工程测试技术基础课后作业答案——曾光奇.pdf

1 3 解 00 2 0 11 sin sinsin 22 2 TT x ww w x t dtXwtdt TT ww XwtdtXwtdt dt X 222 00 2 2 0 11 sin 1cos22 222 TT rms w Xx t dtXwtdt TT wwt XdtX 1 4 解 2 2 0 2 jftt ajf A Xfx t edtAedt ajf 2 222 4 A Xf af 2 arctan f Xf a 1 5 解 设 0 cos R x tWtw t 其中 1 2 0 2 R T t Wt T t 000 sin 11 cos 22 R WfTcfT Fw tffff 00 00 00 cos cos sin sin 22 sin sin 22 RR F x tF Wtw tWfFw t TT cT ffcT ff TT cTfTfcTfTf 1 7 解 00 00 22 0 22 11 cos2 22 1111 2222 jf tjf t jf tjf t F x tf tF x tex te F x teF x te 由频移性质 0 2 0 jf t X t eX ff 000 11 cos2 22 F x tf tX ffX ff 1 8 解 0 2 0 jft tte 22 22 22 1111 222222 1111 2222 cos2cos aa jfjf jfajfa aa F x tFtaFtaFtFt eeee fafa 1 9 解 2 0 22 2 0 2 0 222 22 0 22 2 0 22 22 22 2 2cos2 22 1cos jft jftjft jftjftjft jfjf X fF x tx t edt AA tA edttA edt AA Aedttedttedt AAA eetft dt jfjf A f f 1 10 解 0 0 22 00 2 1 1 cos cos cos 22 cos 22 cos 2 T x T TT Rx t x tdt T XwtXwtw T XX wtwdtw dt TT X w 2 3 解 005 0 arctan 005 0 1 1 005 0 1 1 2 ww w wA wj wH 该装置是线性定常系统 设稳定响应为 y t 根据线性定常系统的频率保持系统 比例性和叠加性得到 12 cos 10 cos 10045 y tytyt 其中499 0 5 0 10005 0 1 1 1 2 11 xAy o 86 2 10005 0 arctan 1 179 0 2 0 100005 0 1 1 2 2 22 xAy o 57 26 100005 0 arctan 1 所以稳态响应为 0 499cos 102 86 0 179cos 10071 57 y ttt 2 4解 由题可知系统为一阶线性传递函数为7 1 1 s sH 突然从空气中插入水中 可知实质是阶跃信号输入 因为 s tuL 1 所以 s sX 1 1 t 1 s 1 s 1 s 1 1 tsX s H s Y s 从而 t e 1y t e 为指数函数 即 7 t e 1y t 当输入由20突变到80时 输出响应为y t T TTZ t 121 所以当 t 15s c 80T c 20T 21 oo 时 c o 72 96Z t 2 7解 17 3 5 05 3 5 1 1 ss sH 即静态灵敏度3 1 k 2 2 2 2 4 1 41 nn n wsws w sH 即静态灵敏度41 2 k 因为两者串联无负载效应 所以总静灵度 12 341123kk k 2 8解 设 2 2 2 2 nn n wsws w wH 则 1 2 arctan 2 2 1 1 2 22 n n nn w w w w w w w w w wA nn fwfw 2 2 1 2 arctan 2 2 1 1 2 22 n n nn f f f f f f f f f fA 将HzfHzfn400 14 0 800 代入上面的式子得 o 57 10 400 31 1 400 A 如果7 0 则 o 03 43 400 975 0 400 A 2 91 应该是 输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比 