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检测传感技术

检测传感技术期末复习题参考答彩票投注案

作者:admin 发布时间:2020-05-03 20:59

  检测传感本领期末温习题参考谜底_中职中专_职业教诲_教诲专区。中邦石油大学(北京)长途教诲学院 《检测传感本领》期末温习题参考谜底 一、填空题(本题共计 40 分,每一填空计 2 分) 1. 一个完全的测试编制由激发装配、 传感器、 信号调整、 信号照料、 显

  中邦石油大学(北京)长途教诲学院 《检测传感本领》期末温习题参考谜底 一、填空题(本题共计 40 分,每一填空计 2 分) 1. 一个完全的测试编制由激发装配、 传感器、 信号调整、 信号照料、 显示纪录等五个基础枢纽构成。 2. 正在测试编制中,激发装配的功用是激勉隐含的被测新闻;传感器的功用是将被测新闻转换成其他 新闻;信号调整枢纽的功用是将传感器取得的新闻转换成更适合于进一步传输和照料的形态;信号 照料枢纽的功用是对来自傲号调整枢纽的新闻举行各式照料和剖判;显示纪录枢纽的功用是显示或 存储测试的结果。 3. 不失真测试即测试编制的输出要确凿地响应其输入的转变。为告竣不失真测试,编制频率反应需 要知足的前提是:幅频特质为常数;相频特质呈线性。对编制瞬态反应的央求是:瞬态差错小;调 整期间短。 4. 测试信号的时域特质参数闭键有均值、方差和均方值。 5. 信号的均值响应随机信号转变的中央趋向;信号的方差响应随机信号正在均值邻近的分散景况;信 号的均方值响应随机信号的强度。 6. 任何周期信号均可剖释为一系列频率比为有理数的简谐信号, 其频谱特质囊括离散性、谐波性、 收敛性。彩票投注 7. 频率简单的正弦或余弦信号称为谐波信号。 平常周期信号由一系列频率比为有理数的谐波信号叠 加而成。 8. 周期信号的频谱特质:离散性即各次谐波分量正在频率轴上取离散值;谐波性即各次谐波分量的频 率为基频的整倍数;收敛性即各次谐波分量随频率的补充而衰减。 9. 瞬态信号是正在有限期间段存正在,属于能量有限信号。 10. 瞬态信号的频谱为陆续谱,其幅值频谱的量纲为单元频宽上的幅值,即幅值频谱密度函数。 11. 一阶测试编制的基础参数是期间常数。凭据对测试编制的基础央求及一阶测试编制的频率反应 和单元阶跃反应,一阶测试编制的基础参数的采取规则是期间常数小。 12. 二阶测试编制的基础参数是固有频率和阻尼比。 13. 金属丝应变片根据应变效应就业;半导体应变片根据压阻效应就业。 14. 压力传感器由弹性敏锐元件和机电转换元件两部门构成。 15. 衡量传感器的动态特质的试验办法囊括频率反应法和期间反应法。 16. 基于弹性元件受力形成变形告竣检测的力传感器为二阶测试编制。为保障不失真测试,央求传 感器的固有频率宏大于被测力参数的就业频率。 17. 线性编制的频率依旧性即若对线性编制的输入为某一频率的简谐信号,则其稳态反应必是统一 频率的简谐信号。 18. 编制频率反应函数测试中,稳态正弦激发办法的根据是线性编制的频率依旧性,其特质是测试 周期长,其理由正在于正在每个测试频率处,只要当编制到达巩固形态才调举行测试。 二、外明题(本题共计 12 分,每小题 4 分) 1. 物性型传感器 答:倚赖敏锐元件质料自己物理性子正在被衡量功用下的转变来告竣信号转换的传感器,如应变式、 压电式、压阻式传感器。 2. 构造型传感器 答:倚赖传感器构造参数正在被衡量功用下的转变而告竣信号转换,如变间隙电感式传感器、变面积 电容式传感器、动圈式磁电速率传感器。 3. 能量转换型传感器 答:直接由被测对象输入能量使其就业的传感器。如:热电偶传感器测温、磁电式速率传感器测速。 4. 能量掌握型传感器 答:从外部需要辅助能量使其就业,并由被衡量来掌握外部需要能量的转变。如:应变、电容、电 感式传感器测试中采用电桥测试电途。 5. 应变效应 答:金属质料受载变形,轴向伸长,截面缩小,使其电阻值爆发转变。 6. 压阻效应 答:半导体质料正在受载变形的同时,应力惹起晶格转变使电阻率转变,从而使其电阻值爆发转变。 7. 压电效应 答:压电质料如石英、钛酸钡等,受力变形,内部极化,外观上有电荷映现,酿成电场。 8. 相干滤波 答:当对一个线性编制施加激发时,反应信号往往含有大批的噪声作梗;凭据线性编制的频率依旧 性,只要和激发力频率不异的因素才是由激发惹起的反应。因而将激发信号与包括噪声的被测反应 信号做彼此干剖判,根据周期信号的彼此干的同频相干分别频不相干的性子,可从噪声配景下提取 由激发惹起的反应信号,所提取的信号具有囊括频率、相位的完全新闻。 