机械工程测试技术 习题集

《各章习题集》
0. 绪论
1. 国际单位制中的计量单位分为基本单位、辅助单位和导出单位。

米、千克、秒、牛顿都
是基本单位；质量单位是国际单位制基本单位中唯一保留的实物基准。

（×） 2. 按测量手段不同，测量方法分为直接测量、间接测量和组合测量。

3. 用直尺测量测量长度为直接测量，通过测量转速和扭矩得出功率为组合测量。

（×）
4. 指出下图电位差计电路测量电压的原理。

答：在进行测量之前，应先调R 1，将电路工作电流I 校准；在测量时，要调整R 的活动触点， 使检流计G 回零，这时I g 为零，即U k ＝U x 。

这样，标准电压U k 的值就表示被测未知电压值U x 。

5. 名词解释：精度。

答：测量结果与真值一致的程度。

为仪器满量程时所允许的最大相对误差的百分数，即
%ΑΑΔδβ
αj y 100-⨯±
=
δy 为仪器精度或允许误差； Δj 为允许的最大绝对误差；
A α、A β分别为仪器刻度的上限和下限值；
6. 简答题：被测温度为40℃左右，绝对误差不超过±0.5℃。

问：0～50 ℃的1.0级仪表与
0～100 ℃的0.5级仪表是否均能满足要求? 应优先选用哪个仪表。

答：两块仪表的最大绝对误差分别为C ︒±=⨯-5.0%1)050(、C ︒±=⨯-5.0%5.0)0100(，即两块仪表均满足要求，考虑到成本优先选用1.0级的。

7. 简答：现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范围分别为－100~+500℃、
－50~550℃、0~1000℃。

现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适？
答：三块仪表测量的相对误差分别为：
(500+100)×2.5%=15，15÷500×100%=3%； (550+50)×2.0%=12， 12÷500×100%=2.4%； (1000－0)×1.5%=15， 15÷500×100%=3%；
所以，准确度2.0级量程范围－50~550℃的测温仪表最合适。

8. 只要能满足被测量的要求，尽可能选用小量程的仪表。

（√） 9. 测量时，通常要使最大测量值落在仪表2/3量程附近。

（√）
10. 4、测量仪器按用途可分为范型仪器和实用仪器两类。

而实用仪器又分为试验室用仪器 和工程用仪器 。

范型仪器的精度高于工程用仪器。

（√） 11.
下图是测量结果分布情况，试说明之。

答：（a ）不精密，准确； （b ）精密，不准确； （c ）不精密，不准确； （d ）精密，准确； 12. 名词解释：迟滞误差。

答：当仪器指针上升(正行程)与下降(反行程)时，由于仪器内部有阻尼、传动系统中有摩擦和间隙，对同一被测量所得读数之差。

13. 名词解释：灵敏度。

答：仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比值S
A
ΔS ∆=
α
Δα为指针的线位移或角位移； ΔA 为被测量的变化值；
14. 变间隙式平板电容传感器的灵敏度为常数。

（×）
15. 简答：根据变间隙式平板电容传感器电容的表达式d
S C ε=
，写出其灵敏度：
2d
S
d C S ε-=∂∂=。

16. 简答：什么是传感器的漂移？其主要类型有哪些？
答：传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。

主要有零点漂移和灵敏度漂移。

17. 对某一参数进行多次测量发现，所得测量结果均为同一数值，因此认为测量过程不存
在测量误差。

（×）
18. 根据误差的统计特征，误差分为系统误差、随机误差和粗大误差三大类；根据误差的
表示方法不同，误差可分为绝对误差和相对误差。

19. 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类、表示的？
答：测量结果与被测量真值之差称为测量误差。

