热能与动力工程测试技术答案汇总.
1.测量方法：直接测量：凡是被测量的数值可以从测量仪器上读出，常用方法１．直读法２．差值法3.替代法4.零值法
间接测量：被测量的数值不能直接通过测量仪器上读出，而直接测量与被测量有一定函数
关系的量，通过运算被测量的测值。
组合测量：测量中各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量与间接测量所得的数
据，通过方程求解未知量的数值
2.测量仪器：可分为范型仪器和实用仪器
一、感受件：它直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。应满足条件：1.必须随测量值的变化发生相应的内部变化 2.只能随被测参数的变化发出信号 3.感受件发出的信号与被测参数之间必须是单值的函数关系
二、中间件：起传递作用，将传感器的输出信号传给效用件常用的中间件：导线，导管
三、效用件：把被测信号显示出来。分为模拟显示和数字显示
3.测量仪器的主要性能指标：
一、精确度：测量结果与真值一致的程度，系统误差与随机误差的综合反映
二、恒定度：仪量多次重复测量时，其指示值的稳定程度
三、灵敏度：认仪器指针的线位移或角位移与引起变化值之间的比例
四、灵敏度阻滞：在数字测量中常用分辨率表示
五、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示出现该变化值所需时间
4.传递函数是用输出量与输入量之比表示信号间的传递关系。H（s）=Y（s）/X（s）作用：传递函数描述系统的动态性能，不说明系统的物理结构，只要动态特性相似，系统可以有相似的传递函数串联环节：H（s）=H1（s）H2（s）并联环节H（s）=H1(s)+H2（s）反馈环节H（s）=Ha(s)/1+Ha(s)Hb(s)
5.测量系统的动态响应：通常采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，依次评价测量系统
测量系统的阶跃响应：一阶测量系统的阶跃响应二阶测量系统的阶跃响应
测量系统的频率响应：一阶测量系统的频率响应二阶测量系统的频率响应
7.误差的来源：每一参数都是测试人员使用一定的仪器，在一定的环境下按一定的测量方法和程序进行的，由于受到人们的观察能力，测量仪器，方法，环境条件等因素的影响，所得到的测量值只能是接近于真值的近似值，测量值与真值之差称为误差。
8．误差分类; 一、系统误差：出现某些规律性的以及影响程度由确定因素所引起的误差特点：1随机性，不确定性 2.必然存在性 3.服从统计规律 4.误差与测量的次数有关
二、随机误差：由许多未知的或微小的因素综合影响的结果特点：1.必然存在与测量结果之中 2.完全服从统计规律 3.大小正负误差有频率决定 4.误差与测量的次数有关
三、过失误差：主要由测量者粗心，过度疲劳或操作不正确引起的。特点：1.无规律可循2包含过失误差的测量结果不可用
9．系统误差的由来：仪器误差，它是由于测量仪器本身不完善或老化所产生的误差
安装误差，它是由于测量仪器安装和使用不正确而产生的误差
环境误差，它是由于测量仪器使用环境条件与仪器使用规定的条件不符而引起的
方法误差，它是由于测量方法或计算方法不当所形成的误差，
操作误差，也称人为误差，它是由于观察者天使缺陷或观察位置习惯偏向一方等引起的
动态误差，在测量瞬变值时，由于仪器指示系统的固有频率、阻尼等所反映的测量仪器的动态特性与被测瞬变量之间不匹配，而产生的振幅和相位误差
10.系统误差的特征：系统误差是由固定不变的因素按确定的规律变化的因素造成的
消除系统误差的方法：一、消除产生系统误差的根源二、用修正法消除系统误差
三、常用消除系统误差的具体方法：1交换抵销法2替代消除法3预检法
系统误差的综合：1.代数综合法 2.算术综合法 3.几何综合法
13.随机误差正态分布曲线的特点：1.单值性：概率密度的峰值只出现在零误差附近
2.对称性：符号相反，绝对值相等的随机误差出现概率相等。
3.有限性：误差的绝对值不超过一定范围
4.抵偿性：一列等精度测量中各个误差的代数和趋向于零
14.可疑测量数据的剔除:多半是由于过失或疏忽所引起的误差。
