7模塊七振動(dòng)檢測(cè)思考題與練習(xí)題分析

1、傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目教程統(tǒng)一書號(hào)：ISBN 978-7-111-48817-0課程配套網(wǎng)站：或2015年2月第1版（主編：梁森、黃杭美、王明霄、王侃夫）模塊七 振動(dòng)檢測(cè)思考題與練習(xí)題 解題分析參考（填空中的紅色文字并不等于就是答案，只是給出了怎樣選擇A、B、C、D中正確的一個(gè)答案的分析方法）7-1 單項(xiàng)選擇題1）_最簡(jiǎn)單_的振動(dòng)量為時(shí)間的正弦或余弦函數(shù)，是最基本的機(jī)械振動(dòng)形式。A隨機(jī)振動(dòng) B瞬態(tài)振動(dòng) C簡(jiǎn)諧振動(dòng) D衰減振動(dòng)2）振動(dòng)角頻率=1rad/s，f約為_(kāi)一個(gè)rad等于2_Hz。A1 B C2 D1/23）測(cè)得某簡(jiǎn)諧振動(dòng)的峰峰值xpp=2V，則單峰值xp=_一半_V，有效值x=_1/(根號(hào)

2、2)_V，平均值=_(2/)xp_V。A1 B0.5 C0.707 D0.6374）某簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移x=xmcos(t+)=1cos(2ft+0)，測(cè)得xm=1m，f=50Hz，振動(dòng)速度v=vmcos(t+/2)=-xmsin(t+)。則振動(dòng)速度的單峰值|vm|=_2f_m/s。A1 B C314 D6285）某簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率f=50Hz，振幅的單峰值xm=1mm。根據(jù)式（7-4），加速度幅值am_am=2(xp/9.81)=42f 2xm/9.814f 2xm=_（單位為g）。A1 B104 Cf 2 D1/(4f 2xm)6）簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振動(dòng)烈度vF=1mm/s，振動(dòng)頻率f=50Hz，則振幅

3、峰峰值xpp=_可參考公式（7-5）_m。A1 B50 C0.45 D9A1 B50 C0.45 D97）將超聲波（機(jī)械振動(dòng)波）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)是利用壓電材料的_力轉(zhuǎn)換為電_；蜂鳴器中發(fā)出“嘀嘀”聲的壓電晶片發(fā)聲原理是利用壓電材料的_反過(guò)來(lái)_。A應(yīng)變效應(yīng) B電渦流效應(yīng) C壓電效應(yīng) D逆壓電效應(yīng)8）在實(shí)驗(yàn)室作檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)用的壓電儀表應(yīng)采用_準(zhǔn)確度高的，穩(wěn)定的_壓電材料；能制成薄膜，粘貼在一個(gè)微小探頭上，用于測(cè)量人的脈搏的壓電材料應(yīng)采用_體積小的，靈敏度高的_；用在壓電加速度傳感器中測(cè)量振動(dòng)的壓電材料應(yīng)采用_靈敏度高的，強(qiáng)度高的_。APTC BPZT CPVDF DSiO29）使用壓電陶瓷制作的力或壓力傳

4、感器可測(cè)量_動(dòng)態(tài)力_。A人的體重 B車刀的壓緊力 C車刀在切削時(shí)感受到的切削力的變化量 D自來(lái)水管中的水的壓力10）動(dòng)態(tài)力傳感器中，兩片壓電晶片多采用_增大面積的_接法，可增大輸出電荷量；在電子打火機(jī)和煤氣灶點(diǎn)火裝置中，多片壓電晶片采用_增大電壓的_接法，可使輸出電壓達(dá)上萬(wàn)伏，從而產(chǎn)生電火花。A串聯(lián) B并聯(lián) C既串聯(lián)又并聯(lián) D既不串聯(lián)又不并聯(lián)11）電傳感器的輸出接到電荷放大器。若電荷放大器的反饋電容Cf=100pF，輸出電壓Uo=1V，則壓電傳感器的輸出電荷約為_(kāi)UoQ/Ca=_pC。A100 B10 000 C1 D0.0112）電荷放大器的Rf與Cf的乘積越大，下限頻率fL就_fL=1/(

