工程测试技术A标答

二OO 八—二OO 九学年第一学期期末考试

机械工程测试技术A 卷 标答

（2006级机自专业 用）

1． 测试系统的基本构成有哪些？（6分） [答案要点]

测试系统基本构成包括：传感器、信号调理和信号显示与记录。

如上图所示。

2. 周期信号与非周期信号谱的各自特点是什么？(8分) [答案要点]

周期信号的频谱特点是： 1） 离散谱；

2） 谱线仅出现在基波和各次谐波频率处；

3） 幅值谱各频率分量的幅值随频率的升高而减小。 非周期信号的频谱特点是：

1) 连续谱；

2) 各频率分量的幅值随频率的升高而趋于无穷小，但保持一定的比例关系。

3. 为什么进行体温测量时，需要将体温计与身体保持接触三分钟？(8分) [答案要点]

温度计是一阶惯性系统；其阶跃响应为1t

y e

τ

-=-，系统达到稳态的时间与系统的时间常数τ

有关，当t =4τ时，系统的输出值与稳态响应值仅相差2%，当t 越大，系统的输出值与稳态响应值的误差就越小。

4．

（1）从功率谱中读出信号的主要频率成分（5分） [答案要点]

主要频率有f1=60Hz, f2=120Hz, f3=138Hz, f4=175Hz (可估读)

（2）从时域信号波形图中读出其主要参数（5分） [答案要点]

周期 T=0.03s 最大值A=4.8 V ( 可估读)

5．测量的本质和基本前提是什么？（8分）

[答案要点]

测量是采集和表达被测量并与标准作比较的过程。

测量的基本前提有：1）被测的量必须有明确的定义；

2）测量标准必须通过协议事先确定。

6. 电感式传感器有哪些类型，任选一种，画出其结构图，简述其工作原理，画出转换测量电路，并举例说明其典型应用。(16分)

[答案要点]

1）电感式传感器有下列类型：

2）结构图：例可变磁阻型电感传感器有气隙型、截面型和螺管型，其结构如下：

3）工作原理：

2

2

2

W S

W

L

R

μ

δ

δ

==

，间隙δ，铁芯截面积S，线圈匝数W的变化，带来了电感L的变化。

4）转换电路：交流电桥，变压器式电桥，LC振荡电路，（图略）

5）典型应用。略

7．[答案要点]

1）应变片布置示意图4’

电路图

2’

2）电桥的输出电压y e 4’

043214

231)

)((e R R R R R R R R U U e ad ab y ++-=

-=或()()()()()()44332211442233110R R R R R R R R R R R R R R R R e e y ∆++∆+∆++∆+∆+∆+-∆+∆+=

或假定R1=R2=R3=R4=R ，且R >>ΔRi

⎪⎭⎫

⎝⎛∆-∆+∆-∆=

R R R R R R R

R e e y 43210

4

3）在桥臂上各串联一片不能提高电桥灵敏度。

由上式知，⎪⎭

⎫

⎝⎛∆-∆+∆-∆=

R R R R R R R R e e y 432104

当桥臂上串联应变片时，桥臂阻值R1=R2=R3=R4=2R ，传感器受力后应变片的变化分别为2ΔR ，

代入上式，与原输出结果一致，故不能提高灵敏度。

8．加工过程中，需对回转轴转速进行测量。已知其额定转速为3000转/分钟，请设计一个转速测量装置，要求说明测量系统结构(方框图)，传感器选用(应说明与传感器相匹配的机械或其它结构,可直接画在图上)，测量电路设计，信号特征分析，信号显示等内容。（20分） [答案要点]

1）测量系统结构 2）被测量分析

3）传感器选用及其原理结构（含传感器布置示意） 4） 测量电路 5）信号特征

6）信号波形图例。