測試技術(shù)課后題答案5電路

1、閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。有勇氣承擔(dān)命運這才是英雄好漢。1習(xí)題55.1以阻值R=120Q,靈敏度K=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120 Q的固定電阻組成電橋, 供橋電壓為2V,并假定負載為無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?u e和2000 口£時，求出單臂 工作的輸出電壓。若采用雙臂電橋，另一橋臂的應(yīng)變?yōu)?2 m e和2000 ue時，求其輸出電 壓并比較兩種情況下的靈敏度。解單臂工作：應(yīng)變?yōu)?2u £ 時,UBD /=ix2x2x2xio-6 =2x10_6V應(yīng)變?yōu)?2000 u £ 時， Ubd = LuqK£ = x 2x2x 2000x IO

2、-6 = 2xl03 V44雙臂工作：應(yīng)變?yōu)?u £時，Sd =£"oK(£i-£2)= £x2x2x(2xlO"+2xlO") = 4xlO"v 應(yīng)變?yōu)?000 n £時，UBD = UqK -£2) = |x2x2x(2000xIO"6 + 2000xIO-6) = 4000xlO"6V 顯然，雙臂工作時，靈敏度增加了一倍。5.2有人在使用電阻應(yīng)變片時，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？說明

3、為什么？半橋雙臂各串聯(lián)一片。半橋雙臂各并聯(lián)一片。解：工作臂為多個應(yīng)變片串聯(lián)的情況。&、&橋臂由個應(yīng)變片串聯(lián)，R3 = & = R，當(dāng)&橋臂的個R都有增量&時, 則電橋輸出：U 臺二匕1卞込bd 4 nR 4 n 幺 R“0 定時，橋臂應(yīng)變片相串聯(lián)后并不能使電橋輸出增加。但是橋臂阻值增加，在保證電流 不變的情況下，可適當(dāng)提高供橋電壓，使電橋輸出增加。在一個橋臂上有加減特性。H5-S半尋電橋的輅出工作臂并聯(lián)的情況。(R + M).名 R /MPPR + AR +丄"“77-1“ _UQ M S AR/n2 _U0 1 A _t/0 1e4 &

4、;4 R/n 4 n R 4 n采用并聯(lián)電阻方法也不能增加輸出。5.3用電阻應(yīng)變片接成全橋，單臂工作，測量某一構(gòu)件的應(yīng)變，已知其變化規(guī)律為 £(/)= 0.5cosl0f + 0.25 coslOOz如果電橋激勵電壓是w0 = 2suiioooor0求此電橋輸出信號的頻譜。解輸出1kidbd - %K£ = 一siiil0000r(0.5cosl0r + 0.25cosl00r)=號(0.5sinl001" + 0.5 sin 9990/ + 0.25sinl0100t + 0.25 sin 9900f) 5.4已知調(diào)幅波(100 4- 30 cos2Mj + 2

5、0cos67dcos27 f)其中 fc = 10 kHz, f = 500 Hz試求所包含的各分量的頻率及幅值；繪出調(diào)制信號與調(diào)幅波的頻譜。解兀(/) = 100 cos 2nfct + 30 cos cos 2itfct + cos cos 2Ttfct=100cos2或/ + 15cos2tc(£ +£)/ + 15cos27T(£ 一/) + 10cos2jt(£ +3/；“ + 10cos27T(£ -3/“=100 cos27tlXIIIt +15 cos 2105001 +15 cos 27:95001 +10 cos 2n 11

6、500 r +10 cos 27C85001調(diào)幅波的頻譜如表。表調(diào)幅波的頻譜頻率Hz10,00010,5009,50011,500&500幅值100151510105.5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)載波信號是頻率為九的正弦波, 試求： 各環(huán)節(jié)輸出信號的時域波形； 各環(huán)節(jié)輸出信號的頻譜圖。閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。sin解原信號時域波形，頻譜圖如圖第二次乘法運算后頻譜圖有勇氣承擔(dān)命運這才是英雄好漢。55.6交流應(yīng)變電橋的輸出電壓是一個調(diào)幅波。設(shè)供橋電壓為E0=siii20f,電阻變化 量為A7?(r) = 7?0 cos2，單臂工作，其中/0 »

