《机械工程测试技术》
机械工程测试技术
机械工程测试技术什么是机械工程测试技术机械工程测试技术是指应用各种测试方法和设备对机械工程中的零部件、装配件和整机进行性能测试和可靠性评估的一种技术。
通过测试和评估，可以验证设计和制造的准确性，发现潜在的问题，并提供数据支持，以改进产品的质量和可靠性。
机械工程测试技术的重要性机械工程测试技术在产品研发和制造过程中起着重要作用。
它可以帮助工程师和设计师更好地了解产品的性能和可靠性，为产品的改进和优化提供有力的依据。
以下是机械工程测试技术的几个重要方面：性能测试性能测试是机械工程测试技术最基本的部分之一。
通过对机械零部件、装配件和整机性能的测试，可以评估产品在各种工作条件下的表现。
性能测试包括力学性能测试、疲劳寿命测试、耐久性测试等。
可靠性评估机械工程测试技术也包括对机械产品可靠性的评估。
通过对产品进行可靠性测试和评估，可以确定其在设计寿命内的可靠性水平，并验证是否满足使用要求。
可靠性评估通常包括可靠性试验、加速寿命试验等。
故障分析当机械产品发生故障时，机械工程测试技术可以帮助确定故障原因。
通过对故障产品的测试和分析，可以找到故障的根本原因，进而进行改进和修复，提高产品的可靠性和性能。
质量控制机械工程测试技术在产品的制造过程中也起到重要的作用。
通过对原材料、加工工艺和成品的测试，可以保证产品的质量符合设计要求。
质量控制包括原材料的测试、加工工艺的控制和成品的检验等。
机械工程测试技术的应用领域机械工程测试技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：汽车工程机械工程测试技术在汽车工程领域有着广泛的应用。
通过对汽车零部件和整车性能的测试，可以评估汽车的安全性、操控性和舒适性，并提供数据支持，以改进汽车的设计和制造质量。
航空航天工程在航空航天工程中，机械工程测试技术用于对航空器和航天器的性能进行测试和评估。
通过对各种航空航天器的测试，可以确保其在各种极端条件下的可靠性和安全性。
动力机械机械工程测试技术也广泛应用于动力机械领域，如发动机、液压系统和传动系统等。
机械工程测试技术(熊诗波黄长艺)课后习题及答案
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， 802.48，802.42，802.46，802.45，802.43。求其测量结果。 解答： (1)测量结果=样本平均值±不确定度 或 ˆx = x + X = x +σ
8
s n
(2) x =
U( f ) =
1 1 δ 2( f ) + 2 (π f )2
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。
|U(f)| φ(f)
π/2 0 -π/2
=
( 2V )
σ ⎛σ ⎞ ⎛σ ⎞ 所以 V = 4 ⎜ d ⎟ + ⎜ h ⎟ = 4(0.5%)2 + (0.5%)2 = 1.1% V ⎝d ⎠ ⎝h ⎠
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|– ω和 φ n– ω 图，并与表 1-1 对比。
| cn| 2A/π 2A/3π 2A/π
φn π/2 ω0
2A/5π 5ω0 -5ω0 -3ω0
2A/5π -5ω0
2A/3π
3ω0
5ω0
-ω0 -π/2
相频图
ω
-3ω0
-ω0
ω0
3ω0
ω
幅频图 周期方波复指数函数形式频谱图
1-2 求正弦信号 x(t ) = x0 sin ωt 的绝对均值 μ x 和均方根值 xrms 。 解答： μ x = 1 T 1 T 2x x ( t )d t = x0 sin ωt dt = 0 ∫ ∫ 0 0 T T T
机械工程测试技术基础
全性测试等。
测试技术的应用： 广泛应用于汽车、 航空、航天、机 械制造等领域。
古代：手工测量经验判断 近代：仪器测量数据记录 现代：计算机辅助测试自动化测试 未来：智能化测试远程测试大数据分析
传感器：用于采集 被测对象的物理量
数据采集系统：用 于将传感器采集到 的信号转换为数字 信号
温度传感器：通过热敏电阻或热电 偶等元件测量温度变化广泛应用于 工业、医疗等领域。
流量传感器：通过电磁感应或超声 波等原理测量流体流量广泛应用于 供水、供气等领域。
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压力传感器：通过压敏电阻或压电 晶体等元件测量压力变化广泛应用 于液压、气动等领域。
加速度传感器：通过压电晶体或电容 式等元件测量加速度变化广泛应用于 汽车安全、航空航天等领域。
数据处理系统：用 于对采集到的数据 进行处理和分析
显示系统：用于显 示测试结果和图表
信号及其描述
信号的定义：信号是信息的载体是物理量随时 间变化的过程
信号的分类：根据信号的性质和特点可以分为 连续信号和离散信号
连续信号：信号的取值是连续的如正弦波、三 角波等