5、2R fC f)_。A越低 B越高 C不變 D無(wú)法預(yù)測(cè)13）測(cè)量人的脈搏應(yīng)采用靈敏度K約為_(kāi)信號(hào)很小，希望靈敏度高一點(diǎn)_的PVDF壓電傳感器；在家用電器（已包裝）做跌落試驗(yàn)，以檢查是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)選用靈敏度K為_(kāi)信號(hào)很大，希望靈敏度低一點(diǎn)_的壓電傳感器。A100V/g B0.1V/g C10mV/g D都可以14）渦流式探頭的激勵(lì)頻率越低，渦流滲透的深度就越_深度與頻率的方根成反比_，靈敏度就越_直流電根本無(wú)法用于測(cè)量_。A深 B淺 C高 D低15）渦流式探頭的直徑越大，測(cè)量范圍就越_如果要測(cè)量地下有沒(méi)有金屬物，要用幾百毫米直徑的線圈_，但分辨力就越_只能分辨比較大的變化_，靈敏度也降_

6、很不好了_。A大 B小 C好 D差16）用渦流探頭測(cè)量圓盤狀物體的軸向振動(dòng)時(shí)，物體的直徑應(yīng)大于線圈直徑的_大一點(diǎn)_倍以上，才不會(huì)使測(cè)量靈敏度降低。A0.1 B0.5 C2 D2017）動(dòng)鐵式磁電傳感器適宜于測(cè)量_頻率高了就不響應(yīng)了_。A低頻振動(dòng)加速度 B低頻振動(dòng)速度 C高頻振動(dòng)幅度 D低頻振動(dòng)幅度18）_敲一敲_激振器便于攜帶，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)正弦連續(xù)激振。A脈沖力錘式 B機(jī)械偏心輪式 C電液式 D電動(dòng)式等幾種類型19）“背靠背”法標(biāo)定測(cè)振傳感器時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)振傳感器與被標(biāo)定測(cè)振傳感器_如果是并聯(lián)，測(cè)得的參數(shù)不一定相等_連接。A串聯(lián) B并聯(lián) C串、并聯(lián) D都可以20）時(shí)域圖經(jīng)過(guò)快速傅里葉變換（FFT），

7、能在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示出頻域圖。它的橫坐標(biāo)為_(kāi)不是時(shí)間_，縱坐標(biāo)可以是加速度，也可以是振幅或功率等。A時(shí)間 B頻率 C速度 D振幅21）“三明治式”加速度傳感器的原理是_不是壓電_效應(yīng)。A壓電 B壓阻 C電感 D電容7-2 分析、計(jì)算題1上網(wǎng)查閱壓電陶瓷的資料，寫出其中兩種產(chǎn)品的特性參數(shù)和特點(diǎn)。2上網(wǎng)查閱壓電加速度計(jì)的資料，寫出生產(chǎn)公司名稱、產(chǎn)品型號(hào)，以及其中1個(gè)系列2個(gè)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。3上網(wǎng)查閱激振器的資料，寫出生產(chǎn)公司名稱、產(chǎn)品型號(hào)，以及其中1個(gè)系列2個(gè)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。4上網(wǎng)查閱MEMS的資料，寫出MEMS的特點(diǎn)。5用壓電式加速度計(jì)及電荷放大器測(cè)量振動(dòng)加速度，若傳感器的靈敏度Kg為70pC

8、/g（g為重力加速度），電荷放大器靈敏度KU為10mV/pC，試確定當(dāng)輸入加速度a為3g（有效值）時(shí)，電荷放大器的輸出電壓Uo，并計(jì)算此時(shí)該電荷放大器的反饋電容Cf。解 電荷放大器的輸入電荷Q=Kga=電荷放大器的輸出電壓Uo=KUQ=反饋電容Cf=Q/Uo=6振動(dòng)式粘度計(jì)原理示意圖如圖7-43所示。導(dǎo)磁的懸臂梁6與鐵心3組成激振器。壓電晶片4粘貼于懸臂梁上，振動(dòng)板7固定在懸臂梁的下端，并插入到被測(cè)粘度的粘性液體中。請(qǐng)分析該粘度計(jì)的工作原理并填空。圖7-43 振動(dòng)式粘度計(jì)原理示意圖1交流勵(lì)磁電源 2勵(lì)磁線圈 3電磁鐵心 4壓電晶片 5質(zhì)量塊6懸臂梁 7振動(dòng)板 8粘性液體 9容器1）當(dāng)勵(lì)磁線圈接

