2013兵器实验技术答案.doc

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1、兵器实验技术试题答案1①（6分）图1应变式压力测量系统组成框图各组成单元的作用：被测压力作用于应变式传感器上转换成传感器的输出电阻发生变化，并经过电桥转换成电压信号，再经电阻应变仪放大后，给测量记录仪记录。静态压力标定机用于对该系统的标定或校准。（3分）②图2压电式压力测量系统组成框图（6分）各组成单元的作用：被测压力作用于压电式传感器上转换成传感器的输出电荷发生变化，并经电荷放大器放大后，给测量记录仪记录。静态压力标定机用于对该系统的标定或校准。（3分）③图3应变简式压力传感器的工作原理图（2分）图4应变简式压力传感器弹性敏感元件示意图（2分）（2分）（a）直流电桥（b）交流

2、电桥图5实际测量时的电桥电路图④图6载波放大式动态电阻应变仪的典型方框图（6分）各功能单元的作用：稳压电源对放大器和载波振荡器提供稳定的电压。载波振荡器产生一定频率的正弦电压供给测量电桥并作为相敏检波器的参考电压。当工作片感受一个动态应变时，电桥输出一个微弱的调幅波，调幅波的包络线与动态应变相似。放大器将微弱调幅波放大一定倍数后输入相敏检波器，经解调得应变包络线，检出应变波形，辨别出信号的正负方向，在经过低通滤波器滤去载波及高次谐波而得到与所测动态应变相似的放大信号（电压或电流波形），将这种信号输给记录仪或记录器。（2分）⑤图7压电传感器与电荷放大器连接的等效电路图（4分）图中

3、，压电传感器可以等效为一个电荷源和一个电容，是反馈电容，它的作用是将输出信号反馈到反向输入端；是并联在反馈电容两端的漏电阻。（1分）假设运算放大器为理想放大器，由“虚地”原理可知，反馈电容Cf折合到放大器输入端的有效电容Cf′为设放大器输入电容为Ci、传感器的内部电容为Ca和电缆电容为Cc，则放大器的输出电压当，放大器的输出电压为（3分）⑥注意事项：（1）安装前应将传感器；传感器安装孔及其相应部位清洗干净，并作干燥处理。（2）应变式传感器要按照规定的安装方式进行，要对应变传感器、安装表面及安装工具都要有相关的处理。（3）应力传感器与应变仪之间的连接电缆一般应采用对称性较好的四芯

4、电缆，以免因电缆电参数不同(电阻、电容不同)而在长距离传输时，应变电桥的零点平衡难以调整。（4）安装压电传感器的底座安装面应平整、清洁，无任何油膜，胶膜等存在。安装底座本身应有足够的强度和刚性，一般要求高于传感器本身的强度和刚度。（5）应减小和消除电缆的“抖动”，以免引起动态电容不平衡信号。这个信号叠加在被测信号上将引入附加的测量误差。（6）采用现场直接标定。其优点是：现场标定曲线包括了长线传输的影响，以及系统增益变化的影响，标定结果可靠，测量数据处理简便。（7）压电传感器在安装时要注意安装力矩的相关规定。（8）传感器安装要注意压力管道效应。（9）注意查看简式应变测压传感器壳体

5、有无损坏、变形，对测量造成误差。（10）注意环境温度有无引起传感器的灵敏度变化和零点漂移。（8分）⑦压电传感器的内阻很高，输出电信号很弱，一般需要配套的电荷放大器与之匹配，压电传感器的输出信号经过同一型号的电荷放大器放大归一化，然后由同一测量放大器在放大并指出峰值，因而排出了二次测量仪表的不同而产生的影响。归一化方法为：将电荷放大器灵敏度按钮旋转至所选择的的压电传感器的灵敏度。（3分）如在本例中，所选择的压电传感器的灵敏度为2.78PC/MPa,故此时为了实现灵敏度的归一化，可将电荷放大器的灵敏度按钮旋转至2.78PC/MPa,同时可将电荷放大器的放大倍数按钮旋转至10档，即可

6、将压电传感器测得的信号放大10倍。（2分）⑧A）静态标定的目的是确定测压系统的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后时间和重复性等。（3分）常用的静态压力发生装置，如活塞式压力发生器，通过增加或减小标准砝码的数量，可达到给传感器或压力仪表逐级加压或降压的目的，这种压力静态标定方法又称静重比较法。B）动态标定的目的是确定测压系统的动态特性参数，如频率响应函数，时间常数、固有频率等。（3分）测定动态压力的响应特性，以便正确地估计动态测量误差。C）所谓准静态标定，传感器准静态标定采取所谓的“绝对校准”形式。其原理是先对校准用的油缸-重锤组件用“标准传感器”进行标定，获得重锤落高与压力峰

7、值之间的函数关系（即建模）。有了这个模型就可以撤去标准传感器，而根据重锤落高按模型计算压力峰值，并据此对工作传感器进行标定。标定过程在形式上很像绝对校准，而实质上是工作传感器与标准传感器之间进行间接比对式校准。这种标定方法的精度显然还不如直接比对式标定，但因为加载时间短（只有几毫秒），因而可以对低频效应差甚至那些根本没有直流响应的传感器进行校准，例如压电传感器配用中等输入阻抗的电荷放大器的情况下，静态标定是难以实现的，而准静态标定就没有困难，另外，加载时间短，对于保护寿命较短而价格昂贵的高压