离散信号：信号的取值是离散的如数字信号、 脉冲信号等
实时化：测试技 术将更加实时化 能够实时监测和 预警设备状态
绿色化：测试技 术将更加绿色化 减少对环境的影 响提高能源利用 效率
智能化：测试技术将更加智能化能够自动识别和诊断机械故障 集成化：测试技术与其他技术如物联网、大数据等更加紧密地集成提高测试效率和准确性 实时化：测试技术将更加实时化能够实时监测和预警机械设备的运行状态 绿色化：测试技术将更加注重环保和节能降低机械设备的能耗和污染排放
机械工程测试技术试卷及答案
机械工程测试技术试卷及答案Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-《机械工程测试技术基础》试题1一、 填空题（20分，每空1分）1.测试技术是测量和实验技术的统称。
工程测量可分为 静态测量 和 动态测量 。
2.测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。
3.将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。
4.为了 温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 桥臂上。
5．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 携带信号的信息。
6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。
7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。
8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。
9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和 。
10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= 。
其几何意义是 。
二、 选择题（20分，每题2分）1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将( )。
A ．增大B ．减少 C.不变 D.变化不定2．调制可以看成是调制信号与载波信号( )。
A 相乘B ．相加C ．相减 D.相除3．描述周期信号的数学工具是( )。
A ．相关函数B ．拉氏变换C ．傅氏变换 D.傅氏级数4．下列函数表达式中，( )是周期信号。
A ．5cos100()00t t x t t π⎧≥⎪=⎨⎪<⎩当当B ．()20cos20()at x t e t t π-=-∞<<+∞C ．()5sin 2010cos10()x t t tt ππ=+-∞<<+∞ 5．时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为( )。
A ．频带变窄、幅值增高B ．频带变宽、幅值压低C ．频带变窄、幅值压低D ．频带变宽、幅值增高6．非线性度是表示定度曲线( )的程度。
机械工程测试技术
机械工程测试技术机械工程测试技术是机械工程领域中至关重要的一部分。
它涵盖了一系列测试方法和技术，用于评估机械设备和系统的性能、可靠性以及对各种工况的适应能力。
这些测试技术可以帮助工程师们了解机械设备的运行状态，评估其是否符合设计要求，并为改进设计提供数据支持。
机械工程测试技术是一门复杂而广泛的学科，涵盖了许多不同的测试方法和技术。
其中一种常见的测试技术是静态和动态测试。
静态测试用于评估机械设备在静止状态下的性能指标，比如强度、刚度和耐久性等。
而动态测试则是通过对机械设备进行振动测试，评估其在运动或振动条件下的性能指标。
除了静态和动态测试，机械工程测试技术还包括温度测试、压力测试、流量测试等。
温度测试用于评估机械设备在不同温度条件下的工作性能，以及其是否能够在极端温度环境下正常运行。
压力测试则是用来评估机械设备在不同压力条件下的工作性能和安全性。
流量测试则是用来评估机械设备在不同流量条件下的工作性能和效率。
机械工程测试技术还可以应用于机械设备的寿命测试。
寿命测试是通过对机械设备进行长时间的运行测试，以模拟其在实际使用条件下的寿命。
通过寿命测试，可以评估机械设备的可靠性和耐久性，并为改善设计和延长设备寿命提供参考。
在机械工程测试技术中，数据记录和分析也是非常重要的一环。
通过合适的数据记录和分析方法，可以对测试结果进行定量分析，获取更准确、可靠的数据。
这些数据可以帮助工程师们深入了解机械设备的性能特点，找出潜在的问题，并提出改进方案。
除了上述提到的测试技术，还有一些新兴的测试技术在机械工程领域得到了广泛应用。
例如，红外热像仪技术可以用于检测机械设备的热量分布情况，帮助工程师们了解机械设备的热量传递机制和热量损失情况。
