《工程测试技术》冯恺昉 第二版 西北工业大学出版社 课后答案
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，并判别哪个超前。
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成计数脉冲，用脉冲个数表示位移的大小。 增加孔数 m 可提高测量精度。 13．循环码精度高。 14．在外层码道上设置两路光学系统，产生一个正弦信号和一个余弦信号，
然后输入细分电路对 14 位二进制码盘的最低位进行与细分。
.k
12．增量式编码器是将位移转换成周期性变化的信号，再把这个电信号转变
3．调制的目的：将测量值变成频率适当的交流信号，然后用交流放大器再 进行放大。
解调的目的：把调制信号还原成缓变的放大的被测量，再用此信号推动指示 仪表。
4．[1900 ，2100 ]
5．交流电桥就是测量电路中的调幅器，交流电源信号为载波，电路输出为 调幅波。
6．相敏检波器可鉴别输入信号的相位。
隙 。附近很小的范围内变化，一般 (0.01 ~ 0.1) 。 2． S
A 1.0006 8 104 800.48F/m 2 10 6
3． （1）当 1m, C 0.014 PF , 7 格
1m, C 0.14 PF , 70 格
（4）由于采用直流稳压电源供电，不存在对其波及频率的要求。 5．52dB， 6．63dB 68dB， 70dB
w
w
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.k
hd aw
.c
om
方成反比。为了减小非线性误差，应限制间隙的变化范围 ，使极距在初始间
习题六
1．压电式传感器只有在外接负载为无穷大、内部也无漏电时，受力后产生 的电荷才能长期保存下来，否则电路便以时间常数 ( Ra Ri )(Ca C L Ci ) 按指数 规律放电。在交变力作用下，电荷可以得到不断补充，故适宜于动态测量。 2．前置放大器的作用： （一）把从传感器输入的高阻抗变为阻抗输出 （二）把传感器输出的微弱信号进行放大
hd aw
滑尺正、余弦绕组位置上错开 W/4，使两绕组的激磁电压
滑尺正、余弦绕组上分别供以同频、同相位但幅值不等的
.c
2 36℃
om
习题十三
1．灵敏度高，多线同步记录，能适时直观记录试验结果。 由光学系统、振动子、时标装置和记录纸传动及控制系统。 3．静态灵敏度 S d 1 时，振动子的
A2
cos
9 cos 40 2
x y
KA 2 cos 0 cos A AK
.c
om
习题二
1． S 4
L
Lm 0.45 100% 100% 0.225% A 200
2． xi 1000.44
u ( xi ) 0.0114
习题十二
1．数字量输出 4．细分为了提高栅分辨能力，减小脉冲当量；辨向为了辨别移动方向。 5．将 4 个相位相差 90°的交流信号加到电位器两端，通过电阻移相，在一 个莫尔条纹周期内将信号分成 n 等分，得到 n 个计数脉冲，达到细分目的。 6． 1 18℃
R11 =245.237Ω R21 =420.808Ω R12 =754.763Ω R22 =579.192Ω
325 10 6 2 3． ( xi ) (240 10 6 ) 2 ( ) 8 10 5 3 1000 4． S 0.036 cm/℃ 5． S
C 3 0.036 C 83.333 C
1 10 3 5 10 4 m/℃ 2
3 1. 5 2
.k
10． （a）热敏电阻
是利用 A、B 导体闭合回路的热电效应。 （b）热电偶
w
w
w
hd aw
（3）电阻温度系数小，导电率高 （c）热电阻
（2）热电势要大，热电势与温度之间为线性关系
.c
om
3． （一）冷端恒温法
E AB (t10 ) E AB (t , t n ) E AB (tn ,0)
An an
An
w w
0
.k
A1
A3 A5
hd aw
(n 1,3,5, )n为奇数 (n 0,2,4)n为偶数
n 0
3 0
5 0
w
3．
x( ) x(t )e jt dt e at e jt dt
0 0
1 1 a j e ( aj ) t 2 0 a j a j a 2
.k
hd aw
.c
om
3．测拉伸
测弯曲
4．合理使用全桥连接，测量灵敏度比半桥连接高
hd aw
dR / R
6 ．半导体是一种特殊的金属，它的工作原理是压阻效应，
w
w
w
.kHale Waihona Puke Baidu
S L E 它的灵敏度比金属应变片的电阻应变效应 S
.c
R L E R
om
1 2 高许多。
习题四
a 2 tg 1 ( ) a a 2 2 a
2
X ( )
( )
4． 通常把频谱中幅值下降到最大值的 1/10 时所对应的频率作为信号的频宽， 称为 1/10 法则。
0
2 2 3.14 103 Hz 3 2 10 T
