測(cè)試技術(shù)試卷庫(含答案)

1、1何為標(biāo)定？標(biāo)定可分為幾種類型？靜態(tài)標(biāo)定的作用和意義有哪些？答：用已知的標(biāo)準(zhǔn)校正儀器或測(cè)量系統(tǒng)的過程稱為標(biāo)定。根據(jù)標(biāo)定時(shí)輸入到測(cè)量系統(tǒng)中的已知量是靜態(tài)量還是動(dòng)態(tài)量，標(biāo)定分靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定。作用：（1）確定儀器或測(cè)量系統(tǒng)的輸入-輸出關(guān)系，賦予儀器或測(cè)量系統(tǒng)分度值。（2）確定儀器或測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性標(biāo)定。（3）消除系統(tǒng)誤差，改善儀器或測(cè)量系統(tǒng)的正確度。通過標(biāo)定，可得到測(cè)量系統(tǒng)的響應(yīng)值yi和激勵(lì)值xi之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。2試證明：二階測(cè)量系統(tǒng)當(dāng)阻尼率為0.7時(shí)，輸入信號(hào)在00.58n的頻率范圍內(nèi)，其幅頻特性a()的變化不超過5%。答：二階系統(tǒng)的幅頻特性為當(dāng)阻尼率為0.7時(shí)，輸入信號(hào)在00.58n的

2、頻率范圍內(nèi)，其幅頻特性a()的變化范圍為10.9535。即a()的最大變化率為4.65%，小于5%，命題得證。3欲測(cè)量某回路中一標(biāo)稱值為10w±1%電阻器的功率損耗p,可采用兩種方法進(jìn)行，一是只測(cè)電阻器兩端的電壓v,然后用公式p=v 2/r計(jì)算功率損耗；二是分別測(cè)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(jì)算電阻器上的功率損耗。估算這兩種方案的電功率誤差，設(shè)v和i的測(cè)量結(jié)果為v=100±1%(v), i=10±1%(a)。答：4敘述測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量的條件。在工程測(cè)試技術(shù)中如何保證測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試不失真？答：其幅頻和相頻特性應(yīng)分別滿足：a()=a0

3、=const ，()=-t0即為實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件。 對(duì)一階測(cè)試系統(tǒng)而言，測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)原則上越小越好。對(duì)二階測(cè)試系統(tǒng)而言，其特性曲線中有兩段值得注意。一般而言，在<0.3n 范圍內(nèi)，()的數(shù)值較小，而且 ()- 特性接近直線。a()在該范圍內(nèi)的變化不超過10%，因此這個(gè)范圍是理想的工作范圍。在>（2.53）n范圍內(nèi)()接近180°且差值很小，如在實(shí)測(cè)或數(shù)據(jù)處理中采用減去固定相位差值或把測(cè)試信號(hào)反相180°的方法，則也可接近于不失真地恢復(fù)被測(cè)信號(hào)波形，若輸入信號(hào)頻率范圍在上述兩者之間，則系統(tǒng)的頻率特性受阻尼比的影響較大，因此需做具體分析。分析表明，越小，測(cè)

4、量系統(tǒng)對(duì)斜坡輸入響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差 2/n愈小。但是對(duì)階躍輸入的響應(yīng)，隨著的減小，瞬態(tài)振蕩的次數(shù)增多，過調(diào)量增大，過渡過程增長。在=0.60.7時(shí)，可獲得較為合適的綜合特性。對(duì)于正弦輸入來說當(dāng)=0.60.7時(shí)，幅值在比較寬的范圍內(nèi)保持不變。計(jì)算表明，當(dāng)=0.7時(shí)，在00.58 n的頻率范圍中，幅值特性a()的變化不會(huì)超過5%，同時(shí)在一定程度下可認(rèn)為在<n 的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的()也接近于直線，因而產(chǎn)生的相位失真很小。5何為動(dòng)態(tài)誤差？為了減少動(dòng)態(tài)誤差，在一、二階測(cè)量系統(tǒng)中可采取哪些相應(yīng)的措施？答：除了具有理想比例特性的環(huán)節(jié)外，輸出信號(hào)將不會(huì)與輸入信號(hào)具有相同的時(shí)間函數(shù)，這種輸入與輸出之間的差異就是