四大准则：一、莱依特准则二、格拉布斯准则三、t检验准则四、狄克逊准则
选择：1.当测量次数N趋近于无穷大时，采用莱依特准则，若次数较少采用其他三种，要从测量列中迅速判别粗大误差时，可采用狄克逊准则。 2.最多只有一个异常值，采用格拉布准则来判别坏值的效果最佳。 3.有可能存在多个异常值时，应用两种以上的准则来交叉判别，否则效果不佳。
15.传感器是能感受被测量并按一定规律换成电信号的器件或装备，由敏感元件和转换元件组成。分类方法：一、按被测物理量分类：压力传感器，温度传感器，速度传感器
二、按测量原理分类：电阻式传感器，电感式传感器，电容式传感器。
三、按输出信号分类：模拟式传感器，数字式传感器
16.电阻式传感器：将物理量的变换转换为敏感元件电阻值的变化，再经电路处理后，转换成电信号输出。分类：1.金属应变式传感器2.半导体压阻式传感器3.电位计式传感器
4.气感传感器
5.湿敏电阻传感器
17.应变片的温度补偿：1.温度变化也会使应变片电阻发生变化，由此带来的测量误差为温度误差，2.温度的变化会引发应变片敏感栅的电阻变化和附加变形 3.试件材料与敏感栅材料膨胀系数不同，会产生不同的附加应变为此必须采用温度补偿来消除有温度变化引起的误差，以求出真实应力。方法:桥路补偿和应变片补偿。
18.电感式传感器：建立在电磁感应的基础上，利用线圈自感或互感的变化，把被测物理量转换为线圈电感量变化的传感器。
原理：电磁感应原理：振荡器产生一个交变磁场，当金属目标接近交变磁场达到感应距离时，产生涡流，从而导致金属震荡器衰减，以至停振，之后，触发驱动控制器具，从而达到非接触式之检测目的。
19.电容式传感器：把位移，压力，振动等物理量变化转换为电容量变化的传感器。
变化原理：电容式传感器中，倒E、d和A三个参数都会影响电容量C，改变任意一个，都会引起电容量的变化。
20.电阻式传感器机工作原理：将物理量的变换转化为敏感元件电阻值的变化，再经相应电
路处理后，转换为电信号输出.
21.磁电式传感器：是把被测参数的变化转换成感应电动势的传感器，它是以导线在磁场中运动产生电动热的原理为基础
22.热电式传感器：把温度变化转换成电量变化的传感器分为热电阻传感器和热电偶
电动势分为接触式电动势和温差电动势
23.热电偶的基本特性：1.均质材料定律2.中间导体定律3.中间温度定律4.标准电极定律
24.为什么进行冷端补偿：由于冷端温度t0受周围温度的影响，难以自行保持，为减小误差，应对其进行冷端补偿，使其温度恒定。
热电偶冷端温度补偿：1.冷端恒温法2.冷端补偿器法3.冷端温度校正法4.补偿导线法
25.对于热电极材料的要求：1.在测温范围内热电耗稳定 2.在测温范围内，电极材料有足够的物理化学稳定性。不易被氧化腐蚀 3.热电动势应尽可能地大并与温度成单值线性关系 4.电阻温度系数小，电导效高5材料复制性好，制造简单，价格便宜
26.光电效应：1.在光线的作用下能使电子逸出物质表面的称为外光电效应（光电管，光电倍增器） 2.在光线的作用下使物体电阻率改变的称为内光电效应（光敏元件，光电管）
3.光线作用下物体产生一定方向电动势称为光电伏特效应（光电池，光敏晶体管）
27.霍尔效应：当电流垂直于外磁场通过导体时，垂直于电流和电磁场方向会产生一附加电场，从而在导体两端产生一附加电场。例子：1.转速测量2.位移测量4.接近开关
第五章
28.温标：热力学温标，国际实用温标，摄氏温标和华氏温标。tc=5/9(tf-32) T=t+273.15
26.接触式温度测量反应被测物体的温度，必须满足以下条件：1.热力学平衡条件
2.当被测对象温度变化时，感温元件的温度能实时的跟着变化即传感器的热容和热阻为零
27.温感原件的安装条件：1.安装时应迎着被测介质的流向插入。2.若无法做到这一点，可采
用迎着被测介质的流向斜的方式，至少也须与被测介质正交（即900），应尽量避免与被测介质形成顺流。3.安装时，要使感温元件处于管道中心，即应使它处于流速最大处。
4.在感温元件插入处附近的管道或容器壁外，要有足够的绝热层，以减少由于辐射和导热损失引起的误差。
28.压力式温度计的工作原理：是基于密闭系统内的气体或液体受热后压力变化的原理而制成的。它由温包、毛细管和弹簧管所构成的密闭系统和传动指示机构组成。
29.