不能选择 1200Hz 的示波器。 5． Rxy ( ) 6． Rxx ( )
1．差动式结构，除了可以改善非线性，提高灵敏度外，对电源电压、频率 的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用；作用在衔铁上的电磁力，是两个线
2．L
W 2 0 A 。S 与 值的选取关系密切， 的初始值一般为 0.1～0.5mm， 2
并尽量限制工作范围在 L ~ 特性曲线的平直部分。
因此采用差动式结构来提高灵敏度及精度。
w
w
w
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hd aw
A( 2 ) 0.991
0
r
1 D
2
300
1 D2
.c
306.464
om
h 0.05%
习题三
1．半桥接法： 同时受拉（压）
一个受拉，一个受压
w
w
w
2．交流电桥可以用来测电阻、电容和电感，并有调幅作用，因此，应用比 直流电桥广泛。电桥不平衡可能是制造上的原因，当没有应变而输出为不零，这 个不平衡电压称为零位输出，应尽可能减小或消除。半桥和全桥两种形式比单臂 接法有更高的灵敏度。
H ( j )
1 1 ( / 0 ) 2 jD( / 0 )
2
D 0.7 / 0 0.5 满足不失真
5．使 D 0.7 6．函数记录仪是按自动平衡原理工作的 8．模拟式和数字式
9．DR 方式把输入信号放大，原样记录在磁带上
FR 指信号电压的变化进行频率调制，使信号电压幅度的变化变化载波信号
习题七
1．光敏电阻有光电导效应，光电二极管，光电三极管也有光电导效应。多 数光敏电阻的光电特性曲线为非线性， 光电二极管的光电特性线性度比光电三极
2．光谱特性表示照射光的波长与光电流的关系。因为光敏电阻的灵敏度有 一个峰值，材料不同灵敏度峰值对应的波长不同。 3．光照特性，频率特性。
特性。 5．4.2×106 转/秒 6．影响测量精度 7．
频率的变化。
10．适用于单次非周期瞬态过程或频率很高的信号进行测试。
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.k
hd aw
.c
om
4．电容式传感器的测量电路有电桥电路、调频电路、差动脉冲宽度调制电 路和运算放大器式电路。
特点： （1）脉冲宽度调制电路对传感元件的线性要求不高，不论是极距变化 型或面积变化型，其输出都与输入变化量成线性关系。
（2）不需要解调电路，只要经过低通滤波器就可以得到直流输出。 （3）调宽脉冲频率的变化对输出无影响。
.k
7．电涡流的径向形成范围大约在传感器线圈外径的 1.8～2.5 倍范围内，且
hd aw
.c
自感传感器由于线圈电流的存在， 衔铁上始终有电磁吸力， 影响测量准确度，
om
圈磁力之差，所以对电磁力有一定的补偿作用，从而提高了测量的准确性。
习题五
1．极距变化型电容传感器的灵敏度为 S
A ，即灵敏度 S 与极距 的平 2
分布不均匀。涡流贯穿深度 h k /( f ) ，定义在涡流密度最大值的 jm / e 处。
w
w
w
被测体的平面不应小于传感器线圈外 D 的 2 倍，厚度大于 2 倍贯穿度 h 时，传 感器灵敏度几乎不受影响。 8．涡流式传感器的主要优点是结构简单，灵敏度高，频响范围宽，抗干扰
能力强，安装方便，并能进行非接触测量。
补偿电偶冷端温度波动所产生的热电势变化量。
4．标准热电偶由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒等组成。 常用的用铂铑—铂热电偶、镍铬—镍硅热电偶等。 5．热电极材料： （1）测温范围内热电特性稳定
6．R = 0.177T
7．正温度系数，负温度系数，临界温度系数 8．26.27 KΩ
9．电阻式温度传感器是利用感温元件的电阻值随温度变化的特性。热电偶
工程测试技术
习题一
1． （a） 2 （b） 2 （c）非周期性
4 （d） 3
函数为一个偶函数，因而 bn 0 。 A a0 2 x(t ) 4A an n 2 2 0
A A 4A an cosn 0t 2 2 cos n 0t (n为奇数) 2 n1 2 n1 n A 4A 4A 4A 2 cosn 0 t 2 cos3 0t cos5 0t 2 9 25 2
.c
2A T T , t A 2 ,0 2． F (t ) 2 A , t A 0, T 2 T
om
x( )
a (a 2 2 ) 2
2 2
a a2 2
2
2
( ) tg 1
电荷放大器的输出电压与传感器电荷量成正比，与电缆的分布电容无关，这
3．串联压电元件可以提高传感器的灵敏度 4．2.1V 5．0.3kg
6．磁电式传感器测量的基本参数是速度，在测量电路中接入微分或积分电 路后，也可测振动体的振幅和加速度。 7．800N/m
w
w
w
.k
hd aw
.c
是电荷放大器的优点。
om
