測試技術(shù)試卷庫含答案

/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)校正儀器或測量系統(tǒng)的過程稱為標(biāo)定。根據(jù)標(biāo)定時(shí)輸入到測量系統(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確定儀器或測量系統(tǒng)的輸入-輸出關(guān)系.賦予儀器或測量系統(tǒng)分度值?！?確定儀器或測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性標(biāo)定?！?消除系統(tǒng)誤差.改善儀器或測量系統(tǒng)的正確度。通過標(biāo)定.可得到測量系統(tǒng)的響應(yīng)值yi和激勵(lì)值xi之間的一一對應(yīng)關(guān)系。2．試證明：二階測量系統(tǒng)當(dāng)阻尼率ζ為0.7時(shí).輸入信號(hào)在0～0.58ωn的頻率范圍內(nèi).其幅頻特性A<ω>的變化不超過5%。答：二階系統(tǒng)的幅頻特性為當(dāng)阻尼率ζ為0.7時(shí).輸入信號(hào)在0～0.58ωn的頻率范圍內(nèi).其幅頻特性A<ω>的變化范圍為1～0.9535。即A<ω>的最大變化率為4.65%.小于5%.命題得證。3．欲測量某回路中一標(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.一是只測電阻器兩端的電壓V,然后用公式P=V2/R計(jì)算功率損耗；二是分別測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的測量結(jié)果為V=100±1%<V>,I=10±1%<A>。答：4．?dāng)⑹鰷y量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不失真測量的條件。在工程測試技術(shù)中如何保證測試系統(tǒng)的測試不失真？答：其幅頻和相頻特性應(yīng)分別滿足：A<ω>=A0=const.φ<ω>=-t0ω即為實(shí)現(xiàn)不失真測試的條件。對一階測試系統(tǒng)而言.測試系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)τ原則上越小越好。對二階測試系統(tǒng)而言.其特性曲線中有兩段值得注意。一般而言.在ω<0.3ωn范圍內(nèi).φ<ω>的數(shù)值較小.而且φ<ω>-ω特性接近直線。A<ω>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ω>〔2.5～3ωn范圍內(nèi)φ<ω>接近180°且差值很小.如在實(shí)測或數(shù)據(jù)處理中采用減去固定相位差值或把測試信號(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ζ的影響較大.因此需做具體分析。分析表明.ζ越小.測量系統(tǒng)對斜坡輸入響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差2ζ/ωn愈小。但是對階躍輸入的響應(yīng).隨著ζ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ζ=0.6～0.7時(shí).可獲得較為合適的綜合特性。對于正弦輸入來說當(dāng)ζ=0.6～0.7時(shí).幅值在比較寬的范圍內(nèi)保持不變。計(jì)算表明.當(dāng)ζ=0.7時(shí).ω在0～0.58ωn的頻率范圍中.幅值特性A<ω>的變化不會(huì)超過5%.同時(shí)在一定程度下可認(rèn)為在ω<ωn的范圍內(nèi).系統(tǒng)的φ<ω>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動(dòng)態(tài)誤差。對于一階系統(tǒng)系統(tǒng)：時(shí)間常數(shù)t越小.頻響特性越好.當(dāng)wt《1時(shí).A〔w約等于1.表明測試系統(tǒng)輸入輸出為線性關(guān)系。對于二階系統(tǒng).當(dāng)w/wn《1.ζ=0.707時(shí).增大wn.可使無失真測試范圍更廣。6．某測量系統(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)工程測試〔測動(dòng)態(tài)量一般要進(jìn)行哪些工作？答：〔1了解被測對象〔2制定測試方案.組建測試系統(tǒng)〔3標(biāo)定〔4測試〔5數(shù)據(jù)分析.結(jié)果報(bào)告10.解釋下列術(shù)語：測試、測試技術(shù)、測試系統(tǒng)、試驗(yàn)。答：測試：是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測量.或者可理解為測量與試驗(yàn)的綜合。測試系統(tǒng):為完成測試或測量任務(wù).所使用儀器和設(shè)備的總稱。測試技術(shù):是測量技術(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法？一套完整的測試系統(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)行測量的方法。一個(gè)完整的測試系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：傳感器.信號(hào)變換與測量電路.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：將被測非電量轉(zhuǎn)換成便于放大記錄的電量。<2>中間轉(zhuǎn)換:對信號(hào)進(jìn)行放大.調(diào)制解調(diào).濾波等。測量電路：將傳感器輸出的電信號(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?！?數(shù)據(jù)處理器.打印機(jī).繪圖儀是上述測試系統(tǒng)的延伸部分.他們能對測試系統(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.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性包括哪些參數(shù)？簡述各參數(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和與之相對應(yīng)的輸入量變化△x的比值。2.量程：測量系統(tǒng)能測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量系統(tǒng)的實(shí)際輸入輸出特性曲線對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.滯后或回程誤差.表征測試系統(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〔三次以上測量時(shí).