动力测试技术-学习指南
一．填空（共36分，每空2分）
1、测量仪表的精度等级用 允许误差 表示。
2、在直接测量中，一般将各观测值的 算术平均值 作为测量结果的最佳值。
3、测量仪器的性能指标主要有：准确度、__恒定度__、灵敏度、灵敏度阻滞、__指示滞后时间__等。
4、发动机转速测量方法可分为___测频法____和___测周法___。
5、为消除测量系统误差，除严格按照测量仪器的安装方法、使用条件、操作规程等实施外，也常采用___交换抵消法____、___替代消除法____或 预检法 来消除系统误差。
6、热线风速仪的工作方式有___恒流式____和___恒温式（恒电阻式）____。
7、三类常用测功机中，工作稳定性最佳的是___水力测功机 ____；低速制动性最佳的是 ___电涡流测功机____。
8、 测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。
9、在热能与动力工程领域中，需要测量的物理量主要有温度、压力、流量、功率、
转速等。 10、常见的光电转换元件包括光电管、光电池、光敏电阻和光敏晶体管。 11、 热力学温标T 和摄氏温标t 的转换关系T=t+273.15 12、可用于压力测量的传感器有压阻式传感器、压电式传感器和电容式差压传感 器。 13、常用的量计的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管等。 14、系统的绝对误差传递公式为 。
15、从作用上看，任何测量仪器都包含感受件、中间件和效用件这三个元件，其中中间件可完成 传递 、 放大 、 变换 、 运算 等任务。
16、我们常采用 交换抵消法 、 替代消除法 、 预检法 这三种方法来消除系统误差。
17、试验数据的表示方式有 列表法 、 图示法 、 方程法 三种。 18、测取液柱式压力计的读数时，对酒精应从 凹面的谷底 算起。
19、某频率为8０Hz 的纯音听起来和１０００Hz 、9０dB 的声音一样响，则其响度级为 ９０Phon 。
20、在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽量选择量程较 小 的仪器，一般应使测量值在满刻度要求的2/3为宜。
21、除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技术有：热线（热膜）测速技术、
激光多普勒测速技术（LDV ）、粒子图像测速技术。 22、某待测水头约为90米,现有0.5级0～2.94?106Pa 和1.0级0～0.98?106Pa 的两块压力表，问用哪一块压力表测量较好？答: 后者 。
23、对某一物理量x 进行N 次测量，测量值x i 与其出现的次数N i 满足一定的规律，误差分布呈对称性 、 单峰性 、 有界性 的特点。
24、测量仪表按用途可分为 范型仪表 、实验室用仪表和 工程用仪表 ，其中实验室用仪表的精度等级一般为 0.2－0.5级 。
25、发动机试验台最基本的设备是 测功机 。稳定工况下测定汽油消耗采用 容积 法、测定机油消耗采用 重量 法。
26、按照误差的出现规律以及它们对测试结果的影响程度来区别，可将测量误差分为 系统误差 、 偶然误差 和 过失误差 三类。
27、运用有效数字的计算法则计算：６０.４+２.０２+０.２２２+０.０４６７＝ ６２.６ ，０.１４２＝ ０.０２０ 。
28、为消除零漂或虚假信号，常采用的应变片温度补偿方法有___桥路补偿____和___应变片自补偿___。
29、对测量结果中可疑数据，可采用的剔除准则有 ___莱依特准则____ 和 ____
