《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》熊詩(shī)波課后習(xí)題答案

1、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)-第三版-熊詩(shī)波等著緒論0-1敘述我國(guó)法定計(jì)量單位的基本內(nèi)容。解答：教材p45,二、法定計(jì)量單位。0-2如何保證量值的準(zhǔn)確和一致？解答：(參考教材p46,二、法定計(jì)量單位五、量值的傳遞和計(jì)量器具檢定)1、對(duì)計(jì)量單位做出嚴(yán)格的定義；2、有保存、史現(xiàn)和傳遞單位的一整套制度和設(shè)備；3、必須保存有基準(zhǔn)計(jì)量器具，包括國(guó)家基準(zhǔn)、副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)等。3、必須按檢定規(guī)程對(duì)計(jì)量器具實(shí)施檢定或校準(zhǔn)，將國(guó)家級(jí)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量單位量值經(jīng)過(guò)各級(jí)計(jì)算標(biāo) 準(zhǔn)傳遞到工作計(jì)量器具。0-3何謂測(cè)量誤差？通常測(cè)量誤差是如何分類表示的？解答：(教材p810,八、測(cè)量誤差)0-4請(qǐng)將下列諸測(cè)量結(jié)果中的絕對(duì)誤差改寫(xiě)為相

2、對(duì)誤差。 loi 82544v7.8 卜 iv(25.048944.00003旭(5.4820.026)g,cnr解答：7.8x104/1 .o 182544 7.6601682/1060.00003/25.04894 1.197655/1060.026/5.482 4.743%00-5 何謂測(cè)量不確定度？國(guó)際計(jì)量局于1980年提出的建議實(shí)驗(yàn)不確定度的規(guī)定建議書(shū) inc-l(1980)的要點(diǎn)是什么？解答：(1)測(cè)量不確定度是表征被測(cè)量值的真值在所處量值范圍的一個(gè)估計(jì)，亦即由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被 測(cè)量值不能肯定的程度。(2)要點(diǎn)：見(jiàn)教材p1l0-6為什么選用電表時(shí)，不但要考慮它的準(zhǔn)確度，而且要

3、考慮它的量程？為什么是用電表時(shí)應(yīng)盡可能 地在電表量程上限的三分之二以上使用？用量程為150v的0.5級(jí)電壓表和量程為30v的1.5級(jí)電壓表分 別測(cè)量25v電壓，請(qǐng)問(wèn)哪一個(gè)測(cè)量準(zhǔn)確度高？解答：(1)因?yàn)槎鄶?shù)的電工儀表、熱工儀表和部分無(wú)線電測(cè)量?jī)x器是按引用誤差分級(jí)的(例如，精度等級(jí)為 0.2級(jí)的電表，其引用誤差為0.2%),而引用誤差=絕對(duì)誤差/引用值其中的引用值一般是儀表的滿度值(或量程)，所以用電表測(cè)量的結(jié)果的絕對(duì)誤差大小與量程有關(guān)。量程越 大，引起的絕對(duì)誤差越大，所以在選用電表時(shí)，不但要考慮它的準(zhǔn)確度，而且要考慮它的量程。(2)從(1)中可知，電表測(cè)量所帶來(lái)的絕對(duì)誤差=精度等級(jí)x量程“00,

4、即電表所帶來(lái)的絕對(duì)誤差是一定的, 這樣，當(dāng)被測(cè)量值越大，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差就越小，測(cè)量準(zhǔn)確度就越高，所以用電表時(shí)應(yīng)盡可能地在電表量程上限的三分之二以上使用。(3j150v的0.5級(jí)電壓表所帶來(lái)的絕對(duì)誤差=0.5xl50/100=0.75v； 30v的1.5級(jí)電壓表所帶來(lái)的絕對(duì)誤 差=1.5x30/100=0.45v。所以30v的1.5級(jí)電壓表測(cè)量精度高。0-7如何表達(dá)測(cè)量結(jié)果?對(duì)某量進(jìn)行8次測(cè)量，測(cè)得值分別為:802.40, 802.50, 802.38, 802.48, 802.42, 802.46, 802.45, 802.43 求其測(cè)量結(jié)果。解答：(1)測(cè)量結(jié)果=樣本平均值士不確定度或

