电桥的和差特性
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复习题库专业(班级)一、选择题(每小题2分,共10分)1.非周期信号的频谱是( a )A.连续的B.离散的C.基频的整数倍D.脉冲函数2.周期信号的自相关函数必为( A )A.周期偶函数 B.非周期偶函数C.周期奇函数 D.非周期奇函数3.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( B )4.将电阻应变片贴在( c )上,就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。
A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件5.一阶系统的动态表征参数是( d )A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.时间常数6.某周期偶函数f(t),其傅立叶级数中 ( A )A 不含正弦分量B 不含余弦分量C 仅有奇次谐波分量D 仅有偶次谐波分量7.一阶系统的动态表征参数是( d )A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.时间常数8.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小( C )A.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片9.属于传感器动态特性指标的是( D )A.重复性 B.线性度 C.灵敏度 D.带宽10.按照工作原理分类,固体图象式传感器属于( A )A.光电式传感器 B.电容式传感器C.压电式传感器 D.磁电式传感器1.不属于二阶系统的动态动特性指标的是( a ) --3A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.带宽2.下列描述不正确的( b ) --3A.周期信号可以展开无数个谐波信号之和形式B.非周期信号不可以展开无数个谐波信号之和形式C.周期信号谱线只出现在基波频率的整数倍D.非周期信号的谱线是连续的3.不属于热电偶定律的( d ) --3A.中间导体定律B.中间温度定律C.参考电极定律,D.和差特性4.在测量电路中,一般使用( b )热敏电阻进行温度补偿,以提高精度。
学生用复习题一、选择题:1.将电阻应变片贴在( C )上,就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。
A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件2.半导体热敏电阻率随着温度上升,电阻率( B)A.上升B.迅速下降C.保持不变D.归零3.结构型传感器是依靠传感器( C)的变化实现信号变换的。
A.材料物理特性B.体积大小C.结构参数D.电阻值4.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是(C)A.压力B.力矩C.温度D.厚度5.属于传感器动态特性指标的是(D)A.重复性B.线性度C.灵敏度D.固有频率6.按照工作原理分类,固体图象式传感器属于( A )A.光电式传感器B.电容式传感器C.压电式传感器D.磁电式传感器7.测量范围大的电容式位移传感器的类型为(D)A.变极板面积型B.变极距型C.变介质型D.容栅型8.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小(C)A.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片9.若模/数转换器输出二进制数的位数为10,最大输入信号为2.5V,则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为( B )A.1.22mV B.2.44mV C.3.66mV D.4.88mV10、属于传感器静态特性指标的是[D]A.固有频率B.临界频率C.阻尼比D.重复性11、属于传感器静态特性指标的是[A]A.固有频率B.临界频率C.阻尼比D.重复性12、差动变压器属于[B ]A.物性式传感器B.结构式传感器C.电阻式传感器D.电感式传感器13、某自感式传感器线圈的匝数为N,磁路的磁阻为Rm,则其自感为[ B]A.N/Rm B.N2/RmC.Rm /N D.N2/R2m14、莫尔条纹的移动对被测位移量所起的作用是[B]A.调制B.放大C.细分D.降噪15、涡流式压力传感器利用涡流效应将压力的变化变换成线圈的[D]A.电阻变化B.电容变化C.涡流变化D.阻抗变化16、要使直流电桥输出电压为零的条件是[ B]A.R1R3>R2R4B. R1R3=R2R4C.R1R3<R2R4D. R1R3>=R2R417、电阻式传感器是将被测量的变化转换成[B]变化的传感器。