声发射检测技术可以用于监测机械设备中的微小裂纹和缺陷，帮助工程师们及时修复并避免潜在故障。
总的来说，机械工程测试技术对于保障机械设备的性能、可靠性和安全性具有重要意义。
通过合理使用不同的测试方法和技术，可以全面评估机械设备的性能指标，提供数据支持和理论依据，为工程师们改进设计、提高机械设备的生产效率和降低故障风险提供重要参考。
机械工程测试技术
同样，根据式（2.158），一个n阶系统的频率 响应函数H(jω)仿照式（2.164）也可视为是多个 一阶和二阶环节的并联（或串联）：
nr
r
H j
qi
2
j i i
i1 j pi
i 1
j 2 2 i ni
j
2 ni
2 xt
因此式（2.151）左边为零， 亦即
2 xt d 2 xt 0
dt 2
由此式（2.151）右边亦应为零，即
2 yt d 2 yt 0
dt 2
解此方程可得唯一的解为
y t y 0 e j t
其中φ为初相角。
(二)用传递函数或频率响应函数描 述系统的传递特性
1. 传递函数
第3章 测试系统特性分析
一、概述 二、测量误差 三、测试系统的静态特性 四、测试系统的动态特性 五、测试系统实现精确测量的条件 六、测试系统的负载效应
一、概述
• 信号与系统紧密相关。 • 被测的物理量亦即信号作用于一个测试系统，
而该系统在输入信号亦即激励的驱动下对它 进行“加工”，并将经“加工”后的信号进 行输出。 • 输出信号的质量必定差于输入信号的质量。
– 随机误差：
• 定义：每次测量同一量时，其数值均不一致、但却具 有零均值的那些测量误差。
• 产生的原因有：测量人员的随机因素、设备受干扰、 实验条件的波动、测量仪器灵敏度不够等。
– 过失误差或非法误差：
• 意想不到而存在的误差。 • 如实验中因过失或错误引起的误差，实验之后的计算
误差等。
• 随机误差具有明显的统计分布特性。常常采用 统计分析来估计该误差的或然率大小。
2 xt 2 yt
其中，ω为某一已知频率。
《机械工程测试技术》课后习题答案机工版
2 44, 724,500, 600 2 22,362, 250,300 11,181,125,150
所以该信号的周期为 0.25s。
1-7 求正弦信号 x(t) Asin( 2 t) 的单边、双边频谱，如果该信号延时 T 后，其频谱如何变
T
4
化？
0 ea jwt dt ea jwdt
0
11 a jω a jω
2a a2 ω2
双边指数信号的傅里叶变换是一个正实数，相频谱等于零。由于双边指数信号为实偶对
称函数，因此 X ω 为 ω 的实偶对称函数。
5
1-5 设有一组合信号，有频率分别为 724Hz， 44 Hz，500 Hz，600 Hz 的同相正弦波叠加而 成，求该信号的周期。
答：在时域范围内，实现不失真的条件是：输出信号 y t 与输入信号 x t 相比，只要是幅
值上扩大 A0 ,时间上滞后 t0 ，即 y t A0x t t0 。
2-6 从频域说明测量系统不失真测量条件是什么? 答：在频域内实现不失真测试的条件即为幅频特性是一条平行于 轴的直线，相频特性
1
在教学环节中安排与本课程相关的必要的实验及习题，学习中学生必须主动积极地参加 实验及完成相应的习题才能受到应有的实验能力的训练，才能在潜移默化中获得关于动态测 试工作的比较完整的概念，也只有这样，才能初步具有处理实际测试工作的能力。
2
思考题与习题
1-1 信号的分哪几类以及特点是什么？ 答：按信号随时间的变化规律分为确定性信号和分确定性信号，确定信号分为周期信号
则 有 输 出 y1 t ， 且 y1 t
2
2
11
1
cos 10t
《机械工程测试技术基础》试题及答案
《机械⼯程测试技术基础》试题及答案《机械⼯程测试技术基础》课后答案章节测试题第⼀章信号及其描述（⼀）填空题1、测试的基本任务是获取有⽤的信息，⽽信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。
这些物理量就是信号，其中⽬前应⽤最⼴泛的是电信号。
2、信号的时域描述，以时间（t ）为独⽴变量；⽽信号的频域描述，以频率（f ）为独⽴变量。
3、周期信号的频谱具有三个特点（离散性，谐波性，收敛性）4、⾮周期信号包括准周期信号和⾮周期瞬态信号。
5、描述随机信号的时域特征参数有均值x µ，均⽅值2x ψ，⽅差2x σ6、对信号的双边谱⽽⾔，实频谱（幅频谱）总是 y 轴对称，虚频谱（相频谱）总是对称。
（⼆）判断对错题（⽤√或×表⽰）1、各态历经随机过程⼀定是平稳随机过程。
（√ ）2、信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（√ ）3、⾮周期信号的频谱⼀定是连续的。
（╳）4、⾮周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲⼀样。
（╳）5、随机信号的频域描述为功率谱。
（√ ）（三）简答和计算题1、求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值µ|x|和均⽅根值x rms 。
