賈民平《測(cè)試技術(shù)》課后習(xí)題答案

./測(cè)試技術(shù)習(xí)題〔P29解：瞬變信號(hào)－指數(shù)衰減振蕩信號(hào),其頻譜具有連續(xù)性和衰減性.準(zhǔn)周期信號(hào),因?yàn)楦骱?jiǎn)諧成分的頻率比為無理數(shù),其頻譜仍具有離散性.周期信號(hào),因?yàn)楦骱?jiǎn)諧成分的頻率比為無理數(shù),其頻譜具有離散性、諧波性和收斂性.解：x<t>=sin2的有效值〔均方根值：解：周期三角波的時(shí)域數(shù)學(xué)描述如下：0T0T0/2-T0/21x<t>t......〔1傅里葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展開：,式中由于x<t>是偶函數(shù),是奇函數(shù),則也是奇函數(shù),而奇函數(shù)在上下限對(duì)稱區(qū)間上的積分等于0.故0.因此,其三角函數(shù)展開式如下：<<n=1,3,5,…其頻譜如下圖所示：00A<>03050003050<>單邊幅頻譜單邊相頻譜單邊幅頻譜單邊相頻譜〔2復(fù)指數(shù)展開式復(fù)指數(shù)與三角函數(shù)展開式之間的關(guān)系如下：C0=aC0=a0CN=<an-jbn>/2C-N=<an+jbn>/2RReCN=an/2ImCN=-bn/2故ReReCN=an/2ImCN=-bn/2＝0虛頻譜實(shí)頻譜0虛頻譜實(shí)頻譜0ReCn03050-0-30-500ImCn03050-0-30-50雙邊相頻譜雙邊幅頻譜0雙邊相頻譜雙邊幅頻譜003050-0-30-50003050-0-30-50解：該三角形窗函數(shù)是一非周期函數(shù),其時(shí)域數(shù)學(xué)描述如下：0T0T0/2-T0/21x<t>t用傅里葉變換求頻譜.XX<f>T0/202T02T0f6T06T0<f>02T04T06T02T04T06T04T04T0f解：方法一,直接根據(jù)傅里葉變換定義來求.方法二,根據(jù)傅里葉變換的頻移特性來求.單邊指數(shù)衰減函數(shù)：其傅里葉變換為其傅里葉變換為根據(jù)頻移特性可求得該指數(shù)衰減振蕩函數(shù)的頻譜如下：1/a根據(jù)頻移特性得下列頻譜1/a根據(jù)頻移特性得下列頻譜解：利用頻移特性來求,具體思路如下：A/2A/2A/2A/2當(dāng)f0<fm時(shí),頻譜圖會(huì)出現(xiàn)混疊,如下圖所示.解：卷積卷積1-T/2Tw<t>0w<t>-T1cos0t0t由于窗函數(shù)的頻譜,所以其頻譜圖如上圖所示.解：第二章習(xí)題〔P68==解：--解：解：若x<t>為正弦信號(hào)時(shí),結(jié)果相同.第三章習(xí)題〔P90解：S＝S1S2S3=80nc/MPa×0.005V/nc×25mm/V=10mm/MPa△P=△x/S=30mm/10<mm/MPa>=3MPa解：S＝S1S2=404×10-4Pc/Pa×0.226mV/Pc=9.13×10-3mV/PaS2=S/S1==2.48×108mV/Pc解:=2s,T=150s,=2π/T300－×100=200.35℃300＋×100=399.65℃故溫度變化范圍在200.35~399.65℃.解:=15s,T=30/5=6s,=2π/Th高度處的實(shí)際溫度t=t0-h*0.15/30而在h高度處溫度計(jì)所記錄的溫度t‘＝A<>t＝A<>〔t0-h*0.15/30由于在3000m高度溫度計(jì)所記錄的溫度為－1℃,所以有－1=A<>〔t0-3000*0.15/30求得t0=－0.75℃當(dāng)實(shí)際溫度為t＝－1℃時(shí),其真實(shí)高度可由下式求得：t=t0-h*0.15/30,h=<t0-t>/0.005=<-0.75+1>/0.005=50m解：<1>則≤7.71×10－4S<2><>=arctg=-arctg〔=－13.62°解：＝0.04S,〔1當(dāng)f=0.5Hz時(shí),〔2當(dāng)f=1Hz時(shí),〔3當(dāng)f=2Hz時(shí),解：＝0.0025S則＜131.5〔弧度/s或f＜/2π＝20.9Hz相位差：<>=arctg=-arctg<>=－18.20°解：fn=800Hz,=0.14,f=4004－9第四章習(xí)題〔P1274－9解：由得4－104－10解：QCQCaRaCcRiCi由Su=U0/a,Sq=Q/a得：Su/Sq=U0/Q=信號(hào)的調(diào)理與記錄〔P1621．以阻值,靈敏度S=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為的固定電阻組成電橋,供橋電壓為3V,并假定負(fù)載為無窮大,當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?