第一至三章
一、名词解释
测量:是人类对自然界中客观事物取得数量观念的一种认识过程。它用特定的工具和方法, 经过试验将被测量与单位同类量相比较, 在比较中确定出两者比值。
稳态参数: 数值不随时间而改变或变化很小的被测量。
瞬变参数: 随时间不断改变数值的被测量( 非稳态或称动态参数),如非稳定工况或过渡工况时内燃机的转速、功率等。
模拟测量: 在测量过程中首先将被测物理量转换成模拟信号, 以仪表指针的位置或记录仪描绘的图形显示测量的结果(不表现为”可数”的形式) 。
数字测量: 测量可直接用数字形式表示。经过模／数( A／D)转换将模拟形式的信号转换成数字形式。
范型仪器: 是准备用以复制和保持测量单位, 或是用来对其它测量仪器进行标定和刻度工作的仪器。准确度很高, 保存和使用要求较高。
实用仪器: 是供实际测量使用的仪器, 它又可分为试验
室用仪器和工程用仪器。
恒定度:仪器多次重复测量
时, 其指示值稳定的程序, 称
为恒定度。一般以读数的变差来
表示.
灵敏度:它以仪器指针的线
位移或角位移与引起这些位移
的被测量的变化值之间的比例S
来表示。
灵敏度阻滞:灵敏度阻滞又
称为感量,感量是足以引起仪器
指针从静止到作极微小移动的
被测量的变化值。一般仪器的灵
敏度阻滞应不大于仪器允许误
差的一半。
指示滞后时间:从被测参数
发生变化到仪器指示出该变化
值所需的时间, 又称时滞。
测量值与真值之差称为误
差。
因子: 在试验中欲考察的因
素称为因子。因子又可分为没有
交互作用和有交互作用的因子,
前者是指在试验中相互没有影
响的因子, 而后者则在试验中
互相有制抑作用。
水平: 每个因子在考察范围
内分成若干个等级, 将等级称
为水平
二、填空题
常见的测量方法有直接测
量、间接测量、组合测量。
测试中, 被测量按照其是否
随时间变化能够分类稳态参数
和瞬变参数。
有时被测参数的量或它的变
化, 不表现为”可数”的形式,
这时就不能用普通的测量方法,
相应的就出现了模拟测量和数
字测量。
按工作原理, 任何测量仪器
都包括感受件, 中间件和效用
件三个部分。
测量仪器按用途可分: 范型
仪器和实用仪器
测量仪器的性能指标决定了
所得测量结果的可靠程度, 其
中主要有: 准确度、恒定度、
灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞
后时间等
在选用时, 仪器的读数的变
差不应超过仪器的允许误差。
一般常采用试验方法来标定
测量仪器的动态特性。
仪器标定的内容及方法
前面已从理论上讲述了测量仪
器的动态特性, 但实际上由于
测量仪器本身的各种因素影响, 难以用理论分析方法正确地确定其动态特性。一般常采用试验方法来标定测量仪器的动态特性。
其主要内容, 一般为仪器的时间常数、无阻尼时仪器的固有频率、阻尼比等。判断该测量仪器是一阶还是二阶仪器。
其主要方法, 一般有频率响应法、阶跃响应法、随机信号法。
对一阶仪器, 主要确定的动态特性参数为时间常数τ。
二阶测量系统, 标定目的主要是确定动态特性参数: 仪器的无阻尼固有频率ω0 和阻尼比ζ。
按照产生误差因素的出现规律以及它们对于测量结果的影响程序来区分, 可将测量误差分为三类。系统误差:随机(偶然)误差:过失误差:
具体的测量过程中, 系统误差按其产生的原因可分为;
仪器误差安装误差环境误差方法误差操作误差动态误差
但往往也常采用如下方法来消除系统误差 1.交换抵消法 2.替代消除法 3.预检法
正交表分为标准表和混合型
正交表
三、简答题
模拟测量: 直观性强、简便、
价格低; 主要缺点是测量精度
低指示器读数误差大。但模拟信
号含有”仿真”的意思, 分辨能
力无限。
数字测量: 测量精度高,
操作方便, 后处理方便, 但对
硬件要求高, 分辨力有限。
仪器的选用: 应在满足被
测量要求的条件下, 尽量选择
量程较小的仪器, 一般应使测
量值在满刻度的2/3以上为宜,
并根据对被测量绝对误差的要
求选择测量仪器的精度等级。
零阶仪器的特点: 不论x随
时间如何变化, 仪器输出不受
干扰也没有时间滞后, 因此零
阶仪器(或传感器)能够认为有
完全理想的特性。
时间常数τ是由热电偶的几
何参数和热特性确定, 它的大
小直接影响到滞后时间, τ越
小表示热惯性小, 达到稳态值
的时间越短; 反之, 时间就越
长。为进行可靠的动态测量,
应使测量系统的时间常数尽可
能小。
为了提高响应速度而又不产
生波动, 二阶仪器常采用＝
0.6～0.8为最佳。这时幅频特性
的平直段最宽。而且在一定条件
下, 提高系统的固有频率, 响
应速度会变得更快。
第四章
一、名词解释
◆压电效应: 是指某些结
晶物质沿它的某个结晶轴受
到力的作用时, 其内部有极
化现象出现, 在其表面形成
电荷集结, 其大小和作用力
的大小成正比, 这种效应称
为正压电效应。相反, 在晶
体的某些表面之间施加电场,
在晶体内部也产生极化现象,
同时晶体产生变形, 这种现
象称为逆压电效应。
◆压电晶体: 具有压电效
应的晶体称为压电晶体
◆中间温度定律:用两种
不同的金属组成闭合电路,
如果两端温度不同, 则会产
生热电动势。其大小取决于
两种金属的性质和两端的温
度, 与金属导线尺寸、导线
途中的温度及测量热电动势
在电路中所取位置无关。
◆均质材料定律:如用同一种金属组成闭合电路则不论截面是否变化, 也不论在电路内存在什么样的温度梯度, 电路中都不会产生热电动势。
◆中间导体定律:在热电偶插入第三种金属, 只要插入金属的两端温度相同, 不会使热电偶的热电动势发生变化。
◆标准电极定律:在热电偶插入第三种金属, 插入金属的两端温度不同, 发生附加热电动势后的总热电动势, 等于各接点之间所产生热电动势的代数和。
◆光电效应: 当具有一定能量E的光子投射到某些物质的表面时, 具有辐射能量的微粒将透过受光的表面层, 赋予这些物质的电子以附加能量, 或者改变物质的电阻大小, 或者使其产生电动势, 导致与其相连接的闭合回路中电流的变化, 从而实现了光—
◆外光电效应:在光线作用下能使电子逸出物质表面
的称为外光电效应, 属于外
光电效应的转换元件有光电
管、光电倍增管等。
◆内光电效应:在光线作
用下能使物体电阻率改变的
称为内光电效应。属于内光
电效应的光电转换元件有光
敏电阻以及由光敏电阻制成
的光导管等。
◆阻挡层光效应:在光线
作用下能使物体产生一定方
向电动势的称为阻挡层光电
效应, 属于阻挡层光电效应
的转换元件有光电池和光敏
晶体管等。
◆用单位辐射通量不同波
长的光分别照射光电管, 在
光电管上产生大小不同的光
电流。这里, 光电流I与光
波波长λ的关系曲线称为光
谱特性曲线, 又称频谱特
性。
◆霍尔效应: 金属或半导
体薄片置于磁场中, 当有电
流流过时, 在垂直于电流和
磁场的方向上将产生电动势,
这种物理现象称为霍尔效
应。
◆霍尔元件: 基于霍尔效
应工作的半导体器件称为霍
尔元件, 霍尔元件多采用N
型半导体材料。
◆传感器是把外界输入的
非电信号转换成电信号的装
置。
◆金属电阻应变片的工作
原理是基于金属导体的应变
效应
二、填空题
◆结构型:依靠传感器结
构参数的变化实现信号转
变.
