1、精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)-第三版緒論0-1 表達(dá)我國(guó)法定計(jì)量單位的基本內(nèi)容；解答：教材P45， 二、法定計(jì)量單位； 0-2 如何保證量值的精確和一樣？解答：（參考教材P46， 二、法定計(jì)量單位五、量值的傳遞和計(jì)量器具檢定）1、對(duì)計(jì)量單位做出嚴(yán)格的定義；2、有儲(chǔ)存、復(fù)現(xiàn)和傳遞單位的一整套制度和設(shè)備；3、必需儲(chǔ)存有基準(zhǔn)計(jì)量器具，包括國(guó)家基準(zhǔn)、副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)等；3、必需按檢定規(guī)程對(duì)計(jì)量器具實(shí)施檢定或校準(zhǔn)，將國(guó)家級(jí)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量單位量值經(jīng)過各級(jí)運(yùn)算標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作計(jì)量器具；0-3 何謂測(cè)量誤差？通常測(cè)量誤差是如何分類表示的？ 解答：

2、（教材 P810，八、測(cè)量誤差）0-4 請(qǐng)將以下諸測(cè)量結(jié)果中的確定誤差改寫為相對(duì)誤差； 1.0182544V7.8V 25.048940.00003g 5.482解答：20.026g/cm7.810-6 /1.01825447.6601682/10 60.00003/25.048941.197655/10 60.026/5.4824.7430-5 何 謂 測(cè) 量不 確 定度？國(guó) 際計(jì) 量 局于1980年 提 出的 建 議 試驗(yàn) 不確 定 度的 規(guī) 定建 議書INC-11980 的要點(diǎn)是什么？解答：1測(cè)量不確定度是表征被測(cè)量值的真值在所處量值范疇的一個(gè)估量，亦即由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量值不能

3、確定的程度；2要點(diǎn)：見教材P11；0-6 為什么選用電表時(shí)，不但要考慮它的精確度，而且要考慮它的量程？為什么是用電表時(shí)應(yīng)盡可能地在電表量程上限的三分之二以上使用？用量程為150V 的 0.5 級(jí)電壓表和量程為30V 的 1.5 級(jí)電壓表分別測(cè)量 25V 電壓，請(qǐng)問哪一個(gè)測(cè)量精確度高？解答：1 由于多數(shù)的電工外表、熱工外表和部分無線電測(cè)量?jī)x器是按引用誤差分級(jí)的（例如，精度等級(jí)為0.2 級(jí)的電表，其引用誤差為0.2% ），而引用誤差 =確定誤差 /引用值其中的引用值一般是外表的滿度值或量程 ，所以用電表測(cè)量的結(jié)果的確定誤差大小與量程有關(guān)；量程越大，引起的確定誤差越大，所以在選用電表時(shí)，不但要考慮它

4、的精確度，而且要考慮它的量程；2從1 中可知，電表測(cè)量所帶來的確定誤差=精度等級(jí) 量程 /100，即電表所帶來的確定誤差是肯定的，這樣，當(dāng)被測(cè)量值越大，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差就越小，測(cè)量精確度就越高，所以用電表時(shí)應(yīng)盡可能地在電表量程上限的三分之二以上使用；3150V 的 0.5 級(jí)電壓表所帶來的確定誤差=0.5 150/100=0.75V ；30V 的 1.5 級(jí)電壓表所帶來的確定誤差=1.5 30/100=0.45V ；所以 30V 的 1.5 級(jí)電壓表測(cè)量精度高；0-7 如何表達(dá)測(cè)量結(jié)果？對(duì)某量進(jìn)行8 次測(cè)量， 測(cè)得值分別為： 802.40，802.50，802.38，802.48，802.4

