机械工程测试技术基础(第三版)试题(卷)与答案解析集
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第二章 测试装置的基本特性2-1 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,而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 。
试计算这个测量系统的总灵敏度。
当压力变化为3.5MPa 时,记录笔在记录纸上的偏移量是多少?解:若不考虑负载效应,则各装置串联后总的灵敏度等于各装置灵敏度相乘,即 S =90.9(nC/MPa)⨯0.005(V/nC)⨯20(mm/V)=9.09mm/MPa 。
偏移量:y =S ⨯3.5=9.09⨯3.5=31.815mm 。
2-2 用一个时间常数为0.35s 的一阶装置去测量周期分别为1s 、2s 和5s 的正弦信号,问稳态响应幅值误差将是多少?解:设一阶系统1()1H s s τ=+,1()1H j ωτω=+2211()()21()1()A H Tωωπττω===++,T 是输入的正弦信号的周期稳态响应相对幅值误差()1100%A δω=-⨯,将已知周期代入得58.6%1s 32.7%2s 8.5%5s T T T δ=⎧⎪≈=⎨⎪=⎩2-3 求周期信号x (t )=0.5cos10t +0.2cos(100t −45︒)通过传递函数为H (s )=1/(0.005s +1)的装置后得到的稳态响应。
解:1()10.005H j ωω=+,21()1(0.005)A ωω=+,()arctan(0.005)ϕωω=-该装置是一线性定常系统,设稳态响应为y (t ),根据线性定常系统的频率保持性、比例性和叠加性得到y (t )=y 01cos(10t +ϕ1)+y 02cos(100t −45︒+ϕ2) 其中010121(10)01(0.y A x ==⨯≈+⨯,1(10)arctan(0.00510) 2.86ϕϕ==-⨯≈-︒020221(100)0.20.1791(0.005100)y A x ==⨯≈+⨯,2(100)arctan(0.005100)26.57ϕϕ==-⨯≈-︒所以稳态响应为()0.499cos(10 2.86)0.179cos(10071.57)y t t t =-︒+-︒2-5 想用一个一阶系统做100Hz 正弦信号的测量,如要求限制振幅误差在5%以内,那么时间常数应取多少?若用该系统测量50Hz 正弦信号,问此时的振幅误差和相角差是多少?解:设该一阶系统的频响函数为1()1H j ωτω=+,τ是时间常数则 21()1()A ωτω=+稳态响应相对幅值误差21()1100%1100%1(2)A f δωπτ⎛⎫⎪=-⨯=-⨯ ⎪+⎝⎭令δ≤5%,f =100Hz ,解得τ≤523μs 。
机械工程测试技术基础(第三版)课后答案全集机械工程测试技术基础(第三版)课后答案全集第一章测试与测量基础知识1. 概述机械工程测试技术是机械工程领域中非常重要的一部分。
它涉及到测量、测试和控制等方面的知识,为机械设计和制造提供了重要的支撑。
本章将介绍测试与测量的基础知识,为后续章节的学习打下基础。
2. 测试与测量的概念测试是指根据一定的方法和程序对被测对象进行实验或观察,并获取数据以评价其性能、特性或状态的过程。
测量是指采用设备、仪器或传感器等工具对被测对象进行定量或定性分析的过程。
3. 测试与测量的分类测试与测量可按照被测量的对象、被测量的量理性质、测试方法等进行分类。
按照被测量的对象可分为机械测试、电气测试、化学测试等。
按照被测量的量理性质可分为温度、压力、力量、速度等。
按照测试方法可分为直接测量和间接测量等。
4. 测量数据的误差与精度在测量过程中,会存在着各种误差,如系统误差、随机误差和人为误差等。
误差的存在会影响到测量结果的准确性和可靠性。
精度是指测量结果与被测量真实值之间的接近程度,可以通过误差精度限制来描述。
5. 测量数据的处理在实际测试过程中,我们往往需要对测量数据进行处理和分析。
常用的方法包括平均值、标准差、方差、相关系数等。
这些方法可以帮助我们更好地理解和利用测量数据。
第二章机械测试技术基础知识1. 概述机械测试技术是机械工程中的一个重要分支,它主要涉及到各种机械性能的测试和测量。
本章将介绍机械测试技术的基础知识,包括机械测试的目的、方法和步骤等。
2. 机械测试的目的机械测试主要是为了评价机械产品的性能和质量,以指导机械设计和制造的改进。
通过对机械产品进行测试,可以了解其强度、刚度、疲劳寿命、噪声等性能指标,为产品的改进提供依据。
3. 机械测试的方法机械测试的方法包括静态测试和动态测试两种。
静态测试是指在静止状态下对机械产品进行测试,如材料的拉伸试验、硬度测试等。
动态测试是指在运动状态下对机械产品进行测试,如振动测试、冲击试验等。
机械工程测试技术基础习题解答教材:机械工程测试技术基础,熊诗波 黄长艺主编,机械工业出版社,2006年9月第3版第二次印刷。
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/cm 2 解答: ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰ 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。