◆能量转换型:直接由被
测对象输入能量使其工作.
◆能量控制型:从外部供
给能量并由被测量控制外部
供给能量的变化.
◆常见传感器根据其作用原理
的不同, 能够分为两大类。能量
型” ”参数型”
◆传感器的特性主要包括
以下两种。静态特性.表征传
感器静态特性的主要参数有:
线性度、灵敏度、分辨力等。
◆动态特性.测定动态特
性最常见的标准输入信号有
阶跃信号和正弦信号两种。
◆由于半导体应变片的温度稳定性差, 使用时必须采取温度补偿措施, 以消除由温度引起的零漂或虚假信号。在实际工作中, 温度补偿的方法有桥路补偿和应变片自补偿两类。
◆常见可变磁阻式传感器的典型结构有:可变导磁面积型、差动型、单螺管线圈型、双螺管线圈差动型。
◆按照电容式传感器的转换原理的不同, 能够分为
◆极距变化型电容式传感器: 变介电常数型电容传感器: 面积变化型电容传感器
◆按工作原理不同, 磁电感应式传感器可分为恒定磁通式和变磁通式, 即动圈式传感器和磁阻式传感器。
◆磁电感应式传感器只适用于动态测量。
◆磁阻式传感器: 又称为变磁通式传感器或变气隙式传感器, 常见来测量旋转物体的角速度。可分为开路变磁通式传感器和闭合磁路变磁通式传感器。
◆热电偶在测量温度时, 将测量端插入被测对象的内
部, 主要用于测量容器或管
道内气体、蒸汽、液体等
介质的温度。
◆由于被光照射的物体材
料不同, 所产生的光电效应
也不同, 一般光照射到物体
表面后产生的光电效应分为:
外光电效应、内光电效应以
及阻挡层光电效应。
◆光电转换元件的种类很
多, 常见的元件有光电管,
光敏电阻, 光电池等。光电
管的特性主要取决于光电极
的材料, 其基本的特性是光
谱特性, 光电特性和伏安特
性。
◆光电传感器在工业上的
应用可归纳为吸收式、遮光
式、反射式、辐射式四种
基本形式非电量电测系统一
般由传感器、测量电路、记
录和显示或处理装三部分组
成。
◆传感器一般由敏感器件
与辅助器件组成。按被测物
理量分类:位移,力,温度等
按工作的物理基础分类:机
械式,电气式,光学式,流体
式等.按信号变换特征:物性
型,结构型.按敏感元件与被
测对象之间的能量关系:能
量转换型和能量控制型
◆物性型:依靠敏感元件
材料本身物理性质的变化来
实现信号变换.
三、简答题
◆冷端恒温法
?将冷端放入装有冰
水混合物的保温容器
中, 使容器保持0℃
不变, 这种方法比较
精确;
?也能够将冷端放入
盛油的容器内, 利用
油的热惰性保持冷端
接近于室温;
?或者将容器做成带
有水套的结构, 让流
经水套的冷却水来保
持容器温度的稳定。
电感式传感器的工作原理是基
于电磁感应原理, 它是把被测
量转化为电感量的一种装置。
第五章
一、名词解释
1、温度: 是表示物体冷热程度
的物理量, 从分子运动论的观
点看, 温度也是物体内部分子运动平均动能大小的一个量度标志。
2、温标: 用来量度温度高低的尺度称为温度标尺, 简称温标。
3、零点漂移: 玻璃的热胀冷缩也会引起零点位置的移动, 因此使用玻璃管液体温度计时, 应定期校验零点位置。
二、填空题
◆应用较多的有摄氏温
标、热力学温标、国际实
用温标和华氏温标。
◆按照测头是否必须与被
测介质接触, 温度计能够分
为接触式和非接触式。
◆在一些特殊要求的测量
中, 如低温测量, 一般将温
度计分为以下两类: 即主温
度计和次温度计。
◆接触式温度计能够分为
三类: 膨胀式温度计, 热电
阻温度计, 热电偶温度计。
◆膨胀式温度计是利用物
质的体积随温度升高而膨胀
的特性制作而成。主要有玻
璃管液体温度计, 压力式温
度计, 双金属温度计。
◆气体温度计可分为定容气体温度计、定压气体温度计和测
温泡定温气体温度计。
◆根据密闭系统内所充工作物
质的不同, 压力式温度计可分
为三种: 充气体的压力式温度
计, 充蒸气的压力式温度计,
充液体的压力式温度计。
◆根据感温双金属片结构形状
的不同, 有螺旋形双金属温度
计和盘形双金属温度计两种。
◆一般标定点不少于三点,
即刻度标尺的起点、中点和终
点。
◆非接触式温度计分为:
单色辐射式光学高温计, 全辐
射高温计, 比色高温计, 红外
测温仪等。
◆单色辐射式光学高温计利用
亮度比较取代辐射强度比较进
行测温的。又分为灯丝隐灭式光
学高温计和光电高温计两类。
◆气体温度计可分为定容
气体温度计、定压气体温度计
和测温泡定温气体温度计。
三、简答题
◆双金属温度计是用线胀系
数不同的两种金属构成的金
属片作为感温元件, 当温度
变化时, 两种金属的膨胀不
同, 双金属片就产生与被测
温度大小成比例的变形, 这
种变形经过相应的传动机构
由指针指示出温度数值。
◆电阻式温度计利用导体或
半导体的电阻值随温度而变
化的特性所制成的测温仪表。
电阻温度计的电阻和温度之
间的关系。包括铂电阻温度计,
热敏电阻温度计。
◆热电偶是利用”热电效
应”制成的一种测温元件。
◆测温元件安装的基本要
求
测温元件应与被测介质形成
逆流, 即安装时测温元件应
迎着被测介质的流向插入(图
5-17a)。若不能迎着被测介质
的流向插入, 可采用迎着被
测介质的流向斜插(图5-17b)
的方式, 至少也须与被测介
质正交(图5-17c), 应尽量
避免与被测介质形成顺流。
安装时, 要使测温元件处于
管道中心, 即应使它处于流
速最大处。当在管道上倾斜安
装时(图5-17b), 保护管顶
端要高出管中心线5-10mm。
四、论述题
◆图5-30为全辐射高
温计原理图。被测物体波
长且λ＝0～∞的全辐射
能量由物镜1聚焦后经光
阑2投射到热接受器(热
电堆)4上。按测温起始点
不同, 热电堆分别由16
对或8对直径为0.05～
0.07mm的镍铬一考铜热
电偶串联而成, 每一对
热电偶的热端焊在靶心
镍箔上, 冷端由考铜箔
串联起来, 以获得较大
的热电势, 其输出热电
势由显示仪表或记录仪
表读出。
◆图(5-35)为红外测
温仪的工作原理图,它和
光电高温计的工作原理
相似, 为光
学反馈式结
构。被测物体
S和参考源R
的红外辐射
经调制盘T调制后输至红
外探测器D。调制盘T由
同步电动机M带动, 探测
器D的输出电信号经放大
器A和相敏整流器K后送
至控制放大器C, 控制参
考源的辐射强度。当参考
源和被测物体的辐射强
度一致时, 参考源的加
热电流即代表被测温度。
第六章
一、名词解释
◆流体压力: 在热能与动
力机械中所测量的压力, 一
般是指流体压力。
◆绝对压力: 以完全真空
作为零标准的压
力。在用绝对压
力表示低于大气
压时, 把该绝对
压力叫真空度。
◆表压力: 以当地大气压
作为零标准的压力。一般,
所谓压力就是指表压力。
◆压力: 流体对单位面积
上的垂直作用力, 即物理学
中的”压强”
二、填空题
◆对于运动流体, 根据测
量所取的面不同, 可分为总
压力、静压力。总压力与静
压力之差称为动压力。
◆根据测量要求, 按零标
准的方法, 压力可分为绝对
压力、表压力和差压力。
◆中国法定计量单位规定
的压力单位是帕斯卡(Pa)。
lPa＝lN／m2, 大气压视地球
上不同位置而异, 其值约为
105Pa。
◆在工程上, 也常见工程
大气压、标准大气压、毫
米汞柱等单位表示压力。
◆测压仪表按作用原理的
不同, 可为液柱式、弹性式
和电测式等几种。
◆流体压力: 对于运动流
体, 根据测量所取的面不同,
可分为总压力、静压力。总
压力与静压力之差称为动压
力。
◆压力种类: 可分为稳态
压力( 大气压力、机油压力、冷却水压力等) 和瞬变压力( 气缸内工质压力波、进排气压力波、高压油管中燃油压力等) 两大类。
◆测压仪表: 包括液柱式测压仪表、弹性测压仪表、测压传感器( 又分为压阻式传感器、压电式传感器、电容式差压传感器 ) 。
◆弹性测压仪表包括弹簧管压力计, 膜式压力计, 波纹管式压差计。
◆弹性压力计的误差包括迟滞误差, 温度误差, 间隙和摩擦误差。
◆压力传感器一般均安装在气缸盖上
◆为提高上止点相位精度, 可对其进行热力学修正。
◆选用弹性压力计的量程时, 被测最大压力值应不超过满量程的3/4。对液柱压力计的量程, 则应考虑当压力突然变动时, 不要使水银或水溢出玻璃管外。
◆作为一般的监督或检查用仪表, 一般采用2.5级仪
表, 但作为标定用的标准压
力表, 则要求精度在0.5级
以上。
◆为了保证测量的精度,
测压仪表在使用前必须经过
标定, 对于长期使用的仪表
也要定期标定。标定有静态
标定和动态标定两种。
◆激波管高压段的高压气
一般采用氮气或空气, 整个
激波管必须牢牢固定, 以避
免振动及加速度对
被标定传感器输出
的影响。