根据误差的统计特征，误差分为系统误差、随机误差和粗大误差三大类；根据误差的表示方法不同，误差可分为绝对误差和相对误差。

20. 对两物体的重量测量结果分别为：质量G 1=50g ，绝对误差δ1=2g ；质量G 2=2kg ，绝对
误差δ2=50g 。

试比较两次测量效果。

答：两次测量的相对误差分别为
G 2的测量效果较好。

对于相同被测量，绝对误差可以评定其测量值精度的高低； 对于不同被测量，相对误差评定较确切。

21. 系统误差一般难以消除，所以正确的测量结果中必然包括系统误差。

（×） 22. 电子电位差计滑线电阻的磨损将会造成导致累进随机误差。

（×） 23. 仪表指针的回转中心与刻度盘中心有一个偏离值e ，则由此引起的读数误差称之为随机
误差。

（×）
24. 系统误差的综合方法有代数综合法、算术综合法和几何综合法。

其中，算术综合法会
把误差估计的过大。

25. 随机误差必然存在于测量结果之中。

（√） 26. 若测量次数足够多，随机误差的算术平均值将逐渐接近于零，且完全服从统计规律。

（√） 27. 正态分布随机误差具有单峰性、对称性、有限性和抵偿性四个特征。

28. 算术平均值的标准误差为2
1
()(1)
n
i
i x x S n n 。

29. 过失（粗大）误差是无法完全消除的。

（×）
30. 当测量数据与算术平均值的偏差大于标准差的3倍时，通常要把此数据剔除。

（√） 31. 对不同精度测量，标准误差σ越小，其权重就应越小。

（×）
32.
已知Q=I 2Rt ，电流相对误差γi =2%；时间相对误差γt =0.5%；电阻相对误差γR =1%。

求γQ 。

答：()
%5.52±=++±=t R i Q γγγγ。

33. 比较下图分度的合理性。

答：a 图分度合理，b 图分布不合理。

34. 一元线性回归分析时，常采用最小二乘法求出拟合系统。

（√） 35. 回归出直线方程后，一般不必进行拟合程度判别。

（×） 36. 相关系数R 的值在-1和+1之间变化。

当R=±1时，表示完全相关；当R=0时，表示不
相关。

37. 为了进行一元线性回归分析，可对非线性关系进行线性变换。

试对以下关系式进行线
性变换：（1）b
ax y =；（2）b
X
Y ae =； 答：
（1）对幂函数两边取对数，得
00ln ln ln ln ,ln ,ln ;a y a b x y Y a a x X Y a bX
a e =+====+=令则有再求得
（2）
1ln ,ln ,Y Y c a X X Y c bX ''===''
=+令：则有：
38. 用量程为0-10A 的直流电流表和量程为0-250 V 的直流电压表测量直流电动机的输电流
和电压，示值分别为9A 和220V ，两表的精度皆为0.5级。

试问电动机输如功率可能出现的最大误差为多少?〔提示:电动机功率P=IV 〕
答：电流测量最大绝对误差为△I =（10-0）*0.5%=0.05 A
电压测量最大绝对误差为△V =（250-0）*0.5%= 1.25V 则功率绝对误差
P P
P
V
I V I =9*1.25+220*0.05=22.25W 相对误差为P P
P
P
V I
=1.12% 39. 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？为什么使用电表
时应尽可能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？
答：同样精度的电表，量程越大，测量绝对误差越大。

当使测量值处于电表量程上限的三分之二以上时，会降低测量的相对误差，即提高了测量的精度。

当用量程为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 电压时，前者的相对误差为：
γ1=150*0.5%/25=3%； γ2=30*1.5%/25=1.8%；
可以看出，虽然第二个电表的精度等级差，但测量结果的准确度高。

1. 信号及其描述
1. 从信号描述上，信号分为确定性信号和非确定性信号；从幅值和能量上角度，信号分
为能量信号和功率信号。

2. 信号)3sin()2sin()(2211θθ+++=t A t A t x 为周期信号。

（×） 3. 信号()⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+=-00sin ϕt m
k x e t x t
为周期信号。

（×） 4. 什么是能量信号？什么是功率信号？
答：当信号x (t)在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件：
∞<⎰
∞
∞
-dt t x )(2
当信号x(t)在所分析的区间（-∞，∞），能量
∞→⎰
∞
∞
-dt t x )(2。