8．直线式感应器超过一个检测周期只能用增量式计数器建立一个相对坐标 系统进行测量。为了建立一个绝对坐标测量系统，以便随时准确给出总位移量， 便产生了三重式直线感应同步器。 9． （一）鉴相型
同频、等幅，相位上相差 90°。 （二）鉴幅型
交流激磁电压。
10．滑尺的正弦和余弦两个绕组在位置上相差 90°，即 1/4 周期。 11 ．鉴相器判别感应信号和相对相位基准信号之间是否存在相位差，
2
w
w
w
.k
xy ( )
Rxy ( ) x y
7． x Rxx (0) 3 cos 0 3 8． Rxy ( ) KRxx ( ) KA2 cos
Ryy ( ) KRxx ( ) K 2 A2 cos
hd aw
sin x(t ) sin t
hd aw
采样 计算机
w
w
w
.k
8．使用色敏传感器测出红、绿、蓝的比例，然后配色。
.c
显示打印
4．可采用锗、硅半导体，波长为 0.8～0.9μm 时，宜使用硅管，因为光谱
om
管好。
习题十一
1．两种不同的导体在两个结合点的温度不同。 2． t =721℃
（二）补偿导线法 量。 （三）补偿电桥法
采用加卡导线使冷端温度波动所产生的热电势变化
6． max 2 400 S 2 1 7．20 ，10 ，
8． y (t ) 0.59997 sin(10t 5.71) 0.42464 sin(100t 15)
9．为了增大工作频率范围和提高响应速度，工程上一般选取 D =0.6～0.7 10． A(1 ) 0.947 11． D 0.204
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成计数脉冲，用脉冲个数表示位移的大小。 增加孔数 m 可提高测量精度。 13．循环码精度高。 14．在外层码道上设置两路光学系统，产生一个正弦信号和一个余弦信号，
然后输入细分电路对 14 位二进制码盘的最低位进行与细分。
.k
12．增量式编码器是将位移转换成周期性变化的信号，再把这个电信号转变
3．调制的目的：将测量值变成频率适当的交流信号，然后用交流放大器再 进行放大。
解调的目的：把调制信号还原成缓变的放大的被测量，再用此信号推动指示 仪表。
4．[1900 ，2100 ]
5．交流电桥就是测量电路中的调幅器，交流电源信号为载波，电路输出为 调幅波。
6．相敏检波器可鉴别输入信号的相位。
隙 。附近很小的范围内变化，一般 (0.01 ~ 0.1) 。 2． S
A 1.0006 8 104 800.48F/m 2 10 6
3． （1）当 1m, C 0.014 PF , 7 格
1m, C 0.14 PF , 70 格
（4）由于采用直流稳压电源供电，不存在对其波及频率的要求。 5．52dB， 6．63dB 68dB， 70dB
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hd aw
.c
om
方成反比。为了减小非线性误差，应限制间隙的变化范围 ，使极距在初始间
习题六
1．压电式传感器只有在外接负载为无穷大、内部也无漏电时，受力后产生 的电荷才能长期保存下来，否则电路便以时间常数 ( Ra Ri )(Ca C L Ci ) 按指数 规律放电。在交变力作用下，电荷可以得到不断补充，故适宜于动态测量。 2．前置放大器的作用： （一）把从传感器输入的高阻抗变为阻抗输出 （二）把传感器输出的微弱信号进行放大
hd aw
滑尺正、余弦绕组位置上错开 W/4，使两绕组的激磁电压
滑尺正、余弦绕组上分别供以同频、同相位但幅值不等的
.c
2 36℃
om
习题十三
1．灵敏度高，多线同步记录，能适时直观记录试验结果。 由光学系统、振动子、时标装置和记录纸传动及控制系统。 3．静态灵敏度 S d 1 时，振动子的
A2
cos
9 cos 40 2
x y
KA 2 cos 0 cos A AK
.c
om
习题二
1． S 4
L
Lm 0.45 100% 100% 0.225% A 200
2． xi 1000.44
u ( xi ) 0.0114
习题十二
1．数字量输出 4．细分为了提高栅分辨能力，减小脉冲当量；辨向为了辨别移动方向。 5．将 4 个相位相差 90°的交流信号加到电位器两端，通过电阻移相，在一 个莫尔条纹周期内将信号分成 n 等分，得到 n 个计数脉冲，达到细分目的。 6． 1 18℃
R11 =245.237Ω R21 =420.808Ω R12 =754.763Ω R22 =579.192Ω
325 10 6 2 3． ( xi ) (240 10 6 ) 2 ( ) 8 10 5 3 1000 4． S 0.036 cm/℃ 5． S
C 3 0.036 C 83.333 C
1 10 3 5 10 4 m/℃ 2
3 1. 5 2
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10． （a）热敏电阻