9. 线性编制的频率依旧性 答:若线性编制的输入为某一频率的简谐信号,则其稳态反应必是统一频率的简谐信号,即: 输入: x(t ) ? x0 e j?t 稳态反应: y(t ) ? y0 e j (?t ??0 ) 三、简答题(本题共计 18 分,每小题 6 分) 1. 一阶测试编制的基础参数是什么?凭据对测试编制的基础央求及一阶测试编制的频率反应和时 间反应注释一阶测试编制的基础参数的采取规则。 答:一阶测试编制的基础参数为期间常数τ 。 知足不失真测试的频率反应前提:幅频特质为常数,相频特质呈线性;知足不失真测试的期间反应 的央求是:瞬态差错小,调动期间短。 一阶测试编制当τ 小时,通频带宽, (转嫁频率 ?? 1 ?) ; 反应疾(4τ 时瞬态差错 2%) 因此,一阶测试编制的基础参数的采取规则是期间常数小。 2. 二阶测试编制的基础参数是什么?凭据对测试编制的基础央求及二阶测试编制的频率反应和时 间反应特质注释为何称 ? ? 0.7 为二阶测试编制的最佳阻尼比? 答:二阶测试编制的基础参数为固有频率、阻尼比。 知足不失真测试的频率反应前提:幅频特质为常数,相频特质呈线性;知足不失真测试的期间反应 的央求是:瞬态差错小,调动期间短。 二阶测试编制当 ? ? 0.7 时,通频带宽,正在 ? ? 0 ~ 0.58?n 的带宽内,幅频特质基础为常数,相频 特质基础呈线性;同时,期间反应的最大超调量小且调动期间短。 因此,二阶测试编制当 ? ? 0.7 时具有较好的归纳特质。 3. 为保障霍尔式位移传感器的输出电动势与位移成正比联系,其安排要害是什么? 答:霍尔式位移传感器基于磁场强度转变惹起霍尔电势转变就业。要保障霍尔式位移传感器的输出 电动势与被测位移成正比(线性)联系,其要害正在于筑造一个梯度磁场。磁场梯度平均,输出线性 度就好;磁场梯度越大,则精巧度越高。 4. 从就业道理上注释:为何动圈式磁电传感器只可用于动态测试? 答:动圈式磁电传感器的就业道理是倚赖线圈与磁铁间的相对运动,使线圈切割磁力线,形成感觉 电动势;即正在线圈两头输出与相对运动速率成正比的感觉电动势告竣转换。因此需线圈与磁铁间的 相对运动,只可用于动态测试。 5. 正在数字信号照料的采样流程中为何需求知足采样定理?采样定理怎么显示? 答:采样流程: x(t ) ? g (t ) ? X ( f ) ? G( f ) ? 1 Ts ? X ( f ? nf ) s 即正在频域将信号频谱搬移到以采样频率为周期的各频率职位上,当 f s ? 2 f c 时爆发频率混叠。 于是,需知足采样定理: 1)信号带宽有限 f ? f c 2) f s ? 2 f c 6.以截断余弦信号为例,注释对测试信号的有限截断流程为什么会变成能量败露? 答:截断即用有限矩形窗截取原信号,即截断流程: x(t ) ?w R (t ) ? X ( f ) ? WR ( f ) 以截断余弦信号为例: wR (t ) ? cos 2?f 0 ? W R ( f ) * 1 ?? ( f ? f 0 ) ? ? ( f ? f 0 )? 2 1 ? [WR ( f ? f 0 ) ? W R ( f ? f 0 )] 2 有限截断流程使余弦信号的频谱由正本正在 f 0 处的纠合能量变为 WR ( f ) 形态的分散能量。这一分散 f 0 的近旁散开,而另一部门能量则以无尽旁瓣 能量涌现为一部门能量以主瓣加宽的形态向原有频率 的形态散开到全面频率域。 因而,信号曾经截断势必导致其能量正在频域的分散扩展,即变成信号的能量败露。 7. 注释传感器动态标定的寓意,寻常采用哪两种试验办法衡量传感器的动态特质(频率反应特质和 期间反应特质)? 答:动态标定即通过试验获得传感器动态特质目标的整体数值; 频率反应法:测试传感器对简谐信号输入的稳态反应即传感器的频率反应特质; 期间反应法:测试传感器对阶跃信号输入的反应即传感器的期间反应特质。 8. 对照编制频率反应函数测试中稳态正弦激发办法与脉冲激发办法各自的特质。 答:稳态正弦激发:测试周期长,需仪器杂乱; 脉冲激发:测试周期短,脉冲锤,需带力传感器以测出本质激发力。 9. 试凭据调幅流程的特质注释应变片就业上限频率应正在电桥激发电压频率的 5 答:调幅流程即测试信号 x(t ) 与高频信号(载波) 号频率职位上,以告竣频谱搬移: 1 ~ 1 10 以下。 cos 2?f 0 t 相乘,正在频域将信号频谱搬移到高频信 x(t ) ? cos 2?f 0t ? X ( f ) ? 