机械测试技术习题⼀、填空题(每空1分,共20分)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。
3、两个时域函数1()x t 、2()x t 的卷积定义为 12()()x t x t d ττ-? 。
5、测试系统的静态特性指标有灵敏度、线性度、回程误差。
6、滤波器的频率分辨⼒主要由其带宽决定。
7、对于理想滤波器,滤波器因数λ= 1。
8、半导体应变⽚是根据压阻效应原理⼯作的。
9、传感器按⼯作原理可分为应变式、电容式、电感式、压电式等。
10、⽯英等晶体沿⼀定⽅向施加外⼒使之变形时,晶体内产⽣极化,使得表⾯出现电荷,形成电场。
当外⼒去掉时,表⾯⼜重新回复到原来不带电状态,这种现象称为正压电效应。
11、根据载波受调制的参数的不同,调制可分调幅、调频、调相。
12.电感式传感器常可分为⾃感式、互感式等。
⼀、填空(1×20)1.连续3. 12()()x t x t d ττ-?5. ⾮线性度、灵敏度、回程误差6. 带宽7.18. 压阻效应9.应变式、电容式、电感式、压电式、(或热电式等)10.正压电效应11.调幅、调频、调相12磁阻式、电涡流式、(或差动变压器式)2、δ函数的频谱是均匀谱。
3、周期信号可按三⾓函数分解成下列形式:)cos cos ()(0010t n b t n a a t x n n n ωω++=∑∞=,其中,0a = ,n a = ,n b = 。
4、使信号中特定的频率成分通过,⽽衰减其他频率成分的电路称滤波器。
5、信号可分为确定性信号和随机信号,也可分为模拟信号和数字信号。
6、滤波器的品质因素Q 与带宽B 的关系是。
7、对于实际滤波器,滤波器因数λ范围⼀般是(1,5)。
8、⾦属应变⽚是根据应变效应原理⼯作的。
9、传感器按结构可分为结构型、物性型等。
11、根据滤波器的选频作⽤分,滤波器可分为低通、⾼通、带通、带阻。
12.信号分析的⼿段主要有相关分析、功率谱密度分析等。
2.均匀谱 ;sin )(;cos )(;)(2/2/022/2/022/2/10---===T T T n T T Tn T T T tdt n t x b tdt n t x a dt t x a ωω4.滤波器5.随机、数字6. 0f Q B =7. (1,5)8.应变效应9.结构型、物性型 11.低通、⾼通、带通、带阻12.相关分析、功率谱密度分析⼀、填空题(每空0.5分,共15分)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。
一、选择题、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倍.、、、、、信号有多种类型,从分析域上看,经典的分析方法有和。
、时域法,相频法、时域法,幅频法、相频法,幅频法、时域法,频域法、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的。
、电阻应变效应、压电效应、电磁感应、霍尔效应、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。
、线性度、灵敏度、稳定性、回程误差、信息与信号二者间关系是。
、信息与信号相同、信息包含信号、信息在信号之中、信息与信号无关、当两信号的互相关函数在有峰值,表明其中一个信号和另一个信号时移时,相关程度。
、最低、最高、适中、一般、传感器的灵敏度越高,意味着传感器所能感知的越小。
、被测量、输出量、频率特性、显示值、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取( )、干扰噪声信号、正弦信号、有用信号、频域信号、时域信号的时移,则频谱变化为()、扩展、压缩、不变、相移、记录磁带快录慢放,放演信号的频谱带宽( )、变窄,幅值压低、扩展,幅值压低、扩展,幅值增高、变窄,幅值增高、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( )、愈大愈好、愈小愈好、接近、接近、对二阶系统输入信号(),则系统稳态输出方程的通式为( ) 、(φ)(φ)、、''、'(φ'1)'(φ2')、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( )、电容式、压电式、电阻式、电涡流式、只使在~间频率的信号通过,应采用()滤波器、带阻、带通、高通、低通、在选用振子时,除了使阻尼比接近0.7外,应使被测正弦信号的最高频率( )振动子的固有频率、等于、>倍、≤(0.50.6)、<0倍、为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度,应选用()放大器。
