许同乐机械工程测试技术课后习题及答案Word文件下载.docx
- 文档编号:14258544
- 上传时间:2022-10-21
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:841.24KB
许同乐机械工程测试技术课后习题及答案Word文件下载.docx
《许同乐机械工程测试技术课后习题及答案Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《许同乐机械工程测试技术课后习题及答案Word文件下载.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
信号调理是把来自传感器的信号转换成适合传输和处理的形式;
信号处理环节可对来自信号调理环节的信号,进行各种运算。
滤波和分析;
信号显示、记录环节将来至信号处理环节的信号显示或存储;
模数转换和数模转换是进行模拟信号与数字信号的相互转换,以便于用计算机处理。
0-3针对工程测试技术课程的特点,思考如何学习该门课程
本课程具有很强的实践性,只有在学习过程中密切联系实际,加强实验,注意物理概念,才能真正掌握有关知识。
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的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。
1-1信号的分哪几类以及特点是什么
1、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(包括谐波信号和一般周期信号)和非周期信号(准周期信号和以便非周期信号);
非确定性信号包括平稳随机信号(包括各态历经信号和非各态历经信号)和非平稳随机信号。
2、按信号幅值随时间变化的连续性分类,信号包括连续信号和离散信号,其中连续信号包括模拟信号和一般模拟信号,离散信号包括一般离散信号和数字信号。
3、按信号的能量特征分类,信号包括能量有限信号和功率有限信号。
1-2什么是单位脉冲函数它有什么特性如何求其频谱
⑴单位脉冲函数的定义
在时间内矩形脉冲(或三角形脉冲及其他形状脉冲)的面积为1,当时,的极限,称为函数。
函数用标有“1”的箭头表示。
显然的函数值和面积(通常表示能量或强度)分别为:
⑵函数的性质
①积分筛选特性。
当单位脉冲函数与一个在t=0处连续且有界的信号相乘时,其积的积分只有在t=0处得到,其余各点乘积及积分均为零,从而有:
这就表明,当连续时间函数与单位冲激信号或者相乘,并在时间内积分,可得到在t=0点的函数值或者点的函数值,即筛选出或者。
②冲击函数是偶函数,即。
③乘积(抽样)特性:
若函数在处连续,则有
④卷积特性:
任何连续信号与的卷积是一种最简单的卷积积分,结果仍然是该连续信号,即
同理,对于时延单位脉冲,有
可见,信号和函数卷积的几何意义,就是使信号延迟脉冲时间。
⑶函数的频谱
单位脉冲信号的傅立叶变换等于1,其频谱如下图所示,这一结果表明,在时域持续时间无限短,幅度为无限大的单位冲击信号,在频域却分解为无限宽度频率范围内幅度均匀的指数分量。
1-3正弦信号有何特点如何求其频谱
正弦信号有如下特点:
①两个同频率的正弦信号相加,虽然他们的振幅和相位各不相同,但相加结果仍然是原频率的正弦信号;
②一个正弦信号等于另一个正弦信号频率的整数倍,则其合成信号是非正弦信号;
③正弦信号对时间的微分与积分任然是同频率的正弦信号。
利用偶拉公式及其傅立叶变换,有:
正弦信号的频谱图如下图所示:
1-4求指数函数的频谱和双边指数函数的频谱。
解:
⑴单边指数函数表达式为:
式中:
为正实数,单边指数信号如下图所示:
单边指数信号频谱为:
幅度和相位分别为:
频谱如上图b,c所示。
⑵双边指数信号。
双边指数信号如下图所示,其时间表示式为,其中a为正实数,傅立叶变换为:
双边指数信号的傅里叶变换是一个正实数,相位谱等于零。
幅频谱如下图所示。
由于双边指数信号为实偶对称函数,因此为的实偶对称函数。
1-5设有一组合信号,有频率分别为724Hz,44Hz,500Hz,600Hz的同相正弦波叠加而成,求该信号的周期。
合成信号的频率是各组成信号频率的最大公约数,则:
而:
,所以该信号的周期为。
1-6从示波器荧光屏中测得正弦波图形的“起点”坐标为(0,1),振幅为2,周期为4,求该正弦波的表达式。
已知幅值A=2,频率而在t=0时,,将上述参数代人一般表达式得:
,。
所以:
1-7求正弦信号的单边、双边频谱,如果该信号延时后,其频谱如何变化
,所以可得正弦信号单边频谱图,如图a所示。
双边频谱图如图b所示。
信号延时后,其实频图如图e所示,虚频图如图f所示:
1-8求被截断的余弦函数的傅里叶变换。
令
即
而
由傅立叶变换的卷积性质,函数与其它函数的卷积特性可得:
1-9求指数衰减振荡信号的频谱。
2-1简要说明线性系统的主要性质为何说理想的测试系统应是线性系统
⑴线性系统的主要性质:
①叠加特性,即若
②比例特性,即对于任意常数,都有
③微分特性,系统对输入微分的响应等同于对原输入响应的同阶微分,即
④积分特性,在系统的初始状态为零时,系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的同次积分,即
⑤频率保持特性,若输入为某一频率的简谐信号,则系统的稳态输出为与输入同一频率的简谐信号。
2-2测量系统的静态特性和动态特性各包括哪些
答测量系统的静态特性包括灵敏度、分辨率、非线性度、回程误差、稳定度、漂移等。
动态特性包括幅频特性和相频特性
2-3什么是传递函数什么是频响函数什么是脉冲响应函数试说明它们之间的关系。
⑴传递函数——初始条件为零时,线性系统输出信号与输入信号两者拉普拉斯变换之比,记为。
频率响应函数——系统稳态输出量的傅立叶变换与输入量的傅立叶变换之比,记为。
脉冲响应函数——测量系统对单位脉冲输入的响应叫做测量系统的脉冲响应函数,也叫做权函数,用表示。
⑵三者之间的关系:
脉冲响应函数与频率响应函数之间是傅里叶变换和逆变换的关系,与传递函数之间是拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换的关系。
