济南大学测试技术期末考试试题

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1、…………………………………………装…………………………订…………………………线…………………………………………济南大学2010～2011学年第2学期课程考试试卷答案（A卷）课程测试技术授课教师宋方臻、苏东宁、邵海燕、马玉真考试时间2011年6月15日考试班级学号姓名题号一二三四五六总分得分得分阅卷人一、分析题（共25分）如图1所示，由电容传感器、电容测微仪、测微台架组成的位移测量系统中，电容传感器的测量范围如图2所示，请回答以下问题：图1电容测量系统组成图2电容传感器的测量范围（1）根据电容传感器与被测表面的相对位置关系，说明电容传感器的测量方式

2、。答：由于在测量位移的过程中，电容传感器与被测表面不接触，电容传感器的测量属于非接触测量方式。——————2分（2）写出电容传感器的电容与极距h的关系，说明传感器的测量范围与量程。答：传感器的输出电容C(F)与输入位移或极距h(um)之间的关系为：，传感器的测量范围为50um-150um，量程100um.————3分……………答……………题……………不……………要……………超……………过……………此……………线………………（3）在h由50um到150um变化的过程中，将电容传感器的电容随位移（或极距）变化的关系在下图中绘出(定性表示)，并说明该传感器

3、的输出与输入之间是否具有线性关系，灵敏度是否为常数？50h(um)C(F)7090130110150——————3分答：传感器的输出电容C(F)与输入位移或极距h(um)之间的关系为：,因此具有非线性关系。——————1分传感器的灵敏度为：,因此不为常数。——————2分（4）电容测微仪即是电容传感器的测量放大电路，其输出为电压信号。根据学习的理论知识，说明可能采取的测量电路，画出电路简图，并写出系统的输出电压与被测位移量之间的关系式。答：采用运算放大器电路可以改善极距变化的电容传感器非线性。极距变化的电容传感器的输出为：其电容与极距之间是非线性关系

4、。因此，存在非线性误差。使得其测量范围很小，一般取极距变化范围约为。如图所示，反馈回路中的为极距变化型电容传感器的电容，输入电路采用固定电容，为稳定的激励电压，那么输出电压与极距之间的关系式为：…………………………………………装…………………………订…………………………线…………………………………………——————5分可见，输出电压与电容传感器的间隙成线性关系，改变了其非线性问题。——————4分（5）在h由50um到150um变化的过程中，将测微仪的输出电压（以直流形式表示）随位移（或极距）变化的关系在下图中绘出(定性表示)，并说明该测量系统的输出

5、与输入之间是否具有线性关系？50h(um)V(mV)7090130110150——————3分答：该测量系统的输出与输入之间具有线性关系。——————2分得分阅卷人二、计算题（共25分）……………答……………题……………不……………要……………超……………过……………此……………线………………如图所示，在一个悬臂梁上、下表面各粘贴了两个阻值为、灵敏度的金属电阻应变片，当在梁的末端施加一个恒定的力F时，梁发生应变。其主视图和俯视图如图3所示。其中，R1与R3在上表面，R2与R4在下表面。FR1，3R2,4图3悬臂梁的结构简图（1）将以上四个应变片接成全

6、桥电桥，假设直流供桥电源为5V，并假设负载电阻无穷大，当应变片的应变为时，求出此时电桥的输出电压，并画出直流电桥的电路图。解：————2分其电路图如下：————2分（2）某同学将上面的两个应变片串联相接作为一个桥臂的电阻，下面的两个应变片串联相接作为相邻的一个桥臂的电阻，其余两个桥臂接固定电阻，阻值为，从而形成半桥电路，画图表示该电桥，并计算分析其灵敏度与第一小题中的灵敏度有什么不同？解：其电路图如下：…………………………………………装…………………………订…………………………线…………………………………………————2分串联后电桥灵敏度：=2.5V

7、————3分上题中电桥灵敏度：5V————2分可见，此接法电桥的灵敏度不如全桥的灵敏度高。————1分（3）若用图3中的电阻应变片接成交流电桥的全桥，并在悬臂梁的末端加交变激振力，采用交流激励电压，当应变片的应变为时，求电桥输出电压。解：————3分（4）按照要求在下图中画出激励电压、应变、电桥输出三个信号的频谱。0f/HzU0i(f)1k-1k0.5……………答……………题……………不……………要……………超……………过……………此……………线………………————2分0f/HzΣ(f)10-101022————3分0f/HzUyi(f)-0.99k

8、-1.01k1022-1k1.01k0.99k10221k————3分（5）若对以上交流电桥的输出进行同步解