机械工程测试技术_课后习题及答案

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1、机械工程测试技术课后习题及答案第一章传感器及检测系统的基本概念1、检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用2、怎样选择仪表的量程大小？3、测量误差可以分为哪几类？引起各类误差的原因是什么？4、传感器按照被测物理量来分，可以分为哪几种？5、某电路中的电流为10A，用甲乙两块电流表同时测量，甲表读数为10.8A，乙表读数为9.5A，请计算两次测量的绝对误差和相对误差。6、用1.0级量限100V的电压表甲，0.5级量限250V的电压表乙分别测量某电压，读数皆为80V，试比较两次测量结果的准确度。7、有三台测温仪表，量程均为0～800℃，精度

2、等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？解答：1、一个完整的工程检测系统包括：传感器、信号调理电路、信号处理电路和显示记录部分。各部分作用：传感器——感受被测量，并将其转换为电信号；信号调理电路——将传感器输出信号进行放大和转换；信号处理电路——对电信号进行计算和分析；显示记录部分——显示记录测试结果。2、应根据被测量的大小，兼顾仪表的准确度等级和量程，使其工作在不小于满度值2/3以上的区域。3、测量误差可以分为：系统误差、随机误差和疏失误差三类。引起的原因如下:系统

3、误差——仪器误差、零位误差、理论误差、环境误差和观察者误差等随机误差——温度、磁场，零件摩擦、间隙，气压和湿度的变化，测量人员分辨本领的限制等疏失误差——操作、读数、记录和计算等方面的人为误差等4、传感器按被测物理量可以分为：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。5、绝对误差：△I甲=I甲﹣I0=10.8-10=+0.8A；△I乙=I乙﹣I0=9.5-10=﹣0.5A相对误差：γ甲=△I甲/I0=+0.8/10=8%；γ乙=△I乙/I0=﹣0.5/10=﹣5%6、最大绝对误差：△Vm甲=±K%·Vm甲=±1.

4、0%×100=±1.0V；△Vm乙=±K%·Vm乙=±0.5%×250=±1.25V最大相对误差：γm甲=△Vm甲/V=±1.0/80=±1.25%；γm乙=△Vm乙/V=±1.25/80=±1.56%故：甲表测量结果的准确度高于乙表。7、要求相对误差不超过2.5%，那么要求的最大绝对误差为：△Tm=±2.5%·T=±2.5%×500=±12.5℃而三台仪表测量的最大绝对误差分别为：2.5级：△Tm1=±2.5%·Tm=±2.5%×800=±20.0℃2.0级：△Tm2=±2.0%·Tm=±2.0%×800=±16.0℃1.5级：△T

5、m3=±1.5%·Tm=±1.5%×800=±12.0℃故：选用1.5级测温仪表合理。第二章电阻式传感器1、电阻应变式传感器由哪几部分组成？各组成部分有何功能？可用于测量哪些物理量？2、什么是电阻应变效应？金属丝式应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？3、电阻应变最常采用的测量电路是什么电路？它是怎样将电阻应变片的应变大小εx测量出来的？4、一电位计式位移传感器及接线图如图2-19所示，变阻器有效长度为L，总电阻R=200Ω，读数仪表电阻RL=500Ω，活动触点位置x=L/5。求：读数仪表的指示值Ua。图2-19电位计式位移传感器

6、及接线图解答：1、电阻应变式传感器由电阻应变片和弹性敏感元件组成。电阻应变片通过应变效应感受应力的变化，弹性敏感元件将力、压力和力矩转换为应变或位移等物理量。可用于测量力、压力、位移、加速度和扭矩等物理量。2、电阻应变效应指金属导体的电阻在导体受力产生变形（伸长或缩短）时发生变化的物理现象。金属丝应变片与半导体应变片的机理是一样的，都是应变电阻效应。区别是前者是利用导体形变引起电阻的变化，后者利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。3、电阻应变最常采用的测量电路是电桥。电桥的输出电压与被测应变εx的大小成正比，通过测量电阻的变化来测量相应

7、的应变εx。4、解：1)计算Rab：Rab=1/(1/Rx+1/RL)=1/(1/40+1/500)=1000/27=37Ω2)计算Ua：Ua=[Rab/(Rab+160)]×Ui=[37/(37+160)]×10=1.88V第三章电容式传感器1、电容式传感器有哪几种类型？2、为什么说变极板间距型电容传感器是非线性的？采取什么措施可改善其非线性特征？3、试分析变有效截面积型和变极板间距型电容传感器的灵敏度。为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施？4、有一个直径为2m、高5m的铁桶，往桶内连续注水，当注水数量达到桶容量的80%时就应当停止

8、，试分析用应变片式或电容式传感器系统来解决该问题的途径和方法。5、总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合以及使用中应注意的问题。6、一个圆形极板式电容传感器，极板半径r=4mm，工作初始间隙δ0=0.2mm，请问：(1)