机械工程测试技术基础试卷及答案公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]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Ψx 2表示的是信号的强度,它与均值μx、方差σx2的关系是¢x2=Hx2+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(fc2)和高通滤波器(fc1)而成(fc2> fc1)。
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Rx(τ) 。
机械工程测试技术基础习题解答第一章 信号的分类与描述1-1 求周期方波(见图1-4)的傅里叶级数(复指数函数形式),划出|c n |–ω和φn –ω图,并与表1-1对比。
解答:在一个周期的表达式为00 (0)2() (0)2T A t x t T A t ⎧--≤<⎪⎪=⎨⎪≤<⎪⎩. 积分区间取(-T/2,T/2)所以复指数函数形式的傅里叶级数为001()(1cos )jn tjn tn n n Ax t c ejn e n∞∞=-∞=-∞==--∑∑ωωππ,=0, 1, 2, 3, n ±±±L 。
没有偶次谐波。
其频谱图如下图所示。
图1-4 周期方波信号波形1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt =的绝对均值x μ和均方根值rms x 。
解答:0002200000224211()d sin d sin d cos TTT Tx x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T TT ωT ωπ====-==⎰⎰⎰1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。
解答:1-4 求符号函数(见图1-25a)和单位阶跃函数(见图1-25b)的频谱。
|c n|φnπ/2-π/2ωω ω0 ω0 3ω0 5ω0 3ω5ω02A/π 2A/3π 2A/5π 幅频图相频图 周期方波复指数函数形式频谱图2A/5π 2A/3π 2A/π -ω0 -3ω0-5ω0-ω0 -3ω0 -5ω0 单边指数衰减信号频谱图f|X (f )|A /φ(f ) fπ/2-π/2a)符号函数的频谱t =0处可不予定义,或规定sgn(0)=0。
该信号不满足绝对可积条件,不能直接求解,但傅里叶变换存在。
可以借助于双边指数衰减信号与符号函数相乘,这样便满足傅里叶变换的条件。
先求此乘积信号x 1(t)的频谱,然后取极限得出符号函数x (t )的频谱。
一、选择题1、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的___A___倍。
A、2B、3C、4D、52、信号有多种类型,从分析域上看,经典的分析方法有___D___和__D____。
A、时域法,相频法B、时域法,幅频法C、相频法,幅频法D、时域法,频域法3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的___B___。
A、电阻应变效应B、压电效应C、电磁感应D、霍尔效应4、传感器的静态特性中,输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为___B___。
A、线性度B、灵敏度C、稳定性D、回程误差6、信息与信号二者间关系是__C____。
A、信息与信号相同B、信息包含信号C、信息在信号之中D、信息与信号无关7、当两信号的互相关函数在t0有峰值,表明其中一个信号和另一个信号时移t0时,相关程度__B____。
A、最低B、最高C、适中D、一般8、传感器的灵敏度越高,意味着传感器所能感知的___A__越小。
A、被测量B、输出量C、频率特性D、显示值9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取()A、干扰噪声信号B、正弦信号C、有用信号D、频域信号10、时域信号的时移,则频谱变化为()A、扩展B、压缩C、不变D、相移11、记录磁带快录慢放,放演信号的频谱带宽()A、变窄,幅值压低B、扩展,幅值压低C、扩展,幅值增高D、变窄,幅值增高12、用二阶系统作测量装置时,为获得较宽的工作频率范围,则系统的阻尼比应( )A、愈大愈好B、愈小愈好C、接近1/2D、接近13、对二阶系统输入信号x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为()A、A1sin(w1t+φ1)+A2sin(w2t+φ2)B、A1A2sinw1tsinw2tC、A1'sinw1t+A2'sinw2tD、A1'sin(w1t+φ'1)+A2'sin(w2t+φ2')15、在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是( )A、电容式B、压电式C、电阻式D、电涡流式16、只使在fe1~fe2间频率的信号通过,应采用( )滤波器A、带阻B、带通C、高通D、低通17、在选用振子时,除了使阻尼比接近0。
机械工程测试技术试卷与答案(总15页)--本页仅作预览文档封面,使用时请删除本页--2《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( )。