5、2，精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 1 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -802.46， 802.45， 802.43；求其測(cè)量結(jié)果；解答：1測(cè)量結(jié)果 =樣本平均值 不確定度s或Xx.x xn2 x8xii 1802.4488si 1 xx 2i810.040356.xs0.0142688所以測(cè)量結(jié)果 =802.44+0.0142680-8 用米尺逐段丈量一段10m 的距離，設(shè)丈量1m 距離的標(biāo)準(zhǔn)差為0.2mm ；如何表示此項(xiàng)間接測(cè)量的函數(shù)式？求測(cè)此10m 距離的標(biāo)準(zhǔn)差

6、；解答： 110LLii 12L2L10L2Li0.6mmi 1i0-9 直圓柱體的直徑及高的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差均為0.5%，求其體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為多少？ 解答：設(shè)直徑的平均值為d ，高的平均值為h ，體積的平均值為V ，就d 2hV422VV2dh2d 22222Vddhh2d4h222V2dV2hdh22Vdh2 2所以440.5%0.5%1.1%Vdh精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 2 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -第一章信號(hào)的分類與描述1-1 求周期方波（見圖1-4

7、）的傅里葉級(jí)數(shù)（復(fù)指數(shù)函數(shù)形式），劃出 |cn| 和 n 圖，并與表1-1對(duì)比；xtAT0T022T0t0T0-A解答：在一個(gè)周期的表達(dá)式為圖 1-4周期方波信號(hào)波形圖xt T0A2A0tt0T0 2積分區(qū)間取（-T/2 ， T/2）c1T0nTT02xt e jn020 t dt= 10T0T02Ae jn0 t dt+ 1T0T02 Ae jn 00 t dt=jA ncosn-1n=0,1,2,3,所以復(fù)指數(shù)函數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)為xt c e jn 0 tj A1 1cos ne jn0t ， n=0,1,2,3,；nnnncnI cnRA 1cosn n0n=0,1,2,3,c22cn

8、cnRnIA 1cosn2Ann1, 3,cnInarctancnRn0nn1,3,5,2n1,3,5,20n0,2,4,6,0,2,4,6,沒有偶次諧波；其頻譜圖如下圖所示；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 3 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -|cn |n2A/2A/32A/ 52A/2A/32A/5-50-30-0/203050-50-30- 003050-/2幅頻圖相頻圖周期方波復(fù)指數(shù)函數(shù)形式頻譜圖1-2 求正弦信號(hào)xt x0 sin t 的確定均值x 和均方根值

9、xrms ；1T1T2 xT2 xT4 x2 x解答：xt d tx sin t dt02 sin tdt0 cos t 2000xT0T0T0T0T1T1Tx2T 1cos2tx0xx2 t dtx2 sin2 tdt0dt0TTrms00T0221-3 求指數(shù)函數(shù)xt Ae at a0,t0 的頻譜；解答：0e a j 2f tAAaj 2f X f X f xt e j 2kf t dtAe0at e j 2f t dtAaj 2f aj 2fa22f 2a22f 2Im X f 2f f arctanarctanRe X f a|Xf |A/af /20f0f-/2單邊指數(shù)衰減信號(hào)頻譜

10、圖1-4 求符號(hào)函數(shù) 見圖 1-25a和單位階躍函數(shù)見圖 1-25b 的頻譜；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 4 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -sgntut110t0t-1a符號(hào)函數(shù)b階躍函數(shù)圖 1-25 題 1-4 圖a符號(hào)函數(shù)的頻譜1t0xt sgnt1t0t=0 處可不予定義，或規(guī)定sgn0=0 ；該信號(hào)不滿意確定可積條件，不能直接求解，但傅里葉變換存在；可以借助于雙邊指數(shù)衰減信號(hào)與符號(hào)函數(shù)相乘，這樣便滿意傅里葉變換的條件；先求此乘積信號(hào)x1t的頻譜，然后取極

11、限得出符號(hào)函數(shù)xt的頻譜；x t e at sgnte att01eatt0xtsgnt lim x1 ta0X f x tej 2 f tdt0atj 2f tdtatj 2f t4fdtj11e eee22X f Fsgntlim0X f j1a2f X f 1fa01ff0 f 2f02精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 5 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -x1t1|X f|f 0t-10f0-/2/2fx1 t e at sgnt 符號(hào)函數(shù)符號(hào)函數(shù)頻譜b階躍函數(shù)頻