5、x=x + ax=x + =加(2)x = - = 802.44=0.040356= 0.014268所以測(cè)量結(jié)果=802.44+0.0142680-8用米尺逐段丈量一段10m的距離，設(shè)丈量1m距離的標(biāo)準(zhǔn)差為0.2mm。如何表示此項(xiàng)間接測(cè)量的 函數(shù)式？求測(cè)此10m距離的標(biāo)準(zhǔn)差。10解答：(1)l=l1=1乙=0.6mm0-9直圓柱體的直徑及高的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差均為0.5%,求其體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為多少?解答：設(shè)直徑的平均值為7,高的平均值為，體枳的平均值為0,則所以7id2hv =4第一章信號(hào)的分類與描述1-1求周期方波（見(jiàn)圖1乂）的傅里葉級(jí)數(shù)（及指數(shù)函數(shù)形式），劃出同-0和%-3圖，并與表1-1 對(duì)

6、比。圖1-4周期方波信號(hào)波形圖 解答：在一個(gè)周期的表達(dá)式為積分區(qū)間取（-t/2, t/2）c“ = -ljl 兇）14=五一46一知+,/ae-j,mo，dtt。w2 a=j一（cos乃-1）（77=0, l 2, 3,）所以更指數(shù)函數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)為=0, 1, 2, 3,。x4 x1x(0= =-j 5l (1 一cos乃)=-0c兀 /|=x (=0, 1, 2, 3,)a z1 、 cnj =q-cos)h7t_cnr = 0a(1 一 cos /)=0/ no)的頻譜。解答:x(/) = j(rk/ = fae-ydf = av-(a + j27rf)4_ 4(一/2萬(wàn)/)a+ j

7、2兀f 屋+ q兀萬(wàn)2打 丁單邊指數(shù)衰減信號(hào)頻譜圖ouxaiaanq-tan rex(/)1-4求符號(hào)函數(shù)(見(jiàn)圖l-25a)和單位階躍函數(shù)(見(jiàn)圖l-25b)的頻譜。sgn(r)1 -0-1a)符號(hào)函數(shù)b)階躍函數(shù)圖1-25題1-4圖a)符號(hào)函數(shù)的頻譜+1 r0w) = sgn(/)=-1 r 0t0x(1) = sgn(/) = hmx) dtox”尸匚再二力=j：力4； e-y 力=-jx =$sgn(o = limx1 =必扁7t0(/) = 1 2/0b）階躍函數(shù)頻譜t0t(m/o時(shí)根據(jù)傅里葉變換的枳分特性w 11111s=也如吐聲？（/）+科皿r $-%1-5求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)cosg

8、f (見(jiàn)圖1-26)的傅里葉變換。cos coqt 0f)+1w + /o)=/ sinc2 乃丁 (7-/0) + tsinc2w + /0)圖1-26被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)1-6求指數(shù)衰減信號(hào)x(f) = e sincoqt的頻譜指數(shù)衰減信號(hào)可見(jiàn)被截?cái)嘤嘞液瘮?shù)的頻譜等于將矩形脈沖的頻譜一分為二，各向左右移動(dòng)角，同時(shí)譜線高度減小一 半。也說(shuō)明，單一頻率的簡(jiǎn)諧信號(hào)由于截?cái)鄬?dǎo)致頻譜變得無(wú)限寬。解答:sin(%) = (em，- eja,ot)2j所以式/)=單邊指數(shù)衰減信號(hào)= eaa oj 0)的頻譜密度函數(shù)為x)=j： w 加由=q-3z=-i-ja2 + co2根據(jù)頻移特性和疊加性得：x3)4xw