5、動(dòng)態(tài)誤差。 對(duì)于一階系統(tǒng)系統(tǒng)：時(shí)間常數(shù)t越小，頻響特性越好，當(dāng)wt1時(shí)，a（w）約等于1，表明測(cè)試系統(tǒng)輸入輸出為線性關(guān)系。 對(duì)于二階系統(tǒng)，當(dāng)w/wn1，=0.707時(shí)，增大wn，可使無失真測(cè)試范圍更廣。6某測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線,若輸入周期信號(hào)x(t)=2cos10t+0.8cos(100t-300),式求其響應(yīng)y(t)。答：7試說明：有效地完成一項(xiàng)工程測(cè)試（測(cè)動(dòng)態(tài)量）一般要進(jìn)行哪些工作？ 答：（1）了解被測(cè)對(duì)象（2）制定測(cè)試方案，組建測(cè)試系統(tǒng)（3）標(biāo)定（4）測(cè)試（5）數(shù)據(jù)分析，結(jié)果報(bào)告10.解釋下列術(shù)語：測(cè)試、測(cè)試技術(shù)、測(cè)試系統(tǒng)、試驗(yàn)。答：測(cè)試：是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，或者可理解為測(cè)量與試驗(yàn)的

6、綜合。 測(cè)試系統(tǒng):為完成測(cè)試或測(cè)量任務(wù)，所使用儀器和設(shè)備的總稱。測(cè)試技術(shù):是測(cè)量技術(shù)及試驗(yàn)技術(shù)的總稱。試驗(yàn)：已知某事物時(shí)，為了了解其性能或結(jié)果進(jìn)行的試用操作。11.什么是非電量電測(cè)法？一套完整的測(cè)試系統(tǒng)有哪些環(huán)節(jié)構(gòu)成？各環(huán)節(jié)有何作用？ 非電量的電測(cè)法就是將各種非電量（如溫度、壓力、速 度、位移、應(yīng)變、流量、液位等）變換為電量，而后進(jìn) 行測(cè)量的方法。一個(gè)完整的測(cè)試系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：傳感器，信號(hào)變換與測(cè)量電路，顯示與記錄器，數(shù)據(jù)處理器，以及打印等外圍設(shè)備。(1) 傳感器： 將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成便于放大記錄的電量。 (2) 中間轉(zhuǎn)換:對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，調(diào)制解調(diào)，濾波等 。測(cè)量電路： 將傳感器輸出的電

7、信號(hào)進(jìn)行處理，使之適合于顯示、記錄及和微型計(jì)算機(jī)的聯(lián)接。 (3) 顯示與記錄器：把中間變換與測(cè)量電路送來的電壓或電流信號(hào)不失真的顯示和記錄出來。（4）數(shù)據(jù)處理器，打印機(jī)，繪圖儀是上述測(cè)試系統(tǒng)的延伸部分，他們能對(duì)測(cè)試系統(tǒng)輸出的信號(hào)作進(jìn)一步處理，以便使所需的信號(hào)更為明確化。14. 測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性包括哪些參數(shù)？簡(jiǎn)述各參數(shù)的概念。1.靈敏度-是儀器在靜態(tài)條件下響應(yīng)量的變化量的變化y和與之相對(duì)應(yīng)的輸入量變化x的比值。2.量程：測(cè)量系統(tǒng)能測(cè)量的最小輸入量至最大輸入量范圍。3.非線性通常也稱為線性度是指測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際輸入輸出特性曲線對(duì)于理想線性輸入輸出特性的接近或偏離程度。4.遲滯性：亦稱滯后量，滯后或

