来自民间的技术派不一样的购机
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?第1页：镜头和机身的消费比例，机身的选择
?第2页：镜头的选择
?第3页：日系产品的市场策略
?第4页：成像的风格和缺陷
?第5页：相机配件的选购
?第6页：购买及定位
相机从某种意义上而言，更像是观察世界的一双眼睛。它们冷静、空寂、纯净，又带有自我审视的内涵，隐喻着某些不可明说的神圣。每个摄影爱好者想必都渴望拥有一套适合自己的相机和器材，可如何挑选相机呢？在诙谐的语言中，听技术派的摄影爱好者——郎和大家分享他不同的购机经验。
一、关于镜头和机身的消费比例：
1.机身决定拍摄用着是否舒服，镜头决定照片看着是否舒服。
对于普通人，如果你想用着舒服，拍出烂片，那你就买好机身，配变焦狗头，最典型的就是套头了，或者18-200那样的狗头升级版，再贵也是一身土味！如果你拍不到无所谓，只要拍到，照片就要尽可能好，那你可以买最便宜的机身配牛头。不然你就在这两者之间寻找平衡点好了。
只有菜鸟或傻瓜才光对比谁的机身好。他们看不懂那些拿个高像素的低档单反用转接环接菜司和莱卡的人。
图片来源于网络
2.投资在镜头上比机身上更划算
机身几年一换代，好镜头通常十几年或几十年不更新，投资在镜头上比机身上更划算。
所以，还是那句话机身，镜头要平衡，对于那些1万多预算一定要上9000元机器的人，我一般只能推荐尼康50 f/18D，性价比没得说，焦外过得去，空间感很好，色彩对付，在尼康里还不错。700元的价格，成像比2000元以下的定焦，万元以下的牛变都好。
图片来源于网络尼康50 f/18D
大多数人的错误就是买个更贵的机身，配个价格便宜的变焦狗头，更有甚者，配个价格很贵的变焦狗头。再配一些严重降低整体性能或水准的便宜附件。最后1万到1万5的价格，但就拍静物，拍出来都很垃圾。
二、关于机身的选择
1.除非顶级机身的性能你确实需要，否则没必要购买
除非顶级机身的性能你确实需要（有两种可能，一是你手把不行，确实需要机身来弥补，二是你对拍摄的要求极为苛刻，并身体力行地追求卓越），不然没有必要上顶级机身，炫耀是可笑的，因为你要额外付出巨大的体力，特别不潇洒，因为那些东西都跟石头一样沉。
朋友用小兔子，200f/1.8,300mm f/2.8等镜头，现在除了要拍某些东西，平时玩绝对不用，“跟捧着一块大石头一样”，长期挂着1系列机身，对颈椎伤害太大了。
2．机身分为功能和性能两个方面考量
功能多未必性能好，至少在相同的处理器下，额外消耗了系统资源，功能多未必都能用上，至少不是每时每刻在用，性能却是每时每刻都可以感受的。
电子产品日新月异，新产品，功能可以越来越多，这个取决于新技术；性能如何也跟技术有关，但往往十几年前的技术就很成熟很够用了，军用技术往往比现在顶级的民用技术要
好不知多少。民用相机上的所谓新技术并没有突破我们现在的技术极限，也就是说很多东西，十年前和现在没什么变化，好坏还是取决于档次和市场策略。
对拍摄来讲，5D/5DII的全画幅完全没有小兔子，小马三等的高性能来得有意义。尼康，佳能最便宜的全画幅机都是以全画幅为卖点，其他性能并不好到哪里，除了焦距转换系数，其实没什么用，放在机器里常年看不到的东西长什么样子有什么关系呢？你可能会说高信噪比，实测也差不太多，非全画幅一样也能实现广角，画质也不差，长焦还有优势，有那么多性能上有待提升的东西，把钱花在画幅上的确不值。
3．从性价比来考量
图片来源于网络尼康D70
如果但就性价比来讲，我建议尼康用户尽量选择D70，80，90这样的带马达的机身，二手尼康D头的市场保有量非常大，价格很便宜，成像也不差，有的甚至比G头好，尼康的镜头做工好，二手不会像佳能那样松松垮垮，这样机身贵一点，镜头省下来的钱就多了去了。
三、关于镜头的选择
1．套头的价值不是为了让消费者什么都能拍而设计的，是让消费者大多数都能体验，都不满意，必须更换而设计的
尼康的入门头还算厚道呢，从18-55 f/3.5-5.6 到18-200，无论是600元还是4000元，作为厂商的广告，消费者的成本太高了。
图片来源于网络尼康18-55 f/3.5-5.6
单看套头很清晰，但是牛变或普通变焦放一起拍，很锐，但既无空间感，又无味道，又假，又平，更别说跟定焦比。截止到目前，2011年，牛变的成像质量跟普通定焦远远无法可比。
2.任何定焦头都可以拍绝大多数题材
任何定焦头都可以拍绝大多数题材，如果你会用，给你的回报会非常可观。数万乃至数十万的长焦距定焦头未必成像质量比数千元的普通定焦好，之所以贵，一方面是冷门焦距，太难做了，一方面是太难卖了。
3.对于新手，我从来不认为应该从套头开始，对他们来讲太难了。
如果你想学习并获得进步，从定焦开始，一个焦段用熟了再增加一个焦段比较好，首先即使用变焦一年也很少有人会知道自己当前拧到了多少焦距，而定焦强迫你迅速了解当前焦距的各种限制和感觉、表现方式。其次定焦一般都是较大的光圈，更好的成像质量，能让你更易使用，迅速上手并在朋友中确立你的地位。
如果明确知道自己想干什么，既能较弱的人用较强的器材补充才能达到普通或较好的结果，不然只能更烂。没吃过中国菜的人，你让他一下子品尝1万道菜，他除了模糊的总体印象，什么也记不住，你让他天天吃，从1万道菜里摸索规律，累死他了。
4．具体镜头推荐
尼康50 f/1.8真的很好，我有蔡司85mm f/1.4，我仍然认为尼康50 f/1.8很好，不仅仅是性价比高的问题，实在是太高了。我认为比G头好，尽管G头成像“也许”有提升，但远远无法比拟价格的提升，本身是低端产品定位（倒不是因为成像差，主要是标头技术成熟），镶上金边也是低端产品，反倒失去了性价比优势，所以这个头，我只推崇D版而不是G版。另外无论是外观、做工、成像、焦外，都比相同定位的佳能50 f/1.8好上太多太多。