9、.f (。力一%”？2j2j - + 3 4cr + 3+ /)-_ 匆標(biāo)-3-喏).2。/ + (co-a)q)2a2 + o+ coq)2 j cr + (co-a)q)2a2+(co+ a)q)2中，函數(shù)人f)叫做調(diào)制信號(hào)，余弦振蕩cosq/叫做載波。試求調(diào)幅信號(hào)/(/osq/的傅里葉變換，示意畫(huà)出調(diào)幅信號(hào)及其頻譜。又問(wèn)：若力。”時(shí)將會(huì)出現(xiàn)什么情況？圖1-27題1-7圖解：x(f)=/(f)cos(w)尸3) = *()cos(w) = g(er + e-m/)所以mo = 1/)/% +j如 乙乙根據(jù)頻移特性和疊加性得：x (7) =；尸(口一/(g+ ?)乙乙可見(jiàn)調(diào)幅信號(hào)的頻譜等于將

10、調(diào)制信號(hào)的頻譜一分為二，各向左右移動(dòng)載頻。0,同時(shí)譜線高度減小一半。若口。9將發(fā)生混疊。1-8求正弦信號(hào)無(wú)。)=無(wú)0$111(69/ + 9)的均值4、均方值和概率密度函數(shù)p(x)。解答：(1)氏=lim jx(f)df = / sm(cot +夕)出=0 ,式中7；=之一正弦信號(hào)周期 了分丁加tq jocd,、，3、,1 產(chǎn)，, 3- v f7o i-cos2(cot +(p) j x02(2) = lim-jox-(/)d/ = -jo vsm-( + d/ = d/ = 12o】onn(3)在一個(gè)周期內(nèi)tx0 = 乙 + af2 = 2aztt。a /pxx(ox + ax=lnn- =

11、 - = f ttt/、 v px x(/) )其中 = a(10)x01 = /1 x 0.5 0.499, % = (10) = -aictan(0.005x 10) “ -2.8671 + (0.005x10/y0, = a(100)% = ,x0.2 念 0.179 ,71 + (0.005x100/(p, = - aictan(0.005 x 100) -26.57所以穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為 y(t) = 0.499 cos(l or- 2.86) + 0.179cos(100r- 71.57)2-4氣象氣球攜帶一種時(shí)間常數(shù)為15s的一階溫度計(jì)，以5m/s的上升速度通過(guò)大氣層。設(shè)溫度按每升 高3

12、0m下降05的規(guī)律而變化，氣球?qū)囟群透叨鹊臄?shù)據(jù)用無(wú)線電送回地面。在3000m處所記錄的溫 度為tc。試問(wèn)實(shí)際出現(xiàn)tc的真實(shí)高度是多少？解：該溫度計(jì)為一階系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)設(shè)為“()=!。溫度隨高度線性變化，對(duì)溫度計(jì)來(lái)說(shuō)相155 + 1當(dāng)于輸入了一個(gè)斜坡信號(hào)，而這樣的一階系統(tǒng)對(duì)斜坡信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)滯后時(shí)間為時(shí)間常數(shù)l15s,如果不計(jì) 無(wú)線電波傳送時(shí)間，則溫度計(jì)的輸出實(shí)際上是15s以前的溫度，所以實(shí)際出現(xiàn)tc的真實(shí)高度是hx=h-v?-3000-5x 15=2925m2-5想用一個(gè)一階系統(tǒng)做100hz正弦信號(hào)的測(cè)量，如要求限制振幅誤差在5%以內(nèi)，那么時(shí)間常數(shù)應(yīng) 取多少？若用該系統(tǒng)測(cè)量50hz正弦信號(hào)

13、，問(wèn)此時(shí)的振幅誤差和相角差是多少？解：設(shè)該一階系統(tǒng)的頻響函數(shù)為=提時(shí)間常數(shù)1+1 -/ xloo%穩(wěn)態(tài)響應(yīng)相對(duì)幅值誤差5 = |a()-l|xloo% =令長(zhǎng)5%,5 100hz,解得w523rs0如果r50hz,則/x相對(duì)幅值誤差：b= 1-/1xl00%= 1-/1x100%1.3%ql + qbf )2 j jl + (2;rx 523x10x50)2 ,相角差：貝 = -aictanqf) = -arctaii(2x523x10x50)-9332-6試說(shuō)明二階裝置阻尼比7多采用0698的原因。解答：從不失真條件出發(fā)分析。4在0.707左右時(shí)，幅頻特性近似常數(shù)的頻率范圍最寬，而相頻特性曲