8、回程誤差，表征測(cè)試系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，輸入量由小到大（正行程）或由大到小（反行程）兩者靜態(tài)特性不一致的程度。5.重復(fù)性：表示測(cè)量系統(tǒng)在同一工作條件下，按同一方向作全量程的多次（三次以上）測(cè)量時(shí)，對(duì)于同一個(gè)激勵(lì)量其測(cè)量結(jié)果的不一致程度。6.準(zhǔn)確度：是指測(cè)量?jī)x器的指示接近被測(cè)量真值的能力。7.分辨率：是指測(cè)試系統(tǒng)能測(cè)量到輸入量最小變化的能力，即能引起響應(yīng)量發(fā)生變化的最小激勵(lì)變化量8漂移：是指當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)的激勵(lì)不變時(shí)，響應(yīng)量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。15. 如何評(píng)價(jià)測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差？（一、二階系統(tǒng)）對(duì)于一階系統(tǒng)系統(tǒng)：時(shí)間常數(shù)t越小，頻響特性越好，當(dāng)wt1時(shí)，a（w）約等于1，表明測(cè)試系統(tǒng)輸入輸出為線性關(guān)系。

9、對(duì)于二階系統(tǒng)，當(dāng)w/wn1，=0.707時(shí)，增大wn，可使無失真測(cè)試范圍更廣。17一、二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性包括哪些參數(shù)？ 與動(dòng)態(tài)響應(yīng)相關(guān)的參數(shù)：一階系統(tǒng)只有時(shí)間常數(shù)t，二階系統(tǒng)有固有頻率wn，阻尼比第五章作業(yè)1.簡(jiǎn)述應(yīng)力測(cè)試的基本原理？從原理說明金屬絲式應(yīng)變片與半導(dǎo)體式應(yīng)變片有何區(qū)別？電阻應(yīng)變片簡(jiǎn)稱應(yīng)變片，是一種能將試件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感元件，其轉(zhuǎn)換原理是基于金屬電阻絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)。（所謂電阻應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體（電阻絲）的電阻值隨變形（伸長或縮短）而發(fā)生改變的一種物理現(xiàn)象。）金屬絲式電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體式應(yīng)變片的主要區(qū)別在于：前者是利用金屬導(dǎo)體形變引起電阻的變化，后者則是利用半導(dǎo)

10、體電阻率變化引起電阻的變化。2.如何選擇應(yīng)變片？（應(yīng)變片的選擇原則）對(duì)于被測(cè)試件所處的環(huán)境和條件，諸如溫度、濕度、被測(cè)材料的均勻程度、測(cè)試的重要性和應(yīng)變范圍等，作出全面的考慮。在測(cè)試工作過程中，首先是如何選擇能真實(shí)地、精確地反應(yīng)應(yīng)變的應(yīng)變片，通常是根據(jù)選定的測(cè)試方案從以下幾個(gè)方面加以適當(dāng)?shù)目紤]: 1零件的受力方式2零件的受力狀態(tài) 3零件的受力面積及其材料性質(zhì) 4零件的工作環(huán)境5應(yīng)變片電阻：6各類應(yīng)變片的適用范圍7敏感柵材料：4.溫度補(bǔ)償?shù)囊饬x是什么？補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ袔追N？橋路補(bǔ)償有哪些技術(shù)要求？由溫度誤差及其產(chǎn)生原因于溫度變化所引起的應(yīng)變片電阻變化與試件（彈性敏感元件）應(yīng)變所造成的電阻變化幾乎有相

11、同的數(shù)量級(jí)，如果不采取必要的措施克服溫度的影響，測(cè)量精度將無法保證。溫度誤差產(chǎn)生包括兩方面：(一)、溫度變化引起應(yīng)變片敏感柵電阻變化而產(chǎn)生附加應(yīng)變(二)、試件材料與敏感柵材料的線膨脹系數(shù)不同，使應(yīng)變片產(chǎn)生附加應(yīng)變補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?橋路補(bǔ)償法2應(yīng)變片自補(bǔ)償法3熱敏電阻補(bǔ)償法 橋路補(bǔ)償法的補(bǔ)償塊與測(cè)試點(diǎn)溫度場(chǎng)一致、補(bǔ)償塊與測(cè)試對(duì)象材料一致、補(bǔ)償塊不受力7.如何根據(jù)應(yīng)力參數(shù)的特點(diǎn)建立一套測(cè)試系統(tǒng)？根據(jù)應(yīng)力參數(shù)的特點(diǎn)，對(duì)下面問題進(jìn)行解決（1）傳感器的選擇（2）非線性特性線性化（3）溫度補(bǔ)償技術(shù)（4）智能化技術(shù)（5）可靠性問題（6）抗干擾技術(shù)10.簡(jiǎn)述速度和轉(zhuǎn)速測(cè)試的方法和原理。速度測(cè)量: 測(cè)量原理 1.