图片来源于网络尼康50 f/1.8
中低端镜头，尼康的要比佳能的做功好些。整体规律，到二手市场拿起看一看遍知，佳能用了几年会变得松松垮垮的，尼康就好很多。
现在的蔡司、莱卡镜头设计、做工、镀膜都跟以前差不多，但味道上会有差别，因为玻璃不同，肖特玻璃已经没有了，很多老的材料或工艺生产过程有严重污染，已经不允许了。镜头的光学设计往往都是几十年前的设计，改动也不大，很难做到质的提升，但镀膜技术是不断变化的，对焦马达也有变化。
四、关于日系产品的市场策略
1.日系产品性能绝对取决于产品的档次和市场定位
日系产品性能绝对取决于产品的档次和市场定位，当你看到老产品性能远远优于新产品请不要惊讶。要么上顶级机身，要么绝对机身的定位不要好过镜头，当然，还有一个中间选择，如果你认为你真的需要更好的性能并且荷包不那么鼓，可以考虑二手的或老款的顶级型号，只是要考虑电子产品要考虑老化问题。
再慢再老的赛车也有可能比最新的家用车跑得快。打个比方，如果相机的对焦性能用分数比喻：
10年前的产品：——现在的产品
顶级型号90分；——顶级型号95分；
二线型号70分；——二线型号71分；
三线型号50分；——三线型号60分；
入门型号30分；——入门型号40分；
如果你用佳能的胶片机1v，对焦性能、连拍性能绝非数码单反里两位数的机器40D，50D，60D或者什么个位数，5D，7D可比。不是佳能做不了，未来10年推出的这样的机器，对焦性能也不见得会超过1v，同对焦模块无关。你用佳能几年前的数码单反小兔子——1D markII，会比现在的除了1D系列外所有的机器都爽很多。
图片来源网络佳能胶片机1v
如果你拿尼康的D3系列（D3，D3x等）爽过之后，你会发现，日本机器一线产品和二线产品性能是天壤之别，远远大于二线产品和三线产品的差别。
所以，要么上顶级，要么机身绝对没必要超过镜头的定位。
2.没有完美的相机，甚至没有“现阶段暂时完美”的相机
日本人是商业动物，顶级产品一定面对苛刻的职业用户，一定是别的产品无法比肩，一定要做技术保留或者故意留些缺陷或遗憾，必然怎么激励那些只看照片不看机器的用户升级呢？所以没有完美的相机，甚至没有“现阶段暂时完美”的相机。
比如唯独1Ds MarkII是镍氢电池而不是锂电池。比如早在多年前就研发的眼控对焦，当时可能不够成熟，放在佳能次一线型号上，现在也不给你放在顶级产品上，对于日本人，没有竞争者的地方，就没有使用新技术的必要。
日本人的机器为了追求利润往往故意做些限制。第一台万元以下数码单反，佳能300D，破解了固件以后，你会获得被屏蔽掉的一些东西。佳能300 mm f/2.8的镜头不支持2倍增距镜，你必须购买600mm的镜头（要么就是不支持非原厂的2倍增距镜，希望你购买原厂产品），但你可以在其中一个触点上贴胶带，立刻完美支持。如果你用400D去接328镜头，你会发现镜头对焦速度下降太多，机身不就是供电么！再就是决定什么时候开始，什么时候停止，还有方向。日本人特意的，因为他们希望你为了使用顶级镜头一定要再花钱买个顶级机身，不然不给你那么多性能。
3.日本相机大多实物与宣传有细节差异
日本人是没有诚信或厚道一说的，有也是在表面上，单纯为了追求利润，一切都是出自
于市场竞争的需要。
我们理解官方样张是厂商提供的无其他因素干扰的，完全体现机器性能的供研究的样板，是不修改，不掺假的，实际上你用过同样的器材就会发现，你只能用RAW出片时再修一下，比如增加锐度等等，不然你的器材永远出片是肉肉的。
图片来自于网络
一个人买了佳能5D，发现片子左右色彩不一样，一边偏品，一边偏什么，找经销商对方就说无问题，不知当时是否找了佳能售后，后来没办法，找了一个圈内的同厂商关系很好的人，把情况一说，对方马上知道除了什么问题，二话没说就给换了，因为佳能所谓的全画幅并不是真正的全画幅，是左右2块CMOS拼的。
五、关于成像的风格和缺陷
1.相机的味道
谈及味道，有人说：“莱卡如水，蔡司如油，宾得如粉，美能达如脂，尼康如石，佳能如泥”。其实论及味道，胶片时代比较客观，同样条件，只取决于镜头。具体同光学设计、独门镀膜、玻璃材料、光圈的细微差别都有关系。不同品牌不相同，即使同一品牌，不同时期、不同产地、不同批号的也可能有所不同。总体是有一个大的风格。
据资深器材贩子朋友之间聊，宾德的镜头味道最接近德镜，我无从验证。
图片来自于网络宾德镜头
一般来说日系的镜头，如尼康、佳能、有些极品也是不错，至少是有自己特色的不错。很多镜头都是日光头，即在正常的日光下表现良好，但在强烈的阳光下，反差很大，表现极恶，数码相机上尤为明显。蔡司，即使没有肖特玻璃，在强光下感觉比尼康包容能力要好很多，尼康拍胶片太干，拍数码色彩不准。
佳能85 f/1.2红色特别鲜艳和突出，很多东西甚至有些偏红，佳能官方的5D样张里，85 f/1.2拍的体现8512无以伦比的虚化的头像，很可能模特本人的皮肤是白色的，拍成了粉红。尼康50 f/1.8 红色表现很艳很醒目，但感觉较硬，没有层次（看反转片）。
2.数码时代镜头不是影响色彩的最大因素
胶片时代成像结果基本取决于镜头（康泰时个别机型底片压板上有真空吸附装置，保证底片平整），数码时代，照片效果是感光元件、算法、处理芯片、镜头综合的处理结果，色彩上，镜头放到不是影响最大的因素。
佳能和尼康的成像在数码时代，往往是因为机内处理有很大差别。尼康CCD和CMOS