和2000是,分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓,并比較兩種情況下的靈敏度.解：<1>對(duì)于電阻型應(yīng)變片來說,當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)闀r(shí)：?jiǎn)伪垭姌虻妮敵鲭妷簽椋弘p臂電橋的輸出電壓為：<2>當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)闀r(shí)：?jiǎn)伪垭姌虻妮敵鲭妷簽椋弘p臂電橋的輸出電壓為：通過計(jì)算可知：雙臂電橋的靈敏度比單臂電橋高一倍.2．有人在使用電阻應(yīng)變片時(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,在下列情況下,是否可提高靈敏度？說明為什么？1半橋雙臂各串聯(lián)一片.2>半橋雙臂各并聯(lián)一片.解：<1>未增加電阻應(yīng)變片時(shí),半橋雙臂的靈敏度為：當(dāng)半橋雙臂各串聯(lián)一片時(shí)：簡(jiǎn)化電路,設(shè)時(shí),計(jì)算得：,所以不能提高靈敏度.<2>當(dāng)半橋雙臂各并聯(lián)一片時(shí)：簡(jiǎn)化電路,設(shè)時(shí),計(jì)算得：,所以也不能提高靈敏度.3.用電阻應(yīng)變片接成全橋,測(cè)量某一構(gòu)件的應(yīng)變,已知其變化規(guī)律為如果電橋激勵(lì)電壓是.求此電橋輸出信號(hào)的頻譜.解：<1>電橋輸出電壓,其中為電阻應(yīng)變片的靈敏度,所以得：因?yàn)椋核裕?lt;2>4．已知調(diào)幅波其中,試求：1所包含的各分量的頻率及幅值；2繪出調(diào)制信號(hào)與調(diào)幅波的頻譜.解：1各分量頻率及幅值為：,,,,,2調(diào)制信號(hào)頻譜圖：調(diào)幅波的頻譜圖：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(hào)是頻率為的正弦波,試求：1各環(huán)節(jié)輸出信號(hào)的時(shí)域波形；2>各環(huán)節(jié)輸出信號(hào)的頻譜圖.解：<1>原信號(hào)時(shí)域波形：,頻譜圖：<2>第一次乘法運(yùn)算后時(shí)域波形：,頻譜圖：<3>第二次乘法運(yùn)算后頻譜圖：低通處理后時(shí)域波形：〔幅值為原信號(hào)的一半,頻譜圖：6．交流應(yīng)變電橋的輸出電壓是一個(gè)調(diào)幅波.設(shè)供橋電壓為,電阻變化量為,其中.試求電橋輸出電壓的頻譜.解：<1>電橋輸出電壓<2>因?yàn)?所以：7．一個(gè)信號(hào)具有從到范圍的頻率成分,若對(duì)此信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅,試求：1調(diào)幅波的帶寬將是多少？2若載波頻率為,在調(diào)幅波中將出現(xiàn)那些頻率成分.解：〔1調(diào)波帶寬為500-100=400Hz.〔2調(diào)幅波頻率成份為10100~10500Hz以及－9900~－9500Hz.8．選擇一個(gè)正確的答案：將兩個(gè)中心頻率相同的濾波器串聯(lián),可以達(dá)到：a>擴(kuò)大分析頻帶；b>濾波器選擇性變好,但相移增加；c>幅頻、相頻特性都得到改善解：b9．什么是濾波器的分辨力？與那些因素有關(guān)？解：濾波器的分辨力是指濾波器有效的辨別緊密相鄰量值的能力.濾波器的分辨力與濾波器的帶寬有關(guān),通常越窄則分辨率越高.10．設(shè)一帶通濾波器的下截止頻率為,上截止頻率為,中心頻率為,試指出下列技術(shù)中的正確與錯(cuò)誤.1頻程濾波器.2>3>濾波器的截止頻率就是此通頻帶的幅值處的頻率.4>下限頻率相同時(shí),倍頻程濾波器的中心頻率是倍頻程濾波器的中心頻率的倍.解：1錯(cuò)誤：式中n稱為倍頻程數(shù).當(dāng)n=1稱為倍頻程濾波器；若n=1/3稱為1/3倍頻程濾波器.234.根據(jù)〔1式中的公式推導(dǎo).11．有一倍頻程濾波器,其中心頻率,建立時(shí)間.求該濾波器：1帶寬2上、下截止頻率、3若中心頻率改為,求帶寬、上下截止頻率和建立時(shí)間.解:1=115.78Hz2=445.45Hz=561.23Hz3=46.31Hz=178.18Hz=224.49Hz<C是常數(shù)> 12.一濾波器具有如下傳遞函數(shù),求其幅頻、相頻特性.并說明濾波器的類型.解：<1>由可得頻率響應(yīng)函數(shù)<2>所以幅頻特性：相頻特性：根據(jù)它的幅頻特性可知：低通濾波器13．