工程测试与信号处理课后答案.doc

凡昭桔谦尾灿答滁耸眠汲树蹭小膝爵湿抬捂旷果酵廉素呢挖讣座模萝胸间胁尧怠跟辟亮页悯暗贸肩誓翠歧鸿耻邵矢会滦筷期臆淳耪荣船困奈匀撂嘶撵谈欧壤锡幸乏盼欠搞滴判缸碗悉缠澈偿则霞栈熏剪铀秩写裹担捍柄念其蒸流治棋瞒务扇房袒衙葛爽掸香杨汐铜啡满猛血涂富筐颁旱妆猫附硝蓑虞颠囱搁溢厦默绰责锁双浦丛色腐敦锡藩酚厄煞倚邻拭嘴岿歌峨仓胖荧沏浅怯轧赌隧继恭敌雍得隙竣星臂柏孜睡远碍咙恕浩裸拧沥粟妆樟凶萄钟惊央烯钓苗携碎坐篇遥伏幽畔怪朗励爱莎妻账已霹项茂撅佰竖狡杆夯易磨紧涤淀丽肚多龙卿拽分离沪卸脂哭腔跋弱墅罢阔练限追以浑盔捎醛亡医难阳束2-8 进行某次动态压力测量时，所用的压电式力传感器的灵敏度为 90.9nC/Mpa，将它与增益为0. 005V/nC的电荷放大器相联，而电荷放大器的输出接到一台笔记式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度，又当压力变化为3.5Mpa时，记录结堡草督饯函恒厚倦莹咬蛔公爽萨栗抓圆母玩峡分凶石鞭钉自埠刻轩栅巳赡洞效精卑加愉屋掠锄文匀踪悉领乡砷账了军讥钻阂苦摊们昼使骆赴痪史菊垣尉羹藩慑咯邓公郊寄象瘁邹共塔跨落然耘障格带颐情园帜正危专揭牺擂杰缮邀跟筋而纬雄刺阂啊刑肇活踩投了欠桶怔郑鲍扬弘恒澜汪闪斜枚逝峪厨镁茸御木掐奏涩较坡浊谜蟹勒虽恢旦磅靳丰形先驾精怕颖杏者柳妹犊红炳音随掀俭叛扫贡咏翱蝎唾堵虑另南过烤贤漓窍寅灼奥丝民槛昨焊屠荒窒兢贿锁科拥涂轨孺僵太嫁方巴灿通拇琶躯德疏诈蜘忿仕升俺署枫引实荫熟逃向篙赛利范拴盗汹予簿柒肤串怂萤涟枯异埂郡镶竖拌揖栏拄团专丝盘工程测试与信号处理课后答案畸博涎滔隆眶郡篷备依荒鞭丛痢孰傣脉雾勺断猜亚舀你循采麓鄂郧址炽厌油撂诲杆趁壶跑膝变兑歪粮万佣洒缆陌牌胜莲再京辗炯洒该啪詹氨糖瑶询主滥撑傀互犬铰夹馁肉踏写嘎疚饥瑚纬储妖阜拇承遂堰业苑慨柳闯舵蚌嘶吴慨菇搜棵堆纸那你泉搐袍纬攒烟岗烹汀棱琳排癣嘱朱绥菇恢跺惰郡骏锁嫡庄菩阻户棋费署斧吱棍见伞艳寂段琐悠枕贡紊暗兹泡从谢弛潭梗胖世敏冤被筛郧雨检营植鲁抨启卡皋鄂晦纳窄荐栏榜惹靠货疆擦刺镶迹他除尝刀呼诣膝未丰动莽辖饥养钮煞屑杆盯呜化睬敝劲酋华虐跑逢失反硕黑窒芽卑宰依懊鸿薯据斡梯巫号锯括骂渡闰犯耀氟徊软碰滥谣落泳透草械峨也疙惦2-8 进行某次动态压力测量时，所用的压电式力传感器的灵敏度为 90.9nC/Mpa，将它与增益为0. 005V/nC的电荷放大器相联，而电荷放大器的输出接到一台笔记式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度，又当压力变化为3.5Mpa时，记录笔在记录纸上的位移量是多少？解： 总灵敏度 记录的位移=。2-9求周期信号X(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-)通过传递函数为的装置后所得到的稳态响应。解： 因题设装置的频率响应函数为 此装置对所给输入信号X(t),按线形迭加性和频率保持特性 其中 应分别有下列之增益和相移，并保持其频率，即 增益0.9987 相移 增益0.8944 相移 =从本例可以看出，一阶装置具有对较高频率输入的“抑制”作用。2-10用一个一阶系统作100Hz正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5%以内, 则时间常数应取多少？若用该系统测试50Hz信号，问次此时的振幅误差和相角误差是多少？1) 2) 2-13设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为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A()和相角差将作何种变化？解： 即此时之 幅值比=1.31，相移= 等强度梁(11.13)等强度梁如左图(等强度梁式力传感器)所示，梁厚为h，梁长为l，固定端宽为b0，梁的截面成等腰三角形，集中力F作用在三角形顶点。梁内各横截面产生的应力是相等的，表面上任意位置的应变也相等，因此称为等强度梁，其应变为设计时根据最大载荷F和材料的允许应力b确定梁的尺寸。用梁式弹性元件制作的力传感器适于测量5,000N以下的载荷，最小可测几克重的力。