2、求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值x µ，均⽅值2x ψ，和概率密度函数p(x)。
3、求指数函数)0,0()(≥>=-t a Aet x at的频谱。
4、求被截断的余弦函数??≥<=Tt T t tt x ||0||cos )(0ω的傅⽴叶变换。
5、求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t et x atω的频谱。
第⼀章信号及其描述（⼀）1、信号；2、时间（t ），频率（f ）；3、离散性，谐波性，收敛性；4、准周期，⾮周期瞬态；5、均值x µ，均⽅值2x ψ，⽅差2x σ；6、偶，奇；（⼆）1、√；2、√；3、╳；4、╳；5、√；（三）1、π2x ，2x ；2、0，220x ，)cos(10?ωπ+t x ；3f j a A π2+、；4、()()T f c T T f c T )2(sin )2(sin 00ωπωπ-++； 5、faj f a πωπω44202220+--；第⼆章测试装置的基本特性（⼀）填空题1、某⼀阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输⼊信号2sin)(tt x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω，幅值=y ，相位=φ。
机械工程测试技术教学大纲
《机械工程测试技术》教学大纲适用专业：机械设计制造及其自动化（本科）专业学时：32学时一、课程性质和任务本课程是面向机械设计制造及其自动化本科专业开设的一门专业基础课，重点讲授基本测试理论及常用测试装置的特性和应用。
本课程的主要目的是使学生掌握研究动态测试的基本理论和基本方法，为今后从事测试工作打下坚实的理论基础。
二、课程教学目标本课程的教学目标是：使学生具备高素质劳动者和高等职业专门人才所必需的机械工程测试技术的基本知识和基本技能，初步形成解决实际问题的能力，为学习专业知识和职业技能打下基础，并注意渗透思想教育，逐步培养学生的辩证思维，加强学生的职业道德观念。
通过本课程的学习，使学生达到以下要求：懂理论和原理；会选择和使用；能维护和修理。
（一）基本知识教学目标1、掌握测试系统的组成及各部分的工作原理和功能。
2、掌握动态测试的基本理论及实际测试系统的环节和组成。
3、掌握信号的时域和频域的描述方法，掌握频谱分析、相关分析及功率谱分析的基本原理和应用，了解数字信号分析的基本概念、方法。
4、掌握测试装置的动、静态特性的评价方法和实现不失真测试的条件，并能正确选择和分析测试装置。
5、掌握中间变换电路及记录仪器的工作原理和基本特性，并能正确地选用。
（二）能力教学目标：1、能正确使用常用的测试工具、仪表。
2、具有借助手册等工具书和设备铭牌、产品说明书、产品目录等资料，查阅测试仪器的有关数据、功能、使用方法的能力。
3、会选择和使用传感器，能维护和修理。
应用电路的能力。
4、具备对测量系统进行初步分析和设计能力。
5、具有一定的解决工程实际问题的能力。
（三）思想教育目标1、初步具备辩证思维的能力。
2、具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神。
3、加强职业道德意识。
三、教学内容和要求（一）基础模块第一章绪论内容：测试技术的含义及作用；测试技术的发展概况；测试系统的组成及各环节的作用；动态测试的含义；本课程的特点和学习要求。
《机械工程测试技术》试卷及答案2
《机械工程测试技术》注意事项：1. 考前请将密封线内的各项内容填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3．考试形式：开卷；4. 本试卷共二大题，满分100分，考试时间120分钟。
一、填空题（20分，每空1分）1．将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。
2．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 携带信号的信息。
3．调幅过程在频域相当于 过程，调幅装置实质上是一个 。
4.测试技术是测量和实验技术的统称。
工程测量可分为 和 。
测量结果与被测真值之差称为测量误差。
5．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。
6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。
7．周期信号的傅氏三角级数中的n 是从0到+∞展开的。
傅氏复指数级数中的n 是从 到 展开的。
8．周期信号()x t 的傅氏三角级数展开式中：n a 表示 ，n b 表示 ，0a 表示直流分量。
9．余弦函数只有 谱图，正弦函数只有虚频谱图。
