賈民平《測(cè)試技術(shù)》課后習(xí)題答案.doc

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? 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/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：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)： 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)f0E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（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)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（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： 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=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=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2.56 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）?????? 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（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?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 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10.3-1 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） ±100 ±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)由式10.3 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/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（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。現(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，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)