7、 / o試求電橋輸出電壓匕(。的頻譜。解：ex (/) = sn.2TtfQt-cos2Ttft=扣in2心 + f )t + sin 2心-加 O5.7 一個信號具有從100Hz到500Hz范圍的頻率成分，若對此信號進行調(diào)幅，試求調(diào)閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。 幅波的帶寬，若載波頻率為10kHz,在調(diào)幅波中將出現(xiàn)那些頻率成分？解調(diào)幅波帶寬為l,000Hzo調(diào)幅波頻率成份為10,10010,500Hz以及9、5009,900Hz。5.8選擇一個正確的答案：將兩個中心頻率相同的濾波器串聯(lián)，可以達到： 擴大分析頻帶； 濾波器選擇性變好，但相移增加； 幅頻、相頻特性都得到改善選bo兩個

8、中心頻率相同的濾波器串聯(lián)，總幅頻特性為兩個濾波器的乘積，因此通帶 外的頻率成分將有更大的衰減斜率?？偟南囝l特性為兩個濾波器的疊加，所以相角變化更 加劇烈。5.9什么是濾波器的分辨力？與那些因素有關(guān)？濾波器的分辨力是指濾波器分離信號中相鄰頻率成分的能力。濾波器的分辨力與濾波 器的帶寬有關(guān)，通常帶寬越窄分辨率越高。5.10設(shè)一帶通濾波器的下截止頻率為上截止頻率為£2，中心頻率為/；，試指 出下列技術(shù)中的正確與錯誤。倍頻程濾波器fc2 = y2 fc 0錯誤Z-2 = Z2/Z1 £ = Jfcfc2正確 濾波器的截止頻率就是此通頻帶的幅值-3dB處的頻率。正確 下限頻率相同時，

9、倍頻程濾波器的中心頻率是倍頻程濾波器的中心頻率的邁倍。正確1/3九=2丁九=2"6 幾；f2n=!2fci 心/九=25.11 一 1/3倍頻程濾波器，其中心頻率無=500 Hz,建立時間Te = 0.8s。求該濾波器: 帶寬B；上、下截止頻率九、仁；若中心頻率改為無=200Hz,求帶寬、 上下截止頻率和建立時間。解：fci = 2*2 fn = 21/6 X500 = 0.891 x500 =445.5Hzfc2 = 2n/2 fn = 21/6 x500 = 1.122 x500 = 561 .OHzB = fc2 - £ = 561.0-445.5 = 115.5Hz

10、若中心頻率改為無=200 Hz = S|22 = 115.5x0.4 = 46.2H2Te =7；B/Br = 7；/M/A，=0-8x500/200 =2s52 +as + b25.12 濾波器具有如下傳遞函數(shù)H(s)=K(sS求其幅頻、相頻特性。并說明濾波器的類型。 解：恥id 一仝F)= 7CW1(5)-W2(5)其中l(wèi)a (加)1=1lacoy(b2 - co1)2 +(cia>)2幅頻特性|H(溝)| = K(|HQ礎(chǔ)-円2(冋)|) = K(1 一 Q(b _相頻特性口( x b2-co2-jaco “ (b2-co2)2 - aco)2 - jlaco(b2 - co1)

11、a 血=k"2.ciG)(b co)(p(eo) = arc tanr(b2-co2)2-(aco)2帶阻濾波器。5.13圖5.35所示的磁電指示機構(gòu)和內(nèi)阻的信號源相連，其轉(zhuǎn)角&和信號源電壓，的 關(guān)系可用二階微分方程來描述，即I d26 (nAB)2 de 門 nAB rr K dt K(R+£)df K(尺+K)設(shè)其中動圈部件的轉(zhuǎn)動慣量Z=2.5xl0-5kg-m2,彈贊剛度7C=10-3Nm rad-1,線圈 匝數(shù)"=100,線圈橫截面積A = 10-4m2,線圈內(nèi)阻&為75Q,磁通密度B為150Wb.nr1 和信號內(nèi)阻尺為125G。 試求該系

12、統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度； 為了得到的阻尼比，必須把多大的電阻附加在電路中？改進后系統(tǒng)的靈敏度為多 少？閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。解因為信號靜態(tài)時dedt dt=0因此，信號的靜態(tài)靈敏度阻尼比改進后于是，有nABKg +RJ100x10x15010一"125 + 75)= 7.5xad/V“ (nAB)2(lOOx KT4 x 150尸 2jKI (/?, + RJ 2a/10-3 x2.5x10-5 (125+75) =35.6J = ©(& + RJ/R = 35.6(125 +75)/7? = 0.7/?«10200Q所以，附加電阻 心=尺一（