10．单位脉冲函数0()t t δ-与在0t 点连续的模拟信号()f t 的下列积分：0()()f t t t dt δ∞-∞-=⎰。
这一性质称为 。
二、选择题（20分，每题2分）1．为了保证实现极距变化型差动电容传感器的差动工作，传感器的两个电容应当连接成( )。
A ．并联电路B ．串联电路C ．电桥电路 2．要使RC 低通滤波器的通带加宽，则RC 值应( )。
A.增加 B ．减少 C ．不变 3．描述非周期信号的数学工具是 。
A 三角函数B ．拉氏变换 C. 傅氏变换 D. 傅氏级数 4．下列信号中． 信号的频谱是连续的。
A ．12()sin()sin(3)x t A wtB wt ϕϕ=+++ B ．()5sin 303sin x t t =+ C.0()sin atx t et ω-=5．数字信号的特征是 。
机械工程测试技术试卷与答案
机械工程测试技术试卷与答案(总15页)--本页仅作预览文档封面，使用时请删除本页--2《机械工程测试技术基础》试题1一、 填空题（20分，每空1分）1.测试技术是测量和实验技术的统称。
工程测量可分为 静态测量 和 动态测量 。
2.测量结果与 被测真值 之差称为 测量误差 。
3.将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。
4.为了 温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在 桥臂上。
5．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 携带信号的信息。
6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。
7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。
8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是 ，后者频谱特点是 。
9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和 。
10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= 。
其几何意义是 。
二、 选择题（20分，每题2分）1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将( )。
3A ．增大B ．减少 C.不变 D.变化不定2．调制可以看成是调制信号与载波信号( )。
A 相乘B ．相加C ．相减 D.相除3．描述周期信号的数学工具是( )。
A ．相关函数B ．拉氏变换C ．傅氏变换 D.傅氏级数4．下列函数表达式中，( )是周期信号。
A ．5cos100()00t t x t t π⎧≥⎪=⎨⎪<⎩当当B ．()20cos20()at x t e t t π-=-∞<<+∞C ．()5sin 2010cos10()x t t tt ππ=+-∞<<+∞ 5．时域信号的时间尺度压缩时，则其频带的变化为( )。
A ．频带变窄、幅值增高B ．频带变宽、幅值压低C ．频带变窄、幅值压低D ．频带变宽、幅值增高6．非线性度是表示定度曲线( )的程度。
《机械工程测试技术基础》知识点总结
《机械工程测试技术基础》知识点总结引言机械工程测试技术是机械工程领域中的重要组成部分，它涉及到对机械系统的性能、参数和状态进行测量、分析和评估。
随着科技的发展，测试技术在提高产品质量、优化设计、降低成本和保障安全等方面发挥着越来越重要的作用。
第一部分：测试技术概述1.1 测试技术的定义测试技术是指利用各种仪器和方法对机械系统进行定量或定性的测量，以获取系统的性能参数和状态信息。
1.2 测试技术的重要性质量控制：确保产品符合设计标准和用户需求。
故障诊断：及时发现并解决机械故障，延长设备使用寿命。
性能优化：通过测试数据对机械系统进行优化设计。
第二部分：测试技术基础2.1 测量的基本概念测量单位：国际单位制（SI）和常用单位。
测量误差：系统误差、随机误差和测量不确定度。
2.2 传感器原理电阻式传感器：利用电阻变化来测量物理量。
电容式传感器：基于电容变化来测量。
电感式传感器：基于电感变化来测量。
光电传感器：利用光电效应来测量。
2.3 信号处理技术模拟信号处理：滤波、放大、模数转换。
数字信号处理：FFT、数字滤波、谱分析。
2.4 数据采集系统硬件组成：数据采集卡、接口、传感器。
软件功能：数据采集、处理、存储和分析。
第三部分：机械性能测试3.1 力和扭矩测试力测试：静力测试和动力测试。
扭矩测试：静态扭矩和动态扭矩的测量。
3.2 振动测试振动类型：随机振动、谐波振动、冲击振动。
振动测量：加速度计、速度计和位移计的使用。
3.3 温度测试接触式温度测量：热电偶、热电阻。