12、譜ut 1t00t0在跳變點(diǎn)t=0 處函數(shù)值未定義，或規(guī)定u0=1/2 ；階躍信號(hào)不滿意確定可積條件，但卻存在傅里葉變換；由于不滿意確定可積條件，不能直接求其傅里葉變換，可采納如下方法求解；解法 1：利用符號(hào)函數(shù)11ut sgnt 22U f Fut F11 Fsgnt 1 f 1j11 f j12222f2fU f 12 f 12f2結(jié)果說明，單位階躍信號(hào)ut的頻譜在f=0 處存在一個(gè)沖激重量，這是由于ut 含有直流重量，在預(yù)料之中；同時(shí)，由于ut不是純直流信號(hào)，在t=0 處有跳變，因此在頻譜中仍包含其它頻率重量；|U f|f /21/20f0f-/2單位階躍信號(hào)頻譜解法 2：利用沖激函數(shù)t

13、1t0時(shí)ut d0t0時(shí)依據(jù)傅里葉變換的積分特性U f Ftd1 f 10 f 1 f j1j 2f22f精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 6 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -1-5 求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)cos0t 見圖 1-26 的傅里葉變換；xt cos 0ttTxt0tT1解： xt wt cos2f0twt為矩形脈沖信號(hào)-T0TtW f2T sinc2Tf 1j 2f tj 2f t00cos2f0 tee 2-1wt 所以 xt 1 wt ej 2 f0t1 w

14、t ej 2 f 0t122依據(jù)頻移特性和疊加性得：11X f W ff 0 2W ff0 2-T0TtT sinc2T ff0 T sinc2T ff0 圖 1-26 被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)可見被截?cái)嘤嘞液瘮?shù)的頻譜等于將矩形脈沖的頻譜一分為二，各向左右移動(dòng)f0，同時(shí)譜線高度減小一 半；也說明，單一頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)由于截?cái)鄬?dǎo)致頻譜變得無限寬；XfT-f0f0f被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)頻譜1-6 求指數(shù)衰減信號(hào)xt e atsin 0t 的頻譜xt指數(shù)衰減信號(hào)解答：精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 7 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié)

15、 - - - - - - - - - - - -sin0t 1 e j 0 t2 je j 0t所以 xt e at12 je j 0te j 0 t單邊指數(shù)衰減信號(hào)x1 te at a0,t0 的頻譜密度函數(shù)為X f xt ejt dteat ej t dt1aj110aja22依據(jù)頻移特性和疊加性得：X 1X X 1aj 0 aj 0 10102 j2 ja 22a 2 200 a 222 2 a00j0 a 2 2 a 22 a 22 a 22 0000X0-0指數(shù)衰減信號(hào)的頻譜圖1-7 設(shè)有一時(shí)間函數(shù)ft 及其頻譜如圖1-27 所示；現(xiàn)乘以余弦型振蕩cos0t0m ；在這個(gè)關(guān)系中，函數(shù)

16、ft叫做調(diào)制信號(hào)，余弦振蕩cos0t 叫做載波；試求調(diào)幅信號(hào)f tcos 0t 的傅里葉變換，示意畫出調(diào)幅信號(hào)及其頻譜；又問：如0m 時(shí)將會(huì)顯現(xiàn)什么情形？ftF0t-m0m圖 1-27 題 1-7 圖精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 8 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -解： xt f t cos0tF cosF0 t f t 1e j 0t2e j 0t所以 xt 1 f t e j 0 t1 f t ej 0 t22依據(jù)頻移特性和疊加性得：X f 1 F 1 F 00

