机械工程测试技术温习课含答案

机械工程测试技术习题课一、填空题1时刻常数T是一阶传感器动态特性参数，时刻常数T越小，响应越快，响应曲线越接近于输入阶跃曲线。2知足测试装置不失真测试的频域条件是幅频特性为一常数和相频特性与频率成线性关系。3电荷放大器经常使用做压电传感器的后续放大电路，该放大器的输出电压与传感器产生的电荷量成正比，与电缆引线所形成的散布电容无关。4信号那时刻尺度在紧缩时，则其频带变 宽 其幅值变 小 。5当测量较小应变值时，应选用电阻应变效应工作的应变片，而测量大应变值时，应选用压阻效应工作的应变片，后者应变片阻值的相对转变要紧由材料电阻率的相对转变来决定。6电感式和电容式传感器常采纳差动方式，不仅可提高灵敏度，且能改善或排除非线性。7. 电涡流传感器是利用 金属 材料的电涡流效应工作，可分为低频 透射 式和高频 反射 式两种， 其中前者经常使用于材料厚度的测量。8在调制解调技术中，将操纵高频振荡的低频信号称为 调制波 ，载送低频信号的高频振荡信号 称为 载波 ，将通过调制进程所得的高频振荡波称为 已调制波 。9. RC低通滤波器中的RC值越大，则其上限截止频率越止。10频率混叠是由于 采样频率太低 引发的，泄漏则是由于 信号截断 所引发的。11作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为 灵敏元件。12. 在外力作用下，金属应变式传感器要紧产生几何尺寸转变，而压阻式传感器主若是电阻率发生转变，二者都引发 电阻值 发生转变。13. 描述一阶系统动态特性的参数是_时刻常数，其值越，则该系统频带越宽，响应越 快。二、选择题1离散、周期的时域信号频谱的特点是（ C ）的。A非周期、离散 B非周期、连续 C、周期、离散 D周期、持续 2按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量操纵型的是（ C ）。A 电阻传感器 B 电感传感器 C 光电传感器 D 电容传感器 3变磁通感应式传感器在测量轴的转速时，其齿盘应采纳（ B ）材料制成。A 金属 B 导磁 C 塑料 D 导电 4测试装置能检测输入信号的最小转变能力，称为（ D ）。A 精度B 灵敏度C 周密度D 分辨力5数字信号的特点是（ B ）。A 时刻上离散，幅值上持续B 时间、幅值上都离散C 时刻上持续，幅值上量化D 时间、幅值上都连续6传感器灵敏度越高，表示该传感器（ B ）。A 工作频带越宽B 单位输入引起的输出量越大C 线性范围越宽D 允许的输入量越大7周期信号傅立叶级数中的各项系数表示各谐波分量的（ C ）。A 相位 B 周期 C 振幅D 频率&滤波器的-3dB频率指输出信号幅值为输入信号幅值的（C ）时所对应的截止频率。A 迈B 1C 2 / 2D 1/29不能用于材料厚度的非接触测量的传感器为（ C ）。A 涡流式 B 电容式 C 压电式 D 光电式10压电式传感器目前多用于测量D 。A 静态力 B 温度 C 速度 D 加速度与动态力11.滤波器的带宽越小，表示该滤波器 D oA成立时刻越短，频率分辨率越低B成立时刻越长，频率分辨率越低C成立时刻越短，频率分辨率越高D成立时刻越长，频率分辨率越高12测试系统动态特性的测定方式包括阶跃响应实验和A 实验。A 频率响应B 脉冲响应C 传递函数D 任意输入响应13 以下C的频谱为持续频谱。A 周期矩形脉冲B 正弦函数C 矩形窗函数D 周期方波14 属于物性型传感器为D 。A 应变式传感器B 电感式传感器C 电容式传感器D 压电式传感器15能够实现非接触振动测量的传感器为B。A 应变式传感器B 电感式传感器C 压电式传感器D 以上皆可16动态电阻应变仪中相敏检波电路的作用是B。A 幅值调制B 幅值解调C 频率解调D 滤波17. 描述传感器静态特性的指标有D 。A幅频特性B稳固时刻C动态范围D线性度18. 信号的时域描述与频域描述通过C来成立关联。A 拉氏变换B 卷积C 傅立叶变换D 相乘19. 理想滤波器在通带内的幅频特性为 A 。A 常数B 零C 零或常数D 无法确信20. 测试装置能检测输入信号的最小转变能力，称为D 。