此时，在有限区间(t 1,t 2)
内的平均功率是有限的，即
⎰∞<-21)(12
1
2t t dt t x t t ，这样的信号称为功率信号。

5. 什么是信号的时域描述？什么是信号的频域描述？
答：信号的时域描述：以时间为独立变量，其强调信号的幅值随时间变化的特征。

信号的频域描述：以角频率或频率为独立变量，其强调信号的幅值和相位随频率变化的特征。

6. 求周期性三角波x(t)的三角频谱。

⎪⎪⎩
⎪
⎪⎨
⎧
≤≤-≤≤-+=)20(2)02(2)(0000T t t T A
A t T t T A A t x 解：正弦分量幅值b n =0
22422222)2(2
)(12
0000
2
/0
200
2
/0
00
2
/2
/000000A
A A T T A T A T t T A At T dt T At A T dt t x T a T T T T =-=⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡-=⎥
⎦⎤
⎢⎣⎡-=
-==
⎰
⎰-
⎪⎩
⎪⎨⎧====-
=
=
⎰
⎰
-,...
6,4,20
,...5,3,142sin 4cos )2(4cos )(2
2
22222
/0
00
2
/2
/00
000n n n A n n A tdt n t T A
A T tdt n t x T a T T T n πππωω
则有 )5cos 5
1
3cos 31(cos 42)(020202 ++++=
t t t A A t x ωωωπ
7. 画出正弦函数sinω0t 的频谱图（双边谱）。

解：
8. 周期信号频谱是离散的，且含有非整倍数基波频率的频率分量。

（×）
9. 工程中常见的周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。

（√） 10. 周期信号的频谱具有离散性、谐波性和收敛性三个特点。

11.
01lim
()T x T x t dt T μ→∞=⎰表示信号的均值，||
1lim |()|T
x T x t dt T μ→∞=⎰表示信号的绝对均值，221
lim ()T
x T T x t dt ψ→∞
=⎰
表示信号的均方值；210lim ()T
rms T T x x t dt →∞
=⎰值。

221
lim
(())T
x
x T T x t dt σ
μ→∞
=-⎰
表示信号的方差。

12. 瞬变信号和准周期信号都是非周期信号，所以说非周期信号的频谱都是连续的。

（×）
13. 求矩形窗函数W R (t)的频谱。

⎪⎩
⎪
⎨⎧><<--<=))2(0)22(1)
2(0)(T t T t T T t t W R
)(t W 0
2
T 1
2
T -
t
解：22
222
2221
1)()(T T ft
j T T ft
j ft
j R R e f
j dt e
dt e
t W jf W ----∞
∞
--⎰⎰
-=⋅==
ππππ
)(sin sin )(21fT C T fT
fT
T e e f j fT j fT j ππππππ==--=
-
14. 单边指数衰减函数的频谱。

解：
15. 两个函数在时域中的卷积，对应于频域中的乘积；两个函数在时域中的乘积，对应于
频域中的卷积。

16. 对单位脉冲函数δ(t)，有
1)(=⎰
∞
∞
-dt t δ、)()0()()(t f t t f δδ=、⎰∞
∞
-=)0()()(f dt t t f δ、
)
()()()(*)(t x d t x t t x =-=⎰∞
∞
-ττδτδ、
)()()()(*)(000t t x d t t x t t t x ±=-±=±⎰∞
∞
-ττδτδ、⎰∞
∞
--=∆dt e t jf ft j πδ2)()(10==e
17. 当脉冲函数为δ(t ±t 0)时，根据下图求其与函数x (t)的卷积。

答：)()()()(*)(000t t x d t t x t t t x ±=-±=
±⎰
∞
∞
-ττδτδ
18. 求周期单位脉冲序列的频谱。

)()(∑∞
-∞
=-=
n s
nT t t g δ
式中，Ts —周期，n —整数，
n =0,±1, ±2, ±3,…。

解：由∑∞
-∞
==
n t
nf j n
s e
C t g π2)(，
s
T T t nf j s
T T t
nf j s
n T dt e t T dt e
t g T C s s s
s s s 1)(1)(122
2222=
=
=
⎰
⎰
----ππδ ∑∞
-∞
==
n t
nf j s
s e
T t g π21)(，式中ƒs=1/Ts ，
由e j2πƒ0t ↔δ(ƒ-ƒ0)，对g(t)进行傅立叶变换
∑∑∞
-∞
=∞
-∞
=-
=-=
n s
s n s
s T n
f T nf f T jf G )(1
)(1
)(δδ
19. 求被截取的余弦信号的频谱函数。

⎩
⎨⎧><=00
0||0||cos )(T t T t t t x ω
)
(t W R 0
T 1
T -t
X
*
)
(jf X f
==
)
(jf W R 0
21T
21T -
2T f )
(t x 0
t
...
...
1
1
-)
(t x 0
t
T -0T f
-f T
1
1-(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
1
1f
-|
)(|jf X f f
(t W R 0
T
1
T -t X *
)(jf X f
==
)
(jf W R 0
021T 021T -
2T f
(t
x 0
1
-
(t x 0
T
-T
f -0
f 0T 1
-(a)
(b)
(c)(d)
(e)(f)
212
10
f -|
)(|jf X 0
f f
解法1：
解法2：
20.求周期方波的傅里叶级数（复指数函数形式），画出|Cn|-ω；|φn|-ω图。