17、22可見調(diào)幅信號(hào)的頻譜等于將調(diào)制信號(hào)的頻譜一分為二，各向左右移動(dòng)載頻0，同時(shí)譜線高度減小一半；Xf-00f矩形調(diào)幅信號(hào)頻譜如 0m 將發(fā)生混疊；1-8 求正弦信號(hào)xt x0 sint的均值x 、均方值2 和概率密度函數(shù)px；x解答：1T1T02(1) xlimxtdtx0 sin tdt0 ，式中 T0正弦信號(hào)周期TT0T00TT2T22121022x00 1cos2tx0(2) xlimx t dtx0sin tdtdtTT0T00T00223在一個(gè)周期內(nèi)Tx 0t1t22tP xxt xxlim TxTx02tp xlimTTT022P xxtxxlimT02 t2 dt1x0xx0 T0

18、xT0dx x0x精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 9 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -xt ttx+xxt正弦信號(hào)精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 10 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -其次章測(cè)試裝置的基本特性2-1 進(jìn)行某動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量時(shí)，所采納的壓電式力傳感器的靈敏度為90.9nC/MPa ，將它與增益為0.005V/nC 的電荷放大器相連，

19、而電荷放大器的輸出接到一臺(tái)筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度為20mm/V ；試運(yùn)算這個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的總靈敏度；當(dāng)壓力變化為3.5MPa 時(shí)，記錄筆在記錄紙上的偏移量是多少？解：如不考慮負(fù)載效應(yīng)，就各裝置串聯(lián)后總的靈敏度等于各裝置靈敏度相乘，即S=90.9nC/MPa0.005V/nC20mm/V=9.09mm/MPa ；偏移量： y=S 3.5=9.093.5=31.815mm ；2-2 用一個(gè)時(shí)間常數(shù)為0.35s 的一階裝置去測(cè)量周期分別為1s、2s 和 5s 的正弦信號(hào)， 問穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值誤差將是多少？解：設(shè)一階系統(tǒng)H s1， H 1s11jAH 11，T 是輸入的正弦信號(hào)的周期121 2 2T穩(wěn)態(tài)

20、響應(yīng)相對(duì)幅值誤差A(yù)1100% ，將已知周期代入得58.6%32.7%8.5%T1sT2sT5s2-3 求周期信號(hào)xt=0.5cos10 t+0.2cos100 t- 45 通過傳遞函數(shù)為H s=1/0.005 s+1 的裝置后得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)；解： H 11j 0.005， A110.0052，arctan0.005該裝置是一線性定常系統(tǒng)，設(shè)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為yt，依據(jù)線性定常系統(tǒng)的頻率保持性、比例性和疊加性得到y(tǒng)t=y01cos10t +1+y02cos100t- 45 +2其中 y01A10x01110.0051020.50.499 ，110arctan0.005 102.86y02A100x021

21、10.00510020.20.179，2100arctan0.005 10026.57所以穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為yt 0.499cos10 t2.86 0.179cos100 t71.57 2-4 氣象氣球攜帶一種時(shí)間常數(shù)為 15s 的一階溫度計(jì)， 以 5m/s 的上升速度通過大氣層； 設(shè)溫度按每上升 30m 下降 0.15的規(guī)律而變化，氣球?qū)囟群透叨鹊臄?shù)據(jù)用無線電送回地面；在 3000m 處所記錄的溫度為 - l；試問實(shí)際顯現(xiàn) - l的真實(shí)高度是多少？解：該溫度計(jì)為一階系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)設(shè)為H s115s；溫度隨高度線性變化，對(duì)溫度計(jì)來說相1當(dāng)于輸入了一個(gè)斜坡信號(hào)，而這樣的一階系統(tǒng)對(duì)斜坡信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)滯

22、后時(shí)間為時(shí)間常數(shù)=15s，假如不計(jì)無線電波傳送時(shí)間，就溫度計(jì)的輸出實(shí)際上是15s 以前的溫度，所以實(shí)際顯現(xiàn)- l 的真實(shí)高度是精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 11 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -H z=H -V =3000-515=2925m2-5 想用一個(gè)一階系統(tǒng)做100Hz 正弦信號(hào)的測(cè)量，如要求限制振幅誤差在5% 以內(nèi)，那么時(shí)間常數(shù)應(yīng)取多少？如用該系統(tǒng)測(cè)量50Hz 正弦信號(hào)，問此時(shí)的振幅誤差和相角差是多少？解：設(shè)該一階系統(tǒng)的頻響函數(shù)為H 11j， 是時(shí)間常數(shù)就

