机械工程测试技术试题及答案1
机械工程测试技术期末考试
试题及答案
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y1e
t
,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:
L
W
2
R
W0S2
2
,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ey 4’
R1R3R2R4(R1R2)(R3R4)
e0或eye0
eyUabUad
R1R1R3R3R2R2R4R4
R1R1R2R2R3R3R4R4
或假定R1=R2=R3=R4=R,且R>>ΔRi
ey
e0R1R3R2R4
4RRRR
3)在桥臂上各串联一片不能提高电桥灵敏度。 由上式知,ey
e0R1R3R2R4
4RRRR
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。