賈民平《測(cè)試技術(shù)》課后習(xí)題答案(共42頁(yè))

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上   測(cè)試技術(shù) 第1章 　習(xí)　題（P29） 解： （1） 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。 （2） 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。 （3） 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： 0 T0/2 -T0/2 1 x(t) t . . . . . . （1）傅里葉級(jí)數(shù)的三角

2、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： 0 w A(w) w0 3w0 5w0 0 w w0 3w0 5w0 j (w) 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 =a0 CN =(an-jbn)/2 C-N =(an+jbn)/2 ReCN =an

3、/2 ImCN =-bn/2 故ReCN =an/2　 ImCN =-bn/2?。? 有 虛頻譜 實(shí)頻譜 0 w ReCn w0 3w0 5w0 -w0 -3w0 -5w0 0 w ImCn w0 3w0 5w0 -w0 -3w0 -5w0 雙邊相頻譜 雙邊幅頻譜 0 w w0 3w0 5w0 -w0 -3w0 -5w0 0 w w0 3w0 5w0 -w0 -3w0 -5w0 解：

4、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： 0 T0/2 -T0/2 1 x(t) t 用傅里葉變換求頻譜。 X(f ) T0/2 0 2 T0 2 T0 f 6 T0 6 T0 j(f ) p 0 2 T0 4 T0 6 T0 2 T0 4 T0 6 T0 4 T0 4 T0 f 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)：

5、 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 解：利用頻移特性來求，具體思路如下： A/2 A/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 1 -T/2 T w(t) 0 w(t) -T 1 cosw0t 0 t 由于窗函數(shù)的頻譜　，所以 其頻譜圖如上圖所示。 解：

6、 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=10 mm/ MPa △P=△x/S=30mm/10(mm/ MPa)=3 MPa 解： S＝S1S2=404×10-4Pc/Pa×0.226mV/Pc=9.13×10-3mV/Pa S2=S/S1== 2.48×108mV/Pc 解: =2

7、s, T=150s, =2π/T 300－×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/T h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=t

8、0-h*0.15/30，h=(t0- t)/0.005=(-0.75+1)/0.005=50m 解： (1) 則　≤7.71×10－4 S (2) j(w)= -arctgwt = -arctg（）= －13.62° 解：＝0.04 S， （1）當(dāng)f=0.5Hz時(shí)， （2）當(dāng)f=1Hz時(shí)， （3）當(dāng)f=2Hz時(shí)， 解：＝0.0025 S 則　w＜131.5（弧度/s） 或　f＜w/2π＝20.9 Hz 相位差：j(w)= -arctgwt = -arctg() = －18.20°

9、 解：fn=800Hz, =0.14, f=400　 4－9 第四章　習(xí)　題（P127） 解： 由 得 4－10 解： Q Ca Ra Cc Ri Ci 由Su=U0/a , Sq=Q/a 得：Su/ Sq =U0/Q= 第5章 信號(hào)的調(diào)理與記錄（P162） 1． 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3 V，并假定負(fù)載為無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?με和2000με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

10、電阻型應(yīng)變片來說， 當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?時(shí)： 單臂電橋的輸出電壓為： 雙臂電橋的輸出電壓為： (2)當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?時(shí)： 單臂電橋的輸出電壓為： 雙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

11、，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? 所以： (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

12、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

13、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。

14、 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：b） 9．       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

15、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。 2）  3）

16、 4）  .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） =115.78Hz 2） =445.45Hz =561.23Hz 3） =46.31Hz =178.18Hz =224.49Hz (C是常數(shù)) 12.     

17、;  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

18、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;     

19、; (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)（P189） 1．  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)＝44   2．  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)

20、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.s 3．  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

21、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

22、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）

23、：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（P） 1、  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)

24、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）     

25、  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

26、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

27、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（P221） 1、  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

28、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： Hz 2）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：

29、 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： Hz 2) 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

30、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：  

31、  系統(tǒng)的總靈敏度為：S=7 pc/g ´100 mv/pc =700 mv/ 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=3g´700 mv/ g =2100mv 4、  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=5

32、00Hz， （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)，

33、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2.56 fh=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（P236） 1.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）    

34、;   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)

35、 ，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）  &#

36、160;    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

37、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)

38、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（P256） 1. 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

39、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)棣牛牧系牟此杀葹棣?，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)?題表10.1-1。 題表10.1-1 R1 R2 R3 R4 -με ε -ε με  由 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)

40、生的應(yīng)變?yōu)棣?，其余變量?1)的設(shè)定。 各應(yīng)變片感受的應(yīng)變?nèi)?題表10.1-2。 題表10.1-2 R1 R2 R3 R4 -με ε ε -με   由 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

41、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10.3-1 YD-15應(yīng)變儀衰減檔位 衰減檔位置 1 3 10 30 100 衰減檔總電阻（Ω） 600 600 600 600 600 衰減檔用電阻（Ω） 600 200 60 20 6 信號(hào)衰減比（％） 100 33 10 3.3 1 量程（με） ±1

