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文档简介
1、第一章测试技术基础知识1.4常用的测量结果的表现方式是哪一种? 对某量进行了8次测定,测定值为82.40、82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46。 尝试第三种表达并给出其测定结果。解:1)常用的测量结果表达方式有三种: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2 )基于不确定度的表现平均值是82.44标准偏差是0.04样本平均值的标准偏差没有偏差的估计值0.014所以第二章信号的记述和分析2.2周期信号的傅立叶级数展开(的单位是秒)求:1)基频2 )信号的周期3 )信号的平均值4 )傅立叶级数以仅包含正弦项的形式表示。解:基
2、波成分是因此:1)基频2 )信号的周期3 )信号的平均值4 )因为知道所以2.3某振荡器的位移以100Hz的频率在25mm之间变化。 用傅立叶级数表示位移信号,绘制信号的时域波形和频谱图。解:把这个振荡器的位移公式是凭题意知道的信号振幅信号的平均值信号的初相角所以即,该信号是仅包含直流分量和基波分量的周期信号。2.4周期三角波信号如图2.37所示,求出信号的直流成分、基波有效值、信号有效值、信号的平均功率。图2.37周期三角波信号(练习题2-4图)解:一个循环内的公式是(1)由图像可知,该信号的直流成分=E(2)求该信号的傅立叶级数3 )基波有效值4 )信号有效值5 )信号的平均功率求2.5指
3、数函数的频谱。 日解:(现在完成,主题没有要求,所以不需要画频谱。)有个学生画了光谱图,在这里作个回答-/4-/4甲组联赛()|x()|甲/2.6求舍去的馀弦函数(标题图3-4 )的傅立叶变换。 日标题图3-42.9求出的自相关函数。 日解:相对于能量有限信号的相关函数2.10求出正弦波和方波的互相关函数。 日解法1 :,解法2:(推荐)因为。2.12已知信号的自相关函数请确定该信号的均方值和均方值。 日解:平均值:自相关函数:是命令2.14知道某信号的自相关函数,1 )确定信号的平均值2 )均方值3 )功率谱。解:因为。麻木-100 100所以=-100=100得:=0;=100;如何求馀弦
4、函数的傅立叶变换?,2 .对18个馀弦信号、进行采样,对频率进行采样,求出3个采样输出序列,比较这3个结果,描绘、的波形与采样点的位置,说明频率的重叠现象。 日解:信号为x(t )时,其采样输出序列为在上式中代入3个馀弦信号的3个采样输出序列(也可以是这个形状)922222222222265322222222喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓653发生、折回。000第三章测试系统的基本特性3.2已知某测试系统的静态灵敏度为4V/kg。 输入范围为1kg至10kg时,确定输出的范围。解:3.6确定在周期信号通过传递函数的装置后得到的稳态响应。 日解:从(1)可以看出(2)如果是命令的话那么(3)令、则那么(4)因
5、此,稳态响应如下3.10频率函数为的系统对正弦输入的稳态响应的平均表示。 日解:3.11求连接两个传递函数分别为和的链路的系统的总灵敏度。 日解:是的,我知道是的,我知道所以,由两个链路串联组成的系统的总灵敏度如果已知3.12某个力传感器的固有频率为800Hz,衰减比,将该传感器用于频率为400Hz的正弦力测试,其振幅比和相位角差是多少?如果该装置的衰减比变化,和会如何变化? 日解:3.13一次转换器的输出端连接至二次显示设备。 变换器的时间常数为1.4ms,静态灵敏度为2V/。 显示装置灵敏度、衰减比、固有频率分别为1V/V、0.9、5000Hz。 确定测试系统对输入(单位:)的稳态响应。
6、解:第四章常用的传感器和传感器有4-4电阻应变片(图4.62 ),灵敏度S=2,R=120,工作中的应变为1000,R=? 将该应变片连接到图像电路上,求出(1)没有变形时的电流显示值吧(2)有变形时的电流显示值(3)电流显示值的相对变化量(注:微变形)。图4.62问题4-4图解:图示电路的总电阻是(1)没有变形的情况=0,所以电流(2)有应变的情况下,所以电流会流过(3)电流显示值的相对变化量4-7静电容量测定器,其传感器的圆形极板半径r=4mm,动作初始间隙=0.03mm1 )动作时,传感器和工件的间隙变化量时,容量变化量是多少?2 )如果测量电路的灵敏度S1=100mv/pF,仪表的灵敏