14、 線最接近直線。2-7將信號(hào)cos以輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為“=1/(曰+1)的一階裝置后，試求其包括瞬態(tài)過(guò)程在內(nèi)的輸出 的表達(dá)式。解答：令x(/)=cos，則x=r，所以s- + 刃-y(s) = h (s)x(5)=ts + l s2 + cct利用部分分式法可得到y(tǒng)(s)=1 1 1 1 1 11 +(5 尸 lt 2(1 + )s - jco 2(1- jtcd) s + jcoi d利用逆拉普拉斯變換得到1-111)，(/) = /廿=m 7那 +1 + (。7)-2(1+ jrco) 2(1-。)1-4切+6-網(wǎng)_/0.切_6-加)l + (iyr)22l + (ry)2=7 cos+

15、orsinw 6一 + (rcoyl1+(rcoycos(w - aictan cot) -2-8求頻率響應(yīng)函數(shù)為3155072/(1 + 0.01jg)(1577536+ 1760j3-h)的系統(tǒng)對(duì)正弦輸入式f)=10sin(623) 的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的均值顯示。將n=800hz, 0.012475a=12.475ma3） （/2-/i）/ix100%=0.2%4）電流變化量太小，很難從電流表中讀出。如果采用高靈敏度小量程的微安表，則量程不夠，無(wú)法 測(cè)量12.5ma的電流；如果采用亳安表，無(wú)法分辨0.025ma的電流變化。一般需要電橋來(lái)測(cè)量，將無(wú)應(yīng)變 時(shí)的靈位電流平衡掉，只取有應(yīng)變時(shí)的微小輸出量，

16、并可根據(jù)需要采用放大器放大。3-5電感傳感器（自感型）的靈敏度與哪些因素有關(guān)？要提高靈敏度可采取哪些措施？采取這些措施會(huì)帶 來(lái)什么樣后果？解答：以氣隙變化式為例進(jìn)行分析。dln認(rèn) 43 = =；d8 25又因?yàn)榫€圈阻抗z=說(shuō),所以靈敏度又可寫(xiě)成s_dz _一芥一 2了由上式可見(jiàn)，靈敏度與磁路橫截面積a。、線圈匝數(shù)n、電源角頻率外 鐵芯磁導(dǎo)率o,氣隙布有關(guān)。 如果加大磁路橫截面積a。、線圈匝數(shù)n、電源角頻率以 鐵芯磁導(dǎo)率o,減小氣隙6,都可提高靈敏度。加大磁路橫截面積ao、線圈匝數(shù)n會(huì)增大傳感器尺寸，重量增加，并影響到動(dòng)態(tài)特性：減小氣隙噲 增大非線性。3-6電容式、電感式、電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量

17、電路有何異同？舉例說(shuō)明。解答：電容式傳感器的測(cè)量電路調(diào)幅電路，諧振式調(diào)幅電路 電橋電路調(diào)頻電路悻喋運(yùn)算放大器電路二極管t型網(wǎng)絡(luò) 差動(dòng)脈寬調(diào)制電路 極化電路等自感型變磁阻式電感傳感器的測(cè)量電路:諧振式調(diào)幅電路惠斯登電橋變壓器電橋 緊耦介電感臂電橋 、帶相敏檢波的電橋等調(diào)頻電路調(diào)相電路等電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路：電橋電路（直流電橋和交流電橋）。相同點(diǎn)：都可使用電橋電路，都可輸出調(diào)幅波。電容、電感式傳感器都可使用調(diào)幅電路、調(diào)頻電路等。 不同點(diǎn)：電阻應(yīng)變式傳感器可以使用直流電橋電路，而電容式、電感式則不能。另外電容式、電感式 傳感器測(cè)量電路種類繁多。3-7 一個(gè)電容測(cè)微儀，其傳感器的圓形極板半徑r=