、电压、电荷、微分、积分、当τ→∞时,信号()的自相关函数(τ)呈周期性变化,说明该信号( )。
、为周期信号、含有周期成份、为离散信号、为非周期信号、正弦信号的自相关函数,使原有的相位信息( )、不变、丢失、移相、一定变为°、不能用确定的数学公式表达的信号是()信号。
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西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准
课程名称:现代检测技术课时:48 考试时间:XXXX年11月28
日
等环节。
2. 置于磁场中的载流导体,当它的电流方向与磁场方向不一致时,载流导体上平行电流和磁场方向上
的两个面之间产生电动势,这种现象称为霍尔效应。
半导体具有高的电阻率和载流子的迁移率3. 当光照射到硅片上时,在光子作用下产生电子-空穴对,自由电子会被势阱收集,电子数主要取决
于光照强度和收集(积分)时间的长短。
曝光时间越长,光生电子数越多,图像就越亮。
4. 测量1mm的位移可以采用电容、电感、光栅、光纤、容栅等多种传感器,任选两种。
5. 探底雷达可以用于建筑结构、道路桥梁、地质勘探、市政管线以及考古刑侦等方面。
雷达对钢筋敏
感程度远大于超声波。
因此雷达图像可较好地反映混凝土内部钢筋的存在和位置,并且还可以根据反射波的强弱显示钢筋的锈蚀情况。
超声波和雷达均可反映混凝土内部的结构缺陷,但对于不密实的混凝土内部区域,超声波以相对低速区可较好地显示出来,但雷达效果往往不明显。
四、计算题
1. (1)3分;(2)3分;(3)2分;
(3)
/30.005/1200.125 i
U U R R mV
=∆=⨯=
2. (3分);
电压(V)。
三、简答题(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)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。
.测量按测量值获得的方法进行分类有哪些?(6’)答:直接测量——指无需经过函数关系的计算,直接通过测量仪器得到被测值得测量。
(等精度直接测量和不等精度直接测量);(2’)间接测量——指在直接测量值的基础上,根据已知函数关系,计算被测量的量值的测量;(2’)组合测量——指将直接测量或间接测量与被测量值之间按已知关系组合成一组方程(函数关系),通过解方程组得到被测值得方法。
(2’)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)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+λEε,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,λEε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=λEε,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、选用传感器的原则是什么?(10分)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、周期信号频谱的特点是离散性、谐波性和____收敛性___。
2、随机信号的动态分量可用它的方差表示。
3、模/数转换(A/D)过程的顺序是采样、量化和编码。
4、对连续时域信号作加窗截断处理,必然会引起频谱的___泄漏__现象。
5、时域信号的特征值有均值、均方值、方差等。
6、信号的频谱函数可表示为__幅值___频谱和___相位__频谱;系统的频率响应函数可表示为__幅频___特性和__相频__特性。
7、周期信号包括正弦信号和方波信号。
8、在周期信号的相关分析中,自相关函数保留了原正弦信号的幅值和频率信息,互相关函数保留了原信号的相位差信息。