格拉布斯准则___ 。 30、测量方法可分为 ___直接测量____、____间接测量___ 和组合测量三类。 二．判断题 1、测量振动速度时，应尽量采用速度传感器，这样可避免振动位移计微分或用加速度计积分求取速度时带来的误差。（√）
2、用1/3倍频程滤波器进行噪声频谱分析时能清楚地反映出峰值，而用1/1倍频程只能看出大致的趋势。（√）
3、灵敏度阻滞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，又称为变差；（ ×）
4、仪器误差、安装误差和环境误差都属于系统误差；（√）
5、在测量数据中可能存在多个异常值时，应采用两种以上的准则来交叉判别（√）
6、差动变压器是电感传感器中的一种；（√）
7、发动机功率测量是典型的组合测量；（×）
8、霍耳效应式传感器和电容式传感器都属于“参数型”传感器；（×） 9、读数错误、计算错误都不属于测量误差；（×）
N
N x x f
x x f x x f y ???++???+???=? 2211
10、磁电式传感器常被用于发动机转速的测量；（√）
11、液柱式测压仪表读数需要根据重力加速度变化进行修正；（√）
12、标准节流孔板可用于管道流体流速的测量；（√）
13、“权”的数值与测量的标准误差密切相关；（√ ）
14、任何测量仪器都包含感受件、传递件和效用件三个部分；（×）
15、对某一参数进行多次测量，所得测量结果均相同，则不存在测量误差；（×）
16、霍耳效应式传感器的厚度越薄，灵敏度越高；（√）
17、对某物理量单次测量时选用较高精度的测量仪表，测量结果的误差也较小；（×）
18、为了更便于测量微压，可将液柱式测压仪表的封液由水换为酒精；（√）
19、标准节流孔板可用于管道流体流量的测量，属于容积型流量计；（×）
20、在自由声场中，离开声源的距离增加一倍，噪声级降低5dB。（×）
21、精度含有精密度、正确度、准确度等概念，精密度高的，正确度不一定高；正确度高的，精密度不一定高。（√）
22、半导体应变片的电阻变化量和材料的应变成线性关系。（×）
23、喷嘴的取压方式主要采用法兰方式取压。（×）
24、直流电力测功机是既能吸收发动机的功率，又能倒拖发动机的测功机。（√）
25、研究振动对零部件的负荷与力的关系以及振动力的传递时，应测量其加速度。（√）
26、1/1倍频程和1/3倍频程滤波器都属于恒百分比带宽滤波器。（√）
27、石英单晶和压电陶瓷都是压电材料的一种，所以它们在任何情况下都具有压电效应。（×）
28、热电阻传感器和热电偶都属于能量型传感器。（×）
三．简答题
1、应变式传感器如何消除(或减小)由温度变化而引起的误差?
造成温度误差的原因有敏感栅的金属丝电阻本身随温度变化发生变化和应变片材料和试件材料的线膨胀系数不一样，使应变片产生附加变形，从而造成电阻的变化。应变片的温度补偿方法通常有线路补偿法和应变片自补偿法等两种。
线路补偿法，最常用的和效果最好的是电桥补偿法，电桥补偿法有两种。一种方法是，准备一块与测试件相同材料的补偿件和两片参数相同的应变片，一片贴于测试件上，另一片贴在与实践处于同一温度场中的补偿件上，然后将两片应变片接入电桥的相邻两臂上，这样由于温度变化而引起的电阻变化就会相互抵消，电桥的输出将与温度无关而只与试件的应变有关。另一种方法是，不用补偿件，而是将测试片和补偿片贴于试件的不同部位，这样其既能起到温度补偿作用，又能提高输出灵敏度。当试件变形时，测试片和补偿片的电阻将一增一减，因此电桥输出电压增加一倍，从而提高了灵敏度。
温度补偿法
为解决线路补偿法无法解决的困难，如找不到安装补偿件的地方等，发展了一种自身具有温度补偿作用的应变片，这种应变片称为温度自补偿应变片。其应变丝是由两种不同的材料组成的，当温度发生变化时，它们所产生的电阻的变化相等。将它们接入电桥的相邻两臂，则电桥的输出就与温度无关。
2、常用的液柱式压力计有哪几种型式，各有什么特点?