的机身成像差别也非常非常大。尼康在D300之前用CCD，色彩比较真实，细节较多，毛线的绒毛表现很好，拍摄各色毛衣，更贴近真实的色彩，佳能用CMOS，色彩比较亮丽（这里不是靓丽），明快，更像记忆中的色彩，细节较少，毛线的绒毛都看不到，机内处理的结果。另外通过大量观察，发现佳能好像在对焦点处加锐，非对焦点加柔化，一旦有错误，对虚化的地方锐化了，就很怪。
图片来源于网络尼康D300和佳能40D白平衡测试
康和佳能的数码单反在室内光源拍红色都没有层次。室外良好自然光下，也有很多色彩尼康和佳能的数码单反都无法正确记录。最离谱的是一些紫色。无论你用什么样的色彩空间，用什么格式（RAW），用什么色彩模式，用什么成像风格，都没有办法。而用反转片——你将得到完美表现。不知是什么原因，可能是算法，可能是色彩空间……我没有拿这样的底片去底扫，如果能扫出来，那还不见得是什么问题呢！
七、配件
1.卡和电池的配置规则
卡和电池的配置规则是，两块电池，一块副厂的，卡的稳定性最重要，根据相机的最大写入速度选择卡的型号，根据两块电池的拍摄照片的总体积选择卡的容量。
比如D7000，看官方样张，JPG格式照片每张6-7M，最高连拍速度7张每秒，那么不考虑拍RAW格式的话，至少也得45M/秒的写入速度，建议考虑60M/秒的卡。
图片来源于网络60M/秒的存储卡
原厂电池官方声明1050张，不开闪光灯会拍得更多，按1000张算，要8G卡采购用，两块电池就是16G卡。第二块电池可以买国产的，这东西既不会影响性能，又是耗材，几年就扔的东西。原厂一般超过300元，国产的一般100元左右，拍摄张树视品牌，达到原厂90%左右没问题。
2.UV镜的档次很重要
UV镜的档次很重要，宁可不装UV也不要因为低档UV降低了镜头的整体成像质量。作为整个镜头的第一片玻璃，折射、反射都很重要，对成像有影响，尤其是一些前镜片缩入很
多的小光圈定焦镜头，必须按镜头的“实际成像”档次来配，舍不得花钱的结果就是为了几百元，放弃了几千元或上万元。
图片来源于网络UV镜
3.偏振镜很重要
偏振镜很重要，在艳阳下能使色彩更加纯净，提升的效果远远大于顶级镜头和普通镜头的差别，按价格算是性价比非常高的配件。
图片来源于网络偏振镜
我曾用过一个肯高的普通CPL，装在52mm 的50 f/1.8镜头上，我发现转动CPL，消除反光的同时也改变了色温，只能弃之不用。另有一个腾龙的72mm CPL，用在尼康24-85头上，除了因为不是超薄镜片，24mm广角端有暗角外，色彩没得说，效果非常好。
广角镜头配CPL一定要配超薄的，不然和可能会有暗角，选购时可以试拍一下，如果差价很大，没有暗角就完全不必买超薄的。
尼康对偏振镜支持不好，鲜艳模式+偏振镜色彩会很怪异。
偏振镜一般会降低一档半光圈。
八、购买
1.价位配比
一般商家都是机身报价便宜一些，从配件上把钱挣回来，如果你不在他们家买配件，有的甚至机身都不卖给你了。小商家长期打价格战，现在厂商、代理商和市场都在努力建立价格统一战线，避免价格被压到太低。日本地震使得很多跟地震不贴边的产品跟风涨价，结果很多人都在等价格回落，商家销量大减，呵呵，谁先降价谁就会立刻吃饱。
2.注意器材防伪
购买器材一定要留意一下防伪电话，有些来路不明的器材都是自印的包装，假防伪电话，你一查询，自然告诉你是真的。
图片来源于网络
所谓水货自然不是谁在自己家里装的，都是厂家一条生产线上下来的，质量也应该一样，问题是运输过程可能很毛糙，难免会带来些影响品质的问题，再就是万一有故障，维修费实在太昂贵，除非便宜很多，不然不值得冒险。
九、避免显得很二
从物理尺寸较大的机身和镜头上获得满足感的人都是比较二的人，低调永远是更深一层的炫耀。
图片来自于网络
我们发现镜头前镜片的直径影响了入光量，确实能影响分辨率，所以同品牌的镜头焦距差不多的，往往前镜片组直径大的不是光圈大就是分辨率高，佳能就是典型的例子，但菜司和莱卡不把镜头做得很粗就能做得很好。至少器材越低调，对拍摄的影响就会越小。
《机械工程测试技术基础》试题1 一、 填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为 静态测量 和 动态测量 。 2.测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。 3.将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。 4.为了 温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 桥臂上。 5．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。 7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和 。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= 。其几何意义是 。 二、 选择题（20分，每题2分） 1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将( )。 A ．增大 B ．减少 C.不变 D.变化不定
2．调制可以看成是调制信号与载波信号( )。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是( )。 A ．相关函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D.傅氏级数 4．下列函数表达式中，( )是周期信号。 A ．5cos100()0 t t x t t π? ≥?=? ?