2 还与初始条件有关 3 4 灵敏度与测量范围没直接关系 一般灵敏度越高 稳定测量范围越窄 5 对于单频率的正弦信号 经过该系统 波形不会失真 2 10解 由题意知 M 1 5 k 3 13 0 5 1ln 1 1 ln 1 1 22 M 因为6 28 d Ts 所以 2 1 d d wrads T 01 1 13 0 1 1 1 22 d n w w 系统传递函数 0201 1 2626 0 0603 3 01 101 113 0 2 01 1 3 2 222 2 2 2 2 sssswsws kw sH nn n 3 1 解答 输入量是电刷相对电阻元件的位移 x 输出量为电刷到端点电阻Rx 如果接入分压式测量电路 则输出量可以认为是电压 0 u pl p x RxRk xx x 输出电阻与输入位移成线性关系 0 1 1 1 e p e ppp LpLpp x u x u u xRR xxx xRxR xx 输出电压与输入位移成非线性关系 由上可得 只有当 0 pL RR 时 才有 0e p x uux x 所以要求后续测量仪表的输入阻抗 L R要远 大于变阻式传感器的电阻 p R 只有这样才能使输出电压与输入位移有较好的线性关系 3 2 解答 电阻式应变片主要利用形变效应 而半导体应变片主要利用压阻效应 电阻丝应变片的主要优点是性能稳定 现行较好 主要缺点是灵敏度低 横向效应大 半导体应变片主要优点是灵敏度高 机械滞后小 横向效应小 主要缺点是温度稳定性差灵敏度 离 散度大 非线性大 选用时要根据测量精度要求 现场条件 灵敏度要求等来选择 3 3 解 根据应变效应表达式 R RS 得 24 0 1201010002 6 RSR 1 1 1 5 1 5 1200 012512 5IRAmA 2 2 1 5 1 5 1200 24 0 01247512 475IRRAmA 3 211 100 0 2 III 4 电流变化量太小 很难从电流表中读出 如果采用高灵敏度小量程的微安表 无法测量 12 5mA 的电流 如果采用毫安表 无法分辨 0 025mA 的电流变化 一般需要电桥来测量 将无应变时的灵位电流 平衡掉 只取有应变时的微小输出量 并可根据需要采用放大器放大 3 7 解答 包括利用外光电效应工作的光电传感器 利用内光电效应工作的光电传感器 利用光生伏特效应 工作的光电传感器三种 外光电效应 亦称光电子发射效应 光线照射物体 使物体的电子逸出表面的现象 包括光电管和光 电倍增管 内光电效应 亦称光导效应 物体受到光线照射时 物体的电子吸收光能使其导电性增加 电阻率下 降的现象 有光敏电阻和由其制成的光导管 光发生伏特效应 光线使物体产生一定方向的电动势 如遥控器 自动门 热释电红外探测器 光电鼠标器 照相机自动测光计 光度计 光电耦合器 光电开关 计数 位置 行程开关等 浊度检测 火灾报警 光电阅读器 如纸带阅读机 条形码读出器 考卷自动 评阅机器等 光纤通信 CCD 色差 颜色标记 防盗报警 电视机中亮度自动调节 路灯 航标灯控制 光控灯座 音乐时英钟控制 晚上不奏乐 红外遥感 干手器 冲水机等 在 CCD 图像传感器 红外成像仪 光纤传感器 激光传感器等中都得到了广泛的运用 3 8 解答 金属或半导体薄片置于磁场中 当有电流流过薄片时 则在垂直于电流和磁场方向的两侧面上将 产生电位差 这种现象称为霍尔效应 产生的电势称为霍尔电势 霍尔效应产生的机理 物理本质 在磁场中运动的电荷受到磁场力 L F 称为洛仑磁力 作用 而向垂直于 磁场和运动方向的方向移动 在两侧而产生正 负电荷的积累 应用举例 电流的测量 位移测量 磁感应强度测量 力测量 计数装置 转速测量 如计程表等 流 量测量 位置检测与控制 电子点火器 制作霍尔电机 无刷电机等 5 2 解答 动态电阻应变仪采用高频交流电给电桥供电 电桥工作在交流状态 电桥的平衡条件是 423142314231 ZZZZZZZZ 由于导线分布 各种寄生电容 电感等存在 光有电阻平衡是不能实现阻抗模和阻抗角同时达到平衡 只有使用电阻 电容两套平衡装置反复调节才能实现电桥阻抗模和阻抗角同时达到平衡 5 4 解答 调制式直流放大器由调制器 解调器和交流放大器组成 其工作原理是先由调制器将微变信号加载到振荡器产生的高频交流信号