工程测试技术基础

精品文档---下载后可任意编辑 第一章 测试技术基础知识 1。3 用量程为150V的0。5级电压表和量程为30V的1。5级电压表分别测量25V电压,请问哪一个测量准确度高?为什么使用电压表时应尽可能在电压表量程上限的三分之二以上使用? 解： 1）量程为150V的0。5级电压表，其最大引用误差为0。5％，所以其最大绝对误差为 量程为30V的1.5级电压表,其最大引用误差为1。5％，所以其最大绝对误差为 所以测量25V电压时，量程为30V的1。5级电压表的准确度高。 2)测量同一个电压量时，通常量程与被测量越接近的电压表，其测量准确度越高。 1。4 常用的测量结果的表达方式有哪3种？对某量进行了8次测量,测得值分别为:82.40、82。43、82。50、82。48、82。45、82。38、82。42、82.46。试用第3种表达方式表示其测量结果。 解：1）常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于t分布的表达方式和基于不确定度的表达方式等3种 2）基于不确定度的表达方式可以表示为 均值为 82.44 标准偏差为 0.04 样本平均值的标准偏差的无偏估量值为 0.014 所以 精品文档---下载后可任意编辑 第二章 信号描述与分析 2—2 一个周期信号的傅立叶级数展开为 （的单位是秒） 求:1）基频；2）信号的周期;3)信号的均值;4）将傅立叶级数表示成只含有正弦项的形式。 解:基波重量为 所以：1)基频 2）信号的周期 3）信号的均值 4)已知 ，所以 所以有 即 精品文档---下载后可任意编辑 2-3 某振荡器的位移以100Hz的频率在2至5mm之间变化。将位移信号表示成傅立叶级数，并绘制信号的时域波形和频谱图. 解：设该振荡器的位移表达式为 由题意知,所以有 信号的幅值 信号的均值 信号的初相角 所以有 即该信号为只含有直流重量和基波重量的周期信号。 精品文档---下载后可任意编辑 2-4周期性三角波信号如图2.37所示,求信号的直流重量、基波有效值、信号有效值及信号的平均功率。 图2.37 周期三角波信号(习题2—4图） 解:在一个周期内的表达式为 (1）由图像可知,该信号的直流重量 （2）求该信号傅立叶级数 ３）基波有效值 ４)信号有效值 ５)信号的平均功率 2-5 求指数函数的频谱.√ 解： （到此完成，题目未要求，可不必画频谱) 鉴于有的同学画出了频谱图，在此附答案： -π/4 -α π/4 a ω φ(ω) ω |x(ω)| A/α 2—6求被截断的余弦函数 （题图3-4 ）的傅里叶变换。√ 题图3-4 2—9求的自相关函数。√ 解： 对能量有限信号的相关函数 2-10求正弦波和方波的互相关函数。√ 解法一: ， 解法二： 因为 2—12已知信号的自相关函数为，请确定该信号的均方值和均方根值.√ 解： 2-18 三个余弦信号、、进行采样，采样频率,求三个采样输出序列，比较这三个结果，画出、、的波形及采样点位置并解释频率混叠现象。√ 解： 若信号为x（t),其采样输出序列为 将三个余弦信号代入上式得三个采样输出序列 （也可以写成这种形式) 0 0 0 ∵，,, ∴，不产生混叠; 、，、产生混叠。 精品文档---下载后可任意编辑 第三章 测试系统的基本特性 3-2已知某测试系统静态灵敏度为4V/kg.假如输入范围为1kg到10kg,确定输出的范围。 解： 3—6求周期信号通过传递函数为的装置后所得到的稳态响应。√ 解： 由，可知 令,则 那么: 令,则 那么: 所以稳态响应为: 。 精品文档---下载后可任意编辑 3—10频率函数为的系统对正弦输入的稳态响应的均值显示.√ 解： 精品文档---下载后可任意编辑 3—11试求传递函数分别为和的两环节串联后组成的系统的总灵敏度.√ 解: 由，可知 由,可知 所以，两环节串联后组成的系统的总灵敏度 精品文档---下载后可任意编辑 3-12已知某力传感器的固有频率800Hz，阻尼比，问使用该传感器作频率为400Hz的正弦力测试时，其幅值比和相角差各为多少?若该装置的阻尼比可改为，问和又将如何变化？√ 解： 精品文档---下载后可任意编辑 3-13一阶变换器的输出端与二阶的显示设备相连.变换器的时间常数为1.4ms，静态灵敏度为2V/℃。显示设备的灵敏度、阻尼比和固有频率分别为1V/V，0。9和5000Hz。确定测试系统对输入（单位:℃）的稳态响应。解： 精品文档---下载后可任意编辑 精品文档---下载后可任意编辑 第四章 常用传感器与敏感元件 4-4有一电阻应变片（如图4。62)，其灵敏度S＝2，R＝120，设工作时其应变为1000,问R＝?设将此应变片接成如图所示的电路,试求：（1）无应变时电流表示值;(2）有应变时电流表示值；(3)电流表示值相对变化量(注：为微应变)。 图4.62 题4-4图 解：图示电路的总电阻为 （1)无应变时＝0，所以,所以电流 （2）有应变时，所以，所以电流 （3）电流表示值相对变化量为 精品文档---下载后可任意编辑 4—7一电容测微仪,其传感器的圆形极板半径r＝4mm,工作初始间隙＝0。03mm，问： 1）工作时,假如传感器与工件的间隙变化量时,电容变化量是多少? 2）假如测量电路灵敏度S1=100mv／pF，读数仪表的灵敏度S2＝5格／mv，在时，表的指示值变化多少格？ 解: 1)根据变极距型电容式传感器工作原理有 2）表的指示变化为 4—12 电式压力传感器的灵敏度S＝pC/Pa(皮库仑／帕），把它和一台灵敏度调到0。005v／pC的电荷放大器连接，放大器的输出又接到一灵敏度已调到20mm/V的光线示波器上记录,试给出这个测试系统的框图，并计算其总的灵敏度。 解: 1)测试系统的框图如下图所示： 2)已知S＝1pC/Pa，S1＝0。005v／pC,S2＝20mm/V，所以总的灵敏度为: S总＝S×S1×S2=1×0。005×20=0。1（mm/Pa） 4—3电阻丝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？应如何针对具体情况选用?√ 答：半导体式应变片的工作原理是给予电阻的应变效应，对于半导体敏感栅来说,由于形变效应影响甚微，其应变效应主要为压阻效应. 半导体材料的突出优点是灵敏系数高,最大的K值是（1+2μ)的50—70倍，机械滞后小,横向效应小，体积小，缺点是温度稳定性差,大应变时非线性较严重，灵敏系数离散性大，随着半导体集成电路工艺的进展,上述缺点相应得到了克服，电阻丝应变片的工作原理给予电阻的应变效应，即导体材料产生机械变形时，它的阻值产生相应改变的现象。 其优点是灵敏系数高，电阻率高，稳定性好，机械强度高，抗氧化，耐腐蚀。 4—10光电传感器包含哪几种类型？各有何特点?用光电式传感器可以