3A .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()00t t x t t π⎧≥⎪=⎨⎪<⎩当当B .()20cos20()at x t e t t π-=-∞<<+∞C .()5sin 2010cos10()x t t tt ππ=+-∞<<+∞ 5.时域信号的时间尺度压缩时,则其频带的变化为( )。
A .频带变窄、幅值增高B .频带变宽、幅值压低C .频带变窄、幅值压低D .频带变宽、幅值增高6.非线性度是表示定度曲线( )的程度。
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的。
2、均方值Ψx 2表示的是信号的强度,它与均值μx、方差σx2的关系是。
3、测试信号调理电路主要有、、。
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 (τ) 。
(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?。
《机械工程测试技术基础》(第三版,熊诗波等主编)课后答案机械工程测试技术基础第三版课后题答案1.1求周期方波(图1-4)的傅立叶级数(复指数函数形式)。
画出频谱图|Cn|―ω ;φn―ω 图并与表1-1对比。
解:傅立叶级数的复指数形式表达式:x(t)nCenjn 0t;n 0, 1, 2, 3,式中:T0T00 11 jn t jn t jn 0t0022 Cn x(t)edt ( A)edt AedtTT0 0T0 20T0 2T021 A jn 0t 1 A jn 0t ee T jn T jn T0 00 0 0 02jAjA1 jn Ajn1 cosn e e jn n 2n2A j;n 1, 3, 5,n n 2, 4, 6, 0;所以:2A jn 0tx(t) ;n 1, 3, 5, 7, j en n幅值频谱:2A22Cn nR CnI ;n 1, 3, 5,n相位频谱:2A;n 1,3,5, CnI 2 n arctg arctgCnR0 ;n 1, 3, 5, 2傅立叶级数的复指数形式的幅值频谱图和相位频谱都是双边频谱图。
1.2求正弦信号x(t)=x0sinωt的绝对均值μ|x |和均方根值x rms解:T 1T02x2x limx(t)dt x0sin tdt 0;式中:T0T 0 T001T021T0x02x x(t)dt xsin dtdt rms0 T00T0021.3求指数函数x ( Ae t; ( 0 ; t 0 ) 的频谱。
t) 解:j2 ft t j2 ftX(f) x(t)edtAe eAdtj2 f1.4求符号函数(题图1-1a)和单位阶跃函数(题图1-1b)的频谱. 解:1) 符号函数的频谱:令:x1(t) limetx(t);X1(f) x1(t)e j2 ftdt0 t tj2 ft lim e( 1)edt ee j2 ftdt 0 01 j f2)单位阶跃函数的频谱:2x(t) limetx(t)j2 ft;t1 j2 ft dt lim eedt 0 0 j2 f22-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1.5求被截断的余弦函数cosω0t(题图1-2)的傅立叶变换。
机械工程测试技术基础习题解答第一章信号的分类与描述1-1 求周期方波(见图1-4)的傅里叶级数(复指数函数形式),划出|c|–ω和φ–nnω图,并与表1-1对比。
x(t)ATT00 … … ,22t 0 T ,T00-A图1-4 周期方波信号波形图解答:在一个周期的表达式为T,0,,,,At (0),,2xt(),. ,T0, (0)At,,,,2积分区间取(-T/2,T/2)TT000111,,,jntjntjnt,,,22000cxtetAetAet,,()d=d+dTTn0,,,0,0,TTT20002A,jnn,,, =(cos-1) (=0, 1, 2, 3, )n,所以复指数函数形式的傅里叶级数为,,A1jntjnt,,00 ,。
,,,,,n=0, 1, 2,3, ,,,xtcejne()(1cos),,n,nnn,,,,,,A,(1cos),cn,,,,nI (=0, 1, 2, 3, )n,,, n,,,0c,nR,,2A n ,,,,1,3,,A,22,cccn ,,,,,(1cos) ,n,nnRnIn,,00,2,4,6, n,,,,,π,,,,,,n1,3,5,,2,cπ,nI arctan1,3,5,φ,,,,,,n,nc2nR,00,2,4,6,n,,,,,,,没有偶次谐波。
其频谱图如下图所示。
| |cnφn2A/π 2A/ππ/2ω 5ω 3ω0002A/3π 2A/3π 2A/5π 2A/5π -5ω -3ω ω -ω000-π/2 ω -5ω -3ω -ω ω 3ω 5ω 000000幅频图相频图周期方波复指数函数形式频谱图1-2 求正弦信号的绝对均值和均方根值。
xtx()sin,ωtμx0rmsx解答:TTTT2242xxxx11000022μ,,,,,,,xttx()dsindsindcosωttωttωt0x,,,0000TTTTωTωπ2TTTxx111cos2,ωt22200 xxttx,,,,()dsinddωtttrms0,,,000TTT22,at 1-3 求指数函数的频谱。