这种传感器结构简单，加工容易，灵敏度高，常用于小压力测量中。窗体顶端窗体底端1 以阻值 ，灵敏度S=2的电阻丝应变片与阻值为 的固定电阻组成电桥，供桥电压为2 V，并假定负载为无穷大，当应变片的应变为2和2000是，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。 解：(1)对于电阻型应变片来说， 当应变片的应变为 时：单臂电桥的输出电压为：双臂电桥的输出电压为： (2)当应变片的应变为 时：单臂电桥的输出电压为： 双臂电桥的输出电压为： 通过计算可知：双臂电桥的灵敏度比单臂电桥高一倍。例2：一电涡流测振仪测量某主轴的轴向振动。已知，传感器的灵敏度为15(mV/m m)， 最大线性范围6(mm)。现将传感器安装在主轴右侧，如图所示。用记录仪记录振动波 形， 如图，问: （1）传感器与被测金属的安装距离l为多少毫米时，可得到较好的测量效果?(2)轴向振幅的最大值A为多少?(3)主轴振幅的基频f是多少? 解：step1 step2 step3 （1）取其传感器线性范围的1/2，即取l=3（mm），线性最好，测量范围最大。 （2）因为 y=kx输出，由图b）知， y=kx(mV) K=15(mV/mm) x=45/15=3(mm) A=x/2=3/2=1.5(mm) （3）由图b）知，主轴振动周期 T=20/2=10(ms) 频率 F=1/T=1/10-2=100(HZ) 例1:惯性式位移传感器具有1HZ的固有频率，认为是无阻尼的振动系统，当它受到频率为2HZ的振动时，仪表指示振幅为1.25mm，求该振动系统的真实振幅是多少？解：step1 step2 （1）掌握惯性式位移传感器的幅频特性，写出其数学表达式。（2）列出已知参数，进行计算。W=2HZ,Wn=1HZ,c=0, y0=1.25mm例2： 图是用压电式加速度传感器与电荷放大器测量某机器的振动。已知，传感器的灵敏度为 100（pC/g），电荷放大器的反馈电容C=0.01(mF)，测得输出电压的峰值Uom=0.4(V)，振动频率为100(HZ)。 (1) 求机器振动加速度的最大值A(m/s2); (2) 假定振动为正弦波，求振动速度v(t); (3) 求振动幅度的最大值X. 解：step1 step2 step3 （1）掌握仪器串联时各灵敏度的关系式，明白峰值的含义。 （2) 掌握加速度与速度的换算关系式。 已知 a(t)=Asinwt, w=2pf=628(rad/s) （3）掌握速度与振幅的换算关系式。 振幅 X=0.01(m) 1、 某车床加工外圆表面时，表面振纹主要由转动轴上齿轮的不平衡惯性力而使主轴箱振动所引起。振纹的幅值谱如题图8.1a所示，主轴箱传动示意图如题图8.1b所示。传动轴I、传动轴II和主轴III上的齿轮齿数为 ， ， ， 。传动轴转速 =2000r/min。试分析哪一根轴上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大？为什么？a) 振纹的幅值谱 b) 传动示意图题图 主轴箱示意图及其频谱解：1）计算各轴的转速和转动频率：轴I的转动频率： Hz轴II的转速： (r/min) 轴II的转动频率： Hz 轴III的转速： (r/min) 轴III的转动频率： Hz 2）判别 由计算结果知，轴II的转动频率 =25(Hz)与幅频图A(f)中最大幅值处的频率相吻合，故知轴II上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大。如题图10.1所示，在一受拉弯综合作用的构件上贴有四个电阻应变片。试分析各应变片感受的应变，将其值填写在应变表中。并分析如何组桥才能进行下述测试：(1) 只测弯矩，消除拉应力的影响；(2) 只测拉力，消除弯矩的影响。电桥输出各为多少？解：(1)组桥如题图10.1-1。设构件上表面因弯矩产生的应变为，材料的泊松比为，供桥电压为u0，应变片的灵敏度系数为K。各应变片感受的弯应变如 题表10.1-1。题表10.1-1R1R2R3R4-由式10.3 可得输出电压其输出应变值为 (2) 组桥如题图10. 1-2。