机械工程测试技术第2版答案

重大&西华大学

《测试技术与信号分析》

习题与题解

适用专业: 机械类、自动化 课程代码: 学 时: 42-48 编写单位:机械工程与自动化学院 编 写 人: 余愚 审 核 人: 审 批 人:

第二章 习题解答

2-1．什么是信号？信号处理的目的是什么？

2-2．信号分类的方法有哪些？

22-3．求正弦信号x?t??Asin?t的均方值?x。 解：

1T21T22???x?t?dt??Asin?tdtT0T022T222T21?cos2?t2?A?sin?tdt?A?dt

00TT222?Tsin?T?A2?A????T?44??22xA2也可先求概率密度函数：p(t)?则：???xp(x)dx?。

22??2?A?x12x?2

2-4．求正弦信号x?t??Asin(?t??)的概率密度函数p(x)。

xdt1??,?Adx?1Ax1?()2A?1解： ?t?arcsin?A?x22

代入概率密度函数公式得：

?t?12dt1?2?

重大或者西华大学

《测试技术与信号分析》

习题与题解

适用专业: 机械类、自动化 课程代码: 学 时: 42-48 编写单位:机械工程与自动化学院 编 写 人: 余愚 审 核 人: 审 批 人:

第二章 习题解答

2-1．什么是信号？信号处理的目的是什么？

2-2．信号分类的方法有哪些？

22-3．求正弦信号x?t??Asin?t的均方值?x。 解：

1T21T22???x?t?dt??Asin?tdtT0T022T222T21?cos2?t2?A?sin?tdt?A?dt

00TT222?Tsin?T?A2?A????T?44??22xA2也可先求概率密度函数：p(t)?则：???xp(x)dx?。

22??2?A?x12x?2

2-4．求正弦信号x?t??Asin(?t??)的概率密度函数p(x)。

xdt1??,?Adx?1Ax1?()2A?1解： ?t?arcsin?A?x22

代入概率密度函数公式得：

?t?12dt1?2

第1章 绪论

1 计量、测试、测量的概念。

2 测试系统的组成及各环节的作用，并举例说明。

第2章 传感器

1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。 解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。

2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。

解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。

3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？ 解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。

电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。

半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。

4 有一电阻应变片，其灵敏度Sg＝2，R＝120 。设工作时其应变为1000 ，问 R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流

表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？

解：根据应变效应表达式 R/R=Sg 得

R=Sg R=2 1000 1

机械工程测试技术

（一）

MATLAB仿真实验

院系单位：机 电 工 程 学 院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师：

机电工程学院测试技术教学组编

2012-6-2

实验一 MATLAB 基本应用

一、实验目的

1、学习MATLAB的基本用法；

2、了解 MATLAB 的目录结构和基本功能。

二、实验内容：

题目1、已知x的取值范围，画出y=sin(x)的图型。 参考程序：x=0:0.05:4*pi;

y=sin(x); plot(y)

实验1.1

题目2、 已知z 取值范围，x=sin(z);y=cos(z);画三维图形。 参考程序：z=0:pi/50:10*pi;

x=sin(z); y=cos(z); plot3(x,y,z) xlabel('x') ylabel('y') zlabel('z')

实验1.2

题目3、已知x的取值范围，用subplot函数绘图。 参考程序：x=0:0.05:7;

y1=sin(x); y2=1.5*cos(x); y3=sin(2*x); y4=5*cos(2*x);

subplot(2,2,1),plot(

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 灵敏度 ，改善非线性，进行 温度 补偿。 4.为了 补偿 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 相邻 桥臂上。

5．调幅信号由载波的 幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的 频率 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 傅氏三角级数中的各项系数 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 傅氏复指数级数中的各项系数 。

7．信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为 均方值?，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，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。