三、简答题
◆.液柱式测压
仪表工作原理: 利
用工作液的液柱所
产生的压力与被测压力平衡,
根据液柱高度来确定被测压
力大小的压力计。其工作液
又称封液, 常见的有水、酒
精和水银。
◆毛细管现象的影响
封液在管内由于毛细管现象
引起表面形成弯月面, 使液
柱产生附加的升高或降低。因
此, 要求液柱管的内径不能
太细, 当封液为酒精时, 管
子内径d≥3mm; 封液为水或
水银时, 管子内径d≥8mm。
◆弹性测压仪表
弹性测压仪表以各种形式的
弹性元件(如弹簧管、金属
膜和波纹管)受压后产生的
弹性变形作为测量的基础。
由于变形的大小是被测压力
的函数, 故设法将变形的位
移传递到仪表的指针或记录
器上后, 即可直接读出压力
的数值。
四、论述题
◆动态标定有两种方
法,
一种是将传感器输入标
准频率及标准幅值的压
力信号与它的输出信号
进行比较, 这种方法称
为对比法, 例如将测压
管装在标定风洞上的标
定。
⒈什么是测量？ 答：测量是人类对自然界中客观事物取得数量概念的一种认识过程。 ⒉测量方法有哪几类？直接测量与间接测量的主要区别是什么？ 答：测量方法有①直接测量（直读法、差值法、替代法、零值法）②间接测量③组合测量 直接测量与间接测量区别：直接测量的被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量的被测量的数值不能从测量仪器上读得，而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，经过运算得到被测量。 ⒊任何测量仪器都包括哪三个部分？各部分作用是什么？ 答：①感受件或传感器，作用:直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。 ②中间件或传递件，作用：“传递”、“放大”、“变换”、“运算”。 ③效用件或显示元件，作用：把被测量信号显示出来。 ⒋测量仪器按用途可分为哪几类？ 答：按用途可分为范型仪器和实用仪器两类。 ⒌测量仪器有哪些主要性能指标？各项指标的含义是什么？ 答：①精确度，表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反应。
②恒定度，仪器多次重复测量时，其指示值的稳定程度。 ③灵敏度，以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表示 ④灵敏度阻滞，灵敏度阻滞又称为感量，此量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。 ⑤指示滞后时间，从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间，称为指示滞后时间或称时滞。 ⒍测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么？ 答：①系统误差，特点：按一定规律变化，有确定的因素，可以加以控制和有可能消除。 ②随机误差，特点：单峰性、对称性、有限性、抵偿性，无法在测量过程中加以控制和排除。 ③过失误差，特点：所测结果明显与事实不符，可以避免。 ⒎什么叫随机误差？随机误差一般都服从什么分布规律？ 答：随机误差（又称偶然误差）是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差。 随机误差一般都服从正态分布规律。 ⒏试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用？ 答：①判别方法有莱依特准则、格拉布斯准则、t检验准则、狄克逊准则、肖维涅准则。 ②选用原则：1）从理论上讲，当测量次数n趋近∞（或n足够大）时，采用莱依特准则更为合适；若次数较少时，则采用格拉
工程测试技术试题及答案Last revision on 21 December 2020
复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态 测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及 补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性 度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输 出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏 度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到 最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零 件以及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象， 该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性，惯称自振特性。了解结构的动力特性是进行结构抗震设 计和结构损伤检测的重要步骤。目前，在结构地震反应分析中，广泛采用振型叠加原理的反 应谱分析方法，但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如 下： [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+? ?????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，均为n 维矩阵； {})(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵；{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵；{} )(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵；{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数是结构的自振频率f （其倒数即自振周期T ）、振型Y(i)和 阻尼比ξ，这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结构参数）构成的动力学系统， 结构一旦出现破损，结构参数也随之变化，从而导致系统频响函数和模态参数的改变，这种 改变可视为结构破损发生的标志。这样，可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损，进而提出修复方案，现代发展起来的“结构破损诊断”技术就是这样一种方法。其最 大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源，诊断过程不影响结构的正常使用，能方便 地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测 量方法已有几十年发展历史，积累了丰富的经验，振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展 也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高，结构的振动信息可以在桥 梁运营过程中利用环境激振来监测，并可得到比较精确的结构动态特性（如频响函数、模态 参数等）。目前，许多国家在一些已建和在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多，目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试 法和自由振动法。稳态正弦激振法是给结构以一定的稳态正弦激励力，通过频率扫描的办法 确定各共振频率下结构的振型和对应的阻尼比。 传递函数法是用各种不同的方法对结构进 行激励（如正弦激励、脉冲激励或随机激励等）,测出激励力和各点的响应，利用专用的分 析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数，进而可以得出结构的各阶模态参数（包括振 型、频率、阻尼比）。脉动测试法是利用结构物（尤其是高柔性结构）在自然环境振源（如 风、行车、水流、地脉动等）的影响下，所产生的随机振动，通过传感器记录、经谱分析， 求得结构物的动力特性参数。