18、4mm,工作初始間隙b=0.3mm,問(wèn)：1）工作時(shí)，如果 傳感器與工件的間隙變化量6=1卜3時(shí)，電容變化量是多少？ 2）如果測(cè)量電路的靈敏度，=100mv/pf, 讀數(shù)儀表的靈敏度sz=5格/mv,在b=lpm時(shí),讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？c =解：1 ），一心+八5 =心(心+心廣 5：8.85xl()t2xlx;rx(4xl07f (土卜10巧(0.3x10-3)24.94x10-15f = 4.94 x w3pf2 ） b=sis2ac=100x5x（4.94x10-2.47 格答：3-8把一個(gè)變阻器式傳感器按圖3-85接線。它的輸人量是什么？輸出量是什么？在什么樣條件下它的輸出 量與

19、輸人量之間有較好的線性關(guān)系？解答：輸入量是電刷相對(duì)電阻元件的位移x,輸出量為電刷到端點(diǎn)電阻尺。如果接入分壓式測(cè)量電路，則 輸出量可以認(rèn)為是電壓，小輸出電阻與輸入位移成線性關(guān)系。= x上+ x,輸出電壓與輸入位移成非線性關(guān)系。l=r 丫 r x x/(i)1 + / (1)lr alf xxlpl ppy由上式可見(jiàn)，只有當(dāng)rp/%0時(shí)，才有。=一生xx。所以要求后續(xù)測(cè)量?jī)x表的輸入阻抗心要遠(yuǎn)大于變阻器式傳感器的電阻rp，只有這樣才能使輸出電壓和輸入位移有較好的線性關(guān)系。3-9試按接觸式與非接觸式區(qū)分傳感器，列出它們的名稱、變換原理，用在何處？解答：接觸式：變阻器式、電阻應(yīng)變式、電感式（渦流式除外）

20、、電容式、磁電式、壓電式、熱電式、廣 線式、熱敏電阻、氣敏、濕敏等傳感器。非接觸式：渦電流式、光電式、熱釋電式、霍爾式、固態(tài)圖像傳感器等。可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量的是：電容式、光纖式等傳感器。3-10欲測(cè)量液體壓力，擬采用電容式、電感式、電阻應(yīng)變式和壓電式傳感器，請(qǐng)繪出可行方案原理圖，并 作比較。3-11 一壓電式壓力傳感器的靈敏度s=90pc/nipa,把它和一臺(tái)靈敏度調(diào)到0.005v/pc的電荷放大器連接， 放大器的輸出又接到一靈敏度已調(diào)到20mme的光線示波器上記錄，試?yán)L出這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的框圖，并計(jì)算 其總的靈敏度。解：框圖如下-壓力傳感器 lj電荷放大器|光線示波器 各裝置串聯(lián)，如果忽略負(fù)載效

21、應(yīng)，則總靈敏度s等于各裝置靈敏度相乘，即 s=ax，ap=90x0.005x20=9min/mpa。3-12光電傳感器包含哪兒種類型？各有何特點(diǎn)？用光電式傳感器可以測(cè)量哪些物理量？解答：包括利用外光電效應(yīng)工作的光電傳感器、利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電傳感器、利用光生伏特效應(yīng)工 作的光電傳感器三種。外光電效應(yīng)（亦稱光電子發(fā)射效應(yīng)）一光線照射物體，使物體的電子逸出表面的現(xiàn)象，包括光電管和 光電倍增管。內(nèi)光電效應(yīng)（亦稱光導(dǎo)效應(yīng)）一物體受到光線照射時(shí)，物體的電子吸收光能是其導(dǎo)電性增加，電阻率 下降的現(xiàn)象，有光敏電阻和由其制成的光導(dǎo)管。光生伏特效應(yīng)一光線使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)。如遙控器，自動(dòng)門(mén)（熱釋電紅