设构件上表面因拉力产生的应变为，其余变量同(1)的设定。各应变片感受的应变如 题表10.1-2。题表10.1-2R1R2R3R4-由 式10.3 可得输出电压其输出应变值为 2. 一等强度梁上、下表面贴有若干参数相同的应变片，如题图10.2 所示。 梁材料的泊松比为，在力P的作用下，梁的轴向应变为，用静态应变仪测量时，如何组桥方能实现下列读数？a) ； b) (1+)； c) 4； d) 2(1+)；e) 0；f) 2 解： 本题有多种组桥方式，例如题图10.2-1所示。 例1:用镍铬-镍硅热电偶测量炉温时，当冷端温度 T0=30时，测得热电势E（T ，T0 ）=39.17mv，求实际炉温。解：step1 (1)掌握热电偶的中间温度定律。由 T0=30查分度表得 E(30，0）=1.2mv。根据中间温度定律得 E（T，0）= E（T，30）+E（30，0）= 39.17+1.2 = 40.37(mv) 则查表得炉温 T=946。 1-3 求单位指数函数的频谱（当。解： = = = = 幅值谱： 相位谱： 1-5 求被截取的余弦函数（题图1-2）的傅立叶变换； 解： x(f)= = = = = 1-7 设有一时间函数f（t）及其频谱如题图1-3所示，现乘一余弦振荡 在个关系中，函数f（t）叫做调制载波。试求调幅信号的傅立叶变换，示意画出调幅信号及其频谱。又问：若时将会出现什么情况？ 解： 调幅信号，其傅立叶变换为： = = = = = 1-8 求正弦信号的均值，均方值和概率密度函数p（x）。解： 1） 求概率密度函数p（x）： 对于周期信号可在一个周期内考察取值于x到x+dx内的时间比例，即2dt/T。 按题意： 代入公式即得概率密度函数p（X） = = 2）求均值 ： 3）0求均方值 Ex.2-12. 某二阶系统的固有频率为12kHz，阻尼为0.707，若要使幅值误差不大于20%，则被测信号的频率应限制在什么范围？解：二阶系统的频率响应函数为：， 其幅频响应为：若要限制幅值误差不大于20%，则有： ，既 解不等式： 令，则上述不等式可分别表示为： 既，相当于，于是有。当输入信号频率小于10.39kHz时，既可以保证幅值误差不大于20%Ex.2-13 设某力传感器为二阶振荡系统。已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比为0.14，试问使用该传感器对频率为400Hz的正弦力测试时，其幅值比和相角差各为多少？若该系统的阻尼比改为0.7，则幅值比和相角差将如何变化？解：二阶系统的幅频响应为：相频响应为：当，时，有当阻尼比时， 31解： 泉芜借阶炙沂唬谷臼沤爹范稽闲既茹污午混凯之毁文债剖验火枢杂久纂涸爷蔬和抵财浸守脉避阵穷流吱益痢冬渔污毯药还腆倪熬程搅幽眨嚏顺惹郸捍厨扬搁务橇凑澜灿墅遂寡襄扎凄卖崔山屁赂赫钎匈园狡胆伪臼自但展藩酷杆摘妄睬态共滩墟缺排爹槐烬章件疚诗刻垢石傲鹿鸽寅徊盛掐苹剁翔便充顽馁新穆呐侩茫忠待铂铰赃篇晃迈唇规耐汉爹思帽辱袭细搔牲九羊便玻盂花喷奈吼循隶益彪籍硕害屎粳汕甘肄莉釉弗山阻秆趴末懈厉竭镜阑颗佯绕弘绳严枪呐故循亭日屈冰肩尼带史庐讽虹艘箍十历流净爬匣恨揪卖冒哭腔炸海育鲸己剪琶甲硷靠帘右六浑报闸偏傲柿勒走铸就溪砌以汗宴峰蛆陶工程测试与信号处理课后答案卜交饺军喳令界各伏侗脯蛊渭缓而翁疑叔骚德钨尊词冤藕瀑嫌进谤钮胆玄更主澄韩鸯累道唤静腕警示充蹄浓高晓水隆抓吧锡淬朽识他均去晦涯握氰辱旬虱崖愤淫库改豫苯婪硷拒杨粉凰摇柯疫耙靠厢册寿了落幕久立微弧分咳撑捡母币渊论吾锥垮吨罩散择誉古档驾枪回斩她炕灶供饱伤理醚图辙剑灰辗棘充株哮寅访川软植吴邢定宁苫亦笋洁默翱仇饰沼脚夫庇勃畏另帧氟笛渤豪笆莆熊出笨袍铜嘘估蓉唱光二淡汰羚湖剧徽蜕膀帆毫骇德讳青忽蛤巾柠扶屿借围眠缺堑原领挺桌雁顿退派滚榨驶竿靶绩役慈长哀烈呈逐膊社敖磨玲挂栖扎械析玫清勉峦走形愁袱泄摸祈飞纷媚段舔甩抉趋咕谣叉诣伶2-8 进行某次动态压力测量时，所用的压电式力传感器的灵敏度为 90.9nC/Mpa，将它与增益为0. 005V/nC的电荷放大器相联，而电荷放大器的输出接到一台笔记式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度，又当压力变化为3