測(cè)試技術(shù)課后答案全集—第三版

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上緒論0-1 敘述我國(guó)法定計(jì)量單位的基本內(nèi)容。答：我國(guó)的法定計(jì)量單位是以國(guó)際單位制(SI)為基礎(chǔ)并選用少數(shù)其他單位制的計(jì)量單位來組成的。1基本單位根據(jù)國(guó)際單位制(SI)，七個(gè)基本量的單位分別是：長(zhǎng)度米(Metre)、質(zhì)量千克(Kilogram)、時(shí)間秒(Second)、溫度開爾文(Kelvn)、電流安培(Ampere)、發(fā)光強(qiáng)度坎德拉(Candela)、物質(zhì)的量摩爾(Mol。 它們的單位代號(hào)分別為：米(m)、千克(kg)、秒(s)、開(K)、安(A)、坎(cd)、摩(mol)。 國(guó)際單位制(SI)的基本單位的定義為： 米(m)是光在真空中，在1s的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路程的長(zhǎng)

2、度。 千克(kg)是質(zhì)量單位，等于國(guó)際千克原器的質(zhì)量。 秒(s)是銫-133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷對(duì)應(yīng)的輻射個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間。安培(A)是電流單位。在真空中，兩根相距1m的無限長(zhǎng)、截面積可以忽略的平行圓直導(dǎo)線內(nèi)通過等量恒定電流時(shí)，若導(dǎo)線間相互作用力在每米長(zhǎng)度上為210-7N，則每根導(dǎo)線中的電流為1A。 開爾文(K)是熱力學(xué)溫度單位，等于水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的127316。 摩爾(mol)是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0012kg碳-12的原子數(shù)目相等。使用摩爾時(shí)，基本單元可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子，或是這些粒子的特定組合。 坎德拉(cd)是一光源在給定方向

3、上的發(fā)光強(qiáng)度，該光源發(fā)出頻率為5401012Hz的單色輻射，且在此方向上的輻射強(qiáng)度為1683Wsr。 2輔助單位 在國(guó)際單位制中，平面角的單位弧度和立體角的單位球面度未歸入基本單位或?qū)С鰡挝?，而稱之為輔助單位。輔助單位既可以作為基本單位使用，又可以作為導(dǎo)出單位使用。它們的定義如下： 弧度(rad)是一個(gè)圓內(nèi)兩條半徑在圓周上所截取的弧長(zhǎng)與半徑相等時(shí)，它們所夾的平面角的大小。 球面度(sr)是一個(gè)立體角，其頂點(diǎn)位于球心，而它在球面上所截取的面積等于以球半徑為邊長(zhǎng)的正方形面積。 3導(dǎo)出單位 在選定了基本單位和輔助單位之后，按物理量之間的關(guān)系，由基本單位和輔助單位以相乘或相除的形式所構(gòu)成的單位稱為導(dǎo)出

4、單位。0-2 如何保證量值的準(zhǔn)確和一致？答：通過對(duì)計(jì)量器具實(shí)施檢定或校準(zhǔn)，將國(guó)家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量單位量值經(jīng)過各級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作計(jì)量器具，以保證被測(cè)對(duì)象量值的準(zhǔn)確和一致。在此過程中，按檢定規(guī)程對(duì)計(jì)量器具實(shí)施檢定的工作對(duì)量值的準(zhǔn)確和一致起著最重要的保證作用，是量值傳遞的關(guān)鍵步驟。 0-3 何謂測(cè)量誤差？通常測(cè)量誤差是如何分類、表示的？答：測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之差稱為測(cè)量誤差。根據(jù)誤差的統(tǒng)計(jì)特征將誤差分為：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差。實(shí)際工作中常根據(jù)產(chǎn)生誤差的原因把誤差分為：器具誤差、方法誤差、調(diào)整誤差、觀測(cè)誤差和環(huán)境誤差。常用的誤差表示方法有下列幾種：（1）絕對(duì)誤差測(cè)量誤差=測(cè)量結(jié)果-真值（