23、A112穩(wěn)態(tài)響應(yīng)相對(duì)幅值誤差A(yù)1100%1112f 2100%令 5%， f=100Hz ，解得 523s；假如 f=50Hz ，就相對(duì)幅值誤差：11100%11100%1.3%12f 21252310 6502相角差：arctan2f arctan2523 10 6509.332-6 試說明二階裝置阻尼比多采納 0.60.8 的緣由；解答：從不失真條件動(dòng)身分析；在 0.707 左右時(shí)，幅頻特性近似常數(shù)的頻率范疇最寬，而相頻特性曲線最接近直線；2-7 將信號(hào)cost 輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為H s=1/ s+1 的一階裝置后，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出 y t的表達(dá)式；解答：令xt=cost，就X

24、 sss22，所以Y sH s X s1ss1 s22利用部分分式法可得到Y(jié)s111111s1 2 121j sj21j sj利用逆拉普拉斯變換得到1yt L Y st11j t1j t2 eee121j21j1te j t2 ee j tje j t 2e j t 1211cost 12sinte t /11 2 cost12arctane t /2-8 求頻率響應(yīng)函數(shù)為3155072 / 1 + 0.01j1577536 + 1760j-2 的系統(tǒng)對(duì)正弦輸入xt=10sin62.8 t的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的均值顯示；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 12 頁，共 30 頁

25、 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -n解：該系統(tǒng)可以看成是一個(gè)一階線性定常系統(tǒng)和一個(gè)二階線性定常系統(tǒng)的串聯(lián)，串聯(lián)后仍舊為線性定常系統(tǒng)；依據(jù)線性定常系統(tǒng)的頻率保持性可知，當(dāng)輸入為正弦信號(hào)時(shí)，其穩(wěn)態(tài)響應(yīng)仍舊為同頻率的正弦信號(hào)，而正弦信號(hào)的平均值為 0，所以穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的均值顯示為 0；2-9 試求傳遞函數(shù)分別為1.5/3.5s + 0.5 和 41n2/s2 + 1.4ns +敏度（不考慮負(fù)載效應(yīng)）；解：2的兩環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈H 1 s1.53K1，即靜態(tài)靈敏度K1=33.5s0.57 s17 s1Hs41 nK

26、2n22，即靜態(tài)靈敏度K 2=412s21.4s2s21.4s2nnnn由于兩者串聯(lián)無負(fù)載效應(yīng)，所以總靜態(tài)靈敏度K = K1K 2 = 341 = 1232-10 設(shè)某力傳感器可作為二階振蕩系統(tǒng)處理；已知傳感器的固有頻率為800Hz ，阻尼比=0.14，問使 用該傳感器作頻率為400Hz 的正弦力測(cè)試時(shí)， 其幅值比A和相角差各為多少？如該裝置的阻尼比改 為 =0.7 ，問 A和又將如何變化？解：設(shè)H s2222n，就nsnA1，2222arctann，即2121nnnA f 1221f2fn， f2ffn2f2arctanfn1ffn將 fn = 800Hz ，= 0.14， f = 400H

27、z ，代入上面的式子得到 A4001.31，400- 10.57假如= 0.7，就 A4000.975，400- 43.032-11 對(duì)一個(gè)可視為二階系統(tǒng)的裝置輸入一單位階躍函數(shù)后，測(cè)得其響應(yīng)的第一個(gè)超調(diào)量峰值為1.5,振蕩周期為6.28s；設(shè)已知該裝置的靜態(tài)增益為3，求該裝置的傳遞函數(shù)和該裝置在無阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)；解：110.215221ln M/ Kx 0 1ln1.5/ 3由于 d = 6.28s，所以d = 2/ d = 1rad/sd11.024rad/sn12210.215精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 13 頁，共 30 頁 - - - -