圖所示的磁電指示機(jī)構(gòu)和內(nèi)阻的信號(hào)源相連,其轉(zhuǎn)角和信號(hào)源電壓的關(guān)系可用二階微分方程來描述,即設(shè)其中動(dòng)圈部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為,彈簧剛度為,線圈匝數(shù)為,線圈橫截面積為,線圈內(nèi)阻為,磁通密度為和信號(hào)內(nèi)阻為.1>試求該系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度.2為了得到0.7的阻尼比,必須把多大的電阻附加在電路中？改進(jìn)后系統(tǒng)的靈敏度為多少？圖:動(dòng)圈式磁電指示機(jī)構(gòu)解：1因?yàn)樾盘?hào)靜態(tài)時(shí)所以 因此信號(hào)的靜態(tài)靈敏度2所以=6781.2改進(jìn)后的靈敏度14．設(shè)有一低通濾波器,其帶寬為.問如何與磁帶紀(jì)錄儀配合使用,使其分別當(dāng)作帶寬為和的低通濾波器使用？解：<1>把記錄磁帶慢錄快放即使時(shí)間尺度壓縮,這樣所得到信號(hào)頻帶就可以加寬;

<2>同理,把記錄磁帶快錄慢放即使時(shí)間尺度伸長(zhǎng),這樣所得到信號(hào)頻帶就可以變窄,所以,只要改變磁帶的時(shí)間尺度,就可以實(shí)現(xiàn)上面要求.第6章現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)〔P1891．一個(gè)6位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,分辨率為0.05V,若模擬輸入電壓為2.2V,試求其數(shù)字輸出量的數(shù)值.解：<1>參考電壓：VREF=0.05*26=3.2V<2>數(shù)字輸出量的數(shù)值：Dn=int<2.2/3.2*26>＝442．采用12位A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)10Hz信號(hào)進(jìn)行采樣,若不加采樣保持器,同時(shí)要求A/D采樣孔徑誤差小于1/2LSB時(shí),A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間最大不能超過多少？解：<1>由shannon定理：采樣間隔為：Δf≤1/<2fmax>=0.05s所以采樣頻率為：f≥20Hz<2>由f=1/<2n*T>≥20得轉(zhuǎn)換最大時(shí)間：T≤1/<20*2n>=0.0000122s3．如果要求一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器能分辨5mV的電壓,設(shè)其滿量程電壓為10V,試問其輸入端數(shù)字量至少要多少位？解：<1>由分辨率的表示方法及定義,且其滿量程為10V,所以：10/2n<0.005V<2>解得：n≥11即其輸入端數(shù)字量至少要11位.4．說明逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理.試設(shè)計(jì)一軟件模擬該A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程.答：<1>逐次逼進(jìn)式A/D轉(zhuǎn)換器是一種反饋比較轉(zhuǎn)換.將被測(cè)的輸入電壓V與一個(gè)推測(cè)電壓E相比較,根據(jù)比較結(jié)果大于或小于推測(cè)電壓的值,使之向輸入電壓逼進(jìn).<2>具體過程為:當(dāng)出現(xiàn)啟動(dòng)脈沖時(shí),移動(dòng)寄存器和鎖存器全清為零,故輸出也為零,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)時(shí)鐘到達(dá)時(shí),最高位寄存1,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后得推測(cè)電壓E,與輸入電壓V比較,若V>E則鎖1.之后移位寄存器右移一位,將當(dāng)前最高位寄存1,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后再比較,V>E時(shí)鎖1〔否則為0.直到移位寄存器右移溢出為止.此時(shí)右移脈沖作為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào),鎖存器的鎖存結(jié)果即為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果.5．簡(jiǎn)要說明計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)的主要功能及其技術(shù)要求.