5、2）相對(duì)誤差相對(duì)誤差=誤差真值當(dāng)誤差值較小時(shí)，可采用相對(duì)誤差誤差測(cè)量結(jié)果（3）引用誤差引用誤差=絕對(duì)誤差引用值（量程）（4）分貝誤差分貝誤差=20lg(測(cè)量結(jié)果真值)對(duì)于一部分的量(如廣義功)，其分貝誤差需改用下列公式：分貝誤差=10lg(測(cè)量結(jié)果真值) 0-4 請(qǐng)將下列諸測(cè)量結(jié)果中的絕對(duì)誤差改寫為相對(duì)誤差： 1V78V (2504894000003)g (54820026)gcm2答： 0-5 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INC1（1980）的要點(diǎn)是什么？答：測(cè)量不確定度是對(duì)被測(cè)量真值不能肯定的誤差范圍的一種評(píng)定，是測(cè)量誤差量值分散性的衡量指標(biāo)。

6、測(cè)量結(jié)果應(yīng)帶有這樣一個(gè)指標(biāo)。只有知道測(cè)量結(jié)果的不確定度時(shí)，此測(cè)量結(jié)果才有意義和用處。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INC1（1980）的要點(diǎn)是：測(cè)量不確定度一般包含若干個(gè)分量，按其數(shù)值評(píng)定方法將它們歸并為A和B兩類分量。A類分量都用估計(jì)的方差 （或估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)差）和自由度來表征。必要時(shí)應(yīng)給出估計(jì)的協(xié)方差。B類分量用某種量來表征?？梢哉J(rèn)為量是假設(shè)存在的相應(yīng)方差的近似。量可以像方差那樣處理，而量也可以像標(biāo)準(zhǔn)差那樣處理。必要時(shí)應(yīng)給出協(xié)方差，它可按類似的方法處理。A類分量與B類分量可用通常合成方差的方法合成，所得的結(jié)果稱為合成不確定度，并按“標(biāo)準(zhǔn)偏差”來看待。合成不確定度具有概

7、率的概念；若為正態(tài)分布，合成不確定度的概率為6827。如有必要增加置信概率，則可將合成不確定度乘上與置信概率相對(duì)應(yīng)的置信因子，作為測(cè)量結(jié)果的總不確定度。但此時(shí)必須對(duì)置信因子或置信概率的大小加以說明。 0-6 為什么選用電表時(shí)，不但要考慮它的準(zhǔn)確度，而且要考慮它的量程？為什么使用電表時(shí)應(yīng)盡可能在電表量程上限的三分之二以上使用？用量程為150V的05級(jí)電壓表和量程為30V的15級(jí)電壓表分別測(cè)量25V電壓，請(qǐng)問哪一個(gè)測(cè)量準(zhǔn)確度高？答：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB776-76測(cè)量指示儀表通用技術(shù)條件規(guī)定，電測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)a分為：01、02、05、10、15、25、50共7級(jí)。它們的最大引用誤差不能超過儀表準(zhǔn)

8、確度等級(jí)指數(shù)a的百分?jǐn)?shù)，即 依照上述規(guī)定，電測(cè)量?jī)x表在使用時(shí)所產(chǎn)生的最大可能誤差可由下式求出【例】某10級(jí)電壓表，量程為300V，當(dāng)測(cè)量值分別為U1=300V、U2=200V、U3=100V時(shí)，試求出測(cè)量值的（最大）絕對(duì)誤差和示值相對(duì)誤差。 絕對(duì)誤差各測(cè)量值的相對(duì)誤差 由上例不難看出：測(cè)量?jī)x表產(chǎn)生的示值測(cè)量誤差不僅與所選儀表等級(jí)指數(shù)a有關(guān)，而且與所選儀表的量程有關(guān)。量程Am和測(cè)量值A(chǔ)x相差愈小，測(cè)量準(zhǔn)確度愈高。所以，在選擇儀表量程時(shí)，測(cè)量值應(yīng)盡可能接近儀表滿度值，一般不小于滿度值的2/3。這樣，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差將不會(huì)超過儀表準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)百分?jǐn)?shù)的15倍。這一結(jié)論只適合于以標(biāo)度尺上量限的百分?jǐn)?shù)

