测试工程习题答案45
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1
42答：阻尼比的值采用0.6～0.7时可以获得比较合适的综合性能。
首先看幅频特性：当0.6ζ
≤
时，谐振峰值较大，影响带宽；
当0.7ζ
≥
时，幅频曲线单调下降，也影响带宽。
当0.6~0.7ζ
=
时，谐振峰值的影响较小，基本可忽略，又不致使幅频曲线过早衰减，从
而增大带宽。所以这是合适的阻尼比。
在相频特性上，此时相频特性接近于直线，即与频率基本成正比，符合不失真测量条件。
同时，从时域看，阻尼比在此区间时，二个重要的时域指标超调量和调节时间均较佳。
［评］要点1：注重幅频特性，提及相频特性；
要点2：讲清阻尼比不能太大也不能太小；
(阻尼比的精确设计在工程上很难实现，只能确定大致范围。计算精度太高无意义。)
45答：
不失真测量的条件是：()Akω
=
（幅频特性）、
0()tϕωω
=−
（相频特性）
（1）分析测量系统的幅频特性：一个实际测量系统的幅频特性只能在一定频率范围内保持平
直（通频带），优良的测量系统通频带更宽些。随着输入信号频率的增加，测量系统的幅频特性总是
要衰减的。
（2）一个理想的周期三角波信号，其频谱是无限的，即其傅氏级数中包含的高次谐波是无限
的（谐波是无穷级数）。
因此对于高次谐波，测量系统不能保持恒比例输出，理论上必将产生失真。如果在工程实际中，
这些高次谐波的幅值比较小，并不占主导成份，有时甚至可以忽略不计（比如信号频率已经超出了
工作频率范围）。这可以称为工程意义上的不失真。
［评］回答关键词：
测量系统的通频带；周期信号的高次谐波；产生滤波造成误差。
实践中，如果该误差未超差，或在工作频率范围之外，即所谓工程意义上的不失真。
［典型错误］理由不充分：因为有误差，所以……
［典型错误］未提及通频带(频率范围)因素
46答：
（1）框图
信号传递路线：压电传感器→电荷放大器→笔式记录仪
（2）各环节灵敏度： S1 → S2 → S3 其中：
190SpCMPa=，
20.005SVpC=，
320SmmV=
总灵敏度：
123
900.005209SSSS
pCMPaVpCmmVmmMPa=××
=××=
（3）当压力变化为3.5PMPaΔ=
时记录笔的偏移量Y是：
93.531.5mm
YSPMPamm
MPa=Δ=×=
[评] 单位运算无或不足是普遍通病。
被测量
压电传感器
S1 电荷放大器
S2 笔式记录仪
S3 2
58解： 一阶装置的幅频特性为：
21
(),
1)Aωτ
ωτ
+=
(为时间常数
(1) 由于静态灵敏度S=1，故相对幅值误差ε
公式为：()1100%Aεω
=−×
已知允许误差5%ε
≤
，且1)(≤ω
A
单调下降，因此要求95.0%95)(=≥ω
A
即：
21
()
15
)0.9Aω
ωτ≥
+=
(
2110.3287
1
0.95ω
ττ≤−≈
已知τ=0.001s, 代入上式后求得该装置所能测量的正弦信号的最高频率：
328.7/secradω
≤
或 52.31
2fHzω
π=≤
(2) 正弦信号周期为T=0.02秒，则信号圆频率为
2
314.16/secrad
Tπ
ω
==≤
代入幅频公式：
2211
()0.954
1)1314.160.001)Aω
ωτ==
++×=
((
因此幅值误差为
1()10.9540.0464.6%Aω
−−===
［典型错误］频率f的单位是Hz，频率ω
的单位是/secrad
；
［典型错误］百分号遗漏。
207答：
工作原理：
金属电阻应变片工作原理：金属电阻应变片的工作原理基于其几何尺寸改变，使电阻值随之改
变，即电阻应变效应。（简言之：金属应变片随材料应变产生机械形变，引起阻值变化——称为电阻
应变效应。）
半导体应变片工作原理：利用半导体材料受载荷作用时，由应力引起电阻率的变化，即压阻效
应。（简言之：半导体应变片受到应变时，其电阻率发生变化，引起阻值变化—— 称为压阻效应。）
优缺点：
金属式电阻应变片传感器使用极为广泛, 线性度好、成本低、使用方便；
半导体式电阻应变片灵敏度极高、机械滞后小、横向效应小、体积小；温度稳定性、可重复性
差、非线性误差大。
选用：
当测量较小应变值时，或安装空间有特殊要求时，可考虑采用半导体应变片，而测量大应变值
时可选用金属电阻应变片。
［要点］ 机械形变, 电阻率, 线性度好, 灵敏度高, 根据应变值大小选用。
［评］典型错误：
1. 部分同学写成：“利用金属材料的电阻定律”？未具体回答，不得要领。 3
2. 部分同学写：“应根据具体情况选用。”过于笼统，等于没说，皮球又踢回来了！
3. 部分同学写：“对测量结果要求高的选用半导体应变片。”这是错误的，具体什么要求？如果
一般意义上指的是精度，那就反过来了。
4. 部分同学写：“金属应变片适用于导体形变引起电阻的变化，半导体应变片适用于半导体电
阻率引起电阻的变化。”荒唐的逻辑错误！选用嘛显然是指应用时选哪种应变片。要针对测力（或测
应变）回答。
209答：
[常见错误] 很多画成全桥
EV
out R
2
R
RR
1
F
R
1
R
2