答：
（1）常用的液柱式压力计有：
a 管径相同的U形管压力计。
b 单管式压力计。
c 液柱式微压计有斜压式微压计和零平衡微压计
（2）首先它们都是稳态压力计，是基于流体静力学原理而制成的。
a U形管压力计可用于测量液体和气体的相对压力和压力差。它由一根灌注
有一半容积的液体（通常为水、酒精和油等）和一根标尺所组成。两端
的压力不同则液柱的高度不同。一般U形管压力计的管径不小于8-10毫
米，且要保持管径大小、上下一致，如果管径较小，工作液体可采用酒
精。
b 单管式压力计由一个容器和一根与之相连的玻璃管组成，容器中注满工
作液体，使得玻璃管内的液面正好在0刻度。单管式压力计和U形管压
力计一样，测量范围广，上限决定于工作液体
c 液柱式微压计轻便，广泛用于实验室和工业中的仪器。的密度，下限由
测量精度要求决定。其中斜管式微压器由一个容器和一根与之相连的倾
斜玻璃管组成。
1220
(sin/),1,sin
P l A A A P P lr
αα
=+≥=+，α角小，灵敏度高，但液面拉的长，会影响读数的准确性。零平衡微压计是由两
个容器，一大一小组成，两者橡皮管连通。其基本精度为：
2
0.21mmH O
±,
而标准压力表基本精度为
2
0.06mmH O
±
3、影响差压式水位计的水位测量误差因素主要有哪些？减小误差采取的主要措施是什么？
影响测量误差的因素有两个：
（1）平衡容器环境温度变化。
（2）汽包工作压力的变化。
采取的主要措施是对平衡容器及汽水连通管加保温及通过设计合理的结构尺寸达到对汽包压力的补偿。通过测取汽包压力，环境温度及它们对饱和水密度，饱和蒸汽密度，冷凝水密度影响的计算公式可以做到更理想的补偿。（即全补偿）
4、在对管道内高温低速流体的温度测量中，为了提高测量精度，主要考虑哪几方面的因素？具体措施有哪些？
对管道内高温低速流体的温度测量一般用热电偶温度计。为了提高测量精度，主要考虑以下6方面的因素，考虑的措施如下：①传热误差，可采取措施：在热电偶加保温层等，减少热电偶与周围环境的热量传递。
；②分度误差，措施：每个热电偶在使用前要进行校验，使误差在规定值内；③补偿导线，为节省昂贵的电极材料，可采用补偿导线来代替电极材料，并保证0-100℃范围内；④参比端温度，可提高测量精度使得参比端温度精确；⑤显示仪表基本误差，措施：选取与量程等相适应的仪表，并且保证在仪表规定状况下工作，减少显示仪表基本误差；⑥线路电阻误差，措施：保证从热电偶到动圈仪表之间的线路总电阻符合规定数值。
5、仪表的性能指标有哪些?工业上常用仪表的精度等级有哪些?
答：仪表主要性能指标有：量程、精度、灵敏度、分辨率、稳定性、重复性、温度误差、零点温漂、动态误差与频响特性。
工业仪表精度等级有：0.5、1.0、1.5、2.5、4.0。
6、测压仪表在安装、投入运行及使用过程中应注意哪些事项？
（1）仪表投入使用前，应先对取压管路进行压力冲洗，然后待取压管路冷却，装上压力表投入使用。
（2）差压计投用前先开平衡门，再开高压侧二次针形阀，再关闭平衡门，再开低压侧二次针形阀，尽量不让仪表受静压过载及冷凝水流失。（3）压力表投入后应检查传压的灵敏性，否则应重新冲管再启动。
（4）对于未预先调整仪表机械零位的压力表，在使用中其读数应注意安装高度的液柱修正。
（5）一些重要参数压力表，为方便运行中读数，将高度修正值用仪表机械零位调整法预先进行修正，则运行中不必再进行修正。
（6）精密测量压力尚须考虑大气压力读数、仪表修正值等运算
7、压力探针的测量误差是由哪些因素造成的?如何减小这些误差?
答：压力探针的测量误差及相应的解决方案如下：
（1）探针对流场的扰动，使探针附近的流线发生弯曲，从而改变了局部流动的压力。为了减小探针对气流的扰动，应将探针的尺寸做得足够的小。
（2）测压孔对测量值的影响。例如，测压孔的不规则、孔的轴线与流线不垂直，以及孔径过大都会导致静态测量误差，通常静压孔的直径为0.5-1
毫米，孔径太小易堵，孔径太大会增加压头引起的误差，因此需合理设计测压孔。
（3）马赫数对测量值的影响。这是因为马赫数增大会引起气流密度的变化，如马赫数大于等于1时，探针上产生局部冲击波，此冲击波非等熵，改变
了局部的气流压力，从而给静压和总压的测量带来误差。可以选用半球形“L”
探针，当2
1
0.3
d
d=时，
α角很小，在亚音速气流中，测量值和马赫数无关。（4）雷诺数对测量值的影响。当测量实际流体中的压力时，流体绕探针流动，流体沿其表面的压力分布和雷诺数有关，当雷诺数大于30时，粘性的影响被限制在沿管壁很薄的边界层内，而流体内的压力通过此边界层不会发生变化，粘性影响可以忽略。当雷诺数小于30时需校正。解决此影响因素的办法就是合理的校正。
（5）速度梯度对测量值的影响。测量有横向速度梯度流时在探针的前缘滞止的流体会产生一个向高速区增加的滞止压力梯度，这种表面压力梯度在前缘边界层内会引起流体流动，在探针附近导致流体轻微“下冲”。此下冲作用会对静压的测量产生影响。在探针支杆的前缘，也会产生一个滞止压力梯度。并在探针的前缘向低速区下冲，从而产生误差。消除此影响，测压孔的位置应远离支杆，通常静压孔离支杆的距离为8d，有建议用16d更好。
8、测试装置的静态特性指标有哪些？
静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。
(1) 线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。
(2) 灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量Δy 与引起该增量的相应输入量增量Δx 之比。它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，显然，灵敏度S 值越大，表示传感器越灵敏.