12、物體運(yùn)動(dòng)的線速度可以從物體在一定時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離或者從物體移動(dòng)一定距離所需的時(shí)間求得，這種方法只能求某段距離或時(shí)間的平均速度。越越小，越接近瞬時(shí)速度。2. 角速度和線速度的相互轉(zhuǎn)化。3. 利用物理參數(shù)測(cè)量：多普勒效應(yīng)、電磁感應(yīng)原理4. 加速度積分法和位移微分法5. 相關(guān)法測(cè)試方法一、平均速度法 平均速度法適用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)的物體的速度。通過已知的位移x和相應(yīng)的時(shí)間間隔t來測(cè)量平均速度。二、相 關(guān) 法相關(guān)法檢測(cè)線速度，是利用隨機(jī)過程互相關(guān)函數(shù)的方法進(jìn)行的，其原理如圖所示。被測(cè)物體以速度v行進(jìn)，在靠近行進(jìn)物體處安裝兩個(gè)相距l(xiāng)相同的傳感器（如光電傳感器、超聲波傳感器等）。傳感器檢測(cè)易于從被測(cè)物體上

13、檢測(cè)到的參量(如表面粗糙度、表面缺陷等），例如對(duì)被測(cè)物體發(fā)射光，由于被測(cè)物表面的差異及傳感器等受隨機(jī)因素的影響。傳感器得到的反射光信號(hào)是經(jīng)隨機(jī)噪聲調(diào)制過的。圖中傳感器2得到的信號(hào)x（t）是由于物體a點(diǎn)進(jìn)入傳感器2的檢測(cè)區(qū)得到的。當(dāng)物體a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到傳感器1的檢測(cè)區(qū)得到信號(hào)y（t）。當(dāng)隨機(jī)過程是平穩(wěn)隨機(jī)過程時(shí)，y(t)的波形和x（t)是相似的，只是時(shí)間上推遲了t0(=l/v)，即其物理含義是x(t)延遲to后成x(tt0)，其波形將和y（t）幾乎重疊，因此互相關(guān)值有最大值。三、多普勒測(cè)速當(dāng)光源和反射體或散射體之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到的聲波頻率與入射聲波頻率存在差別的現(xiàn)象稱為光學(xué)多普勒效應(yīng)，是奧地利

14、學(xué)者多普勒于1842年發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)單色光束人射到運(yùn)動(dòng)體上某點(diǎn)時(shí)，光波在該點(diǎn)被運(yùn)動(dòng)體散射，散(反) 射光頻率與人射光頻率相比，產(chǎn)生了正比于物體運(yùn)動(dòng)速度的頻率偏移，稱為多普勒頻移。轉(zhuǎn)速測(cè)量1.數(shù)字式轉(zhuǎn)速表 測(cè)量原理：數(shù)字式轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)由頻率式轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)字轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字顯示器等部分組成。首先由傳感器把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成頻率信號(hào)，再通過測(cè)量信號(hào)的頻率或周期來測(cè)量轉(zhuǎn)速。2頻率法測(cè)轉(zhuǎn)速 把被測(cè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)第六章作業(yè) 1.做出應(yīng)變、壓電、壓阻三種測(cè)壓方法的系統(tǒng)框圖，并敘述每一框圖的工作特點(diǎn)。如要設(shè)計(jì)一套測(cè)壓系統(tǒng)，該考慮哪些因素？被測(cè)壓力->應(yīng)變式壓力->傳感電阻應(yīng)變儀->測(cè)量記錄儀 |壓力