27.温度计的时滞：1.感温元件的热惯性，由感温元件本身原来的温度T1过渡到T2时需要
一定的时间 2.指示仪表的机械惯性：感温元件将所获得的热信号送到仪表的指示
位置所需要一定时间
28.压力测量方法：1.重力与被测压力的平衡法2.弹性力与被测压力的平衡法3.利用物质某
些压力相关的物理性质进行测压
29.液柱式压力计的测量误差来源：1.环境温度变化的影响2.重力加速度的修正3.毛细现象
的影响4.其他误差
弹性压力计的测量误差来源：1.迟滞误差 2.温度误差 3.间隙和摩擦误差
31.压阻式传感器：结构特点：结构简单，可实现微型化，灵敏度高，固有频率高，响应快
精度高 应用范围：广泛的应用在航天航空，石油化工，动力机械等各个领域。但在温度变化范围大的环境中使用时，必须进行温度补偿。
压电式传感器：为了增加输出信号，由于压片晶体有极性，有串联组合和并联组合两种。 应用领域：并联组合中适用于电荷作为输出的场合，串联组合适用于电压作为输出
的场合
电容式压力传感器：结构简单，耐振动冲击，测量范围宽，可靠性强和精度高 应用：适用高工作压力，低压差的测量。
34.总压管：1.L 形总压管。制造简单，安装和使用比较方便，支杆对测量结果影响较小，
不敏感偏流α较小 2.圆柱形总压管：可以做成很小的尺寸，且工艺性能好，使用方便，不敏感偏，流角较小 3.带导流套的总压管：实际是L 形总压管的管口处加一导流套，不敏角αp 大大提高，αp 随Ma 变化较明显，头部尺寸较大，对流场影响较大 4.多点总压管;各单点总压管沿支杆轴向分布，组成梳状总压管，各单点总压杆沿支杆径向分布，组成耙状总压管 5.边界层总压管：边界层内气流总压比主流内的总压小得多，且边界非常薄，气流总压的总压管是非常特殊的。
第 七 章
（一）皮托管测速技术原理
1、组成：总压探头和静压探头利用流体总压和静压之差即动压来测量流速故也称动压管。 测量对象：主要是气体
测速原理：根据不可压缩流体的伯努力方程，流体参数在同一直线上得02v 21p p =+ρ ρν）
（p -p 20=
可见通过测量流体和总压0p 和静压p 或它们的压差p -p 0就可以根据上式计算流体后流速。这就是皮托管测速的基本原理。
2、对于平面流动，可采用三孔测速管测量其流速的大小和方向。
三孔测速管主要由三孔感应球形探头，干管，传压管和分度盘等组成。在探头的感应孔中，居中一个为总压孔，两侧的孔用于探测气流方向，故也称方向孔。
工作原理：实际测量时，将上述测速管探头插入气流之中，慢慢转动干管直到两个方向孔的压力相等。这时，气流方向与总压孔的轴线平行。总压孔和两个方向孔的压力分别为：
202212
21-454sin -121p -p 21p -p ρνρνρν===
）（ → 13p p = 或 ρνρν12212p -p p -p == （二）热线（热膜）测速技术
1、构造：探头，信号，数据处理系统构成。
探头分为：热线探头和热敏探头
热线探头：铂丝或钨丝。直径3.8—5微米，长度1—2mm
热膜探头：铬或铂金属薄膜，用熔焊的方法固定在楔形或圆柱形的石英骨架上。 热膜探头响应速度没有热线探头高。
2、热线风速仪是根据通电的探头在气流中的热量散失强度与气流强度之间的关系来测量流速的。
①恒流式：工作过程中保持加热电流不变，热线的温度随流体流速而变化，电阻值也随之变化。测速公式：）（ωνR f =
②恒温（恒电阻）式：工作过程中通过调节热线两端的电压以保持热线的电阻不变，这样就可以根据电压的变化，测出热线电流的变化，进而计算流速：）（I f =ν
3、恒流式因热线热惯性的影响，存在灵敏度随被测流体流动变化频率减小而降低，而且会产生相位滞后等缺点。
第 八 章
1、流量通常指单位时间内通过某有效流通截面的流体数量，称为瞬时流量 流量： 质量
流量：）（kg/s q m qv q m ρ= 体积流量：）（/s m q 3v
2、流量计类型
①容积式流量计：通过单位时间内被测流体充满或排出某一定容容器v 的次数来计算流量，即nv q v =。适用于高粘度，低雷诺数的流体。不宜高温高压与脏污介质。
②速度型流量计：当流通截面确定时，流体的体积流量与截面上的平均流速成正比。可用于高温高压流体测量。
③质量型流量计：与质量有关的物理效应为基础
（1）直接型：利用与质量有关的直接原理（如牛顿第二定律）
（2）温度压力补偿型：利用温度，压力与密度之间的关系，将其转化为密度，再与体积流量进行运算而得到质量流量。
（3）推导型：同时测取流体的密度和体积流量。
3、流量计的选用原则
①根据被测流体的性质选择：不同类型的流量计对被测流体的适应性不同。选择时需要明确了解被测流体的物态及其特性。
②根据用途选择：不同流量计的功能，测量精度和价格不同，而不同的使用场合对流量计的这些要求有所侧重。