(3) 迟滞：传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。
(4) 重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
(5) 漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。
(6) 量程(span)
传感器测量范围的上限值与下限值的代数差，称为量程。
(7) 精度(accuracy)
传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综合反映，测量误差越小，传感器的精度越高。
(8) 分辨率
传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力。对于某些传感器，如电位器式传感器，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个“阶梯”所代表的输入量的大小。
9、何谓疏失误差？检验疏失误差的方法有哪几种？
1疏失误差：由于测量者疏失大意，或者仪表受到偶然干扰，甚至发生突发故障等原因，使测量仪表的某些读数显得毫无价值，其测量值也明显曲了应有的结果。
2检验方法有：格拉布斯准则莱伊特准则（t分布准则）
10、简述热线风速仪的基本原理
热线风速是一种多用途的测量仪器，它与热线或热膜滩头一起，用于测量流体的平均流速、脉动速度和流动方向。
当人为地用恒定电流对热丝加热时，由于流体对热线有冷却作用，而流体冷
却能力随流速增大而加强，因此，可根据热线温度的高低来测量流体的速度，这便是等电流法测量流体的速度，这便是等电流法测量流体流速的原理。
如果保持热线温度一定，则可建立热线电流和流体速度的关系，这也是等温法原理。
四．计算题
某压力表精度为1.5级，量程为0~2.0MPa，测量结果显示为1.2MPa，求：
1）最大引用误差.
解：最大引用误差δ
nm
=1.5%
2）可能出现的最大绝对误差△m
解：△m=±2×1.5%=±0.03MPa
3）示值相对误差δ
x
用分度为Cu50的热电阻，测得某介质温度为84℃，但检定时其得该电阻R0为50.4,电阻温度系数a=4.28×10-3℃-1求由其引起的误差。铜在0——100℃范围),
1(
t
a
R
R
t
+
=3
10
25
.4-
?
=
a℃
解：分度为Cu50的热电阻，测得某介质温度为84℃，则此时的电阻为
85
.
67
)
84
10
25
.4
1(
503
1
=
?
?
+
?
=-
t
RΩ
而实际85
.
67
)
10
28
.4
1(4.
50
)
1(3
=
?
+
=
+
=-t
t
a
R
R
t
Ω
89
.
80
=
t
其绝对误差11
.3
89
.
80
84=
-
=
?℃
其相对误差：%
7.3
84
=
?
0.03
100%100% 2.5%
1.2
x
m
x
δ?