15、標(biāo)定機(jī)應(yīng)變式壓力測(cè)量系統(tǒng)組成：應(yīng)變式測(cè)壓法適用于在壓力作用較長的條件下使用被測(cè)壓力->壓電式壓->電荷放大器->測(cè)量記錄儀力傳感器 電壓放大器 |壓力標(biāo)定機(jī)壓電式壓力測(cè)量系統(tǒng)組成：壓電式測(cè)壓法適合于壓力作用時(shí)間短的情況。壓阻式壓力測(cè)量系統(tǒng)組成：工作頻率dc-100khz，量程從小到大，應(yīng)考慮靜態(tài)靈敏度被測(cè)壓力->壓阻式壓->電壓放大器->測(cè)量記錄儀力傳感器 電阻應(yīng)變儀 |壓力標(biāo)定機(jī)第七、八章作業(yè) 1接觸式和非接觸式測(cè)溫方法各有何特點(diǎn)？1. 接觸式測(cè)溫接觸式的特點(diǎn)是測(cè)溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，兩者之間進(jìn)行充分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，這時(shí)感溫元件的某一物理參

16、效的量值就代表了被測(cè)對(duì)象的溫度值。優(yōu)點(diǎn)：直觀可靠。缺點(diǎn)：是感溫元件影響被測(cè)溫度場(chǎng)的分布，響應(yīng)差、接觸不良等都會(huì)帶來測(cè)量誤差，另外溫度太高和腐蝕性介質(zhì)對(duì)感溫元件的性能和壽命會(huì)產(chǎn)生不利影響。2、非接觸式測(cè)溫 非接觸測(cè)溫的特點(diǎn)是感溫元件不與被測(cè)對(duì)象相接觸，而是通過輻射進(jìn)行熱交換，故可避免接觸測(cè)溫法的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：具有不改變被測(cè)物體的溫度分布，熱慣性小，測(cè)溫上限可設(shè)計(jì)得很高，響應(yīng)可達(dá)微秒、納秒級(jí)，便于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度和快速變化的溫度。缺點(diǎn)：受到物體的發(fā)射率、測(cè)量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。 4.如何建立溫度測(cè)試系統(tǒng)？（特點(diǎn)、使用原則）測(cè)溫系統(tǒng)應(yīng)有足夠的準(zhǔn)確度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)使用原

17、則：（1）測(cè)溫范圍的大小和精度要求（2）測(cè)溫元件的大小適當(dāng)與否（3）在被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化的場(chǎng)合，測(cè)溫元件的滯后能否適應(yīng)測(cè)溫要求（4）被測(cè)對(duì)象和環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件是否有損害5.在不同溫度范圍，如何選取熱電偶進(jìn)行標(biāo)定設(shè)備？答：300以下，采用恒溫油浴，與標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)進(jìn)行比較；3001300，采用管式電爐，與標(biāo)準(zhǔn)鉑銘鉑熱電偶進(jìn)行比較；13002000，采用鉬絲爐，與一等或二等光學(xué)高溫計(jì)進(jìn)行比較7.如何正確使用慣性式測(cè)振傳感器進(jìn)行振動(dòng)體的振動(dòng)測(cè)量？當(dāng)用測(cè)振儀測(cè)量被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)時(shí)，位移計(jì)敏感被測(cè)物的振幅 ,而加速度計(jì)則敏感被測(cè)物的振動(dòng)加速度的幅值。因此，位移計(jì)總是被用來測(cè)量低頻大振幅的振動(dòng)，而高頻