非接触式温度测量：红外测温技术。
3.4 流体特性测试压力测试：压力传感器的应用。
流量测试：流量计的选择和使用。
3.5 材料特性测试硬度测试：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
疲劳测试：循环加载下的应力-应变关系。
第四部分：测试技术的应用4.1 机械系统的故障诊断故障信号的采集：振动、声音、温度等。
故障特征的提取：频域分析、时域分析。
故障诊断方法：专家系统、神经网络、模糊逻辑。
机械工程测试技术课后习题及答案熊诗波第四版
机械工程测试技术课后习题及答案熊诗波第四版引言《机械工程测试技术》是机械工程专业的一门基础课程，对于培养学生的实际操作能力和问题解决能力具有重要意义。
本文档整理了该课程的课后习题及答案，供学生参考和复习使用。
第一章传感器基础习题11.什么是传感器？2.传感器的工作原理有哪些？3.传感器分类及其应用领域。
4.请简要说明接触和非接触式传感器的区别。
习题21.并联电阻电桥是如何工作的？2.串联电阻电桥是如何工作的？3.请简述电桥测量中的三种电感器速敏电桥的特点。
习题31.请简述压力传感器的原理及其应用领域。
2.温度传感器有哪些工作原理？请分别说明。
3.光电传感器在机械工程中的应用有哪些？第二章机械测量习题11.弹簧测力计的测量原理是什么？2.请简述测力计的容量和灵敏度的概念。
3.注意事项：在何种情况下应避免在静荷载工作？习题21.请说明磁电测量的优点和缺点。
2.用什么方法可以准确地测量温度？3.请列举机械测量中常见的温度测量方法。
习题31.请简述力矩传感器的原理及其应用。
2.什么是浮子液位计？它的测量原理是什么？3.请简要说明测量转速的常见方法。
第三章自动控制检测技术习题11.请简要说明PID控制器的工作原理。
2.请列举几种常见的控制阀。
3.什么是传感器偏差？如何进行校准？习题21.对于机械手，什么是位姿？2.请简述闭环控制的基本原理。
3.请说明比例控制的特点。
习题31.请简单介绍气动传感器的工作原理。
2.什么是静态特性曲线？3.数据采集系统的组成有哪些？结语本文档总结了《机械工程测试技术》课后习题及答案，涵盖了传感器基础、机械测量和自动控制检测技术等内容。
对于学习该课程的学生来说，希望本文档可以起到辅助和复习的作用。
但仍然建议学生在解答习题时充分理解知识点，并多做实践操作，以提升自己的实际能力。
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（二）、霍尔式传感器的直流激励特性
实验目的：了解霍尔式传感器的原理和工作情况。 实验原理：霍尔式传感器是由两个环形磁钢组成梯度磁场，和位于梯度磁场中的霍尔元件组 成。当霍尔元件通过恒定电流时，霍尔元件在梯度磁场中上下移动时，输出的霍尔电势 V 取 决于其在磁场中的位移量 x，所以测得霍尔电势的大小便可获知霍尔元件的静位移。 所需单元和部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F/V 表、直流稳压电源、测微头、 振动平台、主副电源。 有关旋钮的初始位置：差动放大器增增益旋钮打到最小，F/V 表置 20V 档，直流稳压电源输出 置于±2V，主副电源关闭。 实验步骤： 1． 了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。霍尔片
由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、应变片、
砝码、F/V 表、主副电源。
旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V 档，F/V 表打到 2V 档，差动放大器增益最大。 实验步骤：
1． 了解所需单元、部件在实验仪上所在的所在位置，观察应变片，梁的上下表面各贴 两片受力应变片。
3． 在传感器托盘上放上一只砝码，记下此时的电压数值，然后每增加一只砝码记下一 个数值，并将这些数值填入下表。根据所得结果计算系统灵敏度 S＝ΔV/ΔW，并作出 V－W 关系曲线，ΔV 为电压变化量， ΔW 为重量变化量。
（g）或（mm）
电压（mV） 4． 保持放大器增益不变，将 R1，R2 两个固定电阻换为另两片受力应变片，组桥时掌握
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实验一 传感器性能
（一）、金属箔式应变片性能
实验目的：了解金属箔式应变片，电桥的工作原理和工作情况。 实验原理：本实验说明箔式应变片及电桥的工作原理和工作情况。
应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表 面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过 测量电路，转换成电信号输出显示。
《机械工程测试技术》
实验指导书
山东建筑大学 机电学院