9、测试按所测信号随时间的关系,可分为静态测试和___动态___测试。
10、模似信号是指时间和幅值都具有连续性特性的信号。
11、X(f)为x(t)的频谱,W(f)为矩形窗函数w(t)的频谱,二者时域相乘,则频域可表示为 x(f)*w(f) 。
12、在数字信号处理过程中,频混是由于采样频率过低引起的,泄漏是由于信号的加窗截断引起的。
13、信号的均值描述信号的直流分量,均方值描述信号的平均功率,方差描述信号的波动量。
14、描述周期信号频谱的数学工具是傅里叶级数。
描述非周期信号频谱的数学工具是傅里叶变换。
15、可用函数表达的信号是确定性信号,不可用函数表达的信号是非确定性信号。
16、某复杂周期信号的基频为0.1Hz,如取谐波的最高次数为25,则采样频率至少应为 0.4 Hz。
17、频谱图反映了信号的__幅值__和__相位___与___频率___的关系。
18、如果所测试的信号不随时间变化,这种测试称为__静态__测试,如果所测试的信号随时间变化很快,这种测试称为___动态___测试。
19、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。
20、A/D 转换是将 模拟 信号转换成 数字 信号的装置。
21、某复杂信号的各频率分量的频率为:50Hz, 100Hz, 500Hz, 1000Hz, 300Hz, 600Hz ,则采集此信号的采样频率至少为 2000HZ 。
现代检测技术2021试卷A及答案成绩 __大学考试题课程现代检测技术学院电信学院考试日期 2021 年月日专业班号√ 姓名学号期中期末一、名词解释(每题2分,共10分)1.测试系统的灵敏度 2.压电效应 3.热电偶冷端补偿 4.电阻应变效应 5.虚拟仪器二、填空(每空1分,共30分)1.一阶系统的时间常数τ表征系统的特性,一阶系统的截止频率表示为;二阶系统的动态参数是阻尼比ζ和,通常ζ= 时,响应速度快,动态误差小,系统的输出能够以较快的速度达到给定的误差范围。
2.线性度是指,也称非线性误差,常用的直线拟合方法有理论拟合、和等。
3.常用的应变片有与两大类,其中灵敏度较高的是,线性度较好的是。
4.为了加强居民小区的安全,可以在小区围墙上加装传感器进行昼夜监控。
5.可以进行转速测量的传感器包括、和;可以进行金属工件厚度测量的传感器包括、共 4 页第 1 页和。
6.在图像测量中,为了确定工件的角点,常采用方法,它的原理是。
7.光电管、光电倍增管是利用效应工作的,光电池是利用效应工作的,光敏电阻是利用效应工作的。
8.极距变化型的电容式传感器常采用差动结构,目的是以及。
9.为利用电桥的和差特性,提高系统的灵敏度,应使桥臂上电阻应变极性相同,桥臂上电阻应变极性相反。
10.GPS卫星导航系统由3部分组成,分别是、和。
三、简答(每题5分,共25分)1.基本型现代检测系统包括哪些环节? 2.什么是霍尔效应?为什么半导体材料适合于作霍尔元件? 3.请从CCD的原理解释图像亮度与曝光时间的关系。
4.如果对1mm左右的微位移量进行检测,请问可以选用什么传感器?列举2种方案,并解释其工作原理。
5.探底雷达可以完成哪些检测任务?在对混凝土构件进行探测时与超声波传感器有何异同?四、计算题(共20分)1.有一悬臂梁,在其中部上、下两面各贴两片应变片,组成全桥,如题图1所示。
1)请给出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。
(3分)2)若该梁悬臂端受一向下力,长,宽,厚,,,应变片灵敏度系数,应变片空载电阻;第 2 页西安交通大学考试题试求此时这四个应变片的电阻值(注:)。
(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。
()(二)1、√;2、√;3、╳;4、╳;5、√;1、一线性系统不满足“不失真测试"条件,若用它传输一个1000Hz的正弦信号,则必然导致输出波形失真.()2、在线性时不变系统中,当初始条件为零时,系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。
( )3、当输入信号一定时,系统的输出将完全取决于传递函数,而与该系统的物理模型无关.( )4、传递函数相同的各种装置,其动态特性均相同。
( )5、测量装置的灵敏度越高,其测量范围就越大。
()6、幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。