③根据工况条件选择：工况包括被测流体的流量变化范围，温度和压力高低等。
④其他选择流量计还应考虑流量计的安装条件，包括安装位置，安装尺寸以及流通管路的振动情况等。
（二）节流式流量计
1、测量原理：当流体流经管道中急骤收缩的局部截面时，将产生增速降压的节流现象，流体的流速越大，即在相同流通截面积条件下的流量越大，节流压降也越大。这种节流现象作为流量测量依据的仪表简称为节流式流量计。其输出信号为差压。
结构：由节流装置，差压信号导管（导压管）和压差计三部分组成。
2、节流装置
①基本组成：节流元件，取压装置，节流元件上下游的局部阻力元件和直管段以及连接法兰等组成。
②常用的节流元件：孔板，喷嘴，文丘利管等。
③取压装置由取压方式决定。视取压孔的位置不同，取压方式有角接取压、法兰取压、径距取压、理论取压和管接取压等。
2、根据流量计的工作原理和误差分析理论，说明为什么对同一节流式流量计测量流量的上下限比值有一定的范围要求。
答：根据反映流量与节流压降的关系的流量方程为： ραεβπ
ρπ
αεp
2D 4p
2d 4q 222v ?=?=
式中流量系数α与流动状态（雷诺数e0R ）有关。流量发生改变。则流速发生变化。雷诺数e0R 也随之变化。当雷诺数变化较大时，流量测量就不准确。
（三）涡轮流量计
1、基本特性：线性特性，压力损失特性
2、影响涡轮流量计特性的主要因素：被测流体的性质、工作状态与标定条件关系。
3、影响涡轮流量计测量结果的主要因素
①流体粘度的影响：涡轮流量计的仪表常数k 与流体的粘度密切相关。随着流体年度的增加，流量计的线性范围缩小。
②流体密度的影响：推动涡轮转动的力矩与流体的密度成正比，流体密度的变化也引起涡轮转速的变化因而引起误差。
③流体压力和温度的影响：当被测流体的压力和温度与流量计标定时的状态有较大偏离时，将使涡轮变速器的结构尺寸及其内部流体体积发生变化从而影响到流量计的特性。 ④流动状态的影响：进口处流速突变和流体的旋转可使测量误差达到不能忽略的程度。
四．光纤流量计
1。工作原理：在节流元件前后分别安装一组敏感膜片和Y 形光纤，膜片感受流体压力和作用而产生位移，Y 形光纤是一种光纤位移传感器，它根据输入输出光强的相对变化测量膜片位移的大小。
特点：利用光纤传感技术检测节流元件前后的压差?p
2.光纤膜片式流量计
工作原理：直接把流量信号转变为膜片上的位移信号，即流量越大，膜片受力而产生内向的变形（位移）越大，测量膜片的位移光就可以确定被测流量的大小。
3.光纤卡门涡街流量计
特点：采用了光纤传感器技术测量涡流频率
工作原理：利用了压力变化感测原理.当卡门涡街中的漩涡按左右交替的规律，从漩涡发生体表面剥离出来时，在其左右两边形成的压力差的正负也随之交替变化
测量装置中的左右两膜片感受这种压力的变化，通过Y 形光纤传感器输出相应的光脉冲信号
五．超声波流量计
1.基本原理：基于超声波在介质中传插速度与介质的流动速度有关这一现象。
2.特点：1.非接触测量，不扰动流体的流动状态，不产生压力损失
2.不受被测流体物理化学特性的影响
3.输出特性呈线性
3.常用方法：时间差法，相位差法，频率差法。
第 九 章
（一）1、从本质上讲，液压测量是一门检测液体—液体，气体—液体，或者固体—液体之间的分界面的技术。
2、液压测量的技术主要基于相界面两侧物质的物性差异或液位改变引起有关物理参数的变化现象。
（二）差压式液位计
1、基本原理：通过测量液体静压力p 或差压?p 就可以确定相应的液位高度H 。理论依据：不可压缩流体的静力学原理。
2、根据差压式液位计的基本工作原理。说明为什么对于密闭容器的液位测量，当其中的液体及其蒸汽密度变化较大时。不能直接利用图9—16和式9—2的测量方法？ 答：g
gH p s s s )(H ρρρ--?=。仅适用于密度ρ和s ρ变化不大的场合。否则液位与差压的关系将变化不定，差压的变化不能完全反映液位的变化。
（二）电阻式液位计
1、电接点液压计
特点：利用液体与其蒸汽之间的导电特性（电阻值）的差异进行液位测量。
工作原理：通过测定与容器相连的测量筒内处于汽水介质中的各电极间的电阻，来判别汽水界面的位置。
2、热电阻液压计
特点：利用液体与蒸汽对热敏材料传热特性不同而引起热敏电阻变化的现象进行液位测量。 工作原理：通电的电阻丝与液气之间传热系数的差异及其电阻变化值随温度变化的特点进行液位测量。电阻丝在液体中的电阻值比空气中大。则灯泡较暗，当电阻丝在空气中时，灯泡较亮。在这种检测回路中，灯泡从暗变亮时，表示液位已低于预定高度。
第十一章
（一）色谱分析仪
1、基本原理：被分析的混合物在流动气体或液体的推动下。流经一根装有填充物的管子。由于固定相对不同的组分具有不同的吸附或溶解能力，因此混合物经过色谱柱后。各种组分在流动相和固定相中形成的含量分配关系不同。最终导致从色谱柱流出的时间不同，从而达到组分分离的目的。