答：計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的主要組成部分包括：<1>傳感器：其功能為利用轉(zhuǎn)換功能,將外界信號(hào)變換為可直接測(cè)量的信號(hào).要求其具有可靠性〔在規(guī)定的使用條件和期限內(nèi)保持其計(jì)量性能的能力,選擇性〔輸出不受任何非被測(cè)量的影響,超然性〔不影響被測(cè)系統(tǒng)原來狀態(tài)的能力.<2>測(cè)量電路：其功能為將傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行再次變換、放大、衰減、濾波、調(diào)制和解調(diào)等,使它們成為便于顯示、記錄或進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的信號(hào).〔4輸入接口〔A/D：將經(jīng)過處理的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后輸入微機(jī).其技術(shù)要求包括：分辨率、精度、線性和量化誤差等.〔5計(jì)算機(jī)〔測(cè)試軟件：其功能為執(zhí)行以測(cè)試為目的的算法程序后,得到與被測(cè)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果,或者形成相應(yīng)的決策和判斷.〔智能測(cè)試〔6輸出接口〔D/A：其功能為將微機(jī)處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量后輸出,還可輸出數(shù)字量、開關(guān)量.其技術(shù)要求包括分辨率、單值性、精度等.〔7指示儀表、記錄儀表、報(bào)警控制裝置：其功能為根據(jù)輸出的信號(hào)進(jìn)行判斷、分析、顯示、報(bào)警或反饋控制被測(cè)過程.第7章位移測(cè)量〔P1、選用位移傳感器應(yīng)注意哪些問題？答：選用位移傳感器時(shí),除應(yīng)符合一般傳感器的選用原則外,其測(cè)量范圍、線性度和精確度對(duì)傳感器的合理選用尤為重要.1測(cè)量范圍：小位移測(cè)試可用電感式、差動(dòng)變壓器式、電容式、應(yīng)變式、渦流式、霍爾式、壓電式等,大位移測(cè)試可采用光柵、感應(yīng)同步器、磁柵等.數(shù)字式位移傳感器確定測(cè)量范圍的原則是：測(cè)量上限不準(zhǔn)傳感器過載,測(cè)量下限應(yīng)考慮示值相對(duì)誤差.2線性度：由于一些位移傳感器本身是非線性的,為了滿足測(cè)試精確度要求,在位移測(cè)試中常采用適當(dāng)方法給予校正、補(bǔ)償.3精確度：根據(jù)測(cè)試的目的和被測(cè)位移實(shí)際要求,盡可能選擇精密度較低的傳感器,以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益.2、利用電渦流傳感器測(cè)量物體的位移.試問：〔1如果被測(cè)物體由塑料制成,位移測(cè)量是否可行？為什么？〔2為了能夠?qū)υ撐矬w進(jìn)行位移測(cè)量,應(yīng)采取什么措施？應(yīng)考慮什么問題？答：<1>不可行.因?yàn)殡姕u流傳感器是電感傳感器的一種形式,是利用金屬導(dǎo)體在交變磁場(chǎng)中的渦流效應(yīng)進(jìn)行工作的,而塑料不是導(dǎo)體,不能產(chǎn)生渦流效應(yīng),故不可行.<2>可在該物體表面上鍍上一層金屬,使之在變化的磁場(chǎng)中或者磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),表層產(chǎn)生感應(yīng)電流,并自行閉合,從而形成渦流.應(yīng)考慮以下問題：導(dǎo)體的電阻率要高,消除加工過程中殘余的剩磁,避免導(dǎo)體表面有不同性質(zhì)的電鍍層,以防止影響靈敏度；被測(cè)物體的大小應(yīng)大于線圈直徑的1.8倍,若為圓柱體時(shí),其直徑應(yīng)大于線圈直徑的3.5倍.3、渦流位移傳感器測(cè)量位移與其它位移傳感器比較,其主要優(yōu)點(diǎn)是什么？渦流傳感器能否測(cè)量大位移？為什么？電渦流傳感器除了能測(cè)量位移外,還能測(cè)量哪些非電量？答：〔1電渦流式傳感器具有頻率響應(yīng)范圍寬,靈敏度高,測(cè)量范圍大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),不受油污等介質(zhì)影響,特別其具有非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn).<2>因?yàn)闇u流傳感器受變換磁場(chǎng)大小的限制,故它不能用于測(cè)量大位移.〔3渦流傳感器除了能夠測(cè)量位移外,還可測(cè)量：1由位移量變換而來的被測(cè)對(duì)象,如：位移振幅、表面粗糙度、轉(zhuǎn)速、零件尺寸、零件個(gè)數(shù)、零件厚度、回轉(zhuǎn)軸線誤差運(yùn)動(dòng)等測(cè)量；2由被測(cè)材質(zhì)物性變換來的被測(cè)對(duì)象,如溫度、硬度、渦流探傷等.第7章