()(三)╳√√√╳╳(三)判断对错题(用√或×表示)1、滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量.()2、涡流式传感器属于能量控制型传感器()3、压电加速度计的灵敏度越高,其工作频率越宽。
( )4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。
()(三)√√╳╳(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 3 响应的卷积。
(1)正弦(2)阶跃(3)脉冲(4)斜坡3、两环节的相频特性各为和,则两环节串联组成的测试系统,其相频特性为.(1)(2)(3)(4)4、一阶系统的阶跃响应中,超调量4。
(1)存在,但〈5%(2)存在,但〈1(3)在时间常数很小时存在(4)不存在5、忽略质量的单自由度振动系统是2系统。
(1)零阶(2)一阶(3)二阶(4)高阶6、一阶系统的动态特性参数是3。
(1)固有频率(2)线性度(3)时间常数(4)阻尼比7、用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数,可取输出值达到稳态值倍所经过的时间作为时间常数.(1)0。
1.用频域描述分析设备故障有何突出优点? 答:频域描述反映了信号的频率组成及其幅值。
2.信号调理阶段的放大滤波、调制。
解调的作用分别是什么?什么是采样定理?采样频率是不是越高越好?放大:提高传感器输出的电压、电流和电荷信号使其的幅值和功率可以进行后续的处理。
调制:将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去,然后利用交流放大器进行放大。
解调:从放大器的输出信号中提取放大的缓变信号。
滤波:使信号中特定的频率成分用过而极大地衰减其他频率成分。
3.在设备故障诊断时,为什么要对测试信号进行频域分析?频域分析法只要是对信号的频率结构进行分析,确定信号是由哪些成分所组成,以及这些频率成分幅值的大小。
通过对故障特征频率及故障特征频率幅值的分析,就可以准确地对设备的故障情况进行诊断。
4.什么是功率信号?什么是能量信号?什么是随机信号?什么是模拟信号?什么是数字信号?功率信号:若信号在区间(-∞,+∞)的能量是无限的。
即dt t x )(2⎰+∞∞-,但它在有限区间(t t ,2t )的平均功率是有限的,即dt t x t t t t )(121212⎰-这种信号称功率信号。
能量信号:当满足时,认为信号的能量是有限的,称为能量有限信号,简称能量信号。
随机信号:是一种不能准确预测且未来瞬时值,也无法用数学关系式来描述的信号。
模拟信号:在所讨论的时间间隔内,对任意时间值,除第一类间断点外都可以给出确定的函数的信号。
数字信号:时间离散而幅值量化,称为数字信号(幅值和时间上都离散的信号)。
5. 试述信号的幅值谱与系统的幅频特性之间的区别。
信号的幅值谱表征信号的幅值随频率的分布情况,幅值特性指方法电路的电压放大倍数与频率的关系。
前者描述信号各频率分量得幅度后者是系统对输入各频率分量得幅度怎么样变化。
6. 周期信号的频谱图有何特点?其傅里叶级数三角函数展开式与复指数函数展开式的频谱有何特点?(1)1.离散性2.谐波性3.收敛性。
(2)周期信号的傅里叶级数三角函数展开式频率谱是位于频率右侧的离散谱,谱线间隔为整数个ω。
实验一电桥加减特性及静态应力测定一、实验目的1、熟悉直流测量电桥的加减特性,利用应变片测量应力的基本原理以及贴片方法;2、掌握静态电阻应变仪的使用方法,熟悉桥路接法及测量的一些影响因素;3、分析应变片组桥与梁受力变形的关系,加深对等强度梁概念的理解。
二、实验用仪器、用品和装置介绍1、BZ2205C型静态电阻应变仪(使用方法见使用说明书);2、QJ-24型直流单臂电桥(测应变片电阻值用);兆欧表(检查应变片与工作片之间的绝缘电阻用);万用表(检查接线情况等);(使用方法见使用说明书);3、等强度梁(实验时在上面贴片,被测构件)、加载砝码;4、电阻应变片,502胶水、电烙铁、酒精等清洗剂、焊接用品等。
三、预习内容及要求1、预习本次实验的讲义及所列仪器的有关内容和贴片方法;图1 等强度梁贴片示意图2、试列出:(1)用补偿片法测量图1中R1~R4四个应变片的应变ε1~ε4的4个电桥接线图,并写出相应的电桥输出公式;(2)用工作片补偿法测量图1中的R 1~R 4四个应变片的应变ε1~ε4的4个电桥接线图,并写出相应的电桥输出公式;(3)将图1中的组成全桥测量,使: a.电桥输出最大应变读数,ε总max =?,画出相应的接桥图;b.电桥输出最小应变绝对值读数,ε总min =?,画出相应的接桥图;四、实验步骤1、在等强度梁的上下面的轴向与横向方向各贴2个应变片,如图1所示,并焊接好连接导线,适当固定,防止导线摆动及短路。