28、- - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -所以 H s23ns22s2s23.150.44s1.05nn32H n3.1522j 21.052j 0.44nnA322210.44nn22arctann1n當(dāng)=n 時(shí)，An 322210.44nn6.82n 90精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 14 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -第三章常用傳感器與敏銳元件3-1 在機(jī)械式傳感器中，影響線性度的主要因素是什么？可舉例說

29、明；解答：主要因素是彈性敏銳元件的蠕變、彈性后效等；3-2 試舉出你所熟識(shí)的五種機(jī)械式傳感器，并說明它們的變換原理；解答：氣壓表、彈簧秤、雙金屬片溫度傳感器、液體溫度傳感器、毛發(fā)濕度計(jì)等；3-3 電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)分？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？應(yīng)如何針對(duì)詳細(xì)情形來選用？解答：電阻絲應(yīng)變片主要利用形變效應(yīng)，而半導(dǎo)體應(yīng)變片主要利用壓阻效應(yīng)；電阻絲應(yīng)變片主要優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)固，現(xiàn)行較好；主要缺點(diǎn)是靈敏度低，橫向效應(yīng)大；半導(dǎo)體應(yīng)變片主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)小；主要缺點(diǎn)是溫度穩(wěn)固性差、靈敏度離散度大、非線性大；選用時(shí)要依據(jù)測(cè)量精度要求、現(xiàn)場(chǎng)條件、靈敏度要求等來挑選；3-4 有一

30、電阻應(yīng)變片（見圖3-84），其靈敏度Sg 2，R 120；設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?000，問R？設(shè)將此應(yīng)變片接成如下列圖的電路，試求：1）無應(yīng)變時(shí)電流表示值；2）有應(yīng)變時(shí)電流表示值；3）電流表指示值相對(duì)變化量；4）試分析這個(gè)變量能否從表中讀出？1.5V圖 3-84 題 3-4 圖解：依據(jù)應(yīng)變效應(yīng)表達(dá)式R/R=Sg 得R=SgR=2 1000 10-6120=0.24 1） I1=1.5/ R=1.5/120=0.0125A=12.5mA2） I2=1.5/ R+R=1.5/120+0.240.012475A=12.475mA3） = I 2-I 1/I 1 100%=0.2%4）電流變化量太小，很難

31、從電流表中讀出；假如采納高靈敏度小量程的微安表，就量程不夠，無法測(cè)量 12.5mA 的電流；假如采納毫安表，無法辨論0.025mA 的電流變化；一般需要電橋來測(cè)量，將無應(yīng)變時(shí)的靈位電流平穩(wěn)掉，只取有應(yīng)變時(shí)的微小輸出量，并可依據(jù)需要采納放大器放大；3-5 電感傳感器（自感型）的靈敏度與哪些因素有關(guān)？要提高靈敏度可實(shí)行哪些措施？實(shí)行這些措施會(huì)帶來什么樣后果？解答：以氣隙變化式為例進(jìn)行分析；dLN 2Sd20 A02又由于線圈阻抗Z=L ，所以靈敏度又可寫成SdZ d2N0 A022由上式可見，靈敏度與磁路橫截面積A0、線圈匝數(shù)N、電源角頻率、鐵芯磁導(dǎo)率0，氣隙等有關(guān)；假如加大磁路橫截面積A0、線圈

32、匝數(shù)N、電源角頻率、鐵芯磁導(dǎo)率0，減小氣隙，都可提高靈敏度；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 15 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -加大磁路橫截面積A0、線圈匝數(shù)N 會(huì)增大傳感器尺寸，重量增加，并影響到動(dòng)態(tài)特性；減小氣隙會(huì)增大非線性；3-6 電容式、電感式、電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路有何異同？舉例說明；解答：電容式傳感器的測(cè)量電路諧振式調(diào)幅電路調(diào)幅電路調(diào)頻電路電橋電路直放式外差式運(yùn)算放大器電路二極管 T型網(wǎng)絡(luò)差動(dòng)脈寬調(diào)制電路極化電路等自感型變磁阻式電感傳感器的測(cè)量電路：