思考题与习题 3-1 传感器主要包括哪几部分试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR =设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出 解：由0dR R s ε = 得，0R R s ε?=??即，6012010001020.24R R s ε-?=??=???= ()1.5 12.5120 I mA = = 3-5 电容式传感器常用的测量电路有哪几种 答：变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路。 3-6 一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径r=4mm ，工作初始间隙δ=0.3mm ，求： 图3-105 题3-4图
《机械工程测试技术基础》课程教学大纲 课程代码： 课程英文名称：Foundation of Mechanical Measure Engineering 课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0 适用专业：机械设计制造及其自动化，机械电子工程 大纲编写（修订）时间：2016 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 1．《机械工程测试技术基础》课程适用于机械设计制造及自动化专业本科（四年学制），是学生的专业基础必修课。在机械制造领域，无论是在机械系统研究过程分析还是机械自动加工控制系统中，工程测试技术应用及其普遍，所以掌握必要的测试技术基础知识和技术基础，对做好机械制造专业的工作尤为重要。 2．课程教学内容方面侧重于测试技术基本知识、基本理论和基本方法，着重培养学生运用所学知识解决实际测量问题的实践能力。因此，本门课程的教学目标是：掌握非电量电测法的基本原理和测试技术；常用的传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法；测试信号的分析、处理方法。培养学生能够根据测试目的选用合适的仪器组建测试系统及装置，使学生初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能；掌握位移、振动、温度、力、压力、噪声等常见物理量的测量和应用方法；掌握计算机测量系统、虚拟仪器等方面的基础知识；并能了解掌握新时期测试技术的更新内容及发展动向，为进一步研究和处理机械工程技术问题打好基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1．要求掌握物理学上的电磁学理论知识、控制工程基础中的系统分析方法、电工学的电路分析理论。 2．要求掌握电工实验独立动手能力和仪器的操作能力。 3．掌握测试技术基本知识、基本技能，具备检测技术工程师的基本素质与能力，能应对生产和科研中遇到的测试系统设计以及传感器的选型、调试、数据处理等方面的问题，初步形成解决科研、生产实际问题的能力。 （三）实施说明 本课程是一门技术基础课，研究对象为机械工程中常见动态机械参数，主要讲授有关动态测试与信号分析处理的基本理论方法；测试装置的工作原理、选择与使用。为后续专业课、选修课有关动态量的实验研究打基础，并直接应用于生产实践、科学研究与日常生活有关振动噪声、力、温度等参量的测试中。 1．从进行动态测试工作所必备的基本知识出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识： （1）掌握信号的时域和频域的描述方法，重点阐述建立明确的频谱概念，掌握信号强度的表达式、频谱分析和相关分析的基本原理和方法，了解功率谱密度函数及应用和数字信号分析的一些基本概念。明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。 （2）测试装置的基本特性部分:掌握系统传递函数、频响函数以及一、二阶系统的静动态特性的描述及测试方法，掌握测试装置的基本特性评价方法和不失真条件，并能正确运用于测试装置分析和选择。
第一章 8．计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例 (1)NaF (2)CaO (3)ZnS 解：1、查表得：X Na =0.93,X F =3.98 根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为：21 (0.93 3.98)4 [1]100%90.2%e ---?= 共价键比例为：1-90.2%=9.8% 2、同理，CaO 中离子键比例为：21 (1.00 3.44)4 [1]100%77.4%e ---?= 共价键比例为：1-77.4%=22.6% 3、ZnS 中离子键比例为：2 1/4(2.581.65)[1]100%19.44%ZnS e --=-?=中离子键含量 共价键比例为：1-19.44%=80.56% 10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义．说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。 答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。 稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。稳态结构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。 第二章 1．回答下列问题： (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： (001）与[210]，(111）与[112]，(110)与 [111],(132)与[123],(322)与[236］ (2)在立方晶系的一个晶胞中画出（111)和 （112)晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 (3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于（101). (011)和（112)晶面上的[111]晶向。 解：1、 2．有一正交点阵的 a=b, c=a/2。某晶面在三个晶轴上的截距分别为 6个、2个和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。 3．立方晶系的 ｛111}, 1110}, {123）晶面族各包括多少晶面？写出它们的密勒指数。 4．写出六方晶系的{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数，在六方晶胞中画出[1120]、 [1101]晶向和(1012)晶面，并确定(1012)晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 5．根据刚性球模型回答下列问题：
第二章信号分析基础 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息， 而信息总是蕴涵在某些物理量之中， 并依靠它们来 传输的。这些物理量就是 _信号_，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以_时间一为独立变量；而信号的频域描述，以 _频率_为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三点： 离散性 , 谐波性，收敛性。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数 ,有均值 x ，均方值 2 、、, 2 x ，方差 x 6、 对信号的双边谱而言，实频谱 （幅频 总是偶 对称，虚频谱（相频谱）总是奇 对 称。 7、 信号x （t ）的均值口 x 表示信号的 直流 分量，方差 2 x 描述信号的 波动量。 2 7、当延时T = 0时，信号的自相关函数 R x （O ）= x ，且为R X （T ）的—均方—值。 9、 周期信号的自相关函数是 一同频率—周期信号，但不具备原信号的 —相位—信息。 10、 为了识别信号类型，常用的信号分析方法有 _概率密度函数_、和 ___________ 自相关函 数。 11、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有—傅里叶变换法—、 和 _____ 滤波法 ________________________ 2 12、 设某一信号的自相关函数为 Acos （），则该信号的均方值为 x =A ,均方根值为 X rms = '、A o （二）判断对错题（用"或X 表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。 （对） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。 （对） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。 （错） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。 （错） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。 （对） 6、 互相关函数是偶实函数。（错 ） （三）单项选择题 1、 下列信号中功率信号是（ ）o
《机械工程测试技术基础》课程试题A 一、填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为静态测量和动态测量。 2.测量结果与被测真值之差称为绝对误差。 3.将电桥接成差动方式习以提高灵敏度，改善非线性，进行温度补偿。 4.为了补偿温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻。 5．调幅信号由载波的幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是傅式三角级数的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 7．信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为均方值，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和阶跃响应法。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 二、选择题（20分，每题2分） 1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将(C)。 A ．增大 B ．减少 C.不变 D.变化不定 2．调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是(D)。 A ．相关函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D.傅氏级数 4．下列函数表达式中，(C)是周期信号。 A ．5cos100()00t t x t t π?≥?=??
