.5310 4k' Usc 44 Usr k Usr(148-17 .有一電橋，已知工作臂應(yīng)變片阻值為1202)1.31 10 2V,靈敏度k 2.0 ,其余橋臂阻值也為120,供橋電壓為3V,當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?0 10和1000 10時，分別求出單臂和雙臂電路的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。答：應(yīng)變?yōu)?0 10 6 時單臂Usc4kUsr10 101.510雙臂UscUsr

28、2 101010 5應(yīng)變?yōu)?010 6時單臂UscUsr1000101.5103雙臂Usc2kUsr1-2 1000 10 210 3應(yīng)變?yōu)?0106的應(yīng)變片所求得的輸出電壓靈敏度更高，且雙臂比單臂的靈敏度高8-20.題圖為一直流應(yīng)變電橋。圖中Usr4V,R1=R2=R3=R4=20，試求:(1) R1為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻。當(dāng)R1的增量為R11.2時，求電橋輸出電壓Usc。(2) R1、R2都是應(yīng)變片，且批號相同，感受應(yīng)變的極性和大小都相同，其余為外接電阻,求電橋輸出電壓Usc。(3)題(2)中，如果R2與R1感受應(yīng)變的極性相反，且R1R21.2,求電橋輸出電壓Usc。答：(1)電橋單

29、臂工作時一1R一11.2UscUsr40.014R4120(2)雙臂工作，R1產(chǎn)生正R變化，R2也產(chǎn)生反R變化所以電橋無輸出，Usc=0V(3)雙臂工作,R1產(chǎn)生正 R變化，R2也產(chǎn)生負(fù) R變化Uscsc評Usr1 122 1204 0.029-2.畫出壓電元件的兩種等效路。答：略9-3.電荷放大器要解決的核心問題是什么？試推導(dǎo)其輸出關(guān)系。答：核心問題：將高內(nèi)阻的電荷源轉(zhuǎn)換為低內(nèi)阻的電壓源，而且輸出電壓下比于輸入電荷UokQCa Cc Ci (1 k)Cf當(dāng)(1k)Cf?CaCcCi時U09-4.何謂電壓靈敏度和電荷靈敏度？兩者間有什么關(guān)系?答：電壓靈敏度Ku是單位機(jī)械量作用在傳感器上產(chǎn)生的電

30、壓大小電荷靈敏度Kq是單位機(jī)械量作用在傳感器上產(chǎn)生的電荷大小兩者關(guān)系:KuKqC9-5.簡述壓電式加速度傳感器的工作原理。答：測量時，將傳感器基座與度件剛性固定在一起。當(dāng)傳感器受振動時，由于彈簧的剛度相當(dāng)大，而質(zhì)量塊的質(zhì)量相對較小，可以認(rèn)為質(zhì)量塊的慣性很小。因此質(zhì)量塊感受與傳感器基座相同的振動，并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣，質(zhì)量塊就有一正比于加速度的交變力作用在壓電片上。由于壓電片具有壓電效應(yīng)，因此在它的兩個表面上就產(chǎn)生交變電荷（電壓），當(dāng)振動頻率遠(yuǎn)低于傳感器的固有頻率時，傳感器的輸出電荷（電壓）與作用力成正比，即與試件的加速度成正比。9-8.壓電式傳感器的上限頻率和下限頻率各取

31、決于什么因素？答：上限頻率：傳感器的機(jī)械特性下限頻率：測量電路的時間常數(shù)9-9.分析壓電式加速度傳感器的頻率響應(yīng)特性。若測量電路C1000pF,R500M傳感器固有頻率f030kHz，相對阻尼比系數(shù)0.5,求幅值誤差在2%以內(nèi)的使用頻率范圍。答：壓電式加速度傳感器屬于二階系統(tǒng)，其頻率響應(yīng)特性與二階系統(tǒng)類似1602f0188.5kHz,-5.3110611i2%«（2）2得：180.96kHz192.1kHz（舍去）07.54kHz即0f1.2kHz11-1.下面三種說法哪種正確：熱電偶的電動勢大小。1取決于熱端溫度；取決于熱端和冷端溫度；。取決于熱端和冷端溫度之差。為什么？答：正確，

32、因?yàn)闊犭娕伎偟碾妱觿莸拇笮榧礊閮蓚€接點(diǎn)分熱電動勢之差。它僅與熱電偶的電極材料和兩接點(diǎn)溫度有關(guān)。熱電偶的材料固定，所以取決于熱端和冷端溫度之差。11-2熱電偶的電動勢大小和熱電極的長短、粗細(xì)有關(guān)嗎？若熱電偶接有負(fù)載后，負(fù)載上得到的電壓和熱電極長短、粗細(xì)有關(guān)嗎？答：勢電偶的電動勢大小只與冷熱兩端的溫度和材料有關(guān)，而與電偶的分布形狀等任何因素都無關(guān)，負(fù)載上得到的電壓也是一樣與電極長短、精細(xì)無關(guān)。11-3熱電偶的冷端延長導(dǎo)線的作用是什么？使用冷端延長線(即補(bǔ)償導(dǎo)線)應(yīng)滿足什么樣的條件和注意什么問題？答：作用是使冷端遠(yuǎn)離工作端，并連同測量儀表一起放置到恒溫或溫度波動很小的地方，并替代中間部分最重的金屬