=?=?=
用量程为0——10A 的直流电表和量程为0——250V 的直流电压表，测量直流电流和电压，示值分别为9A ，220V ,两表的精度皆为0.5级，试问电动机输入功率可能出现的最大误差为多少
解：电流表实测读数可能出现的最大相对误差 δimax=δ
%556.0%9
10
5.0%0±=?±=A A 最大绝对对误差：A A 05.0%)55
6.0(9±=±? 电压表实测读数可能出现的最大相对误差
δVmax=δ
%568.0%220
2505.0%0±=?±=A A 最大绝对误差：V V 25.1%)568.0(220±=±? 电机输入功率可能出现的最大误差为：
25.22)05.022025.19±=?+?±=?+?±=?W I V V I P （）（
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
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
图4 机器安装示意图 88、一个质量20Kg 的机器，按图4所示方式安装。若弹簧的总刚度 为17KN/m ，总阻尼为300m s N ?。试求初始条mm x 250=，s mm x 3000= 时的振动响应。 88、解：由0=++kx x c x m 代入数据后得 08501501017300203=++=?++x x x x x x （8分） 其中，152=a ，8502=n ω，计算阻尼比和固有圆频率 17.2826.012.291126.02 .295.722=-?=-=<===ζωωωζn d n a （4分） 将初始条件代入 00020020arctan )(ax x x ax x x A d d +=++= ω?ω （4分） 得： o d d ax x x mm ax x x A 3.555.25.730017.2825arctan arctan )(4.30)17.2825.7300(25)(0002220020?+?=+==?++=++= ω?ω（2分）
则系统的振动响应为 4. 305.7+ =-t x t（2分）e sin( 28 ) 96 .0 . 17
1. “机械动力学”主要研究哪些内容，请以任一机器为对象举例说明研究内容及其相互关系。 答：机械动力学是研究机械在力的作用下的运动和机械在运动中产生的力，并从力与运动的相互作用的角度进行机械设计和改进的科学。动力学主要研究内容概括起来有：1，共振分析；2，振动分析与动载荷计算；3，计算机与现代测试技术的运用；4，减震与隔振。柴油机上的发动机，发动机不平衡时会产生很强的地面波，从而产生噪声，而承受震动的结构，发动机底座，会由于振动引起的交变应力而导致材料的疲劳失效，而且振动会加剧机械零部件的磨损，如轴承和齿轮的磨损等，并使机械中的紧固件如螺母等变松。在加工时还会导致零件加工质量变差。通过对共振的研究和分析，使机械的运转频率避免共振区，避免机械共振事故的发生，通过振动分析与动载荷计算可以求出在外力作用下机械的真实运动，运用计算机和现代测试技术对机械的运行状态进行检测，以及故障诊断，模态分析以及动态分析，现实中机器运转时由于各种激励因素的存在，不可避免发生振动，为了减小振动，通常在机器底部加装弹簧，橡胶等隔振材料。 2.简述在刚性运动前提下，如何进行运动构件的真实运动分析求解（请列出步骤）？ 答：首先建立等效力学模型，将复杂的机械系统简化为一个构件，即等效构件，根据质点系动能定理，将作用于机械系统上的所有外力和外力矩、所有构件的质量和转动惯量，都向等效构件转化；其次计算等效构件上的等效量（包括等效力矩，等效力，等效质量，等效转动惯量）；再次建立等效构件的运动方程式，有两种形式，能量形式和力矩形式；最后通过方程式求出等效构件的角速度函数和角加速度函数，这样便可以求出机械系统的真实运动规律。 3.在弹性运动假设下，有哪些弹性动力学建模方法，各有什么特点？请解释“瞬时刚化” 的概念。） 答：弹性动力学模型有集中参数模型和有限元模型。集中参数模型建立起的运动方程为常微分方程，但是由于质量简化过多，模型粗糙，精度比较差；有限元建立的运动方程也为常微分方程，但相较集中参数模型精确，适应性广，可以模拟复杂形状的构件，运算模型统一。瞬时刚化：机构在运动到循环中的某一位置时，可将机构的形状和作用在其上的载荷瞬时冻结起来，从而可瞬时的将机构看做一个刚体结构。
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。
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。
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