自由振动法是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定 的初位移后突然释放，使之产生一个初速度，以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点和局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率和阻 尼比,但其缺点是，采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性，而采用多点激振需较 多的设备和较高的试验技术；传递函数法应用于模型试验，常常可以得到满意的结果，但对 于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来，从而获得比较满意的传递函 数，这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源，来测定并分析结构物固有特性的方法，是近 年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的，现已被广泛应用于建筑物的动力分 析研究中，对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或 悬索桥的环境随机振源来自两方面：一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变 化而影响到上部结构的振动（根据动力量测结果，可发现其频谱是相当丰富的，具有不同的
第一至三章一、名词解释 测量:是人类对自然界中客观事物取得数量 观念的一种认识过程。它用特定的工具和方法，通 过试验将被测量与单位同类量相比较，在比较中确 定出两者比值。 稳态参数：数值不随时间而改变或变化很小 的被测量。 瞬变参数：随时间不断改变数值的被测量（非 稳态或称动态参数),如非稳定工况或过渡工况时 内燃机的转速、功率等。 模拟测量：在测量过程中首先将被测物理量 转换成模拟信号，以仪表指针的位置或记录仪描绘 的图形显示测量的结果(不表现为“可数”的形式) 。 数字测量：测量可直接用数字形式表示。通 过模／数（A／D)转换将模拟形式的信号转换成数 字形式。 范型仪器：是准备用以复制和保持测量单位， 或是用来对其他测量仪器进行标定和刻度工作的仪 器。准确度很高，保存和使用要求较高。 实用仪器：是供实际测量使用的仪器，它又 可分为试验室用仪器和工程用仪器。 恒定度:仪器多次重复测量时，其指示值稳定 的程序，称为恒定度。通常以读数的变差来表示 . 灵敏度:它以仪器指针的线位移或角位移与 引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表 示。 灵敏度阻滞:灵敏度阻滞又称为感量,感量是 足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量 的变化值。一般仪器的灵敏度阻滞应不大于仪器允 许误差的一半。 指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器 指示出该变化值所需的时间，又称时滞。 测量值与真值之差称为误差。 因子：在试验中欲考察的因素称为因子。因 子又可分为没有交互作用和有交互作用的因子，前 者是指在试验中相互没有影响的因子，而后者则在 试验中互相有制抑作用。 水平：每个因子在考察范围内分成若干个等 级，将等级称为水平 二、填空题 常用的测量方法有直接测量、间接测量、组 合测量。 测试中，被测量按照其是否随时间变化可以 分类稳态参数和瞬变参数。 有时被测参数的量或它的变化，不表现为“可 数”的形式，这时就不能用普通的测量方法，相应 的就出现了模拟测量和数字测量。 按工作原理，任何测量仪器都包括感受件， 中间件和效用件三个部分。 测量仪器按用途可分：范型仪器和实用仪器 测量仪器的性能指标决定了所得测量结果的 可靠程度，其中主要有：准确度、恒定度、灵敏度、 灵敏度阻滞、指示滞后时间等 在选用时，仪器的读数的变差不应超过仪器 的允许误差。 一般常采用试验方法来标定测量仪器的动态 特性。 仪器标定的内容及方法 前面已从理论上讲述了测量仪器的动态特性，但实 际上由于测量仪器本身的各种因素影响，难以用理 论分析方法正确地确定其动态特性。一般常采用试 验方法来标定测量仪器的动态特性。 其主要内容，一般为仪器的时间常数、无阻尼时仪 器的固有频率、阻尼比等。判断该测量仪器是一阶 还是二阶仪器。 其主要方法，一般有频率响应法、阶跃响应法、随 机信号法。 对一阶仪器，主要确定的动态特性参数为时 间常数τ。 二阶测量系统，标定目的主要是确定动态特 性参数：仪器的无阻尼固有频率ω0 和阻尼比ζ。 按照产生误差因素的出现规律以及它们对于 测量结果的影响程序来区分，可将测量误差分为三 类。系统误差:随机(偶然)误差:过失误差 : 具体的测量过程中，系统误差按其产生的原 因可分为； 仪器误差安装误差环境误差方法误差操作误 差动态误差 但往往也常采用如下方法来消除系统误差1. 交换抵消法2.替代消除法3.预检法 正交表分为标准表和混合型正交表 三、简答题 模拟测量：直观性强、简便、价格低；主要缺点 是测量精度低指示器读数误差大。但模拟信号含有 “仿真”的意思，分辨能力无限。 数字测量：测量精度高，操作方便，后处理方 便，但对硬件要求高，分辨力有限。 仪器的选用：应在满足被测量要求的条件 下，尽量选择量程较小的仪器，一般应使测量值在 满刻度的2/3以上为宜，并根据对被测量绝对误差 的要求选择测量仪器的精度等级。 零阶仪器的特点：不管x随时间如何变化， 仪器输出不受干扰也没有时间滞后，因此零阶仪器 (或传感器)可以认为有完全理想的特性。 时间常数τ是由热电偶的几何参数和热特性 确定，它的大小直接影响到滞后时间，τ越小表示 热惯性小，达到稳态值的时间越短；反之，时间就 越长。为进行可靠的动态测量，应使测量系统的时 间常数尽可能小。 为了提高响应速度而又不产生波动，二阶仪 器常采用＝0.6～0.8为最佳。这时幅频特性的平 直段最宽。而且在一定条件下，提高系统的固有频 率，响应速度会变得更快。 第四章 一、名词解释 ◆压电效应：是指某些结晶物质沿它的 某个结晶轴受到力的作用时，其内部有极化现 象出现，在其表面形成电荷集结，其大小和作 用力的大小成正比，这种效应称为正压电效 应。相反，在晶体的某些表面之间施加电场， 在晶体内部也产生极化现象，同时晶体产生变 形，这种现象称为逆压电效应。 ◆压电晶体：具有压电效应的晶体称为 压电晶体 ◆中间温度定律:用两种不同的金属组成 闭合电路，如果两端温度不同，则会产生热电 动势。其大小取决于两种金属的性质和两端的 温度，与金属导线尺寸、导线途中的温度及测 量热电动势在电路中所取位置无关。 ◆均质材料定律 :如用同一种金属组成 闭合电路则不管截面是否变化，也不管在电路 内存在什么样的温度梯度，电路中都不会产生 热电动势。 ◆中间导体定律 :在热电偶插入第三种 金属，只要插入金属的两端温度相同，不会使 热电偶的热电动势发生变化。 ◆标准电极定律:在热电偶插入第三种金 属，插入金属的两端温度不同，发生附加热电 动势后的总热电动势，等于各接点之间所产生 热电动势的代数和。 ◆光电效应：当具有一定能量E的光子 投射到某些物质的表面时，具有辐射能量的微 粒将透过受光的表面层，赋予这些物质的电子 以附加能量，或者改变物质的电阻大小，或者 使其产生电动势，导致与其相连接的闭合回路 中电流的变化，从而实现了光— ◆外光电效应:在光线作用下能使电子逸 出物质表面的称为外光电效应，属于外光电效 应的转换元件有光电管、光电倍增管等。 ◆内光电效应:在光线作用下能使物体电 阻率改变的称为内光电效应。属于内光电效应 的光电转换元件有光敏电阻以及由光敏电阻 制成的光导管等。 ◆阻挡层光效应:在光线作用下能使物体 产生一定方向电动势的称为阻挡层光电效应， 属于阻挡层光电效应的转换元件有光电池和 光敏晶体管等。 ◆用单位辐射通量不同波长的光分别照 射光电管，在光电管上产生大小不同的光电 流。这里，光电流I与光波波长λ的关系曲线 称为光谱特性曲线，又称频谱特性。 ◆霍尔效应: 金属或半导体薄片置于磁 场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场 的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍 尔效应。 ◆霍尔元件: 基于霍尔效应工作的半导 体器件称为霍尔元件，霍尔元件多采用N型 半导体材料。 ◆传感器是把外界输入的非电信号转换 成电信号的装置。 ◆金属电阻应变片的工作原理是基于金 属导体的应变效应 二、填空题 ◆结构型:依靠传感器结构参数的变化实 现信号转变. ◆能量转换型:直接由被测对象输入能量 使其工作. ◆能量控制型:从外部供给能量并由被测 量控制外部供给能量的变化. ◆常用传感器根据其作用原理的不同，可以分 为两大类。能量型” “参数型” ◆传感器的特性主要包括以下两种。静 态特性.表征传感器静态特性的主要参数有：线 性度、灵敏度、分辨力等。 ◆动态特性.测定动态特性最常用的标准 输入信号有阶跃信号和正弦信号两种。 ◆由于半导体应变片的温度稳定性差，使用时必 须采取温度补偿措施，以消除由温度引起的零漂 或虚假信号。在实际工作中，温度补偿的方法有 桥路补偿和应变片自补偿两类。 ◆常用可变磁阻式传感器的典型结构有:可变导 磁面积型、差动型、单螺管线圈型、双螺管线圈 差动型。 ◆按照电容式传感器的转换原理的不 同，可以分为 ◆极距变化型电容式传感器：变介电常 数型电容传感器：面积变化型电容传感器 ◆按工作原理不同，磁电感应式传感器 可分为恒定磁通式和变磁通式，即动圈式传感 器和磁阻式传感器。 ◆磁电感应式传感器只适用于动态测 量。 ◆磁阻式传感器：又称为变磁通式传感 器或变气隙式传感器，常用来测量旋转物体的
1、热电偶测温的原理、基本定律及应用、热电偶测温冷端温度补偿方法 （温差电动势可以忽略不计，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势） 热电偶回路的热电动势只与组成热电偶的材料及两端接点的温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。导体材料确定后，热电动势的大小只与热电偶两端的温度有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的基本原理。 (1) 均质导体定律 如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零；反之，如果有热电动势产生，两个热电极的材料则一定是不同的。根据这一定律，可以检验两个热电极材料的成分是否相同(称为同名极检验法)，也可以检查热电极材料的均匀性。 (2) 中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体C，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。 (3) 标准电极定律
如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就可知。为分度表的制作提供理论基础 (4) 中间温度定律 热电偶在两接点温度分别为T、T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度分别为T、Tn和接点温度分别为Tn、T0时的相应热电动势的代数和。为分度表的应用提供理论基础 由于热电偶产生的电势与两端温度有关，只有将冷端温度保持恒定才能使热电势正确反映热端的被测温度。由于有时很难保证冷端温度在恒定0℃，故常采取一些冷端补偿措施。 1.冷端恒温法 (1) 冰点槽法 (2) 其它恒温器 2.补偿导线法：将冷端延伸到温度恒定的场所 3.计算修正法 4.电桥补偿法
5.显示仪表零位调整法 6.软件处理法 2、霍耳传感器的工作原理、特点 原理：半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直 于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。作用在半导体薄片上的磁场强度B越 强，霍尔电势也就越高。霍尔电势用下式表示： 特点： 1、为提高灵敏度, 霍尔元件常制成薄片形状。 2、要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。 3、只有半导体材料适于制造霍尔片。 4、霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 5、霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。
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
力学性能检测试验仪器 一、力学性能检测试验仪器技术参数:最大试验力：5KN负荷传感器容量：0.5T（5KN）（能加配1个或多个其他容量的负荷传感器） ?精度等级：0.5级试验力测量范围：0.4%～100%FS（满量程）试验力分辨率：最大试验力的±1/300000，全程不分档，且分辨率不变。力控制：力控控制速度范围：0.001％～5％FS/s。力控速度控制精度：0.001％～1％FS/s 时，±0.2％；1％～5％FS/s时，±0.5力控保持精度： ±0.002％FS。变形控制：变形控控制速度范围：0.001％～5％FS/s。变形控速度控制精度：0.001％～1％FS/s时，±0.2％；1％～5％FS/s时，±0.5％。变形控保持精度：±0.002％FS。位移控制：位移控控制速度范围：0.0001～1000mm/min。位移控速度控制精度：±0.2％；位移控保持精度：无误差。有效试验宽度：120mm、360mm、410mm三种规格有效拉伸空间：800mm有效压缩行程：800mm控制系统：全微机自动控制。单位选择：g/Kg/N/KN/Lb多重保护：系统具有过流、过压、欠流、欠压等保护；行程具有程控限位、极限限位、软件限位三重保护。出现紧急情况可进行紧急制动。主机结构：门式，结构新颖，美观大方，运行平稳电源：220V 50Hz功率：0.4Kw主机重量：95，130Kg主机外型尺寸：650*360*1600，800*410*1600 ?二、力学性能检测试验仪器使用范围及技术说明:1、适用范围QX-W400 微机控制电子万能试验机为材料力学性能测量的试验设备，可进行金属线材与非金属、高分子材料等的拉伸、剥离、压缩、弯曲、剪切、顶破、戳穿、疲劳等项目的检测。可根据客户产品要求按GB、ISO、ASTM、JIS、EN等标准编制，能自动求取最大试验力，断裂力，屈服力，抗拉强度，抗压强度，弯曲强
学科教育论文 《热能与动力工程测试技术》课程教学 方法探讨 一、课程特点及教学目的 《热能与动力工程测试技术》是高等院校热能与动力工程专业的一门专业基础课。本课程集成了数学、电工电子学、信息科学、光电技术、计算机技术等多学科原理和技术，并且被广泛应用于各个学科，具有涉及知识面广、综合性强、理论知识抽象、实践性要求高、学时少等特点[1]。测量是水力发电厂生产不可缺少的组成部分。它能及时反映水力设备的运行情况，为运行、检修人员提供操作依据，是保证设备安全、经济运行的重要技术手段。同时也是从事大中型水力发电厂水轮发电机设备运行、试验调试、技术改造等工作的基础[2]。 《热能与动力工程测试技术》课程属于热能与动力工程专业必修课程之一，开设在本科三年级下学期，该课程的教学目的是让学生初步掌握现有的测试技术和方法，通过学习温度、压力、流量、流速、振动等参数的测量，以
及测量过程中常用的仪器（如激光多普勒测速仪、热线热膜流速仪、粒子图像测速技术、红外热像仪等）的工作原理和用途，了解现代测试仪器的工作原理及分析方法，培养学生根据研究对象和研究目的合理选用现代先进测试仪器的能力，使他们具备一定的科学研究分析能力，以适应社会对热能与动力工程专业人才的需求。 二、课程内容的安排 《热能与动力工程测试技术》课程是一门理论性和实践性结合非常强的课程，单纯的实验教学或者理论教学都无法让学生理解和接受。目前，高校开设现代测试技术课程通常存在以下三个问题：（1）随着工程技术的快速发展，新技术不断涌现，新教学内容越来越多，但新教学计划的制定，使得总学时越来越少，教学时间紧任务重；（2）按传统的教学方法，课程所讲授的内容相对来说比较分散、杂乱，不利于学生建立完整的知识体系；（3）对本科生多以讲授仪器的基本原理和测试方法为主，有时增加少量参观方式的实验教学，这种教学方法使学生缺少动手机会，动手能力和创新能力不强。 西华大学教育部重点实验室拥有大量的现代测试仪器，如激光多普勒测试仪、粒子图像测速仪、红外成像仪