第八章变形和强化机制 一、学习目的 材料在加工和服役过程中不可避免产生变形。 研究材料变形的基本原理既是 预防材料服役中产生变形、断裂等失效的需要，也是设计材料塑性变形加工工艺 的需要。本章的学习目的就是通过了解晶体材料的变形过程和影响因素， 掌握材 料变形和强化机制。 增加材料塑性变形抗力的方法叫材料强化，由于晶体材料的塑性变形主要由 晶格位错运动实现，因此材料的强化机制本质是阻碍位错运动。细化晶粒产生更 多的晶界以阻碍晶间位错运动；固溶合金化或引入强化相也可有效地阻碍晶格位 错的运动；材料在塑性变形过程中会产生位错，因而使随后的位错运动受到抑制， 导致材料强化(即加工硬化或形变强化)，这些都是晶体材料有效的强化机制。 用晶体材料强化的思路研究高分子材料的弹性变形和塑性变形过程， 探讨塑 料、橡胶等高分子材料的强韧化机制也是本章的教学目的之一。 二、本章的主要内容 从原子的角度描述刃型位错和螺型位错的运动。 施加切应力会使刃型位错和螺型位错运动，描述塑性变形是怎样由位错运动 产生的。 定义滑移系，并举例说明。 描述多晶金属材料发生塑性变形时，它的晶粒结构是如何变化的。 说明晶界是如何阻碍位错运动的，并解释一个有着小晶粒的金属为什么比有 着大晶粒的金属强度大。 从晶格拉伸与位错相互作用的方面解释置换不同原子的固溶体强化原理。 从位错和应变场相互作用的方面描述解释应变强化(冷加工)现象。 从材料的微观结构和机械特性改变的方面描绘再结晶。 从宏观和原子的角度解释晶粒长大现象。 10. 在滑移的基础上考虑，来解释为什么结晶陶瓷材料通常比较脆。 11. 描绘半结晶聚合物塑性变形的各个阶段。 12. 讨论下列因素对聚合物抗张模量和抗张强度的影响： (a)分子量(b)结晶度(c) 预 变形(d)不变形材料的热处理。 13. 描述弹性聚合物弹性形变的分子途径。 三、重要术语和概念 Cold working:冷加工、冷变形 The P lastic deformati on of a metal at a temp erature below that at which it recrystallizes. 金属在再结晶温度以下进行的塑性变形。 Critical resolved shear stress 魏rss ）：临界剪切分切应力 That shear stress, resolved withi n a sli p plane and directi on, which is required to in itiate sli p. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
机械工程测试技术基础(第三版)试卷集. 一、填空题 １、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是连续的。 ２、均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差ζx2的关系是￠x2=H x2+óx2。 ３、测试信号调理电路主要有电桥、放大、调制解调电路。 ４、测试系统的静态特性指标有、、。 ５、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的。 ６、传感器按信号变换特性可分为、。 ７、当时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于。 ８、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合、的变化，才能使输出有最大值。 ９、信号分析的过程主要包括：、。 10、系统动态特性在时域可用来描述，在复数域可用来描述，在频域可用来描述。 11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对信号有放大作用。 12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在。 13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其与输入的控制电压成线性关系。 14、调频波的解调又称，其解调电路称为。 15、滤波器的通频带宽和响应时间成关系。 16、滤波器的频率分辨力主要由其决定。 17、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝。 18、带通滤波器可由低通滤波器（f c2）和高通滤波器（f c1）而成（f c2> f c1）。 19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的；而重复性误差是 由误差引起的。 二、问答题（共30分） １、什么是测试？说明测试系统的构成及各组成部分的作用。（10分） ２、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？（10分） ３、选用传感器的原则是什么？（10分） 三、计算题（共55分） １、已知信号x(t)=e-t (t≥0)， (1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。 (2) 求x(t)的自相关函数R x (η) 。（15分） ２、二阶系统的阻尼比ξ=0.2，求ω=ωn时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10％，应取多大阻尼比？。（10分）３、一电容传感器，其圆形极板r = 4mm，工作初始间隙δ0 =0.3mm， （1）工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±2μm，求电容的变化量。 （2）如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF，读数仪表灵敏度S2=5格/mv，在 Δδ=±2μm时，读数仪表的指示值变化多少格？ （ε0 = 8.85×10-12 F/m）(8分) ４、已知RC低通滤波器的R=1KΩ，C=1MF，当输入信号μx= 100sin1000t时， 求输出信号μy 。（7分） ５、（1）在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 （2）如被测量x(t) = sinωt，载波y(t)=sin6ωt，画出各环节信号的波形图。 (15分 一、填空题： 1、连续 2、￠x2=H x2+óx2 3、电桥、放大、调制解调电路 4、非线性度、灵敏度、回程误差 5、斜率 6、组合型、一体化型 7、Δó〈〈ó0定位 8、相邻相反相对相同 9、信号分析、信号处理 10、传递函数、频率函数、脉冲响应函数11、差模12、分布电容 13、频率 14、鉴频、鉴频器 15、反比 16、带宽B 17、1 18、串联19、系统、随机 一、问答题 1、答：测试是测量和试验的综合，是一种研究型的探索型的、论证型的测量过程，也是获取信息的过程。 （1）测量对象
关于机械工程测试技术的 发展及其应用领地的探索 1、引言21世纪是一个伟大的世纪，对于一个学习机械工程类的学生而言，要想在这个充满魔力的世纪里大放光彩，为祖国的繁荣发展贡献出自己的一份力量，在市场逐渐趋于饱和状态的同时能够独立创新，迎合时代的发展，这就对我们当代大学生就提出了一个空前的挑战和机遇。 2，关于我国机械制造业的现状目前，我国机械制造业远远落后于世界发达国家，特别在高技术含量，大型高效或精密、复杂的机电新产品开发方面，缺乏现代设计理论和知识的积累，实验研究和开发能力较弱，停留在引进与仿制国外同类产品阶段，大部分关键机电产品不能自主开发和独立设计，仍然需要依靠进口或引进技术。造成这种情况的重要原因之一就是缺乏掌握现代设计理论知识，具有实验研究和创新开发能力的人才 工业设备在制造过程及整机性能测试中离不开各种机械量和几何量，有些工业设备在运行中还要经常对多种物量进行检测或监视，包括位移、速度、加速度、力、力矩、功率、压力、流量、温度、硬度、密度、湿度、比重、黏度、长度、角度、形状、位置、表面粗糙度、表面波形等，这些均属于物理量。实际生产、生活和科学实验中还会遇到化学量、生物量（包括医学），而所有这一切，从信号工程的角度来看，都需要通过传感器，将其转换成电信号（近代还可以转换成光信号），而后再进行信号的传输、处理、存储、显示、控制……，