热能与动力工程测试技术 一、填空（30X1） 1、仪器测量的主要性能指标：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间。P5 2、在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽量选择量程较小的仪器，一般应使测量 值在满刻度要求的2/3为宜。P5 3、二阶测量系统的阻尼比通常控制于ξ=0.6~0.8,对于二阶测量系统的动态性能的两个重要 指标是稳定时间t s和最大过冲量A d 。P18 4、测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。 5、随机误差的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性。 6、热电偶性质的四条基本定律为均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定 律。 7、造成温度计时滞的因素有：感温元件的热惯性和指示仪表的机械惯性。P109 8、流量计可分为：容积型流量计、速度型流量计、质量型流量计。P161 9、扩大测功机量程的方法有：采用组合测功机、采用变速器。P208 10、除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技术有：热线（热膜）测速技术、激光多普勒 测速技术（LDV）、粒子图像测速技术。 二、名词解释(5X4) 1、什么是测量仪器或测量系统的动态特性分析？作用？ 答：P11，测量仪器或测量系统的动态特性分析就是研究测量时所产生的误差。 它主要是以描述在动态测量过程中输出量和输入量之间的关系。 2、何为霍尔效应？ 答：（参考）置于磁场中的金属（或带有电子的物质），当于两端通过电流时，另外两面会产生大小 与控制电流I（A）和磁感应强度B(T)的乘积成正比的电压U H(V),这一现象叫做霍尔效应。P90 3、何为亮度温度？ 答：在波长为λm的单色辐射中，若物体在温度T时的亮度Bλ和绝对黑体在温度为T s时的亮度B Oλ相等，则把T s称为被测物体的亮度温度。 4、何为动压？静压？总压？P129 答：静压是指运动气流里气体本身的热力学压力。 总压是指气流熵滞止后的压力，又称滞止压力。 动压为总压与静压之差。 三、简答题(5X4) 1、为什么阶跃信号常用于低阶测量系统的时域动态响应的输入信号？ 答：阶跃信号从一个稳定的状态突然过过渡到另一个稳态，对系统是一个严格的考验，（比其它输 入信号更）易暴露问题。P17 2、简述金属应变式传感器的工作原理。 答：金属应变式传感器的工作原理是基于金属的电阻应变效应，即导体或半导体在外力作用下产 生机械形变时，电阻值也随之产生相应的变化。 3.在测量瞬时温度时采用的感温元件时间常数大小如何？为什么？，在测量平均温度时又如何？ 为什么？P110 答：感温元件的质量和比容越小，相应越快，故在测量瞬时温度时采用时间常数小的感温元件；反之时间常数越大相应越慢，感温元件的温度越接近平均温度，故测量平均温度时采用时间常数大的 元件。 4.试画出皮托管的结构简图，说明皮托管的工作原理，并导出速度表达式（条件自拟，不考虑误 差）。P143~P144
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
第9章结构动力性能及试验技术 结构动力性能包括结构的自振频率、振型、阻尼比、滞回特性等，是结构本身的特性。在进行结构抗震设计和研究结构的地震反应时必须同时了解和掌握地震动的特性和结构动力性能。关于地震动的特性在前面已讲，下面介绍结构的动力特性和为获得这些特性所需的相关试验技术。 9.1地震作用下结构的受力和变形特点 地震作用下结构的受力和变形是复杂的时间过程，其主要特点体现在以下三个方面：1、低频振动 结构的自振频率（基频）范围较窄，一般在0.05s～15s（20Hz～0.07Hz）之间，例如， 0.05s—基岩上的设备、单层房屋竖向振（震）动时； 15s—大跨度悬索桥。 在结构的地震反应中，高阶振型有影响，但第一振型，或较低阶振型所占的比例较大，因此结构的整体反应以低频振动为主。 2、多次往复（大变形） 在地震作用下，结构反应可能超过弹性，产生大变形，并导致结构的局部破坏。地震作用是一种短期的往复动力作用，其持续时间可达几十秒到一、二分钟，结构的反应可以往复几次或者几十次，在往复荷载作用下，结构的破坏不断累加、破坏程度逐渐发展，可经历由弹性阶段→开裂（RC，砖结构）→屈服→极限状态→倒塌的过程，称为低周疲劳。 在地震作用下结构的变形（位移）速度较低，约为几分之一秒量级。 而爆炸冲击波：正压，负压为一次，无往复，材料快速变形（为毫秒量级）； 车辆荷载：多次重复，但应力水平低（无屈服），高周次（>100万次）。 3、累积破坏 地震造成的结构积累破坏可以表现在以下三中情况中： ① 一次地震中，结构在地震作用下发生屈服，以后每一个振动循环往复都将造成结构破坏积累。 ② 主震时，结构发生破坏，但未倒塌；余震时，结构变形增加，破坏加重，甚至发生倒塌。 ③ 以前地震中结构发生轻微破坏，未予修复；下次地震时产生破坏严重。 从结构地震反应的特点可以看出，要正确进行结构地震反应分析计算，必须了解结构的阻尼，振型，自振频率等基本动力特性，同时必须研究材料、构件和结构的强非线性或接近破坏阶段的动力特性，以及强度与变形的发展变化规律等。