對于同一個(gè)激勵(lì)量其測量結(jié)果的不一致程度。6.準(zhǔn)確度：是指測量儀器的指示接近被測量真值的能力。7.分辨率：是指測試系統(tǒng)能測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。15.如何評價(jià)測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差？〔一、二階系統(tǒng)對于一階系統(tǒng)系統(tǒng)：時(shí)間常數(shù)t越小.頻響特性越好.當(dāng)wt《1時(shí).A〔w約等于1.表明測試系統(tǒng)輸入輸出為線性關(guān)系。對于二階系統(tǒng).當(dāng)w/wn《1.ζ=0.707時(shí).增大wn.可使無失真測試范圍更廣。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ξ第五章作業(yè)1.簡述應(yīng)力測試的基本原理？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)?！菜^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)體電阻率變化引起電阻的變化。2.如何選擇應(yīng)變片？〔應(yīng)變片的選擇原則對于被測試件所處的環(huán)境和條件.諸如溫度、濕度、被測材料的均勻程度、測試的重要性和應(yīng)變范圍等.作出全面的考慮。在測試工作過程中.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)償塊與測試點(diǎn)溫度場一致、補(bǔ)償塊與測試對象材料一致、補(bǔ)償塊不受力7.如何根據(jù)應(yīng)力參數(shù)的特點(diǎn)建立一套測試系統(tǒng)？根據(jù)應(yīng)力參數(shù)的特點(diǎn).對下面問題進(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.簡述速度和轉(zhuǎn)速測試的方法和原理。速度測量:測量原理1.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)法測試方法一、平均速度法平均速度法適用于測量運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)的物體的速度。通過已知的位移Δx和相應(yīng)的時(shí)間間隔Δt來測量平均速度。二、相關(guān)法相關(guān)法檢測線速度.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相同的傳感器〔如光電傳感器、超聲波傳感器等。傳感器檢測易于從被測物體上檢測到的參量<如表面粗糙度、表面缺陷等.例如對被測物體發(fā)射光.由于被測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的檢測區(qū)得到的。當(dāng)物體A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到傳感器1的檢測區(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<t－t0>.其波形將和y〔t幾乎重疊.因此互相關(guān)值有最大值。三、多普勒測速當(dāng)光源和反射體或散射體之間存在相對運(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)速測量1.數(shù)字式轉(zhuǎn)速表測量原理：數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量系統(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).再通過測量信號(hào)的頻率或周期來測量轉(zhuǎn)速。2頻率法測轉(zhuǎn)速把被測轉(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)一套測壓系統(tǒng).該考慮哪些因素？被測壓力-->應(yīng)變式壓力->傳感電阻應(yīng)變儀->測量記錄儀|壓力標(biāo)定機(jī)應(yīng)變式壓力測量系統(tǒng)組成：應(yīng)變式測壓法適用于在壓力作用較長的條件下使用被測壓力>壓電式壓>電荷放大器>測量記錄儀力傳感器電壓放大器|壓力標(biāo)定機(jī)壓電式壓力測量系統(tǒng)組成：壓電式測壓法適合于壓力作用時(shí)間短的情況。壓阻式壓力測量系統(tǒng)組成：工作頻率DC-100khz.量程從小到大.應(yīng)考慮靜態(tài)靈敏度被測壓力>壓阻式壓>電壓放大器>測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溫方法各有何特點(diǎn)？1.接觸式測溫接觸式的特點(diǎn)是測溫元件直接與被測對象相接觸.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效的量值就代表了被測對象的溫度值。優(yōu)點(diǎn)：直觀可靠。缺點(diǎn)：是感溫元件影響被測溫度場的分布.響應(yīng)差、接觸不良等都會(huì)帶來測量誤差.另外溫度太高和腐蝕性介質(zhì)對感溫元件的性能和壽命會(huì)產(chǎn)生不利影響。2、非接觸式測溫非接觸測溫的特點(diǎn)是感溫元件不與被測對象相接觸.而是通過輻射進(jìn)行熱交換.故可避免接觸測溫法的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：具有不改變被測物體的溫度分布.熱慣性小.測溫上限可設(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、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響.其測量誤差較大。4.如何建立溫度測試系統(tǒng)？〔特點(diǎn)、使用原則測溫系統(tǒng)應(yīng)有足夠的準(zhǔn)確度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)使用原則：〔1測溫范圍的大小和精度要求〔2測溫元件的大小適當(dāng)與否〔3在被測對象溫度隨時(shí)間變化的場合.測溫元件的滯后能否適應(yīng)測溫要求〔4被測對象和環(huán)境條件對測溫元件是否有損害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；300～1300℃.采用管式電爐.與標(biāo)準(zhǔn)鉑銘—鉑熱電偶進(jìn)行比較；1300～2000℃.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振傳感器進(jìn)行振動(dòng)體的振動(dòng)測量？①當(dāng)用測振儀測量被測對象的振動(dòng)時(shí).位移計(jì)敏感被測物的振幅,而加速度計(jì)則敏感被測物的振動(dòng)加速度的幅值。