振動(dòng)的測(cè)量〔P2211、某車床加工外圓表面時(shí),表面振紋主要由轉(zhuǎn)動(dòng)軸上齒輪的不平衡慣性力而使主軸箱振動(dòng)所引起.振紋的幅值譜如題圖8.1a所示,主軸箱傳動(dòng)示意圖如題圖8.1b所示.傳動(dòng)軸I、傳動(dòng)軸II和主軸III上的齒輪齒數(shù)為,,,.傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速=2000r/min.試分析哪一根軸上的齒輪不平衡量對(duì)加工表面的振紋影響最大？為什么？a>振紋的幅值譜 b>傳動(dòng)示意圖題圖

主軸箱示意圖及其頻譜解：1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率：軸I的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率：Hz軸II的轉(zhuǎn)速：<r/min>軸II的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率：Hz軸III的轉(zhuǎn)速：<r/min>軸III的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率：Hz2判別由計(jì)算結(jié)果知,軸II的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率=25<Hz>與幅頻圖A<f>中最大幅值處的頻率相吻合,故知軸II上的齒輪不平衡量對(duì)加工表面的振紋影響最大.2、某產(chǎn)品性能試驗(yàn)需要測(cè)試溢流閥的壓力響應(yīng)曲線〔即流量階躍變化時(shí),溢流閥壓力上升的過渡曲線.已知,該閥為二階系統(tǒng),穩(wěn)態(tài)壓力10MPa,超調(diào)量<20%.閥的剛度k=6400N/m,運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量m=0.1kg.試：1計(jì)算閥的固有頻率.2選用一種精度高、抗振性能好、可靠性高、頻率響應(yīng)特性能滿足上述測(cè)試要求的壓力傳感器.寫出其名稱、工作原理、量程、選用理由等.解：1閥的固有頻率為：Hz2>測(cè)量壓力的傳感器常用的有應(yīng)變式、壓阻式、壓電式、電容式等,根據(jù)題意,所要求的測(cè)量范圍為0~12MPa,并要求避開其共振頻率.應(yīng)變式壓力傳感器,如懸鏈膜片壓力傳感器其共振頻率較底〔30~50Hz,難以勝任本題的測(cè)試要求；壓阻式壓力傳感器工作頻率范圍可以在0到數(shù)百Hz,具有靈敏度高、重復(fù)性好、零漂小等特點(diǎn),測(cè)量范圍可以在0.014MPa~140MPa之間；壓電式壓力傳感器具有固有頻率高、慣性小、滯后小、體積小等特點(diǎn),可以測(cè)量幾百帕到幾百兆帕的壓力.電容式壓力傳感器利用電容方法測(cè)量壓力,由于是非接觸式測(cè)量,該傳感器具有靈敏度高、測(cè)量精度高、測(cè)量范圍大、抗振性能好、可靠耐用等特點(diǎn),在壓力測(cè)量中也得到廣泛的應(yīng)用.綜上所述,本題中可選用壓阻式、壓電式和電容式等多種壓力傳感器.3、用壓電式加速度傳感器及電荷放大器測(cè)量振動(dòng),若傳感器靈敏度為7pc/g,電荷放大器靈敏度為100mv/pc,試確定輸入a=3g時(shí)系統(tǒng)的輸出電壓.解：<1>求系統(tǒng)的總靈敏度：系統(tǒng)的總靈敏度為：S=7pc/g100mv/pc=700mv/g〔2根據(jù)已知條件,求解.當(dāng)輸入a=3g時(shí),系統(tǒng)的輸出電壓為：u=aS=3g700mv/g=2100mv4、若某旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分,為分析機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性,需要考慮的最高頻率為工作頻率的10倍,問：1>應(yīng)選擇何種類型的振動(dòng)傳感器,并說明原因？2>在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí),選用的采樣頻率至少為多少？