A 量程B 灵敏度C 精准度D 分辨力21. 压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（ ）成正比。A. 位移B. 速度C. 加速度 D. 频率22. 石英晶体沿机械轴受到正应力时，则会在垂直于（ ）的表面上产生电荷量。A. 机械轴B. 电轴C. 光轴D. 晶体表面23. 光敏晶体管的工作原理是基于（ ）效应。A. 外光电B. 内光电C. 光生电动势 D. 光热效应24. 金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对转变要紧由（ ）来决定的。A. 贴片位置的温度转变 B. 电阻丝几何尺寸的转变C. 电阻丝材料的电阻率转变 D. 电阻丝材料长度的转变25. 电容式传感器中，灵敏度最高的是（ ） 。A. 面积转变型 B. 介质转变型 C. 极距转变型 D. 不确信三、简答、应用题1依照滤波器的选频作用，一样将滤波器分为低通、高通、带通和带阻滤波器。下图为这些滤波器的幅频特性，请别离标注出来。并列出 4 个实际滤波器的要紧特点参数。1100c2c1fA( f)c1(a).带通(b)高通要紧特点参数(任选 4个)：(1) 截止频率(2) 带宽(3) 纹波幅度(4) 品质因子(5) 倍频程选择性(6) 滤波器因数2下图为动态应变仪工作框图，请指出图中A、B和C别离代表什么？并说明B和C在系统中的作用是什么？(6 分)x0(t显示记录答：A 电桥：将电阻、电容、电感等参数转变转换为电压或电流输出B 相敏检波：解调C 低通滤波器：选取低频信号，抑制或衰减掉其他不需要的成份3何为系统不失真测试条件？依照二阶系统的幅频特性和相频特性曲线，说明如何选择二阶系统动态特性参数及工作频带？解：不失真测试条件：幅频特性为一常数，相频特性与频率成线性的关系。 0.3关于一个二阶系统来讲，在的范围内，系统的幅频特性接近一条直线，其幅值转变不超过10%，但从相频曲线上看，曲线随阻尼比的不同猛烈转变。其中夢 接近于零时相位为零，现在能够以为是不失真的。而当E在.608范围内时，相频曲线能够近似以为是一条起自坐标系原 点的斜线。4. 下图为采纳某一种传感器测量不同的非电量的示用意。图中被测物体 2 均为金属材料制成， 1为传感器。试问：（6分）1）该种传感器是何种传感器？2）图中别离测量的是哪些非电量？3）总结该种传感器的两个优势。a）1c）答：（1）涡流传感器（2）（a）测转速，（b）测材料的厚度，（c）计数（3）结构简单，利用方便，非接触测量等优势5. 测量系统要紧有哪几种干扰？如何减少这些干扰？答：电磁干扰、信道干扰、电源干扰。良好的屏蔽，采纳交流稳压器、隔离稳压器。选用低噪 声器件。6. 试举例说明测试系统的组成环节的要紧功能。答：测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部份组成。测试进程中传感器将反映 被测对象特性的物理量，如压力、加速度、温度等，检出并转换为电量，然后传输给中间变换装 置；中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处置或经 A/D 变换后用软件进行计算， 再将处置结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置；最后由显示记录装置将测量结果 显示出来，提供给观看者或其他自动操纵装置。7. 在信号搜集前一样要求对模拟信号作哪些预处置?什么缘故?？答：信号的预处置是把信号变成适于信号数字处置的形式，以减轻数字处置的困难。预处置包 括：（1）电压幅值调理，以便适宜于采样。（2）必要的滤波，以提高信噪比 （3）隔离信号中的 直流分量 （4）如原信号通过调制，则应先行解调。8. 电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？答：电阻应变片是利用导体形变引发电阻转变，后者利用半导体电阻率转变引发电阻转变。半 导体最突出的优势是灵敏度高。但温度稳固性差。电阻应变片灵敏度较低，但稳固性较好。9. 简述压电式传感器需要配置前置放大器的缘故；经常使用的前置放大器有哪两种?