2-4已知系统的脉冲响应函数,则测量系统对任意输入时的响应是什么
测试系统对任意输入的相应,是输入与系统脉冲响应函数的卷积。
2-5从时域说明测量系统不失真测量条件是什么
在时域范围内,实现不失真的条件是:
输出信号与输入信号相比,只要是幅值上扩大,时间上滞后,即。
2-6从频域说明测量系统不失真测量条件是什么
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
性是斜率为的直线。
2-7一压电式压力传感器的灵敏度为1OpC/MPa,后接灵敏度为8mV/pC的电荷放大器,最后用灵敏度为25mm/V的笔式记录仪记录信号。
试求系统总的灵敏度,并求当被测压力变化Δp=8Mpa时记录笔在记录纸上的偏移量△y。
系统总的灵敏度为:
s=1OpC/MPa*8mV/pC*25mm/V=
当被测压力变换为Δp=8Mpa时,△y=*8Mpa=0.016m
2-8图为由三个环节串联组成的测试系统。
分别指出它们各属于哪一种环节,求出系统总的传递函数和总的静态灵敏度。
解
2-9将周期信号输入一个频响函数为的测量系统,试求其稳态输出。
设,,则。
当系统有输入,则有输出,且。
=,,,同样可求得当输入为时,有输出,且。
此装置对输入信号具有线性叠加和频率保持性,系统输出的稳定响应为:
2-10已知某线性装置的幅频特性和相频特性分别为
,
现测得该装置的稳态输出为,试求该装置的输入信号。
由得
即,
2-11想用一个时间常数的一阶装置作正弦信号的测量,如要求限制振幅误差
在5%以内。
试问:
(1)该装置所能测量的正弦信号的最高频率为何值
(2)利用该装置测量周期为0.02s的正弦信号,其幅值误差将为多少
2-12由质量弹簧阻尼组成的二阶系统如图所示,为物体的质量,为弹簧刚度系数,为阻尼系数,若系统输入为力,输出为位移。
试求:
(1)系统微分方程;
(2)系统的传递函数、幅频特性和相频特性;
(3)试说明系统阻尼比多采用的原因;
(4)结合不失真测试的条件,说明其工作频段应如何选择。
解:
⑴、系统微分方程为
⑵传递函数
幅频特性
相频特性
⑶系统阻尼比多采用的原因:
当时,二阶系统具有较好的综合特性,例如,当时,在0~的带宽内,的变化不超过5%,同时也接近直线,所以,此时波形失真较小。
3-1传感器主要包括哪几部分试举例说明。
传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。
如气体压力传感器。
其内部的膜盒就是敏感元件,它的外部与大气压力相通,内部感受被测压力p,当p发生变化时,引起膜盒上半部分移动,可变线圈是传感器的转换元件,它把输入的位移量转换成电感的变化。
基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路,便可转换成电量输出。
3-2请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。
结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。
例如,电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化;
电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。
物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。
例如,水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质;
压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。
3-3金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别
金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于:
金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的;
半导体应变片则是基于压阻效应工作的。
3-4有一电阻应变片(见图3-105),其灵敏度S0=2,R=120Ω,设工作时其应变为1000με,问ΔR=设将此应变片接成图中所示的电路,试求:
1)无应变时电流指示值;
2)有应变时电流指示值;
3)试分析这个变量能否从表中读出
由得,即,
图3-105题3-4图
3-5电容式传感器常用的测量电路有哪几种
变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路。
3-6一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径r=4mm,工作初始间隙δ=0.3mm,求:
1)工作时,如果传感器与工件的间隙变化量Δδ=±
1μm时,电容变化量是多少2)如果测量电路的灵敏度S1=100mV/pF,读数仪表的灵敏度S2=5格/mV,在Δδ=±
1μm时,读数仪表的指示值变化多少格
3-7差动变压器的输出电压信号如果采用交流电压表指示,能否反映铁芯的移动方向试描述差动变压器经常采用的差动相敏检波电路的原理。
3-8欲测量液体压力,拟采用电阻应变式、电感式、和压电式传感器,请绘出可行方案的原理图,并作比较。
3-9压电式传感器所采用的前置放大器的主要作用前置放大器主要包括哪两种形式,各有何特点
前置放大器的主要作用,一是将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出,二是放大传感器输出的微弱电信号。
前置放大器也有电荷放大器和电压放大器两种形式
电荷放大器是一个带有反馈电容Cf的高增益运算放大器。
因传感器的漏电阻和电荷放大器的输入电阻都很大,可视为开路,传感器与电荷放大器连接的等效电路如图3-47所示。
由于忽略漏电阻故
电压放大器,其输出电压与电容C(包括连接电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 同乐 机械工程 测试 技术 课后 习题 答案