解：1>機(jī)組工作頻率為：f=3000/60=50Hz,最高分析頻率：fh=10f=500Hz,〔1在工業(yè)上常見振動(dòng)傳感器有：電渦流振動(dòng)位移傳感器、磁電式振動(dòng)速度傳感器、壓電式振動(dòng)加速度傳感器三類,其中渦流傳感器頻率范圍為DC~20KHz以上,磁電式速度傳感器頻率范圍為10Hz~1500Hz左右,而壓電式加速度傳感器的頻率范圍為0.5Hz~10KHz左右,因此從頻率范圍的角度,三種傳感器均可采用.〔2但是,如果考慮到安裝的方便性,則最好選擇壓電式加速度傳感器,該類型傳感器可直接固定與機(jī)組機(jī)殼表面,精度高,頻響范圍寬,壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)；而磁電式速度計(jì)由于存在運(yùn)動(dòng)部件,壽命較短,且傳感器本身的質(zhì)量較重,附加質(zhì)量影響較大,故不建議采用.〔3若要求直接測(cè)量轉(zhuǎn)軸振動(dòng),則應(yīng)選用電渦流振動(dòng)位移傳感器以實(shí)現(xiàn)不接觸測(cè)量.2根據(jù)最高分析頻率及采樣定理的要求,系統(tǒng)采樣頻率不應(yīng)低于2fh=1000Hz,實(shí)際使用場(chǎng)合考慮到信號(hào)頻譜分析的精度,要求系統(tǒng)采樣頻率應(yīng)不低于2.56fh=1280Hz.如果為了能夠較好地復(fù)現(xiàn)振動(dòng)波形,則采樣頻率需要更高,如1600Hz.第8章噪聲的測(cè)量〔P2361.評(píng)價(jià)噪聲的主要技術(shù)參數(shù)是什么？各代表什么物理意義？答：<1>評(píng)價(jià)噪聲的主要技術(shù)參數(shù)有：聲壓和聲壓級(jí)、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí)、聲功率和聲功率級(jí)、頻率或頻譜、響度和響度級(jí)等.<2>物理意義分別如下：1聲壓與聲壓級(jí)：表示聲音壓力強(qiáng)弱的物理量.聲壓：聲波是在彈性介質(zhì)中傳播的疏密波即縱波,其壓力隨著疏密程度的變化而變化,所謂聲壓,是指某點(diǎn)上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值,單位為,即帕〔Pa；聲壓級(jí)：聲壓級(jí)定義為：<dB>,式中,P為聲壓,P0為聽閾聲壓.2聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級(jí)：是用能量的大小來表征聲音強(qiáng)弱的物理量.聲強(qiáng)：聲強(qiáng)是在聲的傳播方向上,單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的聲能量.以I表示,單位為/.聲強(qiáng)級(jí)：聲強(qiáng)與參考聲強(qiáng)<取>比值常用對(duì)數(shù)的10倍來表示,稱為聲強(qiáng)級(jí),亦是一種無量綱量,定義為：[dB]3聲功率及聲功率級(jí)：是聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的總能量的量度.聲功率：是聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的總能量,用表示,單位為瓦.聲功率級(jí)：聲功率和參考基準(zhǔn)聲功率<取10>的比值常用對(duì)數(shù)的10倍來表示聲功率級(jí),定義為：[dB].4頻率與頻譜頻譜：由強(qiáng)度不同的許多頻率純音所組成的聲音稱為復(fù)音,組成復(fù)音的強(qiáng)度與頻率的關(guān)系圖稱為聲頻譜,簡(jiǎn)稱頻譜.5響度與響度級(jí)為了把客觀上存在的物理量和人耳感覺的主觀量統(tǒng)一起來,引入一個(gè)綜合聲音強(qiáng)度量度——響度、響度級(jí).2.舉例說明如何確定寬帶噪聲的總響度？答：<1>噪聲總響度的計(jì)算,是以響度指數(shù)曲線為出發(fā)點(diǎn),這些曲線是在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上并考慮了聽覺某些方面的屬性后得出的.<2>計(jì)算時(shí),先測(cè)出噪聲的頻帶聲壓級(jí),然后從響度指數(shù)曲線圖中查出各頻帶的響度指數(shù),再按下式計(jì)算總響度.3.A、B、C三種不同計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)在測(cè)試噪聲中各有什么用途？