9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和 阶跃响应法。

10.连续信号x(t)与?(t?t0)进行卷积其结果是：x(t)??(t?t0)? x(t?t0)。其几何意义是

机械类

第一节 测试技术概况

第二节 测量的基础知识

机械类

第一节 测试技术概况一、测试和测量系统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。 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量。 动态测量是指随时间变化的物理量的测量。

机械类

第一节 测试技术概况一、测试和测量系统测量系统的用途如图0-1所示。

图0-1

机械类

第一节 测试技术概况一、测试和测量系统测量系统的一般构成如图0-2所示

图0-24

机械类

第一节 测试技术概况二、测试技术的发展概况1.新原理新技术在测试技术中的应用 各种物理效应、化学效应、微电子技术，甚至生物学原理在工程测量中 得到广泛应用, 使得可测量的范围在不断扩大，测量精度和效率得到很 大提高。 2.新型传感器的出现 包括新型传感器的出现、传感器性能的提高, 还包括功能的增强、集成 化程度的提高以及小型、微型化等。 3.计算机测试系统与虚拟仪器的应用 传感器网络及仪器总线技术、Intemet网与远程测试、测试过程与仪器 控制技术, 以及虚拟仪器及其编程语言等的发展都是现代工程测试技术 发展的重要方面。5

机械类

第一节 测试技术概况三、课程的主要环节和本书概要

测试技术是测量和实验技术的统称。 测试技术是测量和实验技术

上海理工大学

第一章 金属材料的力学性能

1、在测定强度上ζs和ζ0.2有什么不同？

答：ζs用于测定有明显屈服现象的材料，ζ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。

2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？

答：试样单位截面上的拉力称为应力，用符号σ表示，单位是MPa。

试样单位长度上的伸长量称为应变，用符号ε表示，应变没有单位。

3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？

若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？

答： ζb点发生缩颈现象，k点发生断裂。

若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑

形性变，而是没有产生明显的塑性变形。

4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？

答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。

5、在机械设计时采用哪两种强度指标？为什么？

答：（1）屈服强度。因为大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。

（2）抗拉强度。因为它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于一般对塑性变形

要求不严格的零件。

6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？采用何种材料为宜？材料的E值愈大，

其塑性愈差，这种说法是否正确？为什么？

答：应根据弹

第一章 金属材料的力学性能

1、在测定强度上ζs和ζ0.2有什么不同？

答：ζs用于测定有明显屈服现象的材料，ζ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。

2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？

答：试样单位截面上的拉力称为应力，用符号σ表示，单位是MPa。

试样单位长度上的伸长量称为应变，用符号ε表示，应变没有单位。

3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？ 答： ζ b b点发生缩颈现象，k点发生断裂。 若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑

k 形性变，而是没有产生明显的塑性变形。

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0 ε

4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？ 答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。

5、在机械设计时采用哪两种强度指标？为什么？ 答：（1）屈服强度。因为大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。

（2）抗拉强度。因为它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于一般对塑性变形

要求不严格的零件。

6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？采用何种材料为宜？材

上海理工大学

第一章 金属材料的力学性能

1、在测定强度上ζs和ζ0.2有什么不同？

答：ζs用于测定有明显屈服现象的材料，ζ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。

2、什么是应力？什么是应变？它们的符号和单位各是什么？

答：试样单位截面上的拉力称为应力，用符号σ表示，单位是MPa。

试样单位长度上的伸长量称为应变，用符号ε表示，应变没有单位。

3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？

若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？

答： ζb点发生缩颈现象，k点发生断裂。

若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑

形性变，而是没有产生明显的塑性变形。

4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？

答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。

5、在机械设计时采用哪两种强度指标？为什么？

答：（1）屈服强度。因为大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。

（2）抗拉强度。因为它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于一般对塑性变形

要求不严格的零件。

6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？采用何种材料为宜？材料的E值愈大，

其塑性愈差，这种说法是否正确？为什么？

答：应根据弹

思考题与习题

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。

答：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？ 答：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