18、振動(dòng)則選用加速度計(jì)較為合適。根據(jù)位移計(jì)和加速度計(jì)的工作特性和測(cè)量范圍，可以看出，位移計(jì)的頻率必須設(shè)計(jì)得很低，而加速度計(jì)的頻率則要設(shè)計(jì)得很高。因此，通常位移計(jì)的尺寸和重量較大，而加速度計(jì)的尺寸和重量很小。阻尼比的取值對(duì)測(cè)振儀幅頻特性和相頻特性都有較大的影響，對(duì)位移計(jì)和加速度計(jì)而言，當(dāng)取值在0.60.8范圍內(nèi)時(shí)，幅頻特性曲線有最寬廣而平坦的曲線段，此時(shí)，相頻特性曲線在很寬的范圍內(nèi)也幾乎是直線。對(duì)于速度計(jì)而言，則是阻尼比越大，可測(cè)量的頻率范圍越寬，因此，在選用速度計(jì)測(cè)量振動(dòng)速度的響應(yīng)時(shí)，往往使其在很大的過阻尼狀態(tài)下工作。2 振動(dòng)傳感器的使用 (1)振動(dòng)傳感器使用時(shí)要安裝在能反映試件或結(jié)構(gòu)整體動(dòng)態(tài)特性

19、的位置上，而不要裝在可能產(chǎn)生局部共振的地方。當(dāng)然，如果需要測(cè)量的就是局部共振，則例外。 (2)一般情況下，振動(dòng)傳感器最好直接裝在被測(cè)系統(tǒng)上而不使用支架。如必須采用安裝支架時(shí)，支架應(yīng)有足夠的剛度，并且盡可能輕。傳感器安裝支架的影響可以這樣來估計(jì)，即把它視為一簡(jiǎn)單的無阻尼的彈簧質(zhì)量單自由度系統(tǒng)，在彈簧的一端受到激勵(lì)。通常要使傳感器安裝夾具的最低階共振頻率為被測(cè)上限頻率的10倍。(3)應(yīng)注意傳感器在試件上的固定方式，應(yīng)按傳感器說明書中規(guī)定的方法進(jìn)行安裝固定。一般來說，用鋼螺栓固定，能獲得較好的頻率特性，如用其它方式，如永久磁鐵吸座、粘接劑、蠟粘或手持方式固定時(shí)將會(huì)影響頻響特性，具體影響程度可通過試驗(yàn)

20、確正。(4)應(yīng)注意傳感器信號(hào)輸出線及接插件的接觸可靠程度，避免由接插件接觸不可靠而引起噪聲。要注意防止接插件受油垢污染，尤其對(duì)高輸出阻抗的壓電式加速度計(jì)應(yīng)特別注意。 2.2用一個(gè)時(shí)間常數(shù)為0.35s的一階裝置去測(cè)量周期分別為1s，2s，5s的正弦信號(hào)，問幅值誤差將是多少？解： 當(dāng)t=1s時(shí)，即，誤差為59% 當(dāng)t=2s時(shí)，誤差為33% 當(dāng)t=5s時(shí)，誤差為8%2.3求周期信號(hào)，通過傳遞函數(shù)為的裝置后所得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。解： 利用疊加原理及頻率保持性解題 ， ， ， ， ， 2.7將信號(hào)輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為的一階裝置后，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出的表達(dá)式。解： ， =2.11某力傳感器可以作為二階

21、振蕩系統(tǒng)處理。已知傳感器的固有頻率為800hz，阻尼比，問使用該傳感器作頻率為400hz的正弦力測(cè)試時(shí)，其振幅比和相角差各為多少？若該裝置的阻尼比可改為，問和又將作何種變化？解： 作頻率為400hz的正弦力測(cè)試時(shí) 當(dāng)阻尼比改為時(shí) 即阻尼比變化時(shí)，二階振蕩系統(tǒng)的輸出副值變小，同時(shí)相位角也變化劇烈，相位差變大。四、問答題（每小題5分，共25分）1. 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？2. 下圖是一種傳感器的工作原理圖，試問這是何種形式的傳感器？用圖中符號(hào)簡(jiǎn)述其工作原理。3. 選用傳感器時(shí)要考慮哪些問題？4. 什么叫調(diào)制？什么叫解調(diào)？在測(cè)量中為何要將信號(hào)先調(diào)制然后又解調(diào)？5. 光電轉(zhuǎn)換