答：（1）三角函数展开
（2）复指数展开
周期方波三角级数展开周期方波傅里叶级数指数展开
21.求正弦信号x(t)=x0sinωt的绝对均值μ|x|和均方值x rms。

22.求指数函数x(t)=e-αt；（α>0；t≥0）的频谱。

答：
23.求符号函数的频谱。

解法1：
解法2：
24.求单位阶跃函数的频谱。

解法1：
解法2：
25.求指数衰减振荡信号x(t)=e-αt sinω0t；（α>0，t≥0）的频谱。

26.设有一时间函数f(t)及其频谱，现乘以余弦型振荡cosω0t（ω0>ω0）。

在这个关系中，函
数f(t)叫做调制信号，余弦型振荡cosω0t叫做载波。

试求调幅信号f(t)cosω0t的傅里叶变换。

示意画出调幅信号及其频谱。

又问：若ω0<ωm时将会出现什么情况？
解：
2.测试装置的基本特性
1.负载效应：传感器安装于被测物体或进入被测介质，要从物体与介质中吸收能力或产
生干扰，使被测物理量偏离原有量值，从而不可能实现理想的测量，这种效应称为负载效应。

2.任何测量系统均具有叠加性和比例性。

（×）
3.传递函数H(s)与输入x(t)有关。

（×）
4.伯德图和乃奎斯特图均是在频域研究系统特性的。

（√）
5.若输入为单位脉冲函数，则其响应为传递函数的拉普拉斯逆变换。

（√）
6.写出串联环节、并联环节和反馈环节的的传递函数：
)(s H o )
(s H f )
(s X )
(s Y
)
(s H n )
(s H n )
(1s H )
(2s H )
(1s H )
(s X )
(s Y )
(s Y )
(s X
答：
串联环节：∏==
n
i i
s H s H 1
)()(
并联环节：∑==
n
i i
s H s H 1
)()(
反馈环节：)
(1)
()(s H s H s H f o ±=
7. 最大超调量主要用来说明系统的相对稳定性。

（√） 8. 最大超调量主要用来说明系统的响应速度。

（×）
9. 零阶系统输出不受干扰且无滞后，即具有完全理想的特性。

（√） 10. 位移式电位计为零阶系统。

（√）
11.
热电偶、液柱式温度计一般均可认为是一阶系统。

（√）
12. 某测试装置为一阶时不变系统，其传递函数为()1
005.01
+=
s s H 。

求其对周期信号
)45100cos(2.010cos 5.0)(︒-+=t t t x 的稳态响应)(t y 。

解：
13. 求传递函数为S
s H 01.015
)(+=
的系统对正弦输入x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应y(t)，
并求出幅值误差和相位误差。

14. 用一阶测量仪器测量100Hz 的正弦信号，如果要求振幅的测量误差小于5%，问仪器
的时间常数τ的取值范围。

若用该仪器测50Hz 的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是多少？
15. 如果将测试结果做为反馈控制信号，则必须考虑相位滞后问题。

（√） 16. 一阶系统时间常数τ越小，系统达到稳定值的时间越长。

（×）
17. 二阶系统的响应很大程度上决定于阻尼比ξ和固有频率ωn 。

ωn 越高，系统响应越慢。

（×）
18. 提高固有频率ωn 既减小幅值误差，又可扩大测量范围。

（√）
19.若要求装置的输出波形不失真，其幅频特性应满足A(ω)为常数，相频特性φ(ω)=-t0ω。

（t0为延迟时间）。

（√）
20.对一阶系统的时间常数τ，常用测量系统对阶跃输入瞬态响应到达稳态值50％时所需
要的时间来确定。

（×）
21.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，问幅
值误差是多少？
22.求周期信号x(t)=0.5cos(10t)+0.2cos(100t-45°)，通过传递函数为
1
()
0.005τ1
H s的装
置后得到的稳态响应。