33、諧振式調(diào)幅電路惠斯登電橋調(diào)幅電路變壓器電橋電橋電路緊耦合電感臂電橋帶相敏檢波的電橋等調(diào)頻電路 調(diào)相電路等電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路：電橋電路（直流電橋和溝通電橋）；相同點(diǎn)： 都可使用電橋電路，都可輸出調(diào)幅波；電容、 電感式傳感器都可使用調(diào)幅電路、調(diào)頻電路等；不同點(diǎn)：電阻應(yīng)變式傳感器可以使用直流電橋電路，而電容式、電感式就不能；另外電容式、電感式傳感器測(cè)量電路種類繁多；3-7 一個(gè)電容測(cè)微儀，其傳感器的圓形極板半徑r 4mm ，工作初始間隙=0.3mm ，問： 1）工作時(shí)，假如 傳感器與工件的間隙變化量1 m 時(shí)，電容變化量是多少？2）假如測(cè)量電路的靈敏度S1=100mV/pF ，讀數(shù)外表的靈敏

34、度S2=5 格/mV ，在1 m 時(shí)，讀數(shù)外表的指示值變化多少格？解： 1）C0A0A0A0A000008.8510121410 3 2 11026 0.3103 24.941015 F4.9410 3 pF-32） B=S1S2C=1005 4.94 10答：2.47 格3-8 把一個(gè)變阻器式傳感器按圖3-85 接線；它的輸人量是什么？輸出量是什么？在什么樣條件下它的輸出量與輸人量之間有較好的線性關(guān)系？精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 16 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - -

35、- -uo RLx Rxxp Rpue圖 3-85 題 3-8 圖解答：輸入量是電刷相對(duì)電阻元件的位移x，輸出量為電刷到端點(diǎn)電阻Rx；假如接入分壓式測(cè)量電路，就輸出量可以認(rèn)為是電壓uo；Rx Rk xx ，輸出電阻與輸入位移成線性關(guān)系；xxplpx uxouueep，輸出電壓與輸入位移成非線性關(guān)系；xpRp1x 1Rpx 1x xRLxpRL x pxp由上式可見，只有當(dāng)Rp/RL0 時(shí)，才有 uoxuex ；所以要求后續(xù)測(cè)量外表的輸入阻抗RL 要遠(yuǎn)xp大于變阻器式傳感器的電阻Rp ，只有這樣才能使輸出電壓和輸入位移有較好的線性關(guān)系； 3-9 試按接觸式與非接觸式區(qū)分傳感器，列出它們的名稱、變

36、換原理，用在何處？解答：接觸式：變阻器式、電阻應(yīng)變式、電感式（渦流式除外）、電容式、磁電式、壓電式、熱電式、廣線式、熱敏電阻、氣敏、濕敏等傳感器；非接觸式：渦電流式、光電式、熱釋電式、霍爾式、固態(tài)圖像傳感器等；可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量的是：電容式、光纖式等傳感器；3-10 欲測(cè)量液體壓力，擬采納電容式、電感式、電阻應(yīng)變式和壓電式傳感器，請(qǐng)繪出可行方案原理圖，并作比較；3-11 一壓電式壓力傳感器的靈敏度S=90pC/MPa ，把它和一臺(tái)靈敏度調(diào)到0.005V/pC 的電荷放大器連接，放大器的輸出又接到一靈敏度已調(diào)到20mm/V 的光線示波器上記錄，試?yán)L出這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的框圖，并運(yùn)算 其總的靈敏度；解：