22、元件有哪些優(yōu)點(diǎn)？由于這些優(yōu)點(diǎn)使它在工業(yè)技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。五、 計(jì)算題（每題10分，共20分）1.用一階量?jī)x作100hz正弦信號(hào)的測(cè)量，如要限制振幅誤差在5%以內(nèi)，則該量?jī)x的時(shí)間常數(shù)應(yīng)設(shè)計(jì)成多大？2.某光線示波器的振動(dòng)子輸入i(t)為單位階躍，輸出如下圖所示的衰減振動(dòng)，試根據(jù)圖中數(shù)據(jù)確定該振動(dòng)子的固有頻率及阻尼比。六、 綜合題（共10分）一精密高速機(jī)床，傳動(dòng)部分由電機(jī)、齒輪、滾動(dòng)軸承等組成，因操作不當(dāng)產(chǎn)生了振動(dòng)現(xiàn)象。現(xiàn)要求：（1） 組成一個(gè)測(cè)量該振動(dòng)加速度的測(cè)試系統(tǒng)（以框圖形式表述）（2） 簡(jiǎn)述傳感器的選用原則，（3） 簡(jiǎn)述框圖各組成部分的作用，（4） 簡(jiǎn)述信號(hào)分析時(shí)，欲得到信號(hào)頻譜所采用

23、數(shù)字信號(hào)處理的具體步驟。七、 任選題（共5分。以下共有3小題，考生任選一題解答，多做則以前一題計(jì)分。）1. 采用數(shù)字信號(hào)處理方法對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行分析前,必須對(duì)所獲取的模擬信號(hào)進(jìn)行哪些預(yù)處理工作？2. 一磁電式速度傳感器的幅頻和相頻特性如下圖所示，其中為該傳感器的固有角頻率，為被測(cè)角頻率，其阻尼比為0.7，為了盡量減小測(cè)量時(shí)的幅值和相位誤差，（1）該傳感器應(yīng)工作在什么條件下？（2）f0=10hz時(shí)，其工作最低頻率(f)范圍應(yīng)為多少？3. 測(cè)量主軸回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)，需使用位移傳感器。試根據(jù)回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)測(cè)量的特定情況（例如：精確度高、量程范圍小、不允許與測(cè)量零件接觸、主軸表面材質(zhì)不一定均勻等），逐一分析電

24、感式、電容式、電阻式、光柵式、磁柵式的性能，確定它們適用與否。 答案問答題（每小題5分，共25分）1.電阻絲應(yīng)變片利用導(dǎo)體形變引起電阻變化，半導(dǎo)體應(yīng)變片利用半導(dǎo)體電阻率變化引起電阻變化。2.本題圖所示為差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理圖。 測(cè)桿p在中間位置時(shí)，之間的互感與之間的互感相等，感應(yīng)電勢(shì)， 測(cè)桿上移后,的互感增大,互感減小,反之。3.選用傳感器要考慮（1）靈敏度（2）響應(yīng)特性（3）線性范圍（4）穩(wěn)定性（5）精確度（6）測(cè)量方法4.把緩慢變化的信號(hào)變?yōu)轭l率適當(dāng)?shù)慕涣餍盘?hào)稱為信號(hào)調(diào)制；把調(diào)制過的交流信號(hào)還原到原來的信號(hào)稱為解調(diào)。調(diào)制的目的是為了便于信號(hào)的處理和放大。5.光電轉(zhuǎn)換元件的優(yōu)點(diǎn)是：靈

25、敏度高、體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜。一、 計(jì)算題（每小題10分，共20分）1. 一階量?jī)x的頻率響應(yīng)函數(shù)幅頻特性，欲誤差小于5%，應(yīng)大于0.95,已知故: 應(yīng)大于0.95,解得:2.由圖可見衰減振動(dòng)的周期為6.28ms=s 即衰減振動(dòng)的頻率，相應(yīng)阻尼比與振幅衰減的關(guān)系為，圖中注明故有，解得衰減振動(dòng)與無阻尼振動(dòng)的關(guān)系為代入值，得二、 綜合題（共10分）（1）被測(cè)對(duì)象壓電加速度計(jì)電荷放大器數(shù)字信號(hào)處理顯示記錄（2）測(cè)量對(duì)象為高速、精密機(jī)床的振動(dòng)，其頻率較高、振幅不太大，宜采用壓電加速計(jì)。（3）被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生的振動(dòng)，其加速度被壓電加速度計(jì)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電荷），然后被電荷放大器轉(zhuǎn)換為被放大了的電壓