22、外探測(cè)器），光電鼠標(biāo)器，照相機(jī)自動(dòng)測(cè)光計(jì)，光度計(jì)，光電耦合器， 光電開(kāi)關(guān)（計(jì)數(shù)、位置、行程開(kāi)關(guān)等），濁度檢測(cè)，火災(zāi)報(bào)警，光電閱讀器（如紙帶閱讀機(jī)、條形碼讀出 器、考卷自動(dòng)評(píng)閱機(jī)等），光纖通信，光纖傳感，ccd,色差，顏色標(biāo)記，防盜報(bào)警，電視機(jī)中亮度自動(dòng) 調(diào)節(jié)，路燈、航標(biāo)燈控制，光控?zé)糇魳?lè)石英鐘控制（晚上不奏樂(lè)），紅外遙感、干手器、沖水機(jī)等。在ccd圖象傳感器、紅外成像儀、光纖傳感器、激光傳感器等中都得到了廣泛應(yīng)用。3-13何謂霍爾效應(yīng)？其物理本質(zhì)是什么？用霍爾元件可測(cè)哪些物理量？請(qǐng)舉出三個(gè)例子說(shuō)明。解答：霍爾（hall）效應(yīng)：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過(guò)薄片時(shí)，則在垂直于電流和

23、磁場(chǎng)方 向的兩側(cè)面上將產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),產(chǎn)生的電位差稱為霍爾電勢(shì)?；魻栃?yīng)產(chǎn)生的機(jī)理（物理本質(zhì)）：在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電荷受到磁場(chǎng)力無(wú)（稱為洛侖茲力）作用，而向 垂直于磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)方向的方向移動(dòng)，在兩側(cè)面產(chǎn)生正、負(fù)電荷積累。應(yīng)用舉例：電流的測(cè)量，位移測(cè)量，磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量，力測(cè)量；計(jì)數(shù)裝置，轉(zhuǎn)速測(cè)量（如計(jì)程表等）, 流量測(cè)量，位置檢測(cè)與控制，電子點(diǎn)火器，制做霍爾電機(jī)一無(wú)刷電機(jī)等。3-14試說(shuō)明壓電式加速度計(jì)、超聲換能器、聲發(fā)射傳感器之間的異同點(diǎn)。解答：相同點(diǎn)：都是利用材料的壓電效應(yīng)（正壓電效應(yīng)或逆壓電效應(yīng)）。不同點(diǎn)：壓電式加速度計(jì)利用正壓電效應(yīng)，通過(guò)慣性質(zhì)量快將振動(dòng)加速度轉(zhuǎn)換成力作用于壓

24、電元件， 產(chǎn)生電荷。超聲波換能器用于電能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。利用正、逆壓電效應(yīng)。利用逆壓電效應(yīng)可用于清洗、焊 接等。聲發(fā)射傳感器是基于晶體組件的壓電效應(yīng)，將聲發(fā)射波所引起的被檢件表面振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的換 能設(shè)備，所有又常被人們稱為聲發(fā)射換能器或者聲發(fā)射探頭。材料結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生位錯(cuò)-滑移-微裂紋形成-裂紋擴(kuò)展-斷裂，以彈性波的形式釋放出應(yīng)變能 的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。聲發(fā)射傳感器不同于加速度傳感器，它受應(yīng)力波作用時(shí)靠壓電晶片自身的諧振變形把被檢試件表面振 動(dòng)物理量轉(zhuǎn)化為電量輸出。3-15有一批渦輪機(jī)葉片，需要檢測(cè)是否有裂紋，請(qǐng)舉出兩種以上方法，并闡明所用傳感器的工作原理。 渦電流傳感器，紅

25、外輻射溫度測(cè)量，聲發(fā)射傳感器（壓電式）等。3-16說(shuō)明用光纖傳感器測(cè)量壓力和位移的工作原理，指出其不同點(diǎn)。解答：微彎測(cè)壓力原理：力f微彎板一光纖變形f光纖傳遞的光強(qiáng)變化。微彎測(cè)位移原理：位移f微彎板-光纖變形-光纖傳遞的光強(qiáng)變化。不同點(diǎn)：壓力需要彈性敏感元件轉(zhuǎn)換成位移。3-17說(shuō)明紅外遙感器的檢測(cè)原理。為什么在空間技術(shù)中有廣泛應(yīng)用？舉出實(shí)例說(shuō)明。解答：紅外遙感就是遠(yuǎn)距離檢測(cè)被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量。空間技術(shù)中利用飛船、航天飛機(jī)、衛(wèi)星等攜帶 的紅外遙感儀器可以實(shí)現(xiàn)很多對(duì)地、對(duì)空觀測(cè)任務(wù)。如觀測(cè)星系，利用衛(wèi)星遙測(cè)技術(shù)研究地殼斷層分布、探 討地震前兆，衛(wèi)星海洋觀測(cè)等。3-18試說(shuō)明固態(tài)圖像傳感器（cc