答:<1>A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿倍頻程等響曲線中的40方曲線而設(shè)計(jì)的,它較好地模仿了人耳對(duì)低頻段<500Hz以下>不敏感,而對(duì)于1000～5000Hz聲敏感的特點(diǎn),用A計(jì)權(quán)測(cè)量的聲級(jí)來代表噪聲的大小,叫做A聲級(jí).A聲級(jí)是單一數(shù)值,容易直接測(cè)量,并且是噪聲的所有頻率成分的綜合反映,與主觀反映接近,故目前在噪聲測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用,并以它作為評(píng)價(jià)噪聲的標(biāo)準(zhǔn).<2>B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿70方等響曲線,對(duì)低頻有衰減；<3>C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效100方等響曲線,在整個(gè)可聽頻率范圍內(nèi)近于平直的特點(diǎn),它讓所用頻率的聲音近于一樣程度的通過,基本上不衰減,因此C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)表示總聲壓級(jí).4.噪聲測(cè)試中主要用哪些儀器、儀表？答:<1>噪聲的分析除利用聲級(jí)計(jì)的濾波器進(jìn)行簡(jiǎn)易頻率分析外;<2>還可以將聲級(jí)計(jì)的輸出接電平記錄儀、示波器、磁帶記錄器進(jìn)行波形分析;<3>或接信號(hào)分析儀進(jìn)行精密的頻率分析.5.噪聲測(cè)試中應(yīng)注意那些具體問題？答:噪聲測(cè)試中應(yīng)注意選取正確的測(cè)量部位,選取合適的測(cè)量時(shí)間,對(duì)本底噪聲要進(jìn)行修正,并且要排除干擾.詳細(xì)可參考教材內(nèi)容.6.聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn)方法有幾種？答：聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn)方法有：活塞發(fā)生器校準(zhǔn)法,揚(yáng)聲器校準(zhǔn)法,互易校準(zhǔn)法,靜電激勵(lì)校準(zhǔn)法,置換法等.第9章力、扭矩、壓力的測(cè)量〔P2561.如題圖10.1所示,在一受拉彎綜合作用的構(gòu)件上貼有四個(gè)電阻應(yīng)變片.試分析各應(yīng)變片感受的應(yīng)變,將其值填寫在應(yīng)變表中.并分析如何組橋才能進(jìn)行下述測(cè)試：<1>只測(cè)彎矩,消除拉應(yīng)力的影響；<2>只測(cè)拉力,消除彎矩的影響.電橋輸出各為多少？解：<1>組橋如題圖10.1-1.設(shè)構(gòu)件上表面因彎矩產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)棣?材料的泊松比為μ,供橋電壓為u0,應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)為K.各應(yīng)變片感受的彎應(yīng)變?nèi)珙}表10.1-1.題表10.1-1R1R2R3R4-μεε-εμε由式10.3可得輸出電壓其輸出應(yīng)變值為<2>組橋如題圖10.1-2.設(shè)構(gòu)件上表面因拉力產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)棣?其余變量同<1>的設(shè)定.各應(yīng)變片感受的應(yīng)變?nèi)珙}表10.1-2.題表10.1-2R1R2R3R4-μεεε-με由式10.3可得輸出電壓其輸出應(yīng)變值為2.一等強(qiáng)度梁上、下表面貼有若干參數(shù)相同的應(yīng)變片,如題圖10.2所示.梁材料的泊松比為μ,在力P的作用下,梁的軸向應(yīng)變?yōu)棣?用靜態(tài)應(yīng)變儀測(cè)量時(shí),如何組橋方能實(shí)現(xiàn)下列讀數(shù)？a>ε；b><1+μ>ε；c>4ε；d>2<1+μ>ε；e>0；f>2ε解：本題有多種組橋方式,例如題圖10.2-1所示.3.用YD－15型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀測(cè)量鋼柱的動(dòng)應(yīng)力,測(cè)量系統(tǒng)如題圖10.3所示,若R1=R2=120Ω,圓柱軸向應(yīng)變?yōu)?20με,μ=0.3,應(yīng)變儀外接負(fù)載為Rfz=16Ω,試選擇應(yīng)變儀衰減檔,并計(jì)算其輸出電流大小.