机械工程测试技术基础习题解答教材:机械工程测试技术基础,熊诗波黄长艺主编,机械工业出版社,2006年9月第3版第二次印刷。
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±7.8μV②(25.04894±0.00003)g③(5.482±0.026)g/cm2解答:①-66±⨯≈±7.810/1.01825447.6601682/10②6±≈±0.00003/25.04894 1.197655/10±≈‰③0.026/5.482 4.7430-5 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。
机械工程测试技术基础第三版课后习题答案机械工程测试技术基础习题解答教材:机械工程测试技术基础,熊诗波黄长艺主编,机械工业出版社,2006年9月第3版第二次印刷。
绪论0-1 叙述我国法定计量单位的基本何谓测量不确定度,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。
(2)从(1)中可知,电表测量所带来的绝对误差=精度等级×量程/100,即电表所带来的绝对误差是一定的,这样,当被测量值越大,测量结果的相对误差就越小,测量准确度就越高,所以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。
(3)150V的0.5级电压表所带来的绝对误差=0.5×150/100=0.75V;30V的1.5级电压表所带来的绝对误差=1.5×30/100=0.45V。
所以30V的1.5级电压表测量精度高。
0-7 如何表达测量结果,对某量进行8次测量,测得值分别为:802.40,802.50,802.38,802.48,802.42,802.46,802.45,802.43。
机械工程测试技术基础习题解答教材:机械工程测试技术基础,熊诗波 黄长艺主编,机械工业出版社,2006年9月第3版第二次印刷。
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/cm 2 解答: ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰ 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。
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的。
2、均方值Ψx2表示的是信号的强度,它与均值μx、方差σx2的关系是。
3、测试信号调理电路主要有、、。
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 (τ) 。
(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+óx23、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、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(2) 传感器:在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系,它直接感受被测量并将其转换成电信号。
是测试系统中的关键部件。
(3) 中间转换电路(信号调理电路):作用是将传感器的输出信号 进行传输、放大和转换,使其适合显示、纪录、数据处理。
(4) 信号处理单衣:它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理(如:计算、频谱分析、数据储存等)(5) 显示、记录部分:作用是输出测试结果。
2、答:相同之处在于:都是将被测量的变化转换为电阻的变化,且dR/R=(1+2H)ε+λE ε,其中H 为材料的泊桑比,E 为材料的弹性模量,(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化,λE ε是由电阻率的变化引起的阻值变化。
不同的是,电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化,所以dR/R ≈(1+2H)ε,S ≈1+2H ;而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。
所以dR/R=λE ε,S ≈λE 。
各自的优点分别为:电阻丝应变片具有相当高的适应性;半导体应变片的灵敏度高,一般为电阻丝应变片的50-70倍。
3、基本原则是:选用的传感器其性能应当与被测信号的性质相匹配。
(1)静态特性方面:a 、应使被测量的变化范围在传感器的线性范围以内,并保证线性误差在允许范围内;b 、传感器的分辨率(力)从数据上应小于测量要求的分辨率(力)c 、满足实际要求的条件下,精度不宜过高。
3.解:(1)∵S=δ∆∆c =-200δεεA =-4.94×10-9F/m∴当δ∆=±2Hm 时,c ∆=S •δ∆=-4.94×10-9F/m ×(±2×10-6m )=-+9.88×10-15F(2)读取仪表的变化格数为:9.88×10-15×1012S 1•S 2=9.88×10-3×100×5=4.94(格)4.解:∵低通滤波器的截止频率W c2=2πf c2=2π•Hz RC 9101121-===τπτ 而输入信号H x =100sin100t 的频率Wx=1000Hz ≥W c2 ,所以低通滤波器相当于积分器,H y =⎰Hxdt RC1=10-9⎰tdt 1000sin 100 =10-10sin (1000t-900)5.解:见课本101页,图3-19 动态应变仪方框图,以及各波形图。