26、d器件）的成像原理，怎樣實(shí)現(xiàn)光信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程，在工 程測(cè)試中有何應(yīng)用？ccd固態(tài)圖像傳感器的成像原理：mos光敏元件或光敏二極管等將光信息轉(zhuǎn)換成電荷存儲(chǔ)在ccd的 mos電容中，然后再控制信號(hào)的控制下將mos電容中的光生電荷轉(zhuǎn)移出來(lái)。應(yīng)用：如冶金部門(mén)中各種管、線、帶材軋制過(guò)程中的尺寸測(cè)量，光纖及纖維制造中的絲徑測(cè)量，產(chǎn)品 分類，產(chǎn)品表面質(zhì)量評(píng)定，文字與圖象識(shí)別，傳真，空間遙感，光譜測(cè)量等。3-19在軋鋼過(guò)程中，需監(jiān)測(cè)薄板的厚度，宜采用那種傳感器？說(shuō)明其原理。解答：差動(dòng)變壓器、渦電流式、光電式，射線式傳感器等。3-20試說(shuō)明激光測(cè)長(zhǎng)、激光測(cè)振的測(cè)量原理。解答：利用激光干涉測(cè)量技術(shù)。3

27、-21選用傳感器的基本原則是什么？試舉一例說(shuō)明。解答：靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、可靠性、精確度、測(cè)量方法、體枳、重量、價(jià)格等各方面綜合考慮。第四章信號(hào)的調(diào)理與記錄4-1以阻值r=120q、靈敏度sg=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120q的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3v, 并假定負(fù)載電阻為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?”和2000ii時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并 比較兩種情況下的靈敏度。解：這是一個(gè)等臂電橋，可以利用等比電橋和差特性表達(dá)式求解。=2日時(shí)：?jiǎn)伪圯敵鲭妷海?1 =5(/ =ix2x2xlo-5x3 = 3xlo-5v=3pv4 r右？4雙臂輸出電壓：u=-u=su=-x2x2

28、xw6x3 = 6xio-6v = 6|.1v2 r，25=2000卜i 時(shí)：?jiǎn)伪圯敵鲭妷海?1(7=1x2x2000x10-6x3 = 3x10-3v = 3mv4 /?4雙臂輸出電壓：(/ =i t/ =-x2x2oooxlo-|z1|z3|=|z2|z4|, (pkp5=(pl(f由于導(dǎo)線分布、各種寄生電容、電感等的存在，光有電阻平衡是不能實(shí)現(xiàn)阻抗模和阻抗角同時(shí)達(dá)到平 衡，只有使用電阻、電容兩套平衡裝置反藥調(diào)節(jié)才能實(shí)現(xiàn)電橋阻抗模和阻抗角同時(shí)達(dá)到平衡。44用電阻應(yīng)變片接成全橋，測(cè)量某一構(gòu)件的應(yīng)變，已知其變化規(guī)律為&/)=4cos 1 or+bcos 100/如果電橋激勵(lì)電壓/fo=fsml

29、oooo6試求此電橋的輸出信號(hào)頻譜。解：接成等臂全橋，設(shè)應(yīng)變片的靈敏度為sg,根據(jù)等臂電橋加減特性得到a ouo = - -uc = s7(i)ue = s.(coslor + bcosloo/jfsin 10000/ r=s/2sin（l000/-）（穩(wěn)態(tài)輸出）4相對(duì)輸入出，輸出幅值衰減為50 （衰減了-3db）,相位滯后工。44.11已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)h 1一；- i+jcot式中d.05s。當(dāng)輸入信號(hào)x（0=0.5cos（100.2cos（100145。）時(shí),求其輸出）,并比較y（f）與的幅值與相 位有何區(qū)別。解：a（6?） = 1:, （pco） = - aictan tcd