23.一气象气球携带一时间常数τ=15s的一阶温度计并以5m/s的速度通过大气层，设温度
随所处的高度按每升高30m下降0.15℃的规律变化，气球将温度和高度的数据用无线电传回地面。

在3000m处记录的温度为-1℃，试问实际出现-1℃的真实高度是多少？在3000m处的真实温度是多少？
24. 用一个一阶系统作100Hz 正弦信号测量。

（1）如果要求限制振幅误差在5%以内，则时
间常数τ应取为多少？（2）若用具有该时间常数的同一系统作50Hz 的信号测试，此时的振幅误差和相角差各是多少？ 答：
25. 将信号cosωt 输入一个传递函数为1
()
21
H s s 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？
26. 求频率响应函数为
2
3155072
(10.01)(1577536176)
j j
的系统对正弦输入
x(t)=10sin(62.8t)的稳态响应的均值显示？ 解：
27.试求传递函数分别为
1.5
3.50.5
s
和
2
22
41
1.4
n
n n
s s
的两个环节串联后组成的系统的
总灵敏度（不考虑负载效应）。

28.某力传感器可以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
ξ=0.14，问使用该传感器做频率为400Hz的正弦力测试时，其振幅比A(ω)和相角差φ(ω)各为多少？若该装置的阻尼比改为ξ=0.7，问：A(ω)和φ(ω)又做如何变化？
29.对一个可视为二阶系统的装置输入一单位阶跃函数后，测得其响应中产生了数值为0.15
的第一个超调量峰值。

同时测得其振荡周期为6.28s。

设已知该装置的静态增益为3，试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。

3.常用传感器与敏感元件
1.说明下图传感器测量原理。

答：图示是测量气体压力的传感器。

气体压力变化时，膜盒2发生变形，从而引起电感式传感器磁心4移动，引起电感的变化。

2.按敏感元件与被测对象之间的能量关系，传感器分为能量转换型和能量控制型。

其中，
热电偶为能量转换型传感器，电阻应变片为能量控制型传感器。

（√）
3.按信号变换特征，传感器分为物性型和结构型。

其中，水银温度计为物性型传感器，
变间隙电容传感器为结构型传感器。

（√）
4.说明下图传感器的工作原理。

1.工件；
2.电磁铁；
3.导
槽；4.簧片开关；5.电极；
6.惰性气体；
7.簧片
答：当钢制工件通过簧片和电磁铁之间时，簧片会被磁化而接合，从而表达了有一工件通过。