9、劃分儀表準(zhǔn)確度等級(jí)的一類儀表，如電流表、電壓表、功率表。用量程為150V的05級(jí)電壓表測(cè)量25V電壓，其絕對(duì)誤差為相對(duì)誤差為用量程為30V的15級(jí)電壓表測(cè)量25V電壓，其絕對(duì)誤差為相對(duì)誤差為顯然，用量程為30V的15級(jí)電壓表測(cè)量準(zhǔn)確度高。 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：80240、80250、80238、80248、80242、80246、80245、80243。求其測(cè)量結(jié)果。答：國(guó)內(nèi)外推行的測(cè)量結(jié)果表達(dá)方式為：測(cè)量結(jié)果=樣本平均值不確定度樣本平均值樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差樣本平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差測(cè)量結(jié)果 0-8 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02mm

10、。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。解：間接測(cè)量的函數(shù)式標(biāo)準(zhǔn)差 0-9 直圓柱體的直徑及高的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差均為05，求其體積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差為多少？解：直圓柱體的體積相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差第一章思考題與習(xí)題1-1 求周期方波(見圖1-4)的傅里葉級(jí)數(shù)(復(fù)指數(shù)函數(shù)形式)，畫出和圖，并與表1-1對(duì)比。圖1-4 周期方波解： （圖略）。 1-2 求正弦信號(hào)的絕對(duì)均值和均方根值。解： 絕對(duì)均值均方根值 1-3 求指數(shù)函數(shù)的頻譜。解：（圖略）。 1-4 求符號(hào)函數(shù)(見圖1-25a)和單位階躍函數(shù)(見圖1-25b)的頻譜。圖1-25 題1-4圖解：?jiǎn)挝浑A躍函數(shù)階躍信號(hào)不滿足絕對(duì)可積的條件，不能由定義式直

11、接求其頻譜?？砂褑挝浑A躍函數(shù)看作指數(shù)信號(hào)在時(shí)域上當(dāng)時(shí)的極限，其頻譜為的頻譜在時(shí)的極限。實(shí)頻部分的極限為：而由以上三式可知，為一沖激函數(shù)，沖激強(qiáng)度為，即虛頻部分的極限為：因此，單位階躍函數(shù)的頻譜為符號(hào)函數(shù)符號(hào)函數(shù)也不滿足絕對(duì)可積的條件，不能由定義式直接求其頻譜?？砂逊?hào)函數(shù)看作雙邊奇指數(shù)信號(hào)在時(shí)的極限。單邊指數(shù)信號(hào)的頻譜上面以求出，則雙邊指數(shù)信號(hào)的頻譜為由于把符號(hào)函數(shù)看成雙邊指數(shù)信號(hào)在時(shí)的極限，那么它的頻譜就為雙邊指數(shù)信號(hào)的頻譜在時(shí)的極限，即1-5 求被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù) （見圖1-26）的傅里葉變換圖1-26 題1-5圖解：被截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)可以看作矩形窗函數(shù)與余弦函數(shù)的乘積而余弦函數(shù)的頻譜為矩形窗

12、函數(shù)的頻譜為根據(jù)頻域卷積定理，時(shí)域上兩個(gè)函數(shù)相乘，其頻譜為兩個(gè)函數(shù)頻譜的卷積。因此，截?cái)嗟挠嘞液瘮?shù)的頻譜為函數(shù)與其它函數(shù)的卷積的結(jié)果，就是在發(fā)生函數(shù)的坐標(biāo)位置（以此作為坐標(biāo)原點(diǎn)）將該函數(shù)重新構(gòu)圖。（圖略）。 1-6 求指數(shù)衰減振蕩信號(hào)的頻譜。解：指數(shù)衰減振蕩信號(hào)可以看作單邊指數(shù)函數(shù)與正弦函數(shù)的乘積。而正弦函數(shù)的頻譜為單邊指數(shù)函數(shù)的頻譜為根據(jù)頻域卷積定理，時(shí)域上兩個(gè)函數(shù)相乘，其頻譜為兩個(gè)函數(shù)頻譜的卷積。因此，指數(shù)衰減振蕩信號(hào)的頻譜為函數(shù)與其它函數(shù)的卷積的結(jié)果，就是在發(fā)生函數(shù)的坐標(biāo)位置（以此作為坐標(biāo)原點(diǎn)）將該函數(shù)重新構(gòu)圖。（圖略）。 1-7 設(shè)有一時(shí)間函數(shù)及其頻譜如圖1-27所示，現(xiàn)乘以余弦型振蕩