9、到10Hz左右的交流激勵(lì)源ui上時(shí)，電磁鐵心產(chǎn)生_？_Hz（兩倍的激勵(lì)頻率）的交變_能產(chǎn)生電磁吸力的什么場(chǎng)_，并對(duì)_圖中的鐵磁材料哈_產(chǎn)生交變吸力。由于它的上端被固定，所以它將帶動(dòng)振動(dòng)板7在_不是空氣_里來(lái)回振動(dòng)。2）液體的粘性越高，對(duì)振動(dòng)板的阻力就越_黏住了_，振動(dòng)板的振幅x就越_相反哈_，它的加速度a=xm2sint就越_相反哈_，因此質(zhì)量塊5對(duì)壓電晶片4所施加的慣性力F=ma就越_小_，壓電晶片的輸出電荷量Q或電壓uo也越_與振動(dòng)成正比哈_。壓電晶片的輸出反映了液體的粘度。3）該粘度計(jì)的缺點(diǎn)是與溫度t有關(guān)。溫度升高，大多數(shù)液體的粘度變_化開(kāi)來(lái)了哈_，所以將帶來(lái)測(cè)量誤差。7測(cè)量葉片的共振頻

10、率的方法見(jiàn)圖7-21c，渦流式測(cè)振儀的電壓/位移峰峰值（Uo/xpp）的特性曲線如圖7-44b所示，渦流測(cè)振儀測(cè)得未濾除直流分量前振動(dòng)的位移波形如圖7-44a所示，求：1）渦流式測(cè)振儀測(cè)得的電壓峰峰值葉片振動(dòng)的電壓峰峰值upp為多少伏？ 2）葉片振動(dòng)的峰峰值xpp為多少毫米？ 3）葉片振動(dòng)的周期T為多少毫秒？頻率f為多少Hz？4）如果忽略振動(dòng)的高次諧波，請(qǐng)根據(jù)式7-2寫出振動(dòng)速度的函數(shù)式（帶入具體數(shù)字，不計(jì)直流分量）。圖7-44 葉片振動(dòng)測(cè)量a）渦流測(cè)振儀顯示的波形 b）Uo/xm特性曲線解 1）渦流式測(cè)振儀測(cè)得的電壓峰峰值葉片振動(dòng)的電壓峰峰值upp=（屏幕上的2格哈） V。2）葉片振動(dòng)的峰峰

11、值xpp=查圖b可得：？mm。3）葉片振動(dòng)的周期T =？格×2.5ms/div=？ms，頻率f=1/T=？Hz4）如果忽略振動(dòng)的高次諧波，根據(jù)式7-2，振動(dòng)速度v=dxm/dt=-xmsin(t+)=-？cos(6.28×？t+/2)。8200MW汽輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)如圖7-45所示。轉(zhuǎn)子軸系由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組成。全長(zhǎng)30余米，共有高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，7個(gè)軸承，數(shù)百個(gè)葉片。請(qǐng)上網(wǎng)查閱有關(guān)汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)測(cè)量資料，在圖7-45中標(biāo)出需要安裝測(cè)振傳感器的位置，說(shuō)明測(cè)量的具體目的以及這些測(cè)振傳感器分別屬于位移、速度、加速度中的哪幾種類

12、型？圖7-45 200MW汽輪發(fā)電機(jī)組a）結(jié)構(gòu)示意圖 b）軸系結(jié)構(gòu)1高壓轉(zhuǎn)子軸承（1號(hào)） 2高壓轉(zhuǎn)子（含葉片） 3高、中壓轉(zhuǎn)子軸承（2號(hào)） 4中壓轉(zhuǎn)子（含葉片） 5中壓轉(zhuǎn)子軸承（3號(hào)） 6低壓轉(zhuǎn)子軸承（4號(hào)） 7低壓轉(zhuǎn)子（含葉片） 8低壓轉(zhuǎn)子軸承（5號(hào)） 9發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承（6號(hào)） 10發(fā)電機(jī) 11發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承（7號(hào)）9PVDF高分子壓電電纜測(cè)速原理圖如圖7-46所示。兩根壓電電纜相距L=2m，平行埋設(shè)于柏油公路的路面下約50mm，可以用來(lái)測(cè)量車速及汽車的超重，并根據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的檔案數(shù)據(jù)，判定汽車的車型。圖7-46 PVDF壓電電纜測(cè)速原理圖a）PVDF壓電電纜埋設(shè)示意圖 b）A、B壓電電纜的輸出信號(hào)波形1柏油公路 2PVDF壓電電纜 3車輪現(xiàn)有一輛超重車輛以較快的車速壓過(guò)測(cè)速傳感器，兩根PVDF壓電電纜的輸出信號(hào)如圖7-46b所示，請(qǐng)分析填空。1）儀器屏幕上的坐標(biāo)每格為_(kāi)圖b_ms，汽車的前輪通過(guò)A、B兩根壓電電纜的時(shí)間差t1_圖b_格，相當(dāng)于_2.4×25_ms，等于_再除以1000_s。2）設(shè)LAB=2m，車速v=LAB/t=_？m/？s=？_m/s=_再除以1000，再乘以3600_km/h。3）前后輪依次通過(guò)