是利用 A、B 导体闭合回路的热电效应。 （b）热电偶
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hd aw
（3）电阻温度系数小，导电率高 （c）热电阻
（2）热电势要大，热电势与温度之间为线性关系
.c
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3． （一）冷端恒温法
E AB (t10 ) E AB (t , t n ) E AB (tn ,0)
An an
An
w w
0
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A1
A3 A5
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(n 1,3,5, )n为奇数 (n 0,2,4)n为偶数
n 0
3 0
5 0
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3．
x( ) x(t )e jt dt e at e jt dt
0 0
1 1 a j e ( aj ) t 2 0 a j a j a 2
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om
3．测拉伸
测弯曲
4．合理使用全桥连接，测量灵敏度比半桥连接高
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dR / R
6 ．半导体是一种特殊的金属，它的工作原理是压阻效应，
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.kHale Waihona Puke Baidu
S L E 它的灵敏度比金属应变片的电阻应变效应 S
.c
R L E R
om
1 2 高许多。
习题四
a 2 tg 1 ( ) a a 2 2 a
2
X ( )
( )
4． 通常把频谱中幅值下降到最大值的 1/10 时所对应的频率作为信号的频宽， 称为 1/10 法则。
0
2 2 3.14 103 Hz 3 2 10 T
不能选择 1200Hz 的示波器。 5． Rxy ( ) 6． Rxx ( )
1．差动式结构，除了可以改善非线性，提高灵敏度外，对电源电压、频率 的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用；作用在衔铁上的电磁力，是两个线
2．L
W 2 0 A 。S 与 值的选取关系密切， 的初始值一般为 0.1～0.5mm， 2
并尽量限制工作范围在 L ~ 特性曲线的平直部分。
因此采用差动式结构来提高灵敏度及精度。
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A( 2 ) 0.991
0
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2
300
1 D2
.c
306.464
om
h 0.05%
习题三
1．半桥接法： 同时受拉（压）
一个受拉，一个受压
w
w
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2．交流电桥可以用来测电阻、电容和电感，并有调幅作用，因此，应用比 直流电桥广泛。电桥不平衡可能是制造上的原因，当没有应变而输出为不零，这 个不平衡电压称为零位输出，应尽可能减小或消除。半桥和全桥两种形式比单臂 接法有更高的灵敏度。
H ( j )
1 1 ( / 0 ) 2 jD( / 0 )
2
D 0.7 / 0 0.5 满足不失真
5．使 D 0.7 6．函数记录仪是按自动平衡原理工作的 8．模拟式和数字式
9．DR 方式把输入信号放大，原样记录在磁带上
FR 指信号电压的变化进行频率调制，使信号电压幅度的变化变化载波信号
习题七
1．光敏电阻有光电导效应，光电二极管，光电三极管也有光电导效应。多 数光敏电阻的光电特性曲线为非线性， 光电二极管的光电特性线性度比光电三极
2．光谱特性表示照射光的波长与光电流的关系。因为光敏电阻的灵敏度有 一个峰值，材料不同灵敏度峰值对应的波长不同。 3．光照特性，频率特性。
特性。 5．4.2×106 转/秒 6．影响测量精度 7．
频率的变化。
10．适用于单次非周期瞬态过程或频率很高的信号进行测试。
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hd aw
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4．电容式传感器的测量电路有电桥电路、调频电路、差动脉冲宽度调制电 路和运算放大器式电路。