13、。在這個(gè)關(guān)系中，函數(shù)叫做調(diào)制信號(hào)，余弦型振蕩叫做載波。試求調(diào)幅信號(hào)的傅里葉變換，示意畫出調(diào)幅信號(hào)及其頻譜。又問：若時(shí)將會(huì)出現(xiàn)什么情況?圖1-27 題1-7圖解：載波（余弦函數(shù)）的傅里葉變換根據(jù)頻域卷積定理，時(shí)域上兩個(gè)函數(shù)相乘，其頻譜為兩個(gè)函數(shù)頻譜的卷積。因此，調(diào)幅信號(hào)的傅里葉變換若時(shí)將會(huì)出現(xiàn)頻率混疊現(xiàn)象。 1-8 求正弦信號(hào)的均值、均方值和概率密度函數(shù)。解：均值均方值概率密度函數(shù)因?yàn)?所以 第二章思考題與習(xí)題 2-1 進(jìn)行某動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量時(shí)，所采用的壓電式力傳感器的靈敏度為90nC/MPa，將它與增益為0.005V/nC的電荷放大器相連，而電荷放大器的輸出接到一臺(tái)筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度為2

14、0mm/V。試計(jì)算這個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的總靈敏度。當(dāng)壓力變化為3.5MPa時(shí)，記錄筆在記錄紙上的偏移量是多少？解：測(cè)量系統(tǒng)的總靈敏度當(dāng)壓力變化為3.5MPa時(shí)，記錄筆在記錄紙上的偏移量為 2-2 用一個(gè)時(shí)間常數(shù)為035s的一階裝置去測(cè)量周期分別為1s、2s和5s的正弦信號(hào)，問幅值誤差是多少？解：頻率與周期的關(guān)系式幅頻特性表達(dá)式時(shí)的幅值 2-3 求周期信號(hào)通過傳遞函數(shù)為的裝置后得到的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。解：幅頻特性表達(dá)式幅頻特性表達(dá)式穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 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5ms的上升速度通過大氣層。設(shè)溫度按每升高30m下降015的規(guī)律而變化，氣球?qū)囟群透叨鹊臄?shù)據(jù)用無線電送回地面。在3

15、000m處所記錄的溫度為-1。試問實(shí)際出現(xiàn)-1的真實(shí)高度是多少？解：一階溫度計(jì)的傳遞函數(shù)為輸入溫度的變化規(guī)律（斜波函數(shù)）為其拉氏變換為溫度計(jì)的輸出的為輸入與輸出之間的動(dòng)態(tài)誤差為穩(wěn)態(tài)誤差為換算為高度為實(shí)際出現(xiàn)-1的真實(shí)高度 2-5 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)取為多少?若用該系統(tǒng)測(cè)量50Hz正弦信號(hào)，問此時(shí)的振幅誤差和相角差是多少？解：時(shí)間常數(shù)用該系統(tǒng)測(cè)量50Hz正弦信號(hào)的振幅誤差用該系統(tǒng)測(cè)量50Hz正弦信號(hào)的相角差 2-6 試說明二階裝置阻尼比多用0607的原因。答：一般來說，在時(shí)，可以獲得較為合適的綜合特性。計(jì)算表明，對(duì)二階系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)

16、，在的頻率范圍內(nèi)，幅頻特性的變化不超過5，同時(shí)相頻特性也接近于直線，因而所產(chǎn)生的相位失真也很小。 2-7 將信號(hào)輸入一個(gè)傳遞函數(shù)為的一階裝置后，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出的表達(dá)式。解：已知一階裝置的傳遞函數(shù)為輸入信號(hào)的拉氏變換為輸出的拉氏變換為逆拉氏變換為 2-8 求頻率響應(yīng)函數(shù)為的系統(tǒng)對(duì)正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的均值顯示。解：該系統(tǒng)為一個(gè)一階系統(tǒng)與一個(gè)二階系統(tǒng)串聯(lián)。一階系統(tǒng)與二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)函數(shù)的表達(dá)式為對(duì)照以上兩式可得輸入信號(hào)通過一階系統(tǒng)后的幅值為相位延遲輸入信號(hào)通過二階系統(tǒng)后的幅值為相位延遲系統(tǒng)對(duì)正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為 2-9 試求傳遞函數(shù)分別為和的兩環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度(不考