因此.位移計(jì)總是被用來測量低頻大振幅的振動(dòng).而高頻振動(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。②阻尼比的取值對測振儀幅頻特性和相頻特性都有較大的影響.對位移計(jì)和加速度計(jì)而言.當(dāng)取值在0.6~0.8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。對于速度計(jì)而言.則是阻尼比越大.可測量的頻率范圍越寬.因此.在選用速度計(jì)測量振動(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)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？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)簡述其工作原理。選用傳感器時(shí)要考慮哪些問題？什么叫調(diào)制？什么叫解調(diào)？在測量中為何要將信號(hào)先調(diào)制然后又解調(diào)？光電轉(zhuǎn)換元件有哪些優(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。計(jì)算題〔每題10分.共20分1.用一階量儀作100Hz 正弦信號(hào)的測量.如要限制振幅誤差在5%以內(nèi).則該量儀的時(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。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?，F(xiàn)要求：組成一個(gè)測量該振動(dòng)加速度的測試系統(tǒng)〔以框圖形式表述簡述傳感器的選用原則.簡述框圖各組成部分的作用.簡述信號(hào)分析時(shí).欲得到信號(hào)頻譜所采用數(shù)字信號(hào)處理的具體步驟。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。采用數(shù)字信號(hào)處理方法對測試信號(hào)進(jìn)行分析前,必須對所獲取的模擬信號(hào)進(jìn)行哪些預(yù)處理工作？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.為被測角頻率.其阻尼比為0.7.為了盡量減小測量時(shí)的幅值和相位誤差.〔1該傳感器應(yīng)工作在什么條件下？〔2f0=10Hz時(shí).其工作最低頻率<f>范圍應(yīng)為多少？測量主軸回轉(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)測量的特定情況〔例如：精確度高、量程范圍小、不允許與測量零件接觸、主軸表面材質(zhì)不一定均勻等.逐一分析電感式、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.測桿上移后,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：靈敏度高、體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜。計(jì)算題〔每小題10分.共20分一階量儀的頻率響應(yīng)函數(shù)①②幅頻特性.③欲誤差小于5%.應(yīng)大于0.95,已知④故:應(yīng)大于0.95,⑤解得:2.①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)②阻尼比與振幅衰減的關(guān)系為.圖中注明③故有.解得④衰減振動(dòng)與無阻尼振動(dòng)的關(guān)系為⑤代入值.得綜合題〔共10分〔1〔2測量對象為高速、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被測對象產(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量處理結(jié)果?！?①信號(hào)預(yù)處理②采樣和量化〔A/D轉(zhuǎn)換③確定分析信號(hào)的長度T和數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)N④選窗函數(shù)〔加窗⑤進(jìn)行FFT運(yùn)算.從而得到信號(hào)頻譜任選題〔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?！?消除直流分量〔當(dāng)測試信號(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?！?.即。此時(shí)幅值誤差很小.相位差接近.成為一個(gè)反相器。 3.針對回轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)測量的特定情況：〔a測量精度高〔b量程范圍小〔c非接觸測量〔d材質(zhì)不均等。逐一分析對照各傳感器性能；電感式：a、b、c均可滿足.d不滿足；電容式：采用極距變化型a、b、c、d各點(diǎn)均能滿足；電阻式：除d以外abc均不滿足；光柵式：bc不滿足；磁柵式：除d以外abc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：直接由被測對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>說明二階測量裝置的阻尼比的值多采用0.6～0.7的原因。時(shí)域分析：二階系統(tǒng)對階躍信號(hào)的響應(yīng).當(dāng)ξ=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)不失真測試的條件出發(fā).當(dāng)ξ=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)ξ=0.7時(shí).在0-0.058ωn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)生的相位失真也很小〔11測量儀表的主要性能指標(biāo)有哪些？請簡要說明其含義。量程：儀表能測量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍精度〔精確度：測量某物理量時(shí).測量值與真值的復(fù)合程度。靈敏度：儀表在做靜態(tài)測量時(shí).輸入端的信號(hào)增量Δy與輸入端信號(hào)增量ΔX之比分辨率：儀表能夠檢測出被測量最小變化的能力。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.它用觀測時(shí)間內(nèi)的誤差來表示重復(fù)性：在同一測量條件下.對同一數(shù)值的被測量驚醒重復(fù)測量時(shí).測量結(jié)果的一致程度。溫度誤差：當(dāng)環(huán)境溫度偏離儀表的定標(biāo)溫度〔20攝氏度時(shí).其輸出值的變化零點(diǎn)漂移：儀表工作的環(huán)