机械工程测试技术基础.doc

3.现有电阻凡和必，电感L和电容C,连结成四臂交流电桥，试画出能满足电桥
平衡的正确接桥方法，并写出该电桥的平衡条件。

（设激励为〃，输出为匕）。

答: 正确的接桥方
法如图所示：（3'）
1 L
R.R, = fwL ------------------------------- ---- =—
电桥的平衡条件是：… EC C（2，）
6.电器式传感器包括哪几种，各自的工作原理如何？（5'）
答：包括电阻式、电感式、电容式三种。

巨阻式传感器工作核珪：把被习量转换为巨阻交化的一种装置：
电感式传感器工作原理：把被测量如位移转换为电感量变化为一种装置：「MJ 电容式传感器工作原理，把被测物理量转换为电容量变化的一种装置.（10
4、金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何特点？
赭是利用导体形变引起阻值变化，后者是利用半导体电阻率变化引硼值变化。

金属电阻丝应变牌定性和温度特性好，但灵敏翳数小。

半导体应变片殴灵敏度大；邮小；能制成具有-定应变电阻的元件，但温度靛性和可重复性不如金属应变片。

3、交流电桥达到平衡时必须满足的条件是什么？如何来实现交流电桥的平衡？
，、§： WW：甑诺蜘应臆并皑丽晰胡他例曝觌:Sffi申
卵i。

2-6试说明二阶装置阻尼比修采用0.6~0.8的原因。

解答：从不失真条件出发分析。

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。

系统以很短时间进入稳态
测量装置的静态特性：线性度、灵敏度、回程误差
周期信号的频谱三个特点：离散性、谐波性、收敛性
传递函数的几个特点：
1、H (s)与输入x(t)及系统的初始状态无关，它只表达系统的传输特性
2、H (s)是对物理系统的微分方程，即有个拉普拉斯变换过程求得，它只反映系统传输特性而不拘泥于系统的物理结构
3、对于实际的物理系统，输入x(t)和输出y(t)都具有各自的量纲
4、H (s)中的分母取决于系统的结构
影响二阶系统动态特性的参数是固有频率和阻尼比
阻尼比4直接影响超调量和振荡次数
电容量c与极距6呈非线性关系
灵敏度s与极距平方成反比，极距越小，灵敏度越高
为了提高传感器的灵敏度、线性度。

常采用差动式
涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的涡电流效应
影响高频线圈主控z的因素：变化6可作位移、振动测量，变化P或P可作材质鉴别或探伤
涡流式传感器可用于动态非接触测量，这种传感器具有结构简单、使用方便、不受油污等介质的影响等优点
压电传感器：并接时两晶片负极集中在中间极板上，正电极在两侧的电极上。

并接时电容量最大、输出电荷量大、时间常数大，宜于测量缓变信号，适宜于以电荷量输出的场合。

串接式正电荷集中在上极板，负电荷集中在下极板。

串接法传感器本身电容小、输出电压大，适用于以电压作为输出信号。

幅值调制的解调有同步解调、包络检波、相敏检波
调频信号的解调亦称鉴频
截止频率：指幅频特性值等于・3 d B所对应的频率点
4-8什么是滤波器的分辨力？与哪些因素有关？
解答：滤波器的分辨力是指滤波器分辨相邻频率成分的能力。

与滤波器带宽B、品质因数Q、倍频程选择性、滤波器因数等有关。

带宽越小、品质因数越大、倍频程选择性越小、滤波器因数越小，分辨力越高。

2.二阶测试装置的两个动态特性参数是什么？为了实现不失真测试，如何确定其取值范围？固有频率(n )和阻尼比()3分(每答对一个得1.5分)为了实现不失真,阻尼比 ()取值0.6 ~ 0.8;工作频率取值小于等于0.58n
3调制：就是使一个信号的某些参数在另一个信号的控制下而发生变化的过程。

解调：从己调制波中恢复出调制信号的过程。

作用：调制的目的：使缓变信号便于放大和输出。

解调的目的：恢复原信号。

有一加速度传感器由壳体1、弹性梁2、质量块3和应变片4组成如图5-1所示，若将此传感器输出信号接入电桥电路进行测量。

设R|=R2=R3=R4=R
⑴试用电桥示意图说明成变片应如何接在电桥电路中；
(2)若电桥由交流电源供电,Ui(t)=8cos2000 n t,应变片应变e (t)=AcoslOO n t,求电桥输出电压U°(t),
并绘出U()(t)的频谱(双边谱)
解:(1)电桥应接成全桥如图不
AR (2)U0(t)= —U^t)
AR TZ ,、
亍心)
AU0(t)=KUi(t) e (t)
=K ・ 8cos2000 n t ・ Acos 100 n t
=8KA [cos2100 n t+cos 1900 丸t]
Vf1=—= 1050Hz f2= — =950Hz 2兀2 K
・.・Uo(f)=4KA L 6 (f+1050)+ 6 (f-1050)] +4KA [ 6 (f+950)+ 6 (f-950)]
4•心I I 朝 | [MA —
~|。

5。

"5。

0 [5。

加5。

'
A7? u ; — — • u s 2 1 2R 1 =：皿=0.03(H) 解：图（a ）中，卧式桥的输出电压为
R 、+ A/?.
w zl = u h - u A = -------------------------- u.-
R+M+&—吹 &+R
/?() + △
/? /?()
2R。

2 .用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变其贴片及组桥方法如图所示。

已知图中
& =R[=R? =L=120Q,上下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数k = 2。

应变值
£ = 10x10—3,电桥供桥电压〃.=3V 。

试分别求出如图组成桥路时的输出电压心=?
解：如图（b ）组桥时的输出电压为（5'）
/?)+ A/?,
R /?, + A/? 1 = ( ---------------------------------- )11. = --------- W.—— R+A/? + R2 — A/?、 R + R 1 叫+尺 1 匕 1 £
如图（C ）组桥时的输出电压为
R[ + △/?] + /?| + △/?]
R ，妇―( : : :
: )w. /?] + AT?. + 7?, + A/?. + R2 + & —
— A/?-) R + R 2R + 2A/? 1 1 A2? …八， = ------------ U- ---- u . = ------ U- = 0.03(、/) 4R ' 2 1 2 R '
2.如图所示为两直流电桥，其中图（a ）称为卧式桥，图（b ）称为立式桥，且 代=& =伯=& = &，&、R i 为应变片，伯、％为固定电阻。

试求在电阻应变片阻值 变化为M 时，两电桥的输出电压表达式并加以比较。

(4')
图(b)中，立式桥的输出电压为
/?. + AT?. i
侦 =iq, - ii j = ------------ w. --------- = ------ =——u.- &+M+&4 /?-A7?+/?'Ro + AR Rq 或、 P 2/?Q + △/? 2R° — △/?
可知,
得 U o = ----- U i
2R 。

,在忽略了高阶无穷小之后，两电桥的输出电压是一样
的，均为“ =_L 竺』(1，)不同之处是：立式桥由非线性误差，而卧式桥没有，所以 2 R 卧式桥更精确。

(1')。