17、慮負(fù)載效應(yīng))。解：兩環(huán)節(jié)串聯(lián)后總的傳遞函數(shù)為兩環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度 2-10 設(shè)某力傳感器可作為二階振蕩系統(tǒng)處理。已知傳感器的固有頻率為800Hz，阻尼比，問使用該傳感器做頻率為400Hz的正弦測(cè)試時(shí)，其幅值比和相角差各為多少？若該裝置的阻尼比改為，問和又將如何變化。解：阻尼比時(shí)，幅值比相角差阻尼比改為時(shí)，幅值比相角差 2-11 對(duì)一個(gè)可視為二階系統(tǒng)的裝置輸入一單位階躍函數(shù)后，測(cè)得其響應(yīng)的第一個(gè)超調(diào)量峰值為15，振蕩周期為623s，設(shè)已知該裝置的靜態(tài)增益為3，求該裝置的傳遞函數(shù)和該裝置在無阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)。解：已知該裝置的靜態(tài)增益為3，則最大超調(diào)量阻尼比為由（）可得該裝置的無

18、阻尼固有頻率該裝置的傳遞函數(shù)為該裝置在無阻尼固有頻率處的頻率響應(yīng)為第三章思考題與習(xí)題 3-1 在機(jī)械式傳感器中，影響線性度的主要因素是什么？試舉例說明。答：在機(jī)械式傳感器中，影響線性度的主要因素是彈性元件的的蠕變和彈性后效現(xiàn)象，這些現(xiàn)象最終都會(huì)影響到輸出與輸入的線性關(guān)系。3-2 試舉出你所熟悉的5種傳感器，并說明它們的變換原理。答：略 3-3 電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點(diǎn)?應(yīng)如何針對(duì)具體情況來選用？答：應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化為電阻絲應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變片發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化。優(yōu)點(diǎn)是體積小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、測(cè)量精確度高、使用簡(jiǎn)便等。缺點(diǎn)是溫度穩(wěn)定性能差

19、，在較大應(yīng)變作用下，非線性誤差大等。主要用于應(yīng)變、力、位移、加速度、扭矩等參數(shù)的測(cè)量。 半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體電阻率變化引起電阻的變化。優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)小、體積小等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是溫度穩(wěn)定性能差、靈敏度離散度大，非線性誤差大等。主要用于應(yīng)變、力、位移、加速度、扭矩等參數(shù)的測(cè)量。 3-4 有一電阻應(yīng)變片（見圖3-84），其靈敏度Sg=2，R=120，設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?000，問R=？設(shè)將此應(yīng)變片接成圖中所示的電路，試求：1）無應(yīng)變時(shí)電流表示值；2）有應(yīng)變時(shí)電流表示值：3）電流表示值相對(duì)變化量；4）試分析這個(gè)變量能否從表中讀出？圖3-84 題3-4圖解：計(jì)算R1）無應(yīng)變

20、時(shí)電流表示值2）有應(yīng)變時(shí)電流表示值3）電流表示值相對(duì)變化量4）由于測(cè)量時(shí)用的是毫安表，所以變量不能從表中讀出。 3-5 電感傳感器（自感型）的靈敏度與哪些因素有關(guān)？要提高靈敏度可采用哪些措施？采用這些措施會(huì)帶來什么樣的后果？答：電感傳感器（自感型）靈敏度的表達(dá)式為由上式可以看出，電感傳感器的靈敏度與空氣磁導(dǎo)率、空氣氣隙導(dǎo)磁截面積、線圈匝數(shù)和氣隙長(zhǎng)度有關(guān)。要提高靈敏度可采用增加線圈匝數(shù)和空氣氣隙導(dǎo)磁截面積，減小初始?xì)庀堕L(zhǎng)度等措施。采用這些措施會(huì)使傳感器體積增大和測(cè)量范圍變小。 3-6 電容式、電感式、電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路有何異同？舉例說明。答：電容式、電感式、電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路都可