第一章 三、计算题 1-2 求正弦信号的绝对均值和均方根值。 解答： 000 2200000 224211()d sin d sin d cos T T T T x x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ ====-== ??? 2 222 00 rms 000 111cos 2()d sin d d 22 T T T x x ωt x x t t x ωt t t T T T -====??? 1-3求指数函数的频谱。 解答： (2)22022 (2) ()()(2)2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞ -==== =-+++??πππππππ 2 2 ()(2) k X f a f π= + Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 单边指数衰减信号频谱图 f |X (f )| A / φ(f ) f 0 π/2 -π/2
1-5求被截断的余弦函数(见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性,惯称自振特性。了解结构的动力特性就是进行结构抗震设 计与结构损伤检测的重要步骤。目前,在结构地震反应分析中,广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法,但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下: [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+??????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵,均为n 维矩阵;{} )(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵;{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵;{})(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵;{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数就是结构的自振频率f (其倒数即自振周期T )、振型Y(i)与阻尼比ξ,这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可瞧作就是由刚度、质量、阻尼矩阵(统称结构参数)构成的动力学系统,结构一旦出现破损,结构参数也随之变化,从而导致系统频响函数与模态参数的改变,这种改变可视为结构破损发生的标志。这样,可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损,进而提出修复方案,现代发展起来的“结构破损诊断”技术就就是这样一种方法。其最大优点就是将导致结构振动的外界因素作为激励源,诊断过程不影响结构的正常使用,能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史,积累了丰富的经验,振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高,结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测,并可得到比较精确的结构动态特性(如频响函数、模态参数等)。目前,许多国家在一些已建与在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多,目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法与自由振动法。稳态正弦激振法就是给结构以一定的稳态正弦激励力,通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型与对应的阻尼比。 传递函数法就是用各种不同的方法对结构进行激励(如正弦激励、脉冲激励或随机激励等),测出激励力与各点的响应,利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数,进而可以得出结构的各阶模态参数(包括振型、频率、阻尼比)。脉动测试法就是利用结构物(尤其就是高柔性结构)在自然环境振源(如风、行车、水流、地脉动等)的影响下,所产生的随机振动,通过传感器记录、经谱分析,求得结构物的动力特性参数。自由振动法就是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放,使之产生一个初速度,以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点与局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率与阻尼比,但其缺点就是,采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性,而采用多点激振需较多的设备与较高的试验技术;传递函数法应用于模型试验,常常可以得到满意的结果,但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来,从而获得比较满意的传递函数,这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源,来测定并分析结构物固有特性的方法,就是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的,现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中,对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面:一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动(根据动力量测结果,可发现其频谱就是相当丰富的,具有不同的脉动卓越周期,反应了不同地区地质土壤的动力特性);另一方面主要来自过桥车辆的随机振动。
实验一温度传感器动态标定实验 一．实验目的 1．掌握热敏电阻传感器和热电偶传感器动态性能测试方法。 2．了解根据阶跃响应曲线求取传感器动态特性指标的方法。 3．熟悉测温传感器动态标定系统的结构、组成和使用方法。 二．试验装置 1．被校热敏电阻传感器 2．标准热电偶传感器及数字显示仪表 3．被校热电偶传感器 4．补偿导线及冷接点恒温器 5．恒温水槽 6．保温瓶 7．恒温油槽或高温电炉 8．大气温度计 9.标准水银温度计2只 10.数字存储示波器 11.微型计算机（带GP-IB接口） 三．实验原理 传感器动态标定实验的任务是用动态激励信号激励传感器,使传感器产生动态响应,根据动态标定实验的结果求出一个近似的数学模型（如传递函数），来描述传感器的动态特性，并求出它的动态性能指标。 温度源为恒温水槽(或恒温油槽)，其温度值由标准水银温度计测出。阶跃温度的幅值大小可以通过调节恒温水槽(或恒温油槽)的温度得到。输出信号的阶跃响应由数字存储示波器记录，记录结果可由示波器观察，同时经RS-232或GP-IB接口进入计算机，由计算机内的软件包计算其动态数学模型与动态性能指标。 测取传感器的阶跃响应是获取传感器动态特性的方法之一。阶跃响应的平稳性、快速性和稳态精度可用如下性能指标描述： 时间常数T——输出上升到稳态值的63%所需要的时间。 响应时间T2——输出达到稳态值的95%或98%所需要的时间。 调节时间T s——在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带所用的最小时间。 峰值时间T p——阶跃响应曲线超出其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。 上升时间T r——阶跃响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需要的时间（对欠阻尼系统，通常指从0上升到稳态值所需要的时间）。 延迟时间T a——阶跃响应曲线上升到稳态值的50%所需要的时间。
工程测试技术试题及答案
1.