2、作用：对混合物的各种组分进行定性或定量分析。
3、应用时应注意的问题：
①环境条件：在湿度过大时要采取必要措施
②气体纯度：气源纯度要求在99.99％以上
③气流比例选择：合适的气流速度
④气路的捡漏种清洗：对装置进行密封性和清洁度的检查，提高气体纯度。
（二）红外分光分度计
1、基本原理：在燃气或排放气体所含的主要成分种（如等、、222O N H ）。除同原子的双原子气体外，其他非对称分子气体。在红外区均有特定的吸收带（波段）。（如等、、NO CO O H 22）根据特定的吸收带，可以鉴别分子的种类。
用途特点：①对混合气体所含组分种类进行定性分析。鉴别的理想检测器。 ②不适用于连续测量
2、不分光红外气体分析仪
基本原理：通过测量特定吸收带内待测组组分队红外辐射的吸收程度来确定其含量，理论基础是比尔定律，它描述了气体对一定波长的红外辐射的吸收强度与气体含量之间的关系：)(I 0d k p e I αα-=
用途特点：定量分析
（四）涡轮流量计
4、基本特性：线性特性，压力损失特性
5、影响涡轮流量计特性的主要因素：被测流体的性质、工作状态与标定条件关系。
6、影响涡轮流量计测量结果的主要因素
①流体粘度的影响：涡轮流量计的仪表常数k 与流体的粘度密切相关。随着流体年度的增加，流量计的线性范围缩小。
②流体密度的影响：推动涡轮转动的力矩与流体的密度成正比，流体密度的变化也引起涡轮转速的变化因而引起误差。
流体压力和温度的影响：当被测流体的压力和温度与流量计标定时的状态有较大偏离时，将使涡轮变速器的结构尺寸及其内部流体体积发生变化从而影响到流量计的特性。 ④流动状态的影响：进口处流速突变和流体的旋转可使测量误差达到不能忽略的程度。
五．光纤流量计
1。工作原理：在节流元件前后分别安装一组敏感膜片和Y 形光纤，膜片感受流体压力和作用而产生位移，Y 形光纤是一种光纤位移传感器，它根据输入输出光强的相对变化测量膜片位移的大小。
特点：利用光纤传感技术检测节流元件前后的压差?p
4.光纤膜片式流量计
工作原理：直接把流量信号转变为膜片上的位移信号，即流量越大，膜片受力而产生内向的变形（位移）越大，测量膜片的位移光就可以确定被测流量的大小。
5.光纤卡门涡街流量计
特点：采用了光纤传感器技术测量涡流频率
工作原理：利用了压力变化感测原理.当卡门涡街中的漩涡按左右交替的规律，从漩涡发生体表面剥离出来时，在其左右两边形成的压力差的正负也随之交替变化
测量装置中的左右两膜片感受这种压力的变化，通过Y 形光纤传感器输出相应的光脉冲信号
六．超声波流量计
1.基本原理：基于超声波在介质中传插速度与介质的流动速度有关这一现象。
2.特点：1.非接触测量，不扰动流体的流动状态，不产生压力损失
2.不受被测流体物理化学特性的影响
3.输出特性呈线性
3.常用方法：时间差法，相位差法，频率差法。
现代检测技术期末模拟试题
一、填空（1分＊20=20分） 1．传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2．表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3．电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程直线位移。 5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 8．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9．热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10．金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形状的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12．传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器， 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14．铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15．减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16．空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的， 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管， 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18．