从信息的角度看，这些信号连同声音和图象信息都是信息的源头，所以传感器和检测仪表、测量仪表是信息科学技术的三部分（信息获取、信息传输、信息处理）中的重要部分 为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集——传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。逐步在世界范围内掀起一股“检测传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产，检测传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。传感器技术包括敏感机理，敏感材料，工艺设备和计测技术四个方面约有30多种技术。随着微电子技术的发展，传感器技术发展很快，我国研发的力量尚需大量投入，特别要加强具存自主知识产权的传感器的创新开发。科研成果的转化及传感器生产产业化问题，在我国更是迫在眉睫的问题，在批量生产情况下，控制传感器产品性能（主要是稳定性、可靠性），使之合格率达到商业化产业要求，就需要有先进的制造工艺和自动化水平很高的工艺设备，因此应在开发专用工艺设备上下功夫，解决传感器生产产业化的“瓶颈”问题。在传感器的应用上，特别是新型传感器的应用上，还得大力推广，改革开放创造了市场经济条件，各种工业设备应用了先进的传感器，这扩大了传感器市场，也使我国新型传感器生产产业化有了动力。 在传感器生产产业化过程中，应该在引进国际技术和自主创新两方面都不放松。在引进国外先进技术中，可以提高自己的技术，
张其土版材料科学基础答案---第八章-相变
3.马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成相变有何差别? 解：马氏体相变是替换原子经无扩散切变位移(均匀或不均匀)并由此产生形状改变和表面浮凸、曾不变平面应变特征的一级形核、长大的相变。 特征：具有剪切均匀整齐性、不发生原子扩散、相变速度快、相变有一定范围、有很大的切变型弹性应变能。 成核－生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度。 4. 当一种纯液体过冷到平衡凝固温度（T0）以下时，固相与液相间的自由焓差越来越负。试证明在温度T0附近随温度变化的关系近似地为：，式中?H V<0为凝固潜热。 解：由得： 在平衡温度时， 则在时，,得证。 5.在纯液体平衡凝固温度T0以下，临界相变势垒随温度下降而减小，于是有一个使热起伏活化因子exp为极大值的温度。试证明当T＝T 0/3时，exp有极大植。（提示：利用 表达式）
解：由将代入 则令 则 即求y的极值，当时，即此时y有极大值。故当时，exp（）有极大值。 6. 为什么在成核一生长机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变?什么情况下需过冷，什么情况下需过热？ 解：由热力学公式 平衡时得 :相变平衡温度；：相变热 温度Ｔ时，系统处于不平衡状态，则 ，要使相变自发进行，须使， 则，即必须使，才能发生相变。 对于放热过程如结晶，凝聚，则,，必须过冷。 对于吸热过程如蒸发，熔融，则,，必须过热。
7. 何谓均匀成核？何谓不均匀成核？晶核剂对熔体结晶过程的临界晶核半径r * 有何影响? 解：均匀成核——在均匀介质中进行，在整体介质中的核化可能性相同，与界面，缺陷无关 非均匀成核——在异相界面上进行，如容器壁，气泡界面或附着于外加物（杂质或晶核剂） ，使用晶核剂可以降低，因此下降。 8. 如在液相中形成边长为a 的立方体晶核时，求出“临界核胚”立方体边长a *和△G *。为什么立方体的△G * 大于球形△G * ? 设立方体晶核的临界立方体边长a 0，临界自由焓为△G 0，而球形晶核的临界半径为r p ，临界自由焓为△G p ，当晶核为立方体时边长为a ，则 当晶核为球形时，半径为r ，则： γ ??236 · a G a G V +=0 12 · 32=+=??γ??a G a a G V V G a ?γ40-=23 23 032 · 46 · 4V V V V G G G G G ?γγ?γ??γ?=-+-=)()(γ π?π? · 4 · 423r G r G V +=0 · 8 · 3 · 3 4 2=+=??γπ?πr G r r G V
机械工程测试技术课后 习题答案 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
第三章：常用传感器技术 3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如图所示的气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答： （1）金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”， 即电阻材料在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化的现象，其电阻的相对变化为()12dR R με=+； （2）半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”，即电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的现象，其电阻的相对变化为dR d E R ρλερ == 。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其 应变为1000με，问ΔR =？设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出？ 解：根据应变效应表达式R /R =S g 得 R =S g R =2100010-6120=0.24 1）I 1=1.5/R =1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I 2=1.5/(R +R )=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 图3-105 题3-4图
机械工程测试技术基础第三版熊诗波 绪论 0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。 解答：教材P4~5，二、法定计量单位。 0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。 3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。 0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差） 0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。 ①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm2 解答： ① ② ③ 0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？ 解答： (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。 (2)要点：见教材P11。 0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？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？ 解答： (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而 引用误差=绝对误差/引用值 其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。量程越大，引起的绝对误差越大，所以在选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程。