一、填空题(每空0.5分,共15分)1、非周期信号可分为瞬变非周期信号和 信号。
2、均方值Ψx 2表示的是信号的 ,它与均值μx 、方差σx 2的关系是 。
3、测试系统的静态特性指标有 、 、 。
4、测试系统的组成类型大体分为 和 。
5、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 。
6、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7、信号分析的过程主要包括: 、 。
8、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。
9、在数据采集系统中,常采用放大器。
10、根据载波受调制的参数的不同,调制可分为、、。
11、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。
12、调频波的解调电路称为。
13、滤波器的频率分辨力主要由其决定。
14、决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力。
15、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)。
16、用滤波的方法从信号提取的频率成分越窄,即带宽越小,需要的时间就越。
17、如信号的自相关函数为Acosωτ,则其均方值Ψx2= 。
18、低通滤波器对阶跃响应的建立时间T e带宽B成、,或者说它们之间的乘机是。
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?简述测试技术的含义。
(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、简述调幅波的特点。
(10分)三、计算题(共55分)5、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 (τ) 。
(10分)2、求周期信号x(t)=cos10t + sin (100t-45°) 通过时间常数为0.005s的一阶系统的输出信号。
(10分)3、磁电式速度传感器线圈平均直径D=25mm,气隙磁感应强度B=6000Gs,如传感器的灵敏度S=600mv/cm/s,则工作线圈匝数应为多少?(7分)4、已知调幅波x m(t)=(100 + 30 cosΩt +20 cos3Ωt )cosωc t ,其中f c =10KHz,fΩ=500Hz 。
试求:(1)x m(t)所包含的各分量的频率和幅值。
(2)绘出调制信号与调幅波的频谱。
(13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:2、非周期2、¢x2=H x2+óx23、灵敏度、非线形度、回程误差4、组合型一体化型5、Δó〈〈ó06、相邻相反相对相同7、信号加工、信号变换,提取又有信号的过程8、分布电容9、程序控制10、调幅、调频、调相11、鉴频12、鉴频器13、带宽B 14、信频程选择性15、串联16、长17、A 18、反比;常数19、串联二、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。
(6)测量对象(7)传感器:在测试系统和被测试对象之间建立了一定的连接关系,它直接感受被测量并将其转换成电信号。
是测试系统中的关键部件。
(8)中间转换电路(信号调理电路):作用是将传感器的输出信号进行传输、放大和转换,使其适合显示、纪录、数据处理。
(9)信号处理单衣:它是以计算机为核心对中间转换电路的输出信号作进一步地处理(如:计算、频谱分析、数据储存等)(10)显示、记录部分:作用是输出测试结果。
2、答:相同之处在于:都是将被测量的变化转换为电阻的变化,且dR/R=(1+2H)ε+λE ε,其中H 为材料的泊桑比,E 为材料的弹性模量,(1+2H)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化,λE ε是由电阻率的变化引起的阻值变化。
不同的是,电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化,所以dR/R ≈(1+2H)ε,S ≈1+2H ;而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。
所以dR/R=λE ε,S ≈λE 。
各自的优点分别为:电阻丝应变片具有相当高的适应性;半导体应变片的灵敏度高,一般为电阻丝应变片的50-70倍。
3、特点有:(1) 当调制信号x(t)>0时,调幅波x m (t)与载波y(t)同频同相,其幅值的大小与x(t)的大小有关;x(t) y(t)(2) 当x(t)<0时,x m (t)与载波y(t) 同频反相,其幅值大小仍与x(t)的大小有关;(3) 调幅波是一高频,但其包洛线和调制信号x(t)相似,其副值受x(t)变化的影响,y(t)的频率越高,即波形越宽,相似程度越好。