即利用这种传感器来探测物体有无、位置、尺寸和运动状态等。

5.机械式传感器主要用来测量瞬变信号。

（×）
6.说明下图测量原理。

答：图示为变阻器式传感器。

输出电压随着滑片的移动而变化，当负载电阻无穷大时，输出电压与滑片位移成线性关系。

7.说明下图所示光电点位器测量原理。

答：为非接触式传感器。

窄光束在光电导层上扫描时，就使电阻带与集电极在该处形成一导电通路。

8.说明下图所示传感器测量原理。

答：当测量轴随被测物体左右移动时，滑线电阻的阻值发生改变，即用来测量物体的位移。

9.应变效应：当金属丝在外力作用下发生机械变形时其电阻值将发生变化。

10.压阻效应：单晶半导体材料在沿某一轴向受到应力作用时，其电阻率会发生变化。

11.一般来说，金属应变片的灵敏度大于半导体应变片。

（×）
12.电阻应变式传感器的温度误差主要由两部分组成：敏感栅电阻随温度变化引起的误差、
试件材料的线膨胀引起的误差。

（√）
13.说明下图所示的热敏电阻补偿法原理（R t为热敏电阻，R1为应变片）。

答：热敏电阻R t处在与应变片R1相同的温度下。

温度升高，应变片电阻下降，R t阻值下降，供桥电压随升高，电桥输出升高(选择分流电阻R5的值，得到良好补偿)，即保证输出不受环境温度影响。

14.说明下图所示加速度计的测量原理。

答：当加速度计固定在被测物体上随被测物体振动时，质量块M上下运动，使悬臂梁发生弯曲变形，从而引起应变片阻值发生变化。

15.说明下图所示传感器测量原理。

答：用来测量位移。

当测量头随被测物体左右移动时，板弹簧发生弯曲变形，从而引起应变片电阻值改变。

16.说明下图所示传感器测量原理。

答：用来测量物体重量。

当物体放入托盘后，金属盒弹簧发生弯曲变形，引起应变片阻值改变。

17.说明下图所示传感器测量原理。

答：用来测量气体或液体压力。

当被测气体或液体作用于弹性膜片时，膜片发生弯曲变形，从而引起应变片阻值发生改变。

18.说明下图所示传感器测量原理。

答：用来测量大位移。

当测头随被测物体左右移动时，楔形块推动悬臂梁使其弯曲变形，从而引起应变片阻值改变。

19.说明下图所示传感器测量原理。

答：用来测量角位移。

当螺旋轴随被测对象转动时，推动悬臂梁弯曲变形，从而引起应变片阻值改变。

20.说明下图所示传感器测量原理。

答：用来测量位移。

当测量头随被测对象左右移动时，测量杆通过弹簧拉动悬臂梁，并使之发生弯曲变形，从而引起应变片阻值改变。

21.静态应变仪的供桥电源一般为交流电。

（×）
22.根据电容器参数变化的特性，电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变
化型三种。

23.极距变化型电容传感器的灵敏度为非线性。

（√）
24.为提高极距变化型电容传感器的灵敏度，常采用差动式。

（√）
25.说明下图所示传感器测量原理。

答：这是差动式变极距型电容传感器。

当中间动极板上下移动时，上下两个电容器的电容量一个增大、一个减小。

26.说明下图所示液位计测量原理。

答：变面积型电容式液位测量传感器。

当被测非导电液液面发生变化时，相当于两极板覆盖面积发生变化（忽略上方空气的介电常数），需要注意的是被测液体的粘度不能太大。

27.说明下图所示传声器的测量原理。

答：为变间隙型电容式传声器。

振膜随声波振动，两极板间隙改变，从而引起电容量变化。

28.说明下图所示装置的测量原理。

答：测量金属带材在轧制过程中厚度。

C1、C2工作极板与带材之间形成两个电容，其总电容为C= C1+C2。

当金属带材在轧制中厚度发生变化时，将引起电容量的变化。

通过检测电路可以反映这个变化，并转换和显示出带材的厚度。

29.说明下图所示装置的测量原理。

答：为电容式转速传感器。

当齿轮转动时，电容量发生周期性变化，通过测量电路转换为脉冲信号，则频率计显示的频率代表转速大小。

30.说明下图所示加速度传感器的测量原理。

答：为电容式加速度传感器。

质量块由弹簧支撑，在壳体加速度作用下，质量块在两固定电极间振动，从而改变电容C1、C2值。

31.说明下图所示装置的测量原理。

答：采用两个电容传感器测量测转轴回转精度和轴心偏摆。

32.说明下图所示装置的测量原理。

答：电容式压力传感器。

当被测气体或液体的压力作用在膜片电极上时，引起膜片变形，造成电容量变化。

33.说明下图所示装置的测量原理。

1—高压侧进气口
2—低压侧进气口
3—过滤片
4—空腔
5—柔性不锈钢波纹隔离膜片
6—导压硅油
7—凹形玻璃圆片
8—镀金凹形电极
9—弹性平膜片
10— 腔
答：电容式压差变送器。