30、y/1 + （tcd）2a(10)=-0.894， 或 10) = - aictan(0.05 x 10) -26.671 +(0.05xl0)2a(100) = , 0.196 ,以 100) = -aictan(0.05 x 100) -78.771 + (0.05x100/y(t)=0.5 xa(l o)cosl 0/+ 隊(duì) 10)+0.2xa( 100)cosl 00m5+ 隊(duì) 100)=0.447 cos(10r-26.6)+0.039cos(100r-123.70)比較：輸出相對(duì)輸入，幅值衰減，相位滯后。頻率越高，幅值衰減越大，相位滯后越大。4-12若將高、低通網(wǎng)絡(luò)直接串聯(lián)（見(jiàn)圖4

31、-46）,問(wèn)是否能組成帶通濾波器？請(qǐng)寫(xiě)出網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)，并分 析其幅、相頻率特性。肥圖446題4-12圖解：h(s) =一十-rr25 + (j + r2 + r3)5 + ltl=rc,玲=&c?,c?“()=一、憶7匹。+ /(j + r2 + rja)+1a(g) =l)- + g + r2 + q)研tyco叭)=aictana（0）=0, 0）=兀/2； a（8）=0, 8尸-兀/2,可以組成帶通濾波器，如下圖所示。bode diagram 0 10-110101102103104frequency （rad/sec）4-13 一個(gè)磁電指示機(jī)構(gòu)和內(nèi)阻為民的信號(hào)源相連，其轉(zhuǎn)角獅n信號(hào)源

32、電壓ui的關(guān)系可用二階微分方程來(lái)描 述，即i d26 nab d（9 八 nab rr-+ 0=ur d/2 r（k + rj 5 八凡 + ）設(shè)其中動(dòng)圈部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/為2.5xlo5kg.m，彈簧剛度為10*3.1dl線圈匝數(shù)為100,線圈橫截 面積a為10-4r線圈內(nèi)阻r為75q,磁通密度8為150wb m和信號(hào)內(nèi)阻凡為125q： 1）試求該系統(tǒng) 的靜態(tài)靈敏度（radv】）。2）為了得到0.7的阻尼比，必須把多大的電阻附加在電路中？改進(jìn)后系統(tǒng)的靈 敏度為多少？nabnab rm 廠、小_ (a _nk + rj_r(k +凡)7_ k球解： 1 ) n (s) = -t-zz=77；=

33、-7a i52+ nab” ab j s-+24s +河r mk + rj/ mk + rj i式中：cdn =尸 _1 nab k，-2所（凡+凡）nabm& 十 rj靜態(tài)靈敏度:k=. 0*10一*5。=7.51ad. w r(k + rj 10-(125 + 75)阻尼比：4 =1 nab2所(人+凡)2,2.5xlo100x10x150 0 -一、23.7175乂10-3(125 + 75)固有角頻率：(on = . = j1 _= = 20iads-1v i v 2.5x10 2)設(shè)需串聯(lián)的電阻為七 則1 nab1100x107x15025(風(fēng) + ( + r) 2,2.5x10-5

34、x10-3 (125+ 75 +a)解得：r = 75o2_ - 200 6576.3q 0.7x723改進(jìn)后系統(tǒng)的靈敏度：k =nab100xw4x150r(r + r1 + r) 10-3 x (125+ 75 + 6576.3)、0.22hadvt第五章信號(hào)處理初步5-1求力的自相關(guān)函數(shù)?！?/0.0) o (r x 2t=4 )+%)+&)+& t_tx2(t)x2(t + t)dt因?yàn)樗ぬ?，所以凡x,(7)= 0 , r,7 (7)= 。 a -* 4又因?yàn)閮?nèi)和心為周期信號(hào)，所以r =4 cos(如 十 %)a cos 屹(7 + r) + 如力 1 14/ + g + /(/ + 7)+ gcos4/ + 0i_/(/ + zj_%df=2t7 j, cos (2oj + 怨 + 2%) clt + j； cos(一例 r)力a2n7 a 2=0 + - t cos(r) = cos(r)27；2工_2a -同理可求得 人(r) =，cos(qzj 2a 2a2所以 r) = rxi (r) + rj (r)=+ cosqt) +cos( w) 225-3求方波