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。
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
材料性能测试 拉伸：1.什么是弹性变形？弹性变形有何特点？弹性变形的实质是什么？ 概念：材料受载后产生变形，卸载后这部分变形消失，材料恢复到原来状态的性质，性能指标有弹性模量、比例极限和弹性极限、弹性比功等。 特点：弹性变形的重要特征是其可逆性，即金属在外力作用下，先产生弹性变形，当外力去除后，变形随即消失而恢复原状，表现为弹性变形可逆性特点。在弹性变形过程中，不论是在加载期还是卸载期，应力应变之间都保持单值线性关系，且弹性变形量比较小，一般不超过1%。本质：材料产生弹性变形的本质，概括说来，都是构成材料的原子(离子、分子)自平衡位置产生可逆位移的反映。原子弹性位移量只相当于原子间距的几分之一，所以弹性变形量小于 2、如何解释金属材料的弹性变形过程？ 3、弹性变形与弹性极限有何区别？弹性极限与弹性模量的区别。前者是材料的强度指标，它敏感地取决于材料的成分、组织及其他结构因素。而后者是刚度指标，只取决于原子间的结合力，属结构不敏感的性质。 4、什么是弹性比功？提高材料弹性比功的途径有哪些？ 5、什么是屈服？影响屈服强度的因素有哪些？内在因素：晶体结构(位错阻力不同)。晶界和亚结构(细晶强化、晶界强化)，溶质元素(固溶强化)，第二相(第二相强化)，外在因素有温度、应变速率和应力状态等。6.。什么是应变硬化？金属材料的应变硬化有何意义？意义1）应变硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件安全；2）应变硬化和塑性变形适当配合可使金属进行均匀塑性变形；3）应变硬化是强化金属的重要工艺手段之一，可以单独使用，也可与其他强化方法联合使用，对多种金属进行强化，尤其对于那些不能热处理强化的金属材料；4）应变硬化还可以降低塑性，改善低碳钢的切削加工性能。 7、细化金属晶粒既可提高强度，又可提高塑性，这是为什么？8、什么是超塑性？产生超塑性的条件是什么？超塑性有何特点？9、什么是韧性断裂、脆性断裂？各有何特点？(1)韧性断裂：①明显宏观塑性变形；②裂纹扩展过程较慢； ③断口常呈暗灰色纤维状。④塑性较好的金属材料及高分子材料易发生韧断。脆性断裂：①无明显宏观塑性变形；②突然发生，快速断裂；③断口宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状④淬火钢、灰铸铁、玻璃等易发生脆断。 10、什么是解理断裂、剪切断裂？各有何特点？剪切断裂：①切应力下，沿滑移面滑移分离而造成的断裂。②分为纯剪切断裂和微孔聚集型断裂。③纯剪切断裂：断口呈锋利的楔形。④微孔聚集型断裂：宏观上呈暗灰色、纤维状;微观上分布大量“韧窝”。解理断裂：①正应力下，原子间结合键破坏，沿特定晶面，脆性穿晶断裂。②微观特征：解理台阶、河流花样和舌状花样。③裂纹源于晶界。11、试用双原子作用力模型推导材料的理论断裂强度。 12、试述Griffith裂纹理论分析问题的出发点及思路，指出该理论的局限性。13、什么是应力状态软性系数？利用最大切应力与最大正应力的比值表示它们的相对大小，称为应力状态软性系数，记为α14、比较布氏、洛氏、维氏硬度试样的优缺点及应用范围。15、什么是冲击韧度？低温脆性？蓝脆？冲击韧性：材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力，是材料强度和塑性的综合表现。低温脆性现象：在低温下，材料的脆性急剧增加，实质:温度下降，屈服强度急剧增加16、影响冲击韧性和韧脆转变温度的因素有哪些？17、什么是磨损？磨损包括哪几种类型18、磨损过程包括哪几个阶段？各阶段有何特点？19、提高材料耐磨性的途径有哪些？20、什么是蠕变？按照蠕变速率的变化情况，可将蠕变过程分为哪三个阶段？各个阶段的特点是什么？21、蠕变变形机理包括哪几种？22、影响金属高温力学性能的因素主要有哪些？23.什么是热膨胀？热传导？极化？