26、信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)的預(yù)處理及a/d轉(zhuǎn)換和運(yùn)算處理后得到處理數(shù)據(jù)，再經(jīng)顯示記錄即可得到測(cè)量處理結(jié)果。（4）信號(hào)預(yù)處理采樣和量化（a/d轉(zhuǎn)換）確定分析信號(hào)的長度t和數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)n選窗函數(shù)（加窗）進(jìn)行fft運(yùn)算，從而得到信號(hào)頻譜三、 任選題（每題5分）1.（1）如果處理前為調(diào)制信號(hào)首先要進(jìn)行解調(diào)，如果不是調(diào)制信號(hào)則不需解調(diào)。（2）抗混疊瀘波。（3）消除直流分量（當(dāng)測(cè)試信號(hào)中不應(yīng)有直流分量時(shí)）。（4）電壓幅值處理，使幅值適應(yīng)于a/d轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍2.（1）應(yīng)工作在的條件下。（2），即。此時(shí)幅值誤差很小，相位差接近，成為一個(gè)反相器。3.針對(duì)回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)測(cè)量的特定情況：（a）測(cè)量精度高（b）量程范圍小（c）非接

27、觸測(cè)量（d）材質(zhì)不均等。逐一分析對(duì)照各傳感器性能；（1） 電感式：a、b、c均可滿足，d不滿足；（2） 電容式：采用極距變化型a、b、c、d各點(diǎn)均能滿足；（3） 電阻式：除d以外a b c均不滿足；（4） 光柵式：b c不滿足；（5） 磁柵式：除d以外a b c均不滿足； 經(jīng)上述分析可知，僅極距變化型電容式傳感器適用。（2）簡(jiǎn)述參數(shù)式傳感器和發(fā)電式傳感器的區(qū)別，并各舉出相應(yīng)的例子。參數(shù)式傳感器:從外部供給能量并有被測(cè)量控制外部供給能量的變化例如：電阻應(yīng)變片 發(fā)電式傳感器：直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作 例如：熱電偶溫度計(jì)、壓電式加速度計(jì) (6)說明二階測(cè)量裝置的阻尼比的值多采用0.60.7的原

28、因。時(shí)域分析：二階系統(tǒng)對(duì)階躍信號(hào)的響應(yīng)，當(dāng)=0.6-0.8之間，系統(tǒng)以較短時(shí)間進(jìn)入穩(wěn)態(tài)誤差+（2%5%）范圍 頻域分析：從實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件出發(fā)，當(dāng)=0.6-0.8之間，可以獲得較為合適的綜合特性。計(jì)算分析表明，當(dāng)=0.7時(shí)，在0-0.058n的頻率范圍內(nèi)，幅頻特性的變化不超過5%，同時(shí)相頻特性接近與直線，因而所產(chǎn)生的相位失真也很?。?1 ）測(cè)量?jī)x表的主要性能指標(biāo)有哪些？請(qǐng)簡(jiǎn)要說明其含義。量程：儀表能測(cè)量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍精度（精確度）：測(cè)量某物理量時(shí)，測(cè)量值與真值的復(fù)合程度。靈敏度：儀表在做靜態(tài)測(cè)量時(shí)，輸入端的信號(hào)增量y與輸入端信號(hào)增量x之比 分辨率：儀表能夠檢測(cè)出被測(cè)量最小變化的能力。穩(wěn)定性：在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，儀表性能的穩(wěn)定程度，它用觀測(cè)時(shí)間內(nèi)的誤差來表示重復(fù)性：在同一測(cè)量