答:因压电式传感器的输出电阻专门大、电荷量很小，信号微弱；前置放大器有电荷放大器与电 压放大器两种。电荷放大器具有输入阻抗高，输出电压与压电式传感器电荷成正比、与反馈电容 成反比，且与电缆散布电容无关；电压放大器具有电路简单，本钱低的特点，压电式传感器须与 电缆配套利用。10. 抗混滤波器的作用是什么？它选用何种滤波器？ 答：应选用低通滤波器以滤掉高频成份，目的是使信号变成限带信号，以幸免在模拟信号采样 中产生混叠。11. 选用传感器应注意哪些问题？ 答：1）灵敏度：传感器的量程范围是和灵敏度紧密相关的。传感器的灵敏度并非越高越好， 依照被测量要求来选取。2）线性范围：为了保证测量的精准度，传感器必需在线性区域内工作。 3）响应特性：传感器的响应特性必需在所测频率范围内尽可能维持不失真。但实际传感器的 响应总有一迟延，但迟延时刻越短越好。4）靠得住性：经太长期利用以后，其输出特性不发生转变的性能。5）精准度：表示传感器的输出与被测量的对应程度。传感器的精准度也并非越高越好，因为 还要考虑到经济性。6）工作方式。传感器在实际测试条件下的工作方式，也是选用传感器时应考虑的重要因素。 另外，还尽可能考虑结构简单、体积小、重量轻、价钱廉价、易于维修和改换等因素。12. 什么是信号的加窗？加窗后对信号有什么阻碍？ 答：断截取有限长度段信号的进程称为对信号的时域截断，它相当于通过一个长度有限的时 刻窗口去观看信号，因此又叫做加窗。信号经加窗后，窗外数据全数置零，波形发生畸变，其频 谱自然也有所转变，这就产生了截断误差。13. 在轧钢进程中，需检测薄板的厚度，可采样何种传感器？试简述其工作原理。 答：可采纳涡流传感器，原理图如图所示。系统的工作原理为：差动式测厚，将两涡流传感器别离置于被测钢板的上下两边，位置固定，距离为 H ，设被测钢板厚度为，两涡流传感器与被测钢板距离别离为X1和X2。涡流传感器和电容C组成谐振回路，则回路频率f将随间隙的转变而改变，使其输出电压幅值 也随之转变，经放大、检波和滤波后，可得被测距离X和x2,将它们输入运算器中进行如下运算, 即可实时监测钢板厚度：h H (x + x)12四、计算题1有一薄壁圆管式拉力传感器如下图所示。已知其弹性元件材料的泊松比为，电阻应变片R、R、R和R阻值相同，且灵敏系数均为2,应变片贴片位置如图所示。若受拉力P作用，问: 12 3 4(1)(2)当供桥电压ei欲测量拉力p的大小，应如何正确组成电桥？请画出相应的电桥。-e -G +e e e)Ki 4 1 2 3 4解：(1)为了测量力P大小，测试电桥应如下图所示连接: (2)设R、R2、R3、R4应变别离为1，e2,务，耳。因为泊松比严，故R3、R4的应变e3=e4=-e=X 300=-90e01 (AR ARARAR ) 1 +2 3 441 RRRR 丿12341(300 + 300 ( 90)- ( 90)x 2 x 2 0.78mV42. 一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径为4mm，工作初始间隙，介电常数为x10-i2F/m， 试求：(1)工作中，若传感器参与工作的间隙转变量为2pm，电容转变量是多少？(2)若测量电路的灵敏度为100mV/pF,读数仪表的灵敏度为5格/mV，当间隙转变量还为2pm, 读数仪表示值转变多少格？解：(1)相对面积 A=nr2=x10-5m2由于两极板间距转变引发的电容转变量为：.3 xlO-3AC = -|AAS 一&85呷-12 x = S S S = 9.0Pc / g x 0.005V / Pc x 20mm/ V = 0.9mm/ gCP VC XV.027X1-5 x2x10-6 =-9.85x10-3PF(2) 仪表示值转变格数为：N=5x100x(-AC)=5x100xx10-3=格3 利用压电式传感器组成加速度测量系统。其中压电式传感器的灵敏度Scp=g，它与灵敏度为S =Pc 的电荷放大器联接后，接到灵敏度为 S =20mm/V 的示波器上显示。试画出该加速度 VC XV测量系统的方框图，并计算系统总灵敏度S。(6分)解：被测物体