7、度S2=5格/mv,表的指示值有多少变化?解:1 )根据变极距离型静电电容式传感器的工作原理2 )表的指示是4-12电动压力传感器的灵敏度S=pC/Pa (像素/pa ),将其与灵敏度调整为0.005v/pC的电荷放大器连接,放大器的输出还记录在灵敏度调整为20mm/V的光示波器上,显示了该测试系统的框图解:1 )测试系统的框图如下图所示已知S=1pC/Pa、S1=0.005v/pC、S2=20mm/V,因此总的灵敏度如下s合计=SS1S2=10.00520=0.1(mm/Pa )4-3电阻线应变片和半导体应变片在工作原理上有什么区别? 你有什么样的优点和缺点?根据情况如何选择呢? 日a :半
8、导体式应变仪的工作原理是给予电阻的应变效应,在半导体敏感栅极中,应变效应的影响很小,应变效应主要是压阻效应。半导体材料的优点是灵敏度系数高,最大的k值是(1 2)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,大变形时的非线性大,灵敏度系数的偏差大,随着半导体集成电路工艺的发展,上述电阻应变片的工作原理带来电阻的应变效应,即导体材料机械变形时,其电阻值发生相应变化的现象。其优点是灵敏度系数高,电阻率高,稳定性好,机械强度高,抗氧化、耐腐蚀。4-10光电传感器包括什么类型? 有什么特征?光电传感器能测量的物理量是什么? 日a :光电传感器包括模拟式光电传感器和开关式光电感器。
9、模拟式光电传感器将测定的光电流转换成连续变化的光电流,要求光电元件的发光特性是一值线性的,光源的发光是均匀的。开关式光电传感器利用光电元件是接收光还是不照射光的“有”、“无”电信号输出的特性,将测量信号转换成断续变化的开关信号。光电传感器可以测量直径、表面粗糙度、变形、位移、振动速度、加速度、物体形状等物理量。什么是4-11霍尔效应? 其物理本质是什么? 霍尔元件能测量什么样的物理量? 请举出三个例子进行说明。 日答案:电流在垂直于外部磁场的方向上通过导体时,磁场和垂直于电流方向的导体的两端间产生电位差的现象成为霍尔效应,该电位差成为霍尔电位差或霍尔电压。物理本质是运动电荷通过磁场中的洛伦兹力
10、上形成的电场,使霍尔元件能够测量位移、微压、差压、高度、加速度和振动。 例如,霍尔效应位移传感器利用霍尔效应测量位移,微压传感器利用霍尔效应测量微压。ps用传感器的基本原则是什么? 日答案:1 .适当的灵敏度2 .足够的精度3 .高可靠性4 .对被测对象的影响小5 .良好的稳定性6 .线性范围适当7 .频率对应特性第五章模拟信号的调整和转换5-1图5.2所示的直流桥。 在初始平衡条件下与进行交换时,桥再次取得平衡,问未知的阻力有多大解:初始平衡条件:即和交换的平衡条件为:的话联合的解决方法如下:5-4低通、高通、带通和带阻滤波器的各特征描绘出理想的幅度特性曲线。 日解:特征:1 )低通滤波器:
11、允许频率信号通过滤波器,而阻止频率信号通过2 )高通滤波器:允许频率信号通过,阻止频率信号通过3 )带通滤波器:允许低频率信号通过、阻止高频率信号通过4 )带阻滤波器:可接受的,高频率的信号通过,并且阻止高频率的信号通过。理想振幅特性:5-5使用电阻应变片的人,发现灵敏度不足,打算在工作桥增加电阻应变片的数量,提高灵敏度。 半桥的双臂各串联一张的话,可以提高灵敏度吗? 为什么?a :没有。5-7图5.31是实际滤波器的振幅特性曲线,分别属于哪个滤波器。图中显示了截止频率的位置。图5.31滤波器振幅特性图解:a )高通b )低通c )带通曲线图上与振幅为时对应的频率是上下截止频率。5-8图5.3
12、2所示的低通滤波器中,输入信号的频率为kHz,输出信号比输入延迟,所以r值要多少?如果输入电压的振幅为100V,其输出电压的振幅是多少?图5.32练习题5-8图解:已知:相位差是因此,R=918.9振幅比:=0.866因此,输出电压U=0.866x100=86.6V5-9低通滤波器的。 试验:1)滤波器的截止频率2 )输入为时,求出滤波器稳态输出。解: (1)其时间常数(2)见问题3-6如在图5.34中示出的,调制波由副载波-载波信号指示。1 )描绘振幅调制波的时间波形。2 )描绘振幅调制波的频谱。3 )如果采用偏置幅度调制(A=1),在什么情况下会发生过调制?图5.34练习题5-12图解:1 )在抑制幅度调制的情况下,幅度调制波的时间波形为:2 )振幅调制波的频谱:即求出的频谱Fm()(a )设基带信号的频谱F():(b )调制后的信号的频谱3)A01设置5-13调制波,在偏移后对载波进行振幅调制。 为了避免超调,和的值必须满足什么样的条件?解:(解释:这个问题的意思是偏置振幅调制偏置的大小乘以偏置后。 (请参见。)为了避免过冲失真(包络失
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