《机械工程测试技术基础》熊诗波机械制造机械理论及资料_机械制造-机械理论及资料.pdf

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1、页眉内容 页脚内容 机械工程测试技术基础 -第三版-熊诗波等 著 绪 论 0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。解答：教材 P45，二、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 P46，二、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 P810，八、测量误差）0-

2、4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。1.0182544V7.8 V (25.04894 0.00003)g (5.482 0.026)g/cm2 解答：-667.8 10/1.01825447.6601682/10 60.00003/25.048941.197655/10 0.026/5.4824.743 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

3、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(

4、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页眉内容 页脚内容 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

5、.45，802.43。求其测量结果。解答：(1)测量结果=样本平均值不确定度 或 xsXxxn (2)81802.448iixx 821()0.0403568 1iixxs 0.0142688xs 所以 测量结果=802.44+0.014268 0-8 用米尺逐段丈量一段 10m的距离，设丈量 1m距离的标准差为 0.2mm。如何表示此项间接测量的函数式？求测此 10m距离的标准差。解答：(1)101iiLL (2)210210.6mmiLLiiLL 0-9 直圆柱体的直径及高的相对标准差均为 0.5%，求其体积的相对标准差为多少？解答：设直径的平均值为d，高的平均值为h，体积的平均值为V，则

6、 24 d hV 2222222222222242VdhdhdhVV dh ddhVVdh 所以222244(0.5%)(0.5%)1.1%VdhVdh 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值电表时不但要考虑它的准确度而且要考虑它的量

7、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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 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|cn|和n图，并与表1-1 对比。解答：在一个周期的表达式为 00 (0)2()(0)2TAtx tTAt 积分区间取（-T/2，T/2）0000000022020002111()d=d+d=(cos-1)(=0,1,2,3,)TTjntjntjntTTncx t etAetAetTTTAjnnn 所以复指数函数形式的傅

8、里叶级数为 001()(1cos)jntjntnnnAx tc ejnen，=0,1,2,3,n。(1cos)(=0,1,2,3,)0nInRAcnnnc 2221,3,(1cos)00,2,4,6,nnRnIA n Acccn nn n 1,3,5,2arctan1,3,5,200,2,4,6,nInnRncncn 没有偶次谐波。其频谱图如下图所示。图 1-4 周期方波信号波形图 0 t x(t)T02 T02 0T A-A T0 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备必须保存有基准计量器具

9、包括国家基准副基准工作基准等必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 1-2 求正弦信号0()sinx tx t的绝对均值x和均方根值rmsx。解答：00002200000224211()dsindsind

10、cosTTTTxxxxxx ttx t t t t tTTTTT 222200rms0000111 cos 2()dsindd22TTTxx txx ttx t ttTTT 1-3 求指数函数()(0,0)atx tAeat的频谱。解答：(2)220220(2)()()(2)2(2)ajf tjf tatjf teAA ajfX fx t edtAeedtAajfajfaf 22()(2)kX faf Im()2()arctanarctanRe()X fffX fa 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。|cn|n/2-/2 0 0 30 50 30

11、50 2A/2A/3 2A/5 幅频图 相频图 周期方波复指数函数形式频谱图 2A/5 2A/3 2A/-0-30-50-0-30-50 单边指数衰减信号频谱f|X(f)|A/a 0(f)f 0/2-/2 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表

12、征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 a)符号函数的频谱 10()sgn()10tx ttt 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x1(t)的频谱，然后取极限得出符号函数x(t)的频谱。10()sgn()0atatatetx tetet 10()sgn

13、()lim()ax ttx t 0222112204()()(2)jf tatjf tatjf tfXfx t edte edteedtjaf 101()sgn()lim()aX ftXfjf F 1()X ff 02()02fff t sgn(t)0 1-1 t u(t)0 1 图 1-25 题 1-4 图 a)符号函数 b)阶跃函数 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列

14、诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 b)阶跃函数频谱 10()00tu tt 在跳变点t=0 处函数值未定义，或规定u(0)=1/2。阶跃信号不满足绝对可积条件，但却存在傅里叶变换。由于不满足绝对可积条件，不能直接求其傅里叶变换，可采用如下方法求解。解法 1：利用符号函

15、数 11()sgn()22u tt 1111111()()sgn()()()22222U fu ttfjfjffFFF 2211()()2U fff 结果表明，单位阶跃信号u(t)的频谱在f=0 处存在一个冲激分量，这是因为u(t)含有直流分量，在预料之中。同时，由于u(t)不是纯直流信号，在t=0 处有跳变，因此在频谱中还包含其它频率分量。解法 2：利用冲激函数 10()()d00ttu tt 时时 根据傅里叶变换的积分特性 单位阶跃信号频谱 f|U(f)|0(1/2)f(f)0/2-/2 1()sgn()atx tet符号函数 t x1(t)0 1-1 符号函数频谱 f(f)0/2 0 f