第八章答案 8-1若由MgO和Al2O3球形颗粒之间的反应生成MgAl2O4是通过产物层的扩散进行的，（1）画出其反应的几何图形，并推导出反应初期的速度方程。（2）若1300℃时D Al3＋＞D Mg2＋，O2－基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着MgAl 2O4的生成？为什么？ 解：（1）假设: a）反应物是半径为R0的等径球粒B，x为产物层厚度。 b）反应物A是扩散相，即A总是包围着B的颗粒，且A，B同产物C是完全接触的，反应自球表面向中心进行。 c）A在产物层中的浓度梯度是线性的，且扩散截面积一定。 反应的几何图形如图8-1所示： 根据转化率G的定义，得 将（1）式代入抛物线方程中，得反应初期的速度方程为：
（2 ）整个反应过程中速度最慢的一步控制产物生成。D小的控制产物生成，即D Mg2+ 小， Mg2+ 扩散慢，整个反应由Mg2+的扩散慢，整个反应由Mg2+的扩散控制。 8-2镍（Ni）在0.1atm的氧气中氧化，测得其质量增量（μg/cm2）如下表： 温度时间 温度 时间 1（h）2（h）3（h）4（h）1（h）2（h）3（h）4（h） 550℃600℃9 17 13 23 15 29 20 36 650℃ 700℃ 29 56 41 75 50 88 65 106 （1）导出合适的反应速度方程；（2）计算其活化能。 解：（1）将重量增量平方对时间t作图，如图8-2所示。由图可知，重量增量平方与时间呈抛物线关系，即符合抛物线速度方程式。又由转化率的定义，得 将式（1）代入抛物线速度方程式中，得反应速度方程为： 图8-2重量增量平方与时间关系图 （2）取各温度下反应1h时进行数据处理拟合，如图8-3所示，
《机械工程测试技术基础》课后答案 章节测试题 第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来 传输的。这些物理量就是 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 为独立变量；而信号的频域描述，以 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特 点： ， ， 。 4、 非周期信号包括 信号和 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 对称，虚频谱（相频谱）总是 对 称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数???≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为121 )(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和222 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的 总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 关系为最佳。 （二）选择题 1、 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡
《机械故障诊断基础》教学大纲 课程类别：选修课(专业课) 适用专业；机械设计制造及其自动化 执行学时：24学时 一、本课程在培养计划中的作用 （一）本课程是一门专业课，研究的内容为机械系统动态信号处理与分析及以上内容在典型机械零部件运行过程中的状态分析与识别。在本课程中，培养学生利用所学知识正确分析与判断典型机械零部件运行过程中的状态的技能，并了解掌握故障诊断知识的更新及发展动向。 （二）基本要求 1 、从进行机械故障诊断所必备的基本知识与方法出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识： （1）机械系统动态信号处理与分析方法 （2）转轴组件的振动特性的描述及故障分析方法。 （3）滚动轴承的振动特性的描述及故障分析方法。 （4）齿轮箱的振动特性的描述及故障分析方法。 （5）红外检测技术。 （6）润滑油样分析。 2 、本课程实践性很强，所以实验课是达到本课程教学要求和使学生经受工程技术训练必不可少的环节。开设实验应不少于6学时，重点为典型机械零部件运行过程中振动信号的测试与分析，典型故障信号的分析与故障判断。 （三）与其它课程的联系 在学习本课程之前应具有《机械工程测试技术基础》课程的知识。 讲课学时的分配： 概述 1 学时 信号分析方法及应用 3 学时 机械故障诊断依据的标准 2学时 转轴组件的振动特性描述及故障分析 2 学时 滚动轴承的振动特性的描述及故障分析 2学时
齿轮箱的振动特性的描述及故障分析 2 学时 红外检测技术 2学时 润滑油样分析 2 学时 实验 6学时 总讲课学时 22学时 考试 2 学时 二、课程内容的重点、先进性、实用性和特点 本课程属专业课，与前设课程《机械工程测试技术基础》课程衔接紧密，并直接应用于生产实践、科学研究与日常生活有关振动噪声、力、温度等参量的测试及状态判断中。 近年来，随着传感技术、电子技术、信号处理与计算机技术的突破性进展，《机械故障诊断基础》课程从理论、方法到应用领域都发生了很大的改变。要求本课程的讲授要知识面广、实践性强，结合新理论、新方法及新的使用领域，使学生了解前沿动态。 三、授课大纲 概述 课程的内容、方法。诊断信息的来源、获取，典型故障示例，学习方法。 第一章信号分析方法及应用 1、时域分析与频域分析。 2、时域与频域的转换。 3、时、频域信号中蕴涵的信息分析。 第二章机械故障诊断依据的标准 1、故障诊断的绝对判断标准 2、故障诊断的相对判断标准 3、故障诊断的类比判断标准 4、几种判断标准的选用及判断实例。 第三章转轴组件的振动特性描述及故障分析 1、转轴组件的振动机理 2、转轴组件的振动原因识别 3、现场平衡技术 第四章滚动轴承的振动特性的描述及故障分析 1、滚动轴承失效的基本形式 2、滚动轴承的振动机理 3、滚动轴承的振动监测及故障判别
8-1 若由MgO和Al2O3球形颗粒之间的反应生成MgAl2O4是通过产物层的扩散进行的， （1）画出其反应的几何图形，并推导出反应初期的速度方程。（2）若1300℃时D Al3＋＞D Mg2＋，O2－基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着MgAl2O4的生成？为什么？ 解：（1）假设: a）反应物是半径为R0的等径球粒B，x为产物层厚度。 b）反应物A是扩散相，即A总是包围着B的颗粒，且A，B同产物C是完全接触的，反应自球表面向中心进行。 c）A在产物层中的浓度梯度是线性的，且扩散截面积一定。 反应的几何图形如图8-1所示： 根据转化率G的定义，得 将（1）式代入抛物线方程中，得反应初期的速度方程为：