2、算出等强度梁中理论应力计算公式中的常数a 值。
26xG aG bh σ==理 3、用补偿片法,测量出R 1~R 4四个应变片所感受到的应变值ε1~ε4。
4、根据被测构件材料,确定等强度梁的弹性模量E 及泊松比μ。
5、用工作片补偿法(2~3种)测量出R 1~R 4四个应变片所感受到的应变值ε1~ε4,并与第3步骤中测量出来的ε1~ε4值比较。
6、将四个工作应变片接成全桥测量,使: a.电桥输出最大应变读数,ε总max =?;b.电桥输出最小应变读数,ε总min =?;7、试一下环境温度变化对测量应变的影响。
1.测量系统的静态特性是输入量和输出量不随时间变化或变化缓慢时,输出与输入之间的关系。
2.电阻应变效应是指金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。
3.测量误差按性质分为系统误差、随机误差和粗大误差。
4.在光照作用下,物体内电子逸出物体表面,在回路中形成光电流的现象称为外光电效应;在光照作用下,物体导电性能发生改变的现象称为内光电效应。
5.现代测试系统基本型结构包括传感器、信号调理、数据采集、计算机及输出显示、打印等环节。
6.请列举2个超声波传感器可以测量的物理量:厚度、无损探伤、计数、距离等7.为利用电桥的和差特性,提高系统的灵敏度,应使相对桥臂上电阻应变极性相同,相邻桥臂上电阻应变极性相反.8.GPS卫星导航系统由3部分组成,分别是空间星座部分;地面支撑系统;用户设备;9.线性度是指系统输入输出特性与拟合直线的不一致程度,也称非线性误差,常用的直线拟合方法有理论拟合、最小二乘拟合;端点连线拟合等.10.常用的应变片有金属电阻应变片与半导体两大类,其中灵敏度较高的是半导体应变片,线性度较好的是金属应变片。
11.为了加强居民小区的安全,可以在小区围墙上加装红外图像(红外摄像仪)传感器进行昼夜监控。
三. 简答题(共35分,每题5分)1。
检测系统的基本任务是什么?获取有用的信息,即借助专门的设备、仪器、设计合理的实验方法与必需的信号分析及数据处理,获得与被测对象有关的信息,最后将结果进行显示或输入到其它信息处理装置、控制系统。
2.根据电容传感器的工作原理说明它的分类以及能够测量哪些物理参量?根据电容式传感器的工作原理,可分为变间距式、变面积式和变介电常数式,利用极板间距和极板覆盖面积的变化,可以测量直线位移或角位移;通过弹性元件也可以测量力、压力、振动或加速度等;利用介电常数的变化还可以进行一些特殊量的测量,如液位、浓度、厚度、湿度等3.为什么不能用压电传感器测量变化比较缓慢的信号?压电式传感器只有在负载阻抗无穷大、内部也无漏电时,受力后产生的电压(电荷)才能长期保存下来,否则电路将以某时间常数按指数规律放电.这对于测量缓变信号极为不利,必将造成测量误差。
1.测试装置的静态特性指标主要有灵敏度、线性度、回差、精确度一阶系统的动态参数是时间常数τ,二阶系统的动态参数是时间常数τ和阻尼比ξ。
2测试装置的幅频特性描述的是输出信号与输入信号幅值比随输入信号频率变化的关系,相频特性描述的是输出信号与输入信号相位差随输入信号频率变化的关。
2.表征测试装置动态特性的频率响应特性应包括_幅频特性,和_相频特性。
3.将信号x(t)=6sin2t输入时间常数τ=0.5 的一阶装置,则稳态输出的幅值Y0= ,相位滞后φ0=_____,输出信号y(t)= 。
︒-︒当测量较小应变值时,应选用根据压阻效应工作的32,45,32sin(245)t半导体应变片,而测量大应变值时应选用根据电阻应变效应工作的金属电阻应变片。
4.常用的应变片有半导体与金属丝两大类。
对于金属电阻应变片来说:S=1+2μ,而对于半导体应变片来说S=πLE 。
前一种应变片的灵敏度比后一种低5.金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的几何尺寸变化产生的。
6.差动变压器式传感器工作时,如果铁芯做一定频率的往复运动,其输出电压是调制波。
7.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。
11交流电桥的平衡条件为相对桥臂阻抗之模的乘积相等和阻抗角和相等,因此,当桥路相邻两臂为电阻时,则另外两个桥臂应接入电阻性质的元件才能平衡。
12自感式传感器通过改变气隙、面积和有效线圈匝数从而改变线圈的自感量,可将该类传感器分为变气隙式自感式传感器、变面积式自感传感器和螺管式自感传感器。