1
目录
实验一 传感器性能..........................................................................................................1 （一）、金属箔式应变片性能 ................................................................ 1 （二）、霍尔式传感器的直流激励特性 ................................................ 3
①③④
电桥 10
11
7
8 R3
9
R4 R2
1
2
3
W1 r
4
5
W2
W1
4
副电源
W2 开
+4
4
1
10
直流稳压电源 W1
R4
Rx
r
11
2
7
R2
R3
-4V
5
3
8
电桥平衡网络
差动放大器
图1
直流电压表
差动放大器调零：用连线将差动放大器的正负地短接。将差动放大器的输出端与 F/V 表的输 入插口 Vi 相连；开启主副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的
电桥电路是最常用的非电量测量电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等， 电桥输出为零，在桥臂四个电阻 R1，R2，R3，R4 中，电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、 ΔR3/R3、ΔR4/R4、，当使用一个应变片时，∑R＝ΔR/R ；当两个应变片组成差动工作状态工 作，则有∑R＝2ΔR/R，用四个应变组成两个差动工作，且 R1＝R2＝R3＝R4＝R，∑R＝4ΔR/R。
1
调零旋钮使 F/V 表显示为零，关闭主副电源。 2． 根据图 1 接线，R1，R2，为电桥单元的固定电阻；R4＝Rx 为应变片，将 R3 固定电
阻换为与 R4 工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，。将稳压 电源的切换开关置±4V 档，F/V 表置 20V 档。开启主副电源，调节电桥平衡网络中的 W1，使 F/V 表显示为零，等待数分钟后将 F/V 表置 2V 档，再调电桥 W1 使 F/V 表显示为零。
安装在实验仪的振动圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔 传感器。
直流稳压电源
+2V
N
S
r 直流稳压电源 W1
S
N
-2V
环形磁铁
电桥平衡网络
＋
V
－
霍尔式传
感器
差动放大器
电压表
图2 2． 开启主副电源，将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根据图 2 接线，W1、Wr
为电桥单元的直流电桥平衡网络。 3． 装好测微头，调节测微头与振动台吸合，并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。 4． 开启主副电源，调整 W1 使电压表指示为零。 5． 上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每 0.2mm 读一个数，将读数填入下表。作出 V
对臂应变的受力方向相同邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一 个直流全桥，调节电桥 W1 使 F/V 表显示为零，重复 4 过程同样测得数据，填入下表。
（g）或（mm）
电压（mV） 5． 在同一坐标纸上描出 V-W 曲线，比较两种接法的灵敏度。
注意事项：
1． 在更换应变片时，应将电源关闭。 2． 在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。 3． 在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。 4． 直流稳压电源±4V 不能打得过大，以免损坏应变片造成严重自热效应。 5． 接全桥时请注意区别各应变片的工作状态方向。 实验数据及结果分析 1、 记录所用实验仪编号、同组人员： 2、 数据记录及处理（按 3，4，5）； 3、 根据测量数据求传感器的灵敏度 4、 分析该传感器的线性范围。
实验二 动态测试 ..............................................................................................................5 实验三 数据采集与处理.................................................................................................8