42、00 ±300 ±1000 ±3000 ±10000 題表10.3-2 YD-15應(yīng)變儀輸出及靈敏度 匹配電阻（Ω） 12 16 20 50 1000 輸出靈敏度（mA/με） 0.25 0.093 0.025 0.01 10（mV/με） 滿量程輸出（mA） ±25 ±9.3 ±2.5 ±1 ±1（V） 解： (1)由可得電橋輸出應(yīng)變 με (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

43、/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)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。

44、 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（P275） 1.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

45、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 10

46、00℃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)熱電偶的兩個(gè)不同的電極材料確定后，熱電勢(shì)便與兩個(gè)接點(diǎn)溫度T、T0有關(guān)。即回路的熱電勢(shì)是兩個(gè)接點(diǎn)的溫度函

47、數(shù)之差。 第11章 流量的測(cè)量（P287） 1.        分析容積式流量計(jì)的誤差及造成誤差的原因。為了減小誤差，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意什么？ 答：容積式流量計(jì)包括橢圓齒輪流量計(jì)和腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)。 （1）橢圓齒輪流量計(jì)是借助于固定的容積來計(jì)量流量的，與流體的流動(dòng)狀態(tài)及粘度無關(guān)。但是，粘度變化會(huì)引起泄漏量的變化，泄漏過大將影響測(cè)量精度。橢圓齒輪流量計(jì)只要保證加工精度，和各運(yùn)動(dòng)部件的配合緊密，保證使用中不腐蝕和磨損，便可得到很高的測(cè)量精度，一般情況下為0.5～1%，較好時(shí)可達(dá)0.2%。 值得注意的是，當(dāng)通過流

48、量計(jì)的流量為恒定時(shí)，橢圓齒輪在一周的轉(zhuǎn)速是變化的，但每周的平均角速度是不變的。在橢圓齒輪的短軸與長(zhǎng)軸之比為0.5的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的脈動(dòng)率接近0.65。由于角速度的脈動(dòng)，測(cè)量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速并不能表示瞬時(shí)流量，而只能測(cè)量整數(shù)圈的平均轉(zhuǎn)速來確定平均流量。 橢圓齒輪流量計(jì)的外伸軸一般帶有機(jī)械計(jì)數(shù)器，由它的讀數(shù)便可確定流量計(jì)的總流量。這種流量計(jì)同秒表配合，可測(cè)出平均流量。但由于用秒表測(cè)量的人為誤差大，因此測(cè)量精度較低?，F(xiàn)在大多數(shù)橢圓齒輪流量計(jì)的外伸軸都帶有測(cè)速發(fā)電機(jī)或光電測(cè)速盤。再同二次儀表相連，可準(zhǔn)確地顯示出平均流量和累積流量。 （2）腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)中，兩個(gè)腰輪轉(zhuǎn)子的加工精度和表面粗糙度要求較高

49、，安裝時(shí)必須要保證兩腰輪軸線的平行度要求。普通腰輪流量計(jì)，隨著流量的增大，轉(zhuǎn)子角速度的波動(dòng)現(xiàn)象較嚴(yán)重，脈沖率約為0.22左右。對(duì)大流量的計(jì)量，往往都采用45 角組合腰輪，可大大減小轉(zhuǎn)子角速度的波動(dòng)，脈沖率可減小到0.027左右。此種流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)于不同粘度的流體，均能夠保證精確的計(jì)量，一般精度可達(dá) 。 2.        超聲波流量計(jì)測(cè)量速度差的方法有哪幾種？分別說明基本原理。 答： (1)測(cè)定超聲波順、逆流傳播速度之差的方法很多，主要有測(cè)量在超聲波發(fā)生器上、下游等距離處接到超聲

50、信號(hào)的時(shí)間差，相位差或頻率差等方法。 (2)時(shí)差法 設(shè)超聲波發(fā)生器與接收器之間的距離為 ，則超聲波到達(dá)上、下游接收器的傳播時(shí)間差為 當(dāng) 》 時(shí) 　 　　　　　　　　　　　　　 　　 (3)相差法 若超聲波發(fā)生器發(fā)射的是連續(xù)正弦波，則上、下游等距離處接收到超聲波的相位差為 式中， 為超聲波的角頻率。 只要能測(cè)出時(shí)間差 或相位差 ，就能求算出流速 ，進(jìn)而求得流量。 (4)頻差法 此法是通過測(cè)量順流和逆流時(shí)超聲脈沖

51、的重復(fù)頻率差來測(cè)量流速。在上、下游等距離處收到超聲波的頻率差為 可見，利用頻率差測(cè)流速時(shí)與超聲波傳播速度 無關(guān)，因此工業(yè)上常用頻率差法。 3.橢圓齒輪流量計(jì)的排量 ，若齒輪轉(zhuǎn)速 ，求每小時(shí)流體的排量。 解：（1）掌握橢圓齒輪流量計(jì)的工作原理，會(huì)計(jì)算其流量。                      Q=nq=8×105×10-9×50=0.04(m3/h) 專心---專注---專業(yè)