33、材料。使用的延長線在一定的范內(nèi)具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，只有冷端溫度恒定或配用儀表本身具有冷端溫度自動補(bǔ)償裝置時，用補(bǔ)償導(dǎo)線才有意義。11-5試比較熱電阻、熱敏電阻及熱電偶三種測溫傳感器的特點(diǎn)及對測量電路的要求。答：熱電阻：銅電阻線性很好，但測量范圍不寬，鉑電阻線性稍差，但其物理化學(xué)性能穩(wěn)定，復(fù)測性好，測量精度好，范圍寬。要求：測量電阻變化一般以熱電阻作電橋的一臂通過電橋?qū)y量電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)闇y量電壓變化，由動圈式儀表直接測量或經(jīng)放大器輸出。熱敏電阻：有較大的電阻溫度系數(shù)，靈敏度高，體積小，熱慣性小，響應(yīng)速度快，時間常量小，遠(yuǎn)距離測量時導(dǎo)線電阻影響不考慮，具有較好穩(wěn)定性但阻值分散性大

34、，復(fù)測性差非線性大，老化快。要求：用于測量儀器，自動控制，自動檢測，采用電橋法。熱電偶：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便精度高，熱電偶慣性小，且測局部溫度和便于遠(yuǎn)距離傳送與檢測。要求：使冷端遠(yuǎn)離工作點(diǎn)，采用價格低廉的導(dǎo)線來代替部分熱電偶導(dǎo)線，冷端溫度為0度為標(biāo)準(zhǔn)，不為0時需對儀表指示值加以修正，采用補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償冷端電勢變化值。11-6用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量爐t，室溫為20C時，從毫伏表讀出的熱電動勢為，問加熱爐的溫度t是多少？答：E(20,0)=E(t,0)=+=所以t=720C11-7試證明在熱電偶中接入第三種材料，只要接入的材料兩端的溫度相同，對熱電動勢沒有影響這一結(jié)論。答：熱電勢EABC(T,T0)

35、eAB(T)eBC(T0)eCA(T0)回路中各接點(diǎn)溫度都為T0eAB(T0)eBC(T0)eCA(T0)0eBC(T0)eCA(T0)eAB(T0)所以只要接入的第三種材料兩端的溫度相同，對熱電動勢沒有影響11-9參考電極定律有何實(shí)際意義？已知在某特定條件下，材料A與鉑電阻配對的熱電勢為，材料B與鉗配對的熱電勢必為，求出在此條件下，材料A與材料B配對后的熱電勢。答：意義，只要知道兩種導(dǎo)體分別與參考電極組成熱電偶的電動勢，不可以依據(jù)參考電極定律計算出這兩種導(dǎo)體組成熱電偶時的熱電動勢，從而簡化了熱電偶的選配工作。eAB(T,T0)eAC(T,T0)eBC(T,T0)13.9678.3455.62

36、2mV13-3.簡述應(yīng)筒式測壓傳感器是如何進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)?。?yīng)變筒式測壓傳感器與應(yīng)變管式測壓傳感器的主要區(qū)別是什么？答：筒式應(yīng)變測壓傳感器利用在工作應(yīng)變片上加上補(bǔ)償應(yīng)變片，其位置不受力的作用，組成測量電路時把工作應(yīng)變片與補(bǔ)償片組成臨臂。主要區(qū)別：筒式測壓傳感器把傳感器放在測量位置的測量孔中，壓力傳動到應(yīng)變筒的內(nèi)壁，使應(yīng)變筒外壁膨脹，發(fā)生彈性變形。在應(yīng)變筒外壁的中部沿圓周方向貼有一片或兩片應(yīng)變片，以感受應(yīng)變筒受壓力作用時所產(chǎn)生的應(yīng)變，是利用彈性元件的應(yīng)力應(yīng)變特性的壓力測量系統(tǒng)。而應(yīng)變管式測壓傳感器則是使壓力P作用在活塞的一端，活塞把壓力轉(zhuǎn)化為集中力F作用在在應(yīng)變管上，使應(yīng)變管產(chǎn)生軸和，軸向壓縮彈性變形。屬于利用彈性敏感元件的壓力集中力特性的壓力系統(tǒng)。13-7.用框圖說明常用應(yīng)變片及壓電式壓力測量系統(tǒng)的組成，并說明各功能單元的作用。