13、尺 + 尺）= 10200 （125 + 75） = 10x10? =10KQ改進后的靈敏度S' = S(R. + Rt)/R = 7.5(125 + 75)/10200 = 0.147 rad/V5.14設(shè)有一低通濾波器，其帶寬為300Hz。問如何與磁帶紀錄儀配合使用，使其分別 當(dāng)作帶寬為150Hz和600Hz的低通濾波器使用？答：使重放速度為記錄速度的2倍，即使時間尺度壓縮，這樣所得到信號頻帶就可以 加寬至600Hz；使重放速度為記錄速度的1/2,即使時間尺度伸長，這樣所得到信號頻帶就 可以變窄至150Hz。5.15 一個測力傳感器的開路輸出電壓為95mV,輸出阻抗為500 Qo為

14、了放大信號電 壓，將其連接一個增益為10的放大器。若放大器輸入阻抗為4kQ或和1MQ,求輸入負載 誤差。解 傳感器可以模擬為一個串連500 Q電阻的95mV的電壓發(fā)生器。當(dāng)它和放大器連接時，如圖所示。解出電流:VR0.095500 + 4000=0.0211111A放大器輸入電阻上的電壓為:95 mVV=/?/=4000 x 0.0211X 103 =84.4mV因此，負載誤差為106mV或者傳感器無負載時輸出的ll%o同理，用1MQ電阻代替4kQ的電阻，誤差變?yōu)?.047mV或者是0.05%。5.16 P A741運放同相放大器的增益為10,電阻&=10kQ,確定電阻心的值。741

15、運算放大器的增益帶寬積（GBP）為1MHz,求頻率為10000Hz的正弦輸入電壓的截止頻 率和相位移動。解增益V有勇氣承擔(dān)命運這才是英雄好漢。7令/?i=10kQ,可計算出尺2為90kQo由于741運算放大器的增益帶寬積(GBP)為1MHz, 求截止頻率106=lo=100 kHz頻率為10kHz時的相角:0"為F這意味著輸出和輸入之間相角差為5.7°,即約為周期的L6%。5.17實驗中用以供給加熱器的公稱電壓為120V。為記錄該電壓，必須采用分壓器使 之衰減，衰減器的電壓衰減系數(shù)為15。電阻心和尺2之和為1000 Q o(a) 求Ri、R?和理想電壓輸出。(忽略負載效應(yīng))

16、(b) 若電源阻抗凡為1Q，求真實輸出電壓匕和在匕上導(dǎo)致的負載誤差。(c) 若分壓器輸出端連接一輸入阻抗為5000 Q的記錄儀，輸出電壓(即記錄儀輸入電壓) 和負載誤差各為多少？解(a)匕二 1 二 R?二人2V. 15&+R1000R2 = 66.7Q& =1000667 = 9333G理想電壓輸出為120/15=8Vo(b)在全電路中，包括電源阻抗，如圖E(a)所示。解得環(huán)電路的電流1201 + 933.3 + 66.7= 0.1199A于是，輸出電壓V()=0.1199 x66.7 = 7.997 V則誤差為0.003V或0.04%。(c)若分壓器輸出端連接輸入阻抗為50

17、00Q的記錄儀。電路如圖E(b)所示。心和Ri 為并連電阻，并連后阻值為65.8 Qo解該環(huán)電路，可得1201 + 933.3 + 65.8= 0.1200 A= 7 = 0.1200 x65.8 = 7.9 V：933.3 Q1 on /八V ,釘劉V>66.7 0L_os/vR2專933.3 Q圖 E(a)圖 E(b)66.7 Q 厶 5000 Q于是，負載誤差為0.10V或1.3%o注負載的問題主要是記錄儀輸入阻抗過小。為此，可以在校準過程中通過微量調(diào)整R2 來消除負載誤差?；蛟诜謮浩骱陀涗泝x之間安裝高輸入阻抗并且增益恒定的放大器，諸如 同相放大器，來解決負載問題。也可以通過減少&+心之和來縮小負載誤差，但這會增加 在電阻上的功率損耗，其值約為14Wo5.18 一壓力測量傳感器需對上至3Hz的振動作出相應(yīng)，但其中混有60Hz噪聲。現(xiàn)指 定一臺一階低通巴特沃斯濾波器來減少60Hz的噪聲。用該濾波器，噪聲的幅值能衰減多 少？解 可由下式求得3和60Hz之間的倍頻程數(shù)3x2" =60解得=4.3倍頻程。因每倍頻程衰減6dB,總