13压电传感器在使用电荷放大器时,其输出电压几乎不受电缆长度变化的影响。
14压电传感器中的压电片并联时可提高电荷灵敏度,适用于测量缓变信号和以电荷为输出量的场合。
而串联时可提高电压灵敏度,适用于以电压为输出量的场合。
15压电传感器在使用前置放大器时,连接电缆长度的改变,测量系统的灵敏度也将发生变化。
实验六 电桥的和差特性
一、 目的
1.加深理解并验证电桥和差特性,为实测组桥打下基础。
2.掌握静态电阻应变仪全桥测量法。
二、 要求
使用YJD —1型静态电阻应变仪,按照所要求的六种全桥接线进行测量,比较其结果,以验证电桥和差特性分析的结论,电桥相邻两臂应变片有同号变化(应变)时输出电压为两者之差,异号为两者之和(简述为“邻臂同号相减,异号相加”),当相对两臂应变有同号电阻变化时输出电压为两者之和,异号为两者之差(简称为“对臂同号相加,异号相减”)。
三、 实验原理
根据图3—1等臂电桥的输出电压公式:
R
R R R R E U )
(4321∆-∆-∆-∆-
=∆
图3—1 等臂电桥工作情况
可知,通过改变桥臂应变片所受拉压应变情况以改变桥臂电阻变化情况,可使电桥的输出电压具有和差特性。
四、 需用仪器设备和工具材料
调压变压器 1台 YJD —1静动态电阻应变仪 1套
贴好应变片的等强度梁2套
万用表1块
螺丝刀、连接导线等
五、实验步骤
1.按图3—2要求,选用标定梁上所贴应变片组成全桥接入应变仪,接好仪器连接线,检查仪器各开关处于初始位置,请知道教师检查合格后,接通电源,按静态应变测量方法进行仪器调整,直至加载测量。
2.按电桥单臂工作情况(图3—2),对标定梁加载一次(5牛),记下应变仪输出应变读数ε读(με)。
3.同理,如图3—3所示“邻臂同号”和“异号”两种要求,图3—4所示“对臂同号”和“异号”两种要求及图3—5所示“四臂异号”工作要求,分别接线和各加载一次(5牛),记录相应的仪器输出应变读数ε读(每次改变电桥接线时,选择开关均应旋到“A”上,改变后重新调整电桥平衡)。
所得数据填入下表:
4.请指导教师审查实验数据合格后,再关断仪器电源。
整理仪器及实验台。
图3—2 图3—3
图3—4 图3—5
六、 实验报告内容 1.实验基本原理 2.实验数据
(1) 电源电压 (2) 应变片参数
L ×a : R 0 K 0
(3) 应变仪供测量桥电压 (4) 加载记录和计算值
3.对实验过程中出现的问题以实验结果进行分析。
七:附录
YJD —1型静态电阻应变仪使用说明(应变仪及其电源面板见图2—5)
图2—5 电阻应变仪面板图
1、应变仪测量电桥的接法
测量电桥的接法,分全桥、半桥两种。
这在一般测量中,多数采用半桥法,如图2—6a、b所示。
在a、b两种半桥接法中,必须将三孔连接片在面板上A′B′、C′三个接线柱上短路连接。
如果测量距离超过30公尺或在温度变化比较不等情况下,可采全桥测量法(如图2—6c和d)。
2、静态应变测量方法
(1)把应变仪和电源箱上专用连线接好。
(2)按需要将等强度梁上应变片妥善与仪器连接,并注意各接线柱必须旋紧。
(3)按应变片包装盒上注明的灵敏系数K值,调整灵敏系数盘K与之相符。
(4)使微调、中调、粗调三调节旋钮都指在零位。
(5)使用电池时,将选择开关旋到“A”和“B”处,检查A、B电池的电压值是否正常,正常时指针应偏在红格以内,否则将换用新电池,使用电源箱时可不作检查。
(6)将选择开关旋到“预”上,此时指示器指针应向右偏转,用小型螺丝刀伸入仪器右方之(电阻平衡)及(电容平衡)两孔中反复调整,使指示电表的指针指于零位,然后将开关旋到“静”位置再调节(电阻平衡)使指针指于零位。
在“预”、
“静”反复调整几次后,此时电桥即已预调平衡,以后在测量过程中(电容平衡)可不必再动。
(7)如果应变片的阻值相差较大而不能达到平衡时,可将微调或中调盘的旋钮转相应的档数,并记录其“初始应变读数”然后在调整电阻平衡使指针在零位后可测量。
(8)预调平衡达到后,选择开关旋钮“静”位置,仔细观察仪器工作情况三分钟,指示表指针不应有漂移现象。
(9)进行加载,指针偏出时,估计应变量的大小,相应地旋转“微调”的调节旋钮,使指针回到零,将三个调节器所指读数相加,即为应变读数,“—”表示压缩,“+”表示拉伸,如有“初始应变读数”时应减去后计算。
3、动态应变测量方法
(1)在动态测量之前,应按前述静态测量要求进行“静”的平衡并将选择开关按估计被测应变值旋到灵敏度“动1”档或高灵敏度“动2”档。
(2)配用合适的光线示波器振子,跨接在“示波”、“”两接线柱上,即可进行示波记录。
(3)在不需记录情况下,也可用阴极射线示波器接在“示波”、“”两接线柱上,观看动态的波形。