16、|X(f)|-/2 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答

17、因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 1111()()d()(0)()()222tU ffffjjff F 1-5 求被截断的余弦函数0cos t(见图 1-26)的傅里叶变换。0cos()0ttTx ttT 解：0()()cos(2)x tw tf t w(t)为矩形脉冲信号 ()2 sinc(2)W fTTf 002201cos(2)2jf tjf tf tee 所以002211()()()22jf tjf tx tw t ew t e 根据频移特性和叠加性得：000011()()()22sinc2()sinc2()X fW ffW ffTT ffTT ff 可见被截断余弦函数的频

18、谱等于将矩形脉冲的频谱一分为二，各向左右移动f0，同时谱线高度减小一半。也说明，单一频率的简谐信号由于截断导致频谱变得无限宽。1-6 求指数衰减信号0()sinatx tet的频谱 f X(f)T f0-f0 被截断的余弦函数频谱 图 1-26 被截断的余弦函数 t t T-T-T x(t)w(t)1 0 0 1-位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写

19、为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 解答：0001sin()2jtjtteej 所以001()2jtjtatx teeej 单边指数衰减信号1()(0,0)atx teat的频谱密度函数为 112201()()jtatjtajXfx t edteedtaja 根据频移特性和叠加性得：00101

20、0222200222000222222220000()()11()()()22()()()2()()()()ajajXXXjj aaaajaaaa 1-7 设有一时间函数f(t)及其频谱如图 1-27 所示。现乘以余弦型振荡00cos()mt。在这个关系中，函数f(t)叫做调制信号，余弦振荡0cos t叫做载波。试求调幅信号0()cosf tt的傅里叶变换，示意画出调幅信号及其频谱。又问：若0m时将会出现什么情况？指数衰减信号 x(t)0 0 X()-()指数衰减信号的频谱图 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递

21、单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 解：0()()cos()x tf tt ()()Ff tF 0001cos()2jtjtte

22、e 所以0011()()()22jtjtx tf t ef t e 根据频移特性和叠加性得：0011()()()22X fFF 可见调幅信号的频谱等于将调制信号的频谱一分为二，各向左右移动载频0，同时谱线高度减小一半。若0m将发生混叠。1-8 求正弦信号0()sin()x tx t的均值x、均方值2x和概率密度函数p(x)。解答：(1)0000011lim()dsin()d0TTxTx ttx t tTT，式中02T正弦信号周期 f X(f)0-0 矩形调幅信号频谱 图 1-27 题 1-7图 F()0 f(t)0 t-m m 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和

23、计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 (2)00222222000000001

24、11 cos 2()lim()dsin()dd22TTTxTxx tx ttx t ttTTT (3)在一个周期内 0122xTttt 0002()limxxTTTtP xx txxTTT 2200000()2 2 d1()limlimdxxP xx txxttp xxTxTx xx x(t)正弦信号 x x+x t t t 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中

25、的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 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

26、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 ss，1()1Hj 2211()()21()1()AHT，T是输入的正弦信号的周期 稳态响应相对幅值误差1 100%A，将已知周期代入得 5

27、8.6%1s32.7%2s8.5%5sTTT 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()10.005Hj，21()1(0.005)A，()arctan(0.005)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)=y01cos(10t+1)+y02cos(100t 45+2)其中010121(10)0.50.4991(0.005 10)yAx，1(10)arctan(0.00510)2.86 020221(100)0.20

28、.1791(0.005 100)yAx，2(100)arctan(0.005100)26.57 所以稳态响应为()0.499cos(102.86)0.179cos(10071.57)y ttt 2-4 气象气球携带一种时间常数为 15s 的一阶温度计，以 5m/s 的上升速度通过大气层。设温度按每升高 30m下降 0.15 的规律而变化，气球将温度和高度的数据用无线电送回地面。在 3000m处所记录的温度为 l。试问实际出现 l 的真实高度是多少？解：该温度计为一阶系统，其传递函数设为1()151H ss。温度随高度线性变化，对温度计来说相当于输入了一个斜坡信号，而这样的一阶系统对斜坡信号的稳

29、态响应滞后时间为时间常数=15s，如果不计无线电波传送时间，则温度计的输出实际上是 15s 以前的温度，所以实际出现 l 的真实高度是 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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

30、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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 Hz=H-V=3000-5 15=2925m 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()1Hj，是时间常数 则 21()1()A 稳态响应相对幅值误差21()1 100%1100%1(2)Af 令5%，f=100Hz，解得523 s。如果f=50Hz，则 相对幅值误差：