特点： （1）脉冲宽度调制电路对传感元件的线性要求不高，不论是极距变化 型或面积变化型，其输出都与输入变化量成线性关系。
（2）不需要解调电路，只要经过低通滤波器就可以得到直流输出。 （3）调宽脉冲频率的变化对输出无影响。
.k
7．电涡流的径向形成范围大约在传感器线圈外径的 1.8～2.5 倍范围内，且
hd aw
.c
自感传感器由于线圈电流的存在， 衔铁上始终有电磁吸力， 影响测量准确度，
om
圈磁力之差，所以对电磁力有一定的补偿作用，从而提高了测量的准确性。
习题五
1．极距变化型电容传感器的灵敏度为 S
A ，即灵敏度 S 与极距 的平 2
分布不均匀。涡流贯穿深度 h k /( f ) ，定义在涡流密度最大值的 jm / e 处。
w
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被测体的平面不应小于传感器线圈外 D 的 2 倍，厚度大于 2 倍贯穿度 h 时，传 感器灵敏度几乎不受影响。 8．涡流式传感器的主要优点是结构简单，灵敏度高，频响范围宽，抗干扰
能力强，安装方便，并能进行非接触测量。
补偿电偶冷端温度波动所产生的热电势变化量。
4．标准热电偶由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒等组成。 常用的用铂铑—铂热电偶、镍铬—镍硅热电偶等。 5．热电极材料： （1）测温范围内热电特性稳定
6．R = 0.177T
7．正温度系数，负温度系数，临界温度系数 8．26.27 KΩ
9．电阻式温度传感器是利用感温元件的电阻值随温度变化的特性。热电偶
工程测试技术
习题一
1． （a） 2 （b） 2 （c）非周期性
4 （d） 3
函数为一个偶函数，因而 bn 0 。 A a0 2 x(t ) 4A an n 2 2 0
A A 4A an cosn 0t 2 2 cos n 0t (n为奇数) 2 n1 2 n1 n A 4A 4A 4A 2 cosn 0 t 2 cos3 0t cos5 0t 2 9 25 2
.c
2A T T , t A 2 ,0 2． F (t ) 2 A , t A 0, T 2 T
om
x( )
a (a 2 2 ) 2
2 2
a a2 2
2
2
( ) tg 1
电荷放大器的输出电压与传感器电荷量成正比，与电缆的分布电容无关，这
3．串联压电元件可以提高传感器的灵敏度 4．2.1V 5．0.3kg
6．磁电式传感器测量的基本参数是速度，在测量电路中接入微分或积分电 路后，也可测振动体的振幅和加速度。 7．800N/m
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hd aw
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是电荷放大器的优点。
om
8．直线式感应器超过一个检测周期只能用增量式计数器建立一个相对坐标 系统进行测量。为了建立一个绝对坐标测量系统，以便随时准确给出总位移量， 便产生了三重式直线感应同步器。 9． （一）鉴相型
同频、等幅，相位上相差 90°。 （二）鉴幅型
交流激磁电压。
10．滑尺的正弦和余弦两个绕组在位置上相差 90°，即 1/4 周期。 11 ．鉴相器判别感应信号和相对相位基准信号之间是否存在相位差，
2
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xy ( )
Rxy ( ) x y
7． x Rxx (0) 3 cos 0 3 8． Rxy ( ) KRxx ( ) KA2 cos
Ryy ( ) KRxx ( ) K 2 A2 cos
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sin x(t ) sin t
hd aw
采样 计算机
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8．使用色敏传感器测出红、绿、蓝的比例，然后配色。
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显示打印
4．可采用锗、硅半导体，波长为 0.8～0.9μm 时，宜使用硅管，因为光谱
om
管好。
习题十一
1．两种不同的导体在两个结合点的温度不同。 2． t =721℃
（二）补偿导线法 量。 （三）补偿电桥法
采用加卡导线使冷端温度波动所产生的热电势变化
6． max 2 400 S 2 1 7．20 ，10 ，
8． y (t ) 0.59997 sin(10t 5.71) 0.42464 sin(100t 15)
9．为了增大工作频率范围和提高响应速度，工程上一般选取 D =0.6～0.7 10． A(1 ) 0.947 11． D 0.204