当高压侧进气口、低压侧进气口输入的气体压力不同时，弹性平膜片发生弯曲变形，导压硅油起衰减膜片振动的作用。

此类传感器主要用来测量大压力、微压差。

34.说明下图所示电容荷重传感器的测量原理。

答：在弹性钢板内平行圆孔间设置平行板电容器，当钢板受压力变形时，平板电容传感器两极板间距改变，从而电容量改变，主要用于重负载。

35.说明下图所示传感器工作原理。

答：
图a：变间隙电感传感器。

衔铁随被测对象上下移动时，气隙δ变化引起线圈自感L变化，即可用来测量位移；
图b：可变导磁面积型电感传感器。

衔铁随被测对象上下移动时，空气气隙导磁截面积改变，引起线圈自感L变化，即可用来测量位移；
图c：单螺线管电感传感器。

当铁芯在线圈中左右运动时，将改变磁阻，使线圈自感发生变化。

这种传感器结构简单、制造容易，但灵敏度低，适用于较大位移(数毫米)测量。

36.说明下图所示传感器工作原理。

答：
图a：为差动型自感位移传感器。

衔铁左右移动时，两个线圈的间隙一个增大、一个减小，即一个线圈自感增大、另一个自感减小。

图b：双螺线管差动式自感传感器。

较之单螺管线圈型有较高灵敏度及线性，被用于电感测微计上。

图c：自感型压磁传感器。

压磁材料在载荷作用发生变形时，磁阻发生变化，引起电感变化。

37.说明下图装置工作原理。

1—气缸2—活塞3—推杆4—被测滚柱5—落料管6—电感测微器7—钨钢测头8—限位挡板9—电磁翻板10—容器（料斗）
答：电感式滚柱直径分选装置。

用人工测量和分选轴承用滚柱的直径是一项十分费时且容易出错的工作。

由机械排序装置(振功料斗)送来的滚柱按顺序进入落料管5。

电感测微器的测杆在电磁铁的控制下，先是提升到一定的高度，汽缸推杆3将滚柱推入电感测微器测头正下方(电磁限位挡板8决定滚柱的前后位置)，电磁铁释放，钨钢测头7向下压住滚柱，滚柱的直径决定了衔铁的位移量。

电感传感器的输出信号经相敏检波波送到计算机，计算出直径的偏差值。

完成测量后，测杆上升，限位挡板8在电磁铁的控制下移开，测量好的滚柱在推杆3的再次推动下离开测量区域。

这时相应的电磁翻板9打开，滚柱落入与其直径偏差相对应的容器(料斗)10中。

同时，推杆3和限位挡板8复位。

38.说明下图装置工作原理。

1—标准靠模样板
2—测端（靠模轮）
3—电感测微器
4—铣刀龙门框架
5—立柱
6—伺服电动机
7—铣刀
8—毛坯
答：电感传感器在仿形机床中的应用。

加工中，电感传感器球头始终以一定压力接触原型曲面，仿形头的运动变换为电感量，信号经过放大控制铣床运动，从而加工出与标准靠模样板一致的工件。

39.说明下图装置工作原理。

（a）（b）
（c）
1—压力输入接头；2—波纹膜盒；3—电缆；4—印制线路板；5—差动线圈；
6—衔铁；7—电源变压器；8—罩壳；9—指示灯；10—密封隔板；11—安装底座
图a：气体压力变化时，膜盒伸缩变形，衔铁与铁芯间的气隙改变，线圈自感变化。

图b：变隙式差动电动压力传感器。

C形弹簧管在气体作用下变形，带动衔铁上下移动，上下两个线圈的电感变化。

图c：差动式压力变送器。

波纹膜盒在气体压力作用下发生伸缩变形，带动衔铁上下移动，从而引起线圈电感变化。

40.说明下图装置工作原理。

答：低频透射式传感器，利用电涡流效应测量材料厚度。

e2的大小与G的厚度及材料的性质有关，e2随材料厚度h的增加按负指数规律减少。

41.说明电磁炉工作原理。

答：高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场，在铁质锅底会产生无数的电涡流使锅底自行发热，烧开锅内的食物。

42.说明下图所示测试装置工作原理。

答：电涡流传感器探伤。

涡流检测仪产生的交变电流通过检测线圈在工件表面感应出涡流。

工件表面的涡流产生的磁场反过来影响检测线圈的电阻抗。

当工件表面存在缺陷，破坏原有涡流场时，引起检测线圈阻抗变化。

仪器通过测量探头阻抗的变化对电信号处理，实现对缺陷的自动检测。

为了获得需要的频率而采用滤波器，使某一频率的信号通过，而将干扰频率信号衰减。

43.说明下图所示测试装置工作原理。

答：当初级线圈W加上交流电压时，次级线圈W1和W2分别产生感应电势e1与e2，其大小与铁心位置有关。

当铁心在中心位置时，e1=e2，输出电压e0=0；铁心向上运动时，e1>e2；向下运动时，e1<e2。

随着铁心偏离中心位置，e0逐渐增大。

44.说明下图所示测试装置工作原理。

（a）（b）（c）
答：
图a：差动变压器式液位传感器。

当浮子随液位上下运动时，二次侧线圈感应的电动势一个增大、一个减小。

图b：差动变压器式加速度传感器。

图c：差动变压器式厚度测量传感器。

45.说明下图所示测试装置工作原理。

答：动圈式传声器。

振膜随声波振动，带动动圈在磁场中左右运动，从而感应出电动势。

46.说明下图所示各磁电式传感器工作原理。