31、262111100%1100%1.3%1(2)1(2523 1050)f 相角差：6()arctan(2)arctan(2523 1050)9.33f 2-6 试说明二阶装置阻尼比多采用 0.60.8 的原因。解答：从不失真条件出发分析。在 0.707 左右时，幅频特性近似常数的频率范围最宽，而相频特性曲线最接近直线。2-7 将信号 cos t输入一个传递函数为H(s)=1/(s+1)的一阶装置后，试求其包括瞬态过程在内的输出y(t)的表达式。解答：令x(t)=cos t，则22()sX ss，所以 221()()()1sY sH s X sss 利用部分分式法可得到 2111111()11(

32、)2(1)2(1)Y sjsjjsjs 利用逆拉普拉斯变换得到 1222/22/2111()()1()2(1)2(1)1()1()21()1cossin1()11()cos(arctan)1()tj tj ttj tj tj tj ttty tY seeejjeejeeettete L 2-8 求频率响应函数为 3155072/(1+0.01j)(1577536+1760j-2)的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应的均值显示。位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备必须保

33、存有基准计量器具包括国家基准副基准工作基准等必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 解：该系统可以看成是一个一阶线性定常系统和一个二阶线性定常系统的串联，串联后仍然为线性定常系统。根据线性定常系统的频率保

34、持性可知，当输入为正弦信号时，其稳态响应仍然为同频率的正弦信号，而正弦信号的平均值为 0，所以稳态响应的均值显示为 0。2-9 试求传递函数分别为 1.5/(3.5s+0.5)和 41n2/(s2+1.4ns+n2)的两环节串联后组成的系统的总灵敏度（不考虑负载效应）。解：111.53()3.50.57171KH ssss，即静态灵敏度K1=3 2222222241()1.41.4nnnnnnKHsssss，即静态灵敏度K2=41 因为两者串联无负载效应，所以 总静态灵敏度K=K1 K2=3 41=123 2-10 设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为 800Hz，阻尼比

35、=0.14，问使用该传感器作频率为 400Hz的正弦力测试时，其幅值比A()和相角差()各为多少？若该装置的阻尼比改为=0.7，问A()和()又将如何变化？解：设222()2nnnHss，则 2221()12nnA，22()arctan1nn，即 2221()12nnA fffff ，22()arctan1nnfffff 将fn=800Hz，=0.14，f=400Hz，代入上面的式子得到 A(400)1.31，(400)10.57 如果=0.7，则A(400)0.975，(400)43.03 2-11 对一个可视为二阶系统的装置输入一单位阶跃函数后，测得其响应的第一个超调量峰值为 1.5,振荡

36、周期为 6.28s。设已知该装置的静态增益为 3，求该装置的传递函数和该装置在无阻尼固有频率处的频率响应。解：220110.21511ln(1.5/3)ln(/)MKx 因为d=6.28s，所以 d=2 /d=1rad/s 2211.024rad/s11 0.215dn 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年

37、提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 所以222233.15()20.441.05nnnH sssss 222233.15()21.050.44nnnHjj 2223()10.44nnA 22()arctan1nn 当=n时，2223()6.8210.44nnnA ()90n 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传

38、递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 第三章 常用传感器与敏感元件 3-1

39、 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。3-2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。3-3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。选用时要根据

40、测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。3-4 有一电阻应变片（见图 3-84），其灵敏度Sg2，R120。设工作时其应变为 1000，问R？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？解：根据应变效应表达式R/R=Sg得 R=Sg R=2 1000 10-6 120=0.24 1）I1=1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I2=1.5/(R+R)=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 3）=(I2-I1)/I1 100%=0.2%4

41、）电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量程不够，无法测量 12.5mA的电流；如果采用毫安表，无法分辨 0.025mA的电流变化。一般需要电桥来测量，将无应变时的灵位电流平衡掉，只取有应变时的微小输出量，并可根据需要采用放大器放大。3-5 电感传感器（自感型）的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取这些措施会带来什么样后果？解答：以气隙变化式为例进行分析。20022NAdLSd 又因为线圈阻抗Z=L，所以灵敏度又可写成 20022NAdZSd 由上式可见，灵敏度与磁路横截面积A0、线圈匝数N、电源角频率、铁芯磁导率0，气隙等有关。图 3-84

42、题 3-4图 1.5V 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高

43、解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 如果加大磁路横截面积A0、线圈匝数N、电源角频率、铁芯磁导率0，减小气隙，都可提高灵敏度。加大磁路横截面积A0、线圈匝数N会增大传感器尺寸，重量增加，并影响到动态特性；减小气隙会增大非线性。3-6 电容式、电感式、电阻应变式传感器的测量电路有何异同？举例说明。解答：电容式传感器的测量电路 T谐振式调幅电路调幅电路电桥电路直放式调频电路外差式运算放大器电路二极管 型网络差动脉宽调制电路极化电路等 自感型变磁阻式电感传感器的测量电路：谐振式调幅电路惠斯登电桥调幅电路变压器电桥电桥电路紧耦合电感臂电桥带相敏检波的电桥等调频电路调相电路等 电阻应变式传