21、采用電橋型電路。電容式傳感器的測(cè)量電路還可采用直流極化電路、諧振電路、調(diào)頻電路和運(yùn)算放大器電路。電感式傳感器的測(cè)量電路還可采用阻抗分壓式調(diào)幅電路及調(diào)頻電路。 3-7 一個(gè)電容測(cè)微儀其傳感器的圓形極板半徑r=4mm，工作初始間隙=03mm，問：1）工作時(shí)，如果傳感器與工件的間隙變化量=1m時(shí)，電容變化量是多少？2）如果測(cè)量電路的靈敏度S1=100mVpF，讀數(shù)儀表的靈敏度S2=5格mV，在=1m時(shí)，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？解：1）電容變化量為【電容的單位換算：1FF，1F=1000nF=pF】2）讀數(shù)儀表的指示值變化的格數(shù) 3-8 把一個(gè)變阻器式傳感器按圖3-85接線，它的輸入量是什么？輸出

22、量是什么？在什么樣條件下它的輸出量與輸入量之間有較好的線性關(guān)系？圖3-85 題3-8圖解：輸入量是電刷的位移，輸出量是負(fù)載電阻上的電壓。段的電阻與并聯(lián)的總電阻串聯(lián)電路電流輸出電壓在趨于零的條件下，輸出電壓才與位移成線性關(guān)系，即 3-9 設(shè)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？答：略 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)繪出可行方案的原理圖，并作比較。答：略 3-11 一壓電式傳感器的靈敏度S=90pCMPa，把它和一臺(tái)靈敏度調(diào)到0005VpC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20mmV的光線示波器上記錄，試?yán)L出

23、這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的框圖，并計(jì)算其總的靈敏度。解：測(cè)試系統(tǒng)的框圖壓電式傳感器電荷放大器光線示波器測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度 3-12 光電傳感器包含哪幾種類型？各有何特點(diǎn)？用光電傳感器可以測(cè)量哪些物理量？答：略 3-13 何謂霍爾效應(yīng)？其物理本質(zhì)是什么？用霍爾元件可以測(cè)量哪些物理量？答：略 3-14 試說明壓電式加速度計(jì)、超聲換能器、聲發(fā)射傳感器之間的異同點(diǎn)。答：略 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。答：略 3-16 說明用光纖傳感器測(cè)量壓力和位移的工作原理，指出其不同點(diǎn)。答：略 3-17 說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

24、出實(shí)例說明。答：略 3-18 試說明固態(tài)圖像傳感器(CCD器件)的成像原理，怎樣實(shí)現(xiàn)光信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和傳輸過程，在工程測(cè)試中有何應(yīng)用？答：略 3-19 在軋鋼過程中，需監(jiān)測(cè)薄板的厚度，宜采用哪種傳感器？說明其原理。答：略 3-20 試說明激光測(cè)長(zhǎng)、激光測(cè)振的測(cè)量原理。答：略 3-21 選用傳感器的基本原則是什么？試舉一例說明。答：略第四章思考題與習(xí)題 4-1 以阻值R=120、靈敏度Sg=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?和2000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電橋靈敏度。解：?jiǎn)伪垭姌虻妮敵鲭?/p>

25、壓雙臂電橋的輸出電壓雙臂電橋的靈敏度為單臂電橋的靈敏度的2倍。 4-2 有人在使用電阻應(yīng)變儀時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提高靈敏度。試問，在下列情況下，是否可提高靈敏度？說明為什么？ 1）半橋雙臂各串聯(lián)一片； 2）半橋雙臂各并聯(lián)一片。答：1）不能提高靈敏度。因?yàn)楫?dāng)，和時(shí)，電橋的輸出電壓其靈敏度為與不串電阻時(shí)相同。所以，半橋雙臂各串聯(lián)一片并不能提高電橋的靈敏度。2）不能提高靈敏度。因?yàn)楫?dāng)，和時(shí)，電橋的輸出電壓其靈敏度為與不并電阻時(shí)相同。所以，半橋雙臂各并聯(lián)一片也不能提高電橋的靈敏度。 4-3 為什么在動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上除了設(shè)有電阻平衡旋鈕外，還設(shè)有電容平衡旋鈕？答：動(dòng)態(tài)應(yīng)