37、框圖如下壓力 P壓力傳感器電荷放大器光線示波器各裝置串聯(lián)，假如忽視負(fù)載效應(yīng)，就總靈敏度S 等于各裝置靈敏度相乘，即 S=x/P=900.00520=9mm/MPa ；3-12 光電傳感器包含哪兒種類型？各有何特點(diǎn)？用光電式傳感器可以測(cè)量哪些物理量？解答：包括利用外光電效應(yīng)工作的光電傳感器、利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電傳感器、利用光生伏特效應(yīng)工作的光電傳感器三種；外光電效應(yīng)（亦稱光電子發(fā)射效應(yīng)） 光線照耀物體，使物體的電子逸出表面的現(xiàn)象，包括光電管和光電倍增管；內(nèi)光電效應(yīng)（亦稱光導(dǎo)效應(yīng)） 物體受到光線照耀時(shí)，物體的電子吸取光能是其導(dǎo)電性增加，電阻率精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - -

38、- -第 17 頁，共 30 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -下降的現(xiàn)象，有光敏電阻和由其制成的光導(dǎo)管；光生伏特效應(yīng)光線使物體產(chǎn)生肯定方向的電動(dòng)勢(shì)；如遙控器，自動(dòng)門（熱釋電紅外探測(cè)器），光電鼠標(biāo)器，照相機(jī)自動(dòng)測(cè)光計(jì)，光度計(jì)，光電耦合器， 光電開關(guān)（計(jì)數(shù)、位置、行程開關(guān)等），濁度檢測(cè)，火災(zāi)報(bào)警，光電閱讀器（如紙帶閱讀機(jī)、條形碼讀出 器、考卷自動(dòng)評(píng)閱機(jī)等），光纖通信，光纖傳感，CCD ，色差，顏色標(biāo)記，防盜報(bào)警，電視機(jī)中亮度自動(dòng)調(diào)劑，路燈、航標(biāo)燈掌握，光控?zé)糇魳肥㈢娬莆眨ㄍ砩喜蛔鄻罚t外遙感、干手器、沖水機(jī)

39、等；在 CCD 圖象傳感器、紅外成像儀、光纖傳感器、激光傳感器等中都得到了廣泛應(yīng)用；3-13 何謂霍爾效應(yīng)？其物理本質(zhì)是什么？用霍爾元件可測(cè)哪些物理量？請(qǐng)舉出三個(gè)例子說明；解答：霍爾（ Hall ）效應(yīng)：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過薄片時(shí)，就在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的兩側(cè)面上將產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，產(chǎn)生的電位差稱為霍爾電勢(shì)；霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理（物理本質(zhì)）：在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電荷受到磁場(chǎng)力F L（稱為洛侖茲力）作用，而向垂直于磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)方向的方向移動(dòng)，在兩側(cè)面產(chǎn)生正、負(fù)電荷積存；應(yīng)用舉例：電流的測(cè)量，位移測(cè)量，磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量，力測(cè)量；計(jì)數(shù)裝置，轉(zhuǎn)速測(cè)量（如計(jì)程表等）， 流量測(cè)量，位置檢測(cè)與掌握，電子點(diǎn)火器，制做霍爾電機(jī)無刷電機(jī)等；3-14 試說明壓電式加速度計(jì)、超聲換能器、聲發(fā)射傳感器之間的異同點(diǎn)；解答：相同點(diǎn)：都是利用材料的壓電效應(yīng)（正壓電效應(yīng)或逆壓電效應(yīng)）；不同點(diǎn)：壓電式加速度計(jì)利用正壓電效應(yīng)，通過慣性質(zhì)量快將振動(dòng)加速度轉(zhuǎn)換成力作用于壓電元件，產(chǎn)生電荷；超聲波換能器用于電能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換；利用正、逆壓電效應(yīng)；利用逆壓電效應(yīng)可用于清洗、焊接等；聲發(fā)射傳感器是基于晶體組件的壓電效應(yīng)，將聲發(fā)射波所引起的被檢件表面振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的換能設(shè)備，全部又常被人們稱為聲發(fā)射換能器或者聲發(fā)射探頭；材料結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生位錯(cuò)-滑移