1 ?? ( f ? f 0 ) ? ? ( f ? f 0 )? ? 1 ?X ( f ? f 0 ) ? X ( f ? f 0 )? 2 2 若信号最高频率为 f ,当 f 0 ? f 时爆发频率混叠; 若测试信号上限频率为 f m ,应保障 f m ?? f 0 。平常 f m ? ( 1 1 ~ ) f0 。 5 10 四、归纳题(本题共计 30 分,每小题 10 分) 1. 某一阶传感器的期间常数为 0.3s,其转嫁频率为众少?用它测试周期为 2s 的简谐信号时,幅值 差错将是众少? 一阶编制的幅频特质为: A(? ) ? 1 1 ? (?? ) 2 推算:得转嫁频率: ?? 幅值: 1 ? ? 3.333(rad s) A(? ) ? 1 1 ? (?? ) 2 ? 1 2? 1 ? ( ? 0.3) 2 2 ? 0.728 幅值差错:1-0.728=0.272=27.2% 2. 某二阶传感器的固有频率为 30KHz,阻尼比为 0.7,用它测试频率小于 18KHz 这一频率段的信号 时,幅值差错最大不越过众少? 二阶编制的幅频特质为: A(? ) ? 1 ? ? 2? 2 ? 2 ?1 ? ( ) ? ? 4? ( ) ?n ? ?n ? 2 推算: A(? ) ? 1 18 2 ? 18 2 ? ?1 ? ( 30) ? ? (2 ? 0.7 ? 30) ? ? 2 ? 0.95 得:差错:1-0.95=0.05=5% 3. 悬臂梁正在悬臂端同时承担轴向和横向载荷。扼要注释当用应变办法测取横向载荷时(央求扫除轴 向载荷的影响并取得最大精巧度)怎么布片和接桥? 答:凭据电桥和差特质,正在梁固定端邻近的上下外观各对称贴两片应变片,按上、下、上、下办法 构成全桥。 4. 悬臂梁正在悬臂端同时承担轴向和横向载荷。剖判当用应变办法测取轴向载荷时(央求扫除横向载 荷的影响并取得最大精巧度)怎么布片和接桥? 答:凭据电桥和差特质,正在梁上下外观各贴一片应变片,按对臂办法构成半桥。 5. 压力传感器由哪两部门构成?注释正在动态压力测试时为何常选用压阻式和压电式传感器? 答:压力传感器由弹性敏锐元件和机电转换元件两部门构成。基于弹性敏锐元件承担压力形成变形 而告竣检测的压力传感器为二阶测试编制;为保障不失真测试,央求传感器的固有频率宏大于被测 压力参数的就业频率。动态压力往往频率边界较宽,宜选用动态特质好(固有频率高)的压力传感 器。压电式和压阻式传感器为物性型传感器,其基体自己为弹性敏锐元件,具有较高的刚度,因此 其固有频率高。适合对频谱较宽的动态压力举行测试。 6. 注释为何正在动态力衡量中常采用压电式测力传感器?压电式测力传感器能否用于静态力或准静 态力测试,需求什么前提? 答:基于弹性元件受力形成的变形告竣检测的力传感器为二阶编制,为保障不失真测试,央求传感 器的固有频率宏大于被测力参数的就业频率。压电式力传感器固有频率高,适于动态测试。由压电 式幅频特质可知:当用于静态或准静态力测试时,需降低期间常数τ ,寻常是降低负载输入阻抗。 7. 试凭据按绝对(惯性)式测振传感器道理就业的压电式加快率传感器的频谱特质剖判其最佳就业 频率边界及影响要素。 答:压电式加快率传感器为二次变换:质地块对壳体的相对位移响应被测振动加快率;压电元件将 此相对位移转换为电荷的输出。后一枢纽为比例枢纽,故闭键决计于前一枢纽即绝对式加快率传感 器的特质:固有频率应远高于被测对象的振动频率;选拔符合的阻尼比,可增添衡量上限频率。 压电式加快率传感器固有频率可能很高,使可测频率上限降低;符合选拔阻尼比还可增添衡量上限 频率。因此,压电式加快率传感用具有较宽的就业频率边界。 传感器安置办法对可测频率上限有影响,应尽量保障刚性安置;下限频率取决于所采用的衡量电途 的阻抗特质。 8. 为什么正在线性编制频率反应函数测试中采用互功率谱能有用低落外界作梗噪声的影响?线性系 统频率反应函数测试结果的可托度可用什么来评议? 答:有外界作梗时直接利用输入和输出信号的傅立叶变换确定编制的频率反应函数不行有用地解除 噪声的作梗。凭据线性编制的频率依旧性,只要和激发力频率不异的反应因素才是由激发惹起的响 应。功率谱函数为相干函数的傅立叶变换,根据同频相干分别频不相干的性子,运用互功率谱可正在 必然水平上有用地解除外界作梗噪声的影响。测试结果的可托度可采用闭连函数来评议。


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