〔YD－15型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的參數(shù)參見題表10.3-1和10.3-2.題表10.3-1YD-15應(yīng)變儀衰減檔位衰減檔位置131030100衰減檔總電阻〔Ω600600600600600衰減檔用電阻〔Ω60020060206信號(hào)衰減比〔％10033103.31量程〔με±100±300±1000±3000±10000題表10.3-2YD-15應(yīng)變儀輸出及靈敏度匹配電阻〔Ω121620501000輸出靈敏度〔mA/με0.250.0930.0250.0110〔mV/με滿量程輸出〔mA±25±9.3±2.5±1±1〔V解：<1>由式10.3可得電橋輸出應(yīng)變?chǔ)苔?lt;2>由題表10.3-1選衰減檔3.<3>由題表10.3-2可知16Ω負(fù)載時(shí)的靈敏度為0.093mA/με,于是,輸出電流的幅值I=4.轉(zhuǎn)軸扭矩的測(cè)量方法有幾種方法？試述采用應(yīng)變?cè)頊y(cè)量轉(zhuǎn)軸扭矩的原理及方法.答：<1>扭矩測(cè)量方法如下：測(cè)量轉(zhuǎn)軸的應(yīng)變,例如應(yīng)變式扭矩測(cè)量；測(cè)量轉(zhuǎn)軸兩橫截面的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角,例如用磁電感應(yīng)式、光電感應(yīng)式傳感器測(cè)量扭矩；測(cè)量軸材料導(dǎo)磁率的變化,例如采用壓磁式傳感器測(cè)量扭矩.<2>應(yīng)變式扭矩測(cè)量方法如下：沿與軸線方向粘貼應(yīng)變片,應(yīng)變計(jì)的布置及組橋方式應(yīng)考慮靈敏度、溫度補(bǔ)償及抵消拉、壓及彎曲等非測(cè)量因素干擾的要求,如題圖10.4-1所示.若沿與軸線方向軸的應(yīng)變值為ε1,則扭矩為<10.20>式中E——材料的彈性模量；μ——材料的泊松比；Wn——材料的抗扭模量.對(duì)于實(shí)心圓軸<10.21>圖中電橋輸出可經(jīng)拉線式或電刷式集電裝置連接到電阻應(yīng)變儀.測(cè)量前應(yīng)做扭矩標(biāo)定.若應(yīng)變儀輸出應(yīng)變?yōu)棣艃x,則ε1=ε儀/4第10章溫度的測(cè)量〔P2751.接觸法測(cè)溫和非接觸法測(cè)溫各有什么特點(diǎn)？答：〔1接觸式測(cè)溫時(shí),由于溫度計(jì)的感溫元件與被測(cè)物體相接觸,吸收被測(cè)物體的熱量,往往容易使被測(cè)物體的熱平衡受到破壞.所以,對(duì)感溫元件的結(jié)構(gòu)要求苛刻,這是接觸法測(cè)溫的缺點(diǎn),因此不適于小物體的溫度測(cè)量.〔2非接觸法測(cè)溫時(shí),溫度計(jì)的感溫元件與被測(cè)物體有一定的距離,是靠接收被測(cè)物體的輻射能實(shí)現(xiàn)測(cè)溫,所以不會(huì)破壞被測(cè)物體的熱平衡狀態(tài),具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng).但非接觸測(cè)量的精度較低.表列出了兩種測(cè)溫方法的優(yōu)缺點(diǎn).接觸式非接觸式必要條件感溫元件必須與被測(cè)物體相接觸.感溫元件與被測(cè)物體雖然接觸,但后者的溫度不變.感溫元件能接收到物體的輻射能.特點(diǎn)不適宜熱容量小的物體溫度測(cè)量；不適宜動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量；便于多點(diǎn),集中測(cè)量和自動(dòng)控制.被測(cè)物體溫度不變；適宜動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量；適宜表面溫度測(cè)量.測(cè)量范圍適宜1000℃以下的溫度測(cè)量適宜高溫測(cè)量測(cè)溫精度測(cè)量范圍的1%左右一般在10℃左右滯后較大較小2.溫標(biāo)及其傳遞的主要內(nèi)容是什么？答：〔1通常用純物質(zhì)的三相點(diǎn)、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變點(diǎn)等作為溫度計(jì)量的固定點(diǎn),并賦予固定點(diǎn)一個(gè)確定的溫度.〔2由固定點(diǎn)、測(cè)溫儀器以及內(nèi)插公式構(gòu)成了溫標(biāo)的主要內(nèi)容.3.熱電偶測(cè)溫的充要條件？答：〔1只有當(dāng)熱電偶的兩個(gè)電極材料不同,且兩個(gè)接點(diǎn)的溫度也不同時(shí),才會(huì)產(chǎn)生電勢(shì),熱電偶才能進(jìn)行溫度測(cè)量.〔2當(dāng)熱電偶