2.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ） 越小，其频率响应特性越好。 3.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态 标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 4.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长× 宽）和初始阻值表示。 5.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变 片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 6.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应， 其灵敏系数一般会减小。 7.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电 压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大灵敏度输出。 8.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥 路补偿法、应变片自补偿法。
9.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵 敏度具有理论上的非线性。 10.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原 理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。 11.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为 变换电路，常出现零点残余电压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 12.差动变压器式位移传感器是将被测位移量 的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级线圈要求反向串接。 13.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变 压器电桥、调频电路、运算放大器电路。14.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将 机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 15.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看 作是一个电荷源与一个电容器的并联。 16.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大
汽车动力性能检测设计 摘要：基于汽车动力性检测的必要性，对相关的检测方法、使用仪器等作一介绍，同时对各指标对动力性的影响进行分析，利于推动我国汽车动力性的定期检测，保障交通安全。 关键词：动力性检测；检测；综合测试仪 Cardynamicperformancetestdesign Someschoolsomeone Abstract:basedonthedynamicperformanceofthenecessityofcartesting,andrelative testmethods,thepaperintroducestheuseofinstruments,andsoon,atthesametimetothe indicatorstoanalyzetheeffectofdynamicperformance,behelpfulforpromotingourco untry'scarofdynamicperiodically,safeguardtrafficsafety. Keywords:powerperformancetesting;Detection;Comprehensivetestinstru ment 前言 汽车动力性是汽车在行驶中能达到的最高车速、最大加速能力和最大爬坡能力。是汽车的基本使用性能。汽车属高效率的运输工具。运输效率高低在很大程度上取决于汽车的动力性。这是因为汽车行驶的平均技术速度高。汽车的运输生产率就越高而影响平均技术速度的最主要因素就是汽车的动力性。 随着我国高等级公路里程的增长、公路路况与汽车性能的改善，汽车行驶速度愈来愈高，但在用汽车随使用时的延续其动力性将逐渐下降，不能达高速行驶的要求，这样不仅会降低汽
目录 摘要1 1引言2 2金属材料的力学性能简介2 2.1 强度3 2.2 塑性3 2.3 硬度3 2.4 冲击韧性4 2.5 疲劳强度4 3金属材料力学性能测试方法4 3.1拉伸试验5 3.2压缩试验8 3.3扭转试验11 3.4硬度试验15 3.5冲击韧度试验22 3.6疲劳试验27 4常用的仪器设备简介29 4.1万能试验机29 4.2扭转试验机34 4.3摆锤式冲击试验机40 5金属材料力学性能测试方法的发展趋势42 参考文献42
金属材料的力学性能及其测试方法 摘要：金属的力学性能反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，它与材料的失效形式息息相关。本文主要解释了金属材料各项力学性能的概念，介绍了几个常见的测试金属材料力学性能的试验以及相关的仪器设备，最后阐述了金属材料力学性能测试方法的发展趋势。 关键词：金属材料，力学性能，测试方法，仪器设备，发展趋势 Test Methods for The Mechanical Properties of Metal Material Abstract：The mechanical properties of metal material which reflect some abilities of deformation and fracture resistance under various external forces are closely linked with failure forms. This paper mainly introduces some concepts of mechanical properties of metal material, mon experiments testing mechanical properties of metal material and apparatuses used. The trend of development of test methods for mechanical properties of metal material is also discussed. Keywords：metal material，mechanical properties，test methods，apparatuses，development trend