44、感器的测量电路：电桥电路（直流电桥和交流电桥）。相同点：都可使用电桥电路，都可输出调幅波。电容、电感式传感器都可使用调幅电路、调频电路等。不同点：电阻应变式传感器可以使用直流电桥电路，而电容式、电感式则不能。另外电容式、电感式传感器测量电路种类繁多。3-7 一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r4mm，工作初始间隙=0.3mm，问：1）工作时，如果传感器与工件的间隙变化量 1 m时，电容变化量是多少？2）如果测量电路的灵敏度S1=100mV/pF，读数仪表的灵敏度S2=5 格/mV，在 1 m时，读数仪表的指示值变化多少格？解：1）0000200000123 263 2153()8.85 1

45、01(4 10)(1 10)(0.3 10)4.94 10F4.94 10 pFAAAAC 2）B=S1S2C=100 5(4.94 10-3)2.47 格 答：3-8 把一个变阻器式传感器按图 3-85 接线。它的输人量是什么？输出量是什么？在什么样条件下它的输出量与输人量之间有较好的线性关系？位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓

46、测量不确定度国际计量局于年提出的建议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 解答：输入量是电刷相对电阻元件的位移x，输出量为电刷到端点电阻Rx。如果接入分压式测量电路，则输出量可以认为是电压uo。xplpxRRk xxx，输出电阻与输入位移成线性关系。eeo(1)1(1)ppppLpLppxuxuuxRRxxxxRxR xx，输出电压与输入位移成非线

47、性关系。由上式可见，只有当Rp/RL0 时，才有oepxuuxx。所以要求后续测量仪表的输入阻抗RL要远大于变阻器式传感器的电阻Rp，只有这样才能使输出电压和输入位移有较好的线性关系。3-9 试按接触式与非接触式区分传感器，列出它们的名称、变换原理，用在何处？解答：接触式：变阻器式、电阻应变式、电感式（涡流式除外）、电容式、磁电式、压电式、热电式、广线式、热敏电阻、气敏、湿敏等传感器。非接触式：涡电流式、光电式、热释电式、霍尔式、固态图像传感器等。可以实现非接触测量的是：电容式、光纤式等传感器。3-10 欲测量液体压力，拟采用电容式、电感式、电阻应变式和压电式传感器，请绘出可行方案原理图，并作

48、比较。3-11 一压电式压力传感器的灵敏度S=90pC/MPa，把它和一台灵敏度调到 0.005V/pC 的电荷放大器连接，放大器的输出又接到一灵敏度已调到 20mm/V的光线示波器上记录，试绘出这个测试系统的框图，并计算其总的灵敏度。解：框图如下 各装置串联，如果忽略负载效应，则总灵敏度S等于各装置灵敏度相乘，即 S=x/P=90 0.005 20=9mm/MPa。3-12 光电传感器包含哪儿种类型？各有何特点？用光电式传感器可以测量哪些物理量？解答：包括利用外光电效应工作的光电传感器、利用内光电效应工作的光电传感器、利用光生伏特效应工作的光电传感器三种。外光电效应（亦称光电子发射效应）光线

49、照射物体，使物体的电子逸出表面的现象，包括光电管和光电倍增管。内光电效应（亦称光导效应）物体受到光线照射时，物体的电子吸收光能是其导电性增加，电阻率图 3-85 题 3-8 图 x xp RL ue uo Rx Rp 压力传感器 电荷放大器 光线示波器 压力 P 位如何保证量值的准确和一致解答参考教材二法定计量单位五量值的传递和计量器具检定对计量单位做出严格的定义有保存复现和传递单位的一整套制度和设备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必须按检定规误差通常测量误差是如何分类表示的解答教材八测量误差请将下列诸测量结果中的绝对误差写为相对误差解答何谓测量不确定度国际计量局于年提出的建

50、议实验不确定度的规定建议书的要点是什么解答测量不确定度是表征被测量值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的级电压表和量程为的级电压表分别测量电压请问哪一个测量准确度高解答因为多数的电工仪表热工仪表页眉内容 页脚内容 下降的现象，有光敏电阻和由其制成的光导管。光生伏特效应光线使物体产生一定方向的电动势。如遥控器，自动门（热释电红外探测器），光电鼠标器，照相机自动测光计，光度计，光电耦合器，光电开关（计数、位置、行程开关等），浊度检测，火灾报警，光电阅读器（如纸带阅读机、条形码读出器、考卷自动评阅机等），光纤通信，光纤传感，