大多数物体都会随温度的升高而发生长度或体积的变化，这一现象称为热膨胀。材料的内部存在温度梯度时，热能将从高温区流向低温区，这一过程称为热传导。极化：介质在外加电场的作用下产生感应电荷的现象.24.电介质有哪些主要的性能指标？介电常数、介电损耗、介电强度.25. 什么是介电损耗？电介质为什么会产生介电损耗？电介质材料在交变电场作用下由于发热而消耗的能量称为介电损耗。原因：电导（漏导）损耗：通过介质的漏导电流引起的电流损耗。极化损耗：电介质在电场中发生极化取向时，由于极化取向与外加电场有相位差而产生的极化电流损耗。介电损耗越小越好。26. 什么是透光率和雾度？透光率是指透过材料的光通量与入射材料的光通量的百分比。雾度是由于材料内部或外表面光散射造成的云雾状或浑浊的外观，是散射光通量与透过材料总光通量的百分比。27.透光性与透明性有何区别与联系？①透光率表征材料的透光性，但透光性与透明性是两个不同的概念。②透光性只是表示材料对光波的透过能力。③透明性却是指一种材料可使位于材料一侧的观察者清晰无误地观察到材料另一侧的物体的影像。④只有透光率高且雾度小的材料才是透明性好的材料。28. 金属材料均匀腐蚀和局部腐蚀程度的指标有哪些？均匀腐蚀：腐蚀速率的质量指标。腐蚀速率的深度指标.局部腐蚀：腐蚀强度指标；腐蚀的延伸率指标。29. 金属腐蚀的防护措施有哪些？30. 什么是老化？高分子材料在加工、使用、贮存过程中，受到光、热、氧、潮湿、水分、机械应力和生物等因素影响，引起微观结构的破坏，失去原有的物理机械性能，最终丧失使用价值，这种现象称为老化。31. 材料热稳定性的衡量指标是什么？测试方法有哪些？热稳定性是材料的重要性能。高分子受热分解破坏，物理机械性能丧失。通常用热分解温度来衡量其热稳定性。热重分析（TGA）差热分析（DTA）差示扫描量热（DSC）
1、半导体热敏电阻随温度上升,其阻值【下降】 2、半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是【电阻率】 3、标准佳节流件的直径比β越小,则【流体的压力损失越大】 4、标准节流装置的取压方式主要有【法兰取压】 5、不能用确定函数关系描述的信号是【随机信号】 6、测试系统的传递函数和【具体测试系统的物理结构无关】。 7、测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系为【傅里叶变换对】 8、测试装置所能检测出来的輸入量的最小变化值【分辨率】 9、当高频涡流传感器靠近铁磁物体时【线圈的电感增大】。 11、电阻应变片的输入为【应变】 12、定度曲线偏离其拟合直线的程度称为【非线性度】 13、对于稳定的线性定常系统,若输入量为正弦信号时,系统达到稳定后,将输出y（t）与输入x(t）的傅里叶变换之比定义为【频率响应函数】 14、对于与热电偶配套的动圈表,下列叙述正确的是【动国表必须与其相同型号的热电偶相配】。 15、二阶装置引入合适阻尼的目的【获得较好的幅频、相频特性】。 16、傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的【振幅】 17、概率密度函数给出的分布统计规律是随机信号沿的【幅值域】 18、将被测差压转换成电信号的设备是【差压变送器】
19、将时域信号进行时移,则频域信号将会【仅有相移】 20、描述非周期信号的数学工具【傅里叶变换】。 21、描述周期信号的数学工具【傅氏级数】。 22、频率响应函数反映了系统响应的过程为【稳态】。 23、时域信号的时间尺度压缩时,则其频带的变化为【频带变宽,幅值压低】 24、输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系为【相频特性】 25、数字信号的特征是【时间和幅值上均离散】 26、为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响,可采用【电荷放大器】。 27、下列传感器中哪个是基于压阻效应的【半导体应变片】。 28、下列哪个不是机械式传感器【电容传感器】。 29、下列哪项不是理想运算放大器的特性【输出电阻ro=∞】 30、压电式加速度传感器的工作频率其固有频率应该是【远低于】 31、一个测试系统不管其复杂与否,都可以归结为研究输入量x(1)、系统的传输特性h(t)和输出量y(1)三者之间的关系【y(t= h(t*x(t)】。 32、已知x1(t)和x2(t)的傅里叶变换分别为×1(和X2(),则卷积×1(t)*2(t)的傅里叶变换为【x1(f）x2(f）】 33、用常系数微分方程描述的系统称为【线性】系统。 34、用金属材料测温热电阻下列说法正确的是【金属纯度越高对测温越有利】。 35、由非线性度来表示定度曲线程度的是【偏离其拟合直线】。