（2）整个反应过程中速度最慢的一步控制产物生成。D小的控制产物生成，即D Mg2+小，Mg2+扩散慢，整个反应由Mg2+的扩散慢，整个反应由Mg2+的扩散控制。 8-2 镍（Ni）在0.1atm的氧气中氧化，测得其质量增量（μg/cm2）如下表： （1）导出合适的反应速度方程；（2）计算其活化能。 解：（1）将重量增量平方对时间t作图，如图8-2所示。由图可知，重量增量平方与时间呈抛物线关系，即符合抛物线速度方程式。又由转化率的定义，得 将式（1）代入抛物线速度方程式中，得反应速度方程为：
图8-2 重量增量平方与时间关系图（2）取各温度下反应1h时进行数据处理拟合，如图8-3所示， G(%) 图8-3 数据处理 由杨德尔方程可得，
对数据作线性回归，得(相关系数为0.98839) 由上式得活化能kJ/mol 8-3 由Al2O3和SiO2粉末反应生成莫来石，过程由扩散控制，如何证明这一点？已知扩散活化能为209 kJ/mol，1400℃下，1h完成10％，求1500℃下，1h和4h各完成多少？（应用杨德方程计算） 解：如果用杨德尔方程来描述Al2O3和SiO2粉末反应生成莫来石，经计算得到合理的结果，则可认为此反应是由扩散控制的反应过程。 由杨德尔方程，得 又，故 从而1500℃下，反应1h和4h时，由杨德尔方程，知
第二章 信号分析基础 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来 传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬态非周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数,有均值x μ，均方值2x ψ，方差2 x σ 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对 称。 7、信号x(t)的均值μx 表示信号的 直流 分量，方差2x σ描述信号的 波动量 。 7、 当延时τ＝0时，信号的自相关函数R x (0)= 2x ψ，且为R x (τ)的 均方 值。 9、 周期信号的自相关函数是 同频率 周期信号，但不具备原信号的 相位 信息。 10、 为了识别信号类型，常用的信号分析方法有 概率密度函数 、和 自相关函 数 。 11、为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 傅里叶变换法 、 和 滤波法 12、 设某一信号的自相关函数为)cos(ωτA ，则该信号的均方值为2 x ψ=A ，均方根值 为x rms = （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（对 ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（对 ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（错 ）
4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（错 ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（对 ） 6、 互相关函数是偶实函数。（错 ） （三）单项选择题 1、下列信号中功率信号是（ ）。 A.指数衰减信号 B.正弦信号、 C.三角脉冲信号 D.矩形脉冲信号 2、周期信号x(t) = sin(t/3)的周期为（ ）。 A. 2π/3 B. 6π C. π/3 D. 2π 3、下列信号中周期函数信号是（ ）。 A.指数衰减信号 B.随机信号 C.余弦信号、 D.三角脉冲信号 4、设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为（ ）。 A. 脉冲函数 B. 有延时的脉冲函数 C. 零 D. 常数 5、两个非同频率的周期信号的相关函数为（ ）。 A. 0 B. 1 C. π D. 周期信号 6、概率密度函数提供的信号的信息是（ ）。 A. 沿频率轴分布 B. 沿时域分布 C. 沿幅值域分布 D. 沿强度分布 7、不能用确定的数学公式表达的信号是（ ）。 A ．复杂周期信号 B ．瞬态信号 C ．随机信号 D.非周期信号 8、已知函数x(t)的傅里叶变换为X(f)，则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（ ）。 A ． )3( 2f X B ．)3(32f X C ． )(3 2f X D ． 2X(f) （四）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。
2-1 一个测试系统与其输入和输出间的关系各有哪几种情形？试分别用工程实例加以说明。 答：测试系统与输入、输出的关系大致可以归纳为以下三类问题： (1)当输入和输出是可观察的或已知量时，就可以通过他们推断系统的传输特性，也就是求出系统的结构与参数、建立系统的数学模型。此即 系统辨识 问题。 (2)当系统特性已知，输出可测时，可以通过他们推断导致该输出的输入量，此即滤波与预测问题，有时也称为载荷识别问题。 (3)当输入和系统特性已知时，则可以推断和估计系统的输出量，并通过输出来研究系统本身的有关结构参数，此即系统分析问题。 2-2什么是测试系统的静特性和动特性？两者有哪些区别？如何来描述一个系统的动特性？ 答：当被测量是恒定的或是缓慢变化的物理量时，便不需要对系统做动态描述，此时涉及的就是系统的静态特性。测试系统的静态特性，就是用来描述在静态测试的情况下，实际的测试系统与理想的线性定常系统之间的接近程度。静态特性一般包括灵敏度、线性度、回程误差等。 测试系统的动态特性是当被测量（输入量）随时间快速变化时，输入与输出（响应）之间动态关系的数学描述。 静特性与动态性都是用来反映系统特性的，是测量恒定的量和变化的量时系统所分别表现出的性质。 系统的动态特性经常使用系统的传递函数和频率响应函数来描述。 2-3传递函数和频率响应函数均可用于描述一个系统的传递特性，两者有何区别？试用工程实例加以说明。 答：传递函数是在复数域中描述系统特性的数学模型。频率响应函数是在频域中描述系统特性的数学模型。 2-4 不失真测试的条件时什么？怎样在工程中实现不失真测试？ 答：理想情况下在频域描述不失真测量的输入、输出关系：输出与输入的比值为常数，即测试系统的放大倍数为常数；相位滞后为零。在实际的测试系统中，如果一个测试系统在一定工作频带内，系统幅频特性为常数，相频特性与频率呈线性关系，就认为该测试系统实现的测试时不失真测试。 在工程中，要实现不失真测试，通常采用滤波方法对输入信号做必要的预处理，再者要根据测试任务的不同选择不同特性的测试系统，如测试时仅要求幅频或相频的一方满足线性关系，我们就没有必要同时要求系统二者都满足线性关系。对于一个二阶系统，当3.0n <ωω时，测试装置选择阻尼比为0.6~0.8的范围内，能够得到较好的相位线性特性。当3n >ωω时，可以用反相器或在数据处理时减去固定的180°相位差来获得无相位差的结果，可以认为此时的相位特性满足精确测试条件。 2-5 进行某动态压力测量时，所采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 的电荷放大器相连，电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V 。试计算这个测试系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa 时，记录笔在记录本上的偏移量是多少？ 答：由题意知此系统为串联系统，故 321S S S S ++=总 而 1S =90.9nC/MPa ，2S =0.005V/nC,3S =20mm/V