什么是测量？ 测量是人类对自然界中客观事物取得数量概念的一种认识过程。 稳态参数：数值不随时间而改变或变化很小的被测量。 瞬变参数：随时间不断改变数值的被测量（非稳态或称动态参数),如非稳定工况或过渡工况时内燃机的转速、功率等。 模拟测量：在测量过程中首先将被测物理量转换成模拟信号，以仪表指针的位置或记录仪描绘的图形显示测量的结果(不表现为“可数”的形式) 。过程是连续的，能给出被测量的瞬时值。 数字测量：测量可直接用数字形式表示。通过模／数（A／D)转换将模拟形式的信号转换成数字形式。过程是断续的，给出 被测量在一段时间的平均值。 1.1测量方法有哪几类？直接测量与间接测量的主要区别是什么？P1 测量方法有：①直接测量（直读法、差值法、替代法、零值法）②间接测量③组合测量 直接测量与间接测量区别：直接测量的被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量的被测量的数值不能从测量仪器上 读得，而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，经过运算得到被测量。 1.2简述测量仪器的组成与各组成部分的作用。P3 ①感受件：直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号； ②中间件：将传感器的输出信号经处理后传给效用件，“传递”、“放大”、“变换”、“运算”； ③效用件：将被测信号显示出来。 测量仪器按用途可分为哪几类？ 1、范型仪器：是准备用以复制和保持测量单位，或是用来对其他测量仪器进行标定和刻度工作的仪器。准确度很高，保存和使 用要求较高。2、实用仪器：是供实际测量使用的仪器，它又可分为试验室用仪器和工程用仪器。 1.3测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么？P5 ①精确度：表示测量结果与真值一致的程度； ②恒定度：为仪器多次重复测量时，指示值的稳定程度； ③灵敏度：以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例表示； ④灵敏度阻滞：又称感量，是足以引起仪器指针从静止到做微小移动的被测量的变化值； ⑤指示滞后时间：为从被测参数发生改变到仪器指示出该变化值所需时间，或称时滞。 2.1试述测量仪器的静、动态特性的含意和主要研究内容，它在瞬变参数测量的重要意义。 测量仪器或测量系统的动态特性的分析就是研究动态测量时所残生的动态误差，它主要用以描述在动态测量过程中输出量与输入 量之间的关系，或是反映系统对于随时间变化的输入量响应特性。 一阶测量系统一阶测量系统 二阶测量系统二阶测量系统 一阶测量系统 二阶测量系统
汽车动力性检测的研究分析 发表时间：2018-07-30T11:31:22.223Z 来源：《知识-力量》2018年8月下作者：郑昌杰 [导读] 汽车动力性是汽车运行的基本性能。汽车运输性能的优劣直接取决于汽车动力性能。随着经济的快速发展，我国汽车行业迎来了新的增长点。为了保证汽车更够具有良好的动力性，我们必须对汽车动力性进行检测，以保证汽车行驶的高效安全。 （浙江吉利新能源商用车有限公司，浙江杭州 310000） 摘要：汽车动力性是汽车运行的基本性能。汽车运输性能的优劣直接取决于汽车动力性能。随着经济的快速发展，我国汽车行业迎来了新的增长点。为了保证汽车更够具有良好的动力性，我们必须对汽车动力性进行检测，以保证汽车行驶的高效安全。 关键词：动力性，最高车速，最大爬坡度，传动系 1、前言 随着我国汽车行业的快速发展以及公路路况的改善，使得汽车运行数量逐年增加。汽车的运行时间的不断增长，汽车的动力性能会随之发生变化，达不到高速行驶的目标要求。如此不仅降低了应有的运输效率及通行能力，而且成为交通事故、交通阻滞的潜在因素。加上，我国先后制定了一系列法律法规要求制动性能定期检测。由此可见：汽车动力性检测的重要。 2、动力性评价指标 汽车动力性是指汽车所能达到的最高车速、最大加速度以及最大爬坡度。汽车是目前最为常用的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。因此，影响汽车平均运行速度的最主要因素就是汽车动力性，即汽车的平均运行速度是汽车动力性的总指标。 在实际检测中无法检测平均运行速度，因此汽车检测部门常用汽车的最高车速、加速能力、最大爬坡度等作为动力性评价指标。 1）、最高车速(km/h)。最高车速是指汽车在风速≤3m/s的条件下以厂定最大总质量状态，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上所能够达到的最高稳定行驶速度。 2）、加速能力t（s）。汽车加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。通常采用汽车由某一速度到另一速度所用的时间来评价。由于车型种类的不同，我们采用的评价速度范围各不相同。对轿车常用0-80 km/h，0-100 km/h来评价汽车加速能力。另外，我们也会采用达到一定距离所需的时间来表述加速性能。如规定距离为0-800m或0-100Om所用的起步加速时间，时间越短，动力性越好。 3）、最大爬坡度Imax(%)。最大爬坡度是指在良好的混凝土或沥青路面的坡道上，满载汽车所能够实现的最大坡度。 3、影响因素分析 汽车动力性是一项综合性能，影响其性能优劣的主要因素有汽车自身结构因素和驾驶人使用因素。 3.1、汽车结构因素的影响 在设计前期，汽车会根据汽车的具体使用情况及定位,设计汽车动力系统、传动系统、汽车外观结构、汽车轮胎形式以及整车最大重量等。这些设计项目都和汽车动力性有着直接的影响关系。 汽车动力系统中发动机的功率与扭矩是汽车动力性影响的关键因素。发动机功率越大，汽车的动力性越好。但是发动机功率不宜过大，否则在常用条件下，发动机负荷率过低，油耗相对较高，即经济性较差。在桥速比及变速箱速比一定的情况下，发动机扭矩越大，汽车加速和上坡能力也强[1]。 传动系中主要影响汽车动力性的有桥速比、变速箱档数与传动比等。对于变速器无超速档的汽车，桥传动比将决定汽车的最高车速和克服行使阻力的能力。另，变速器档位数越多，发动机在最高功率附近工作的概率就会增加，即发动机功率利用率高，效率高，动力性好。 汽车流线型设计对汽车动力性及经济性影响较大，尤其是在汽车高速行驶的状态下。因为空气阻力和车速的平方成正比，克服空气阻力消耗的功率和车速的立方成正比。速度越高，汽车自身机构阻力就越大,即影响动力性就越高。 汽车选用的轮胎尺寸与形式对汽车动力性影响较大，汽车的驱动力与驱动轮的半径成反比，汽车的行驶速度与驱动力轮的半径成正比。因此，在分析对比中，我们要根据实际情况来选装符合整车性能的尺寸轮胎。轮胎尺寸与主减速器传动比的减小，使汽车质心高度减低，提高了汽车行驶的稳定性，有利于汽车的高速行驶。另外，轮胎形式﹑花纹的不同也会影响汽车动力性。对此，我们应尽量采用滚动阻力较小的轮胎，如子午线轮胎。同时合理选用花纹，以增加道路与轮胎间的附着力。 汽车整备质量是汽车设计的关键项，对汽车动力性影响很大。汽车整备质量与汽车动力性成反比。因此。随着汽车整备质量的增加，其动力性变差，汽车行驶的平均速度下降。 3.2、驾驶使用因素的影响 在实际使用过程中，汽车驾驶使用会受实际环境因素的影响。其中对汽车动力性影响较大主要有发动机的运行情况、汽车底盘的润滑情况、司机的驾驶技术以及汽车使用的道路环境及温度环境等。 发动机技术状况不良、功率﹑转矩下降等，均会直接影响汽车动力性。汽车动力总成的各部件的连接、润滑、前后轮的定位的优劣均会影响传动效率，进而影响动力性。另外，轮胎胎压、制动性能的好坏、离合器的调整情况以及传动系本身的质量问题也会影响整车动力性。 整车驾驶技术技术的好坏也会直接反应车辆运行的情况。熟练的驾驶﹑适时和迅速换档以及正确地选择档位等，对发挥和利用汽车的动力性有很大影响。 汽车使用环境的不同，对汽车整车性能影响较大。如汽车长时间在高温条件下工作，发动机会过热，功率会出现损耗，导致动力性降低。如汽车子啊高原地区运行时，汽车进气会出现不足，功率会下降，另外，滚动阻力也会增加，更主要的是由于附着系数减少，致使汽车的动力性大大降低。 4、汽车动力性检测分析 汽车的动力性检测方式较多，目前采用较多的是在道路或台架上进行检测。道路检测主要是检测最高速度、加速能力以及最大爬坡能力。由于滑行距离能够表明传动系和行驶系的配合间隙与润滑等技术状况，且可以测定汽车滚动阻力系数和空气阻力系数，所以在测试动