26、變儀一般采用純電阻交流電橋，即使各橋臂均為電阻，但由于導(dǎo)線間存在分布電容，相當(dāng)于在各橋臂上并聯(lián)了一個(gè)電容。為此，動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上除了設(shè)有電阻平衡旋鈕外，還設(shè)有電容平衡旋鈕。 4-4 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)律為如果電橋激勵(lì)電壓，試求此電橋的輸出信號(hào)頻譜。解：對(duì)于全橋圖略。 4-5 已知調(diào)幅波其中， 試求：1）所包含的各分量的頻率及幅值； 2）繪出調(diào)制信號(hào)與調(diào)幅波的頻譜。解：1）所包含的各分量的頻率及幅值2）調(diào)制信號(hào)的頻譜（圖略）調(diào)幅波的頻譜（圖略） 4-6 調(diào)幅波是否可以看作是載波與調(diào)制信號(hào)的迭加？為什么？答：調(diào)幅波不能被看作是載波與調(diào)制信號(hào)的迭加。調(diào)幅波是將一個(gè)高頻

27、載波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)相乘，使高頻信號(hào)的幅值隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化。 4-7 試從調(diào)幅原理說明，為什么某動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的電橋激勵(lì)電壓頻率為10kHz，而工作頻率為01500Hz？答：由傅里葉變換的性質(zhì)知：時(shí)域中兩個(gè)信號(hào)相乘對(duì)應(yīng)于頻域中這兩個(gè)信號(hào)的傅里葉變換的卷積，即 余弦函數(shù)的頻域波形是一對(duì)脈沖譜線，即 所以有 一個(gè)函數(shù)與單位脈沖函數(shù)卷積的結(jié)果是將這個(gè)函數(shù)的波形由坐標(biāo)原點(diǎn)平移至該脈沖函數(shù)處。所以，把被測(cè)信號(hào)和載波信號(hào)相乘，其頻域特征就是把的頻譜由頻率坐標(biāo)原點(diǎn)平移至載波頻率處，其幅值減半，如下圖所示。可以看出所謂調(diào)幅過程相當(dāng)于頻譜“搬移”過程。圖4-13 調(diào)幅信號(hào)的頻譜 從上圖可以看出，載波頻率必須高于

28、信號(hào)中的最高頻率，這樣才能使已調(diào)幅信號(hào)保持原信號(hào)的頻譜圖形而不產(chǎn)生混疊現(xiàn)象。為了減小電路可能引起的失真，信號(hào)的頻寬相對(duì)載波頻率應(yīng)越小越好。在實(shí)際應(yīng)用中，載波頻率常常至少在調(diào)制信號(hào)上限頻率的十倍以上。 4-8 什么是濾波器的的分辨力？與哪些因素有關(guān)？答：濾波器帶寬定義為上下兩截止頻率之間的頻率范圍。帶寬表示濾波器的分辨能力，即濾波器分離信號(hào)中相鄰頻率成分的能力。濾波器的分辨力與濾波器的上、下截止頻率有關(guān)。 4-9 設(shè)一帶通濾波器的下截止頻率為，上截止頻率為，中心頻率為，試指出下列記述中的正確與錯(cuò)誤。 1）倍頻程濾波器。 2）。 3）濾波器的截止頻率就是此通頻帶的幅值-3dB處的頻率； 4）下限頻

29、率相同時(shí)，倍頻程濾波器的中心頻率是倍頻程濾波器的中心頻率倍。答：1）錯(cuò)誤。因?yàn)楹銕挶葹V波器的上、下截止頻率和之間滿足以下關(guān)系若=1，稱為倍頻程濾波器所以，錯(cuò)誤。2）正確。3）正確。4）錯(cuò)誤。因?yàn)?，倍頻程濾波器的中心頻率倍頻程濾波器的中心頻率倍頻程濾波器的中心頻率與倍頻程濾波器的中心頻率之比所以，倍頻程濾波器的中心頻率是倍頻程濾波器的中心頻率倍是錯(cuò)誤的。 4-10 已知某RC低通濾波器，R=1k，C=1F， 1）確定各函數(shù)式；。 2）當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，求輸出信號(hào)，并比較其幅值及相位關(guān)系。解：1）時(shí)間常數(shù)傳遞函數(shù)頻響函數(shù)幅頻特性相頻特性2）計(jì)算幅頻、相頻特性值輸出信號(hào)輸出信號(hào)的幅值衰減倍，相位落后90。 4-11 已知低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)式中=005s，當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，求輸出，并比較與的幅值與相位有何區(qū)別。解：輸出 4-12