把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称莫尔条纹。 19．霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输出。 20．磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21．霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分＊6=12分,5、6题答案不止一个） C 1.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比； C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式；
热能与动力工程测试技术
⒈什么是测量？ 答：测量是人类对自然界中客观事物取得数量概念的一种认识过程。 ⒉测量方法有哪几类？直接测量与间接测量的主要区别是什么？ 答：测量方法有①直接测量（直读法、差值法、替代法、零值法）②间接测量③组合测量 直接测量与间接测量区别：直接测量的被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量的被测量的数值不能从测量仪器上读得，而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，经过运算得到被测量。 ⒊任何测量仪器都包括哪三个部分？各部分作用是什么？ 答：①感受件或传感器，作用:直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。 ②中间件或传递件，作用：“传递”、“放大”、“变换”、“运算”。 ③效用件或显示元件，作用：把被测量信号显示出来。 ⒋测量仪器按用途可分为哪几类？ 答：按用途可分为范型仪器和实用仪器两类。 ⒌测量仪器有哪些主要性能指标？各项指标的含义是什么？ 答：①精确度，表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反应。
②恒定度，仪器多次重复测量时，其指示值的稳定程度。 ③灵敏度，以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表示 ④灵敏度阻滞，灵敏度阻滞又称为感量，此量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。 ⑤指示滞后时间，从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间，称为指示滞后时间或称时滞。 ⒍测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么？ 答：①系统误差，特点：按一定规律变化，有确定的因素，可以加以控制和有可能消除。 ②随机误差，特点：单峰性、对称性、有限性、抵偿性，无法在测量过程中加以控制和排除。 ③过失误差，特点：所测结果明显与事实不符，可以避免。 ⒎什么叫随机误差？随机误差一般都服从什么分布规律？ 答：随机误差（又称偶然误差）是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差。 随机误差一般都服从正态分布规律。 ⒏试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用？ 答：①判别方法有莱依特准则、格拉布斯准则、t检验准则、狄克逊准则、肖维涅准则。 ②选用原则：1）从理论上讲，当测量次数n趋近∞（或n足够大）时，采用莱依特准则更为合适；若次数较少时，则采用格拉
《测试技术》期末考试样卷及参考答案(评分标准)
《测试技术》期末考试样卷及参考答案（评分标准） 一、填空题：（每空１分，共２０分） 1、动态信号的描述可在不同的域中进行，它们分别是 时域 、 频域 和 幅值域 。 2、周期信号的频谱是 离散 的；在周期信号中截取一个周期，其频谱是 连续 的。 3、周期性方波的第2条谱线代表方波的 3 次谐波。 4、影响二阶测试装置动态特性的参数为 固有频率 和 阻尼比 。 5、动态测试中，保证幅值不失真的条件是 幅频特性为常数 ，保证相位不失真的条件是 相频特性与频率呈线性关系 。 6、半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的 压阻效应 来工作的，压电式传感器的工作原理是基于 压电 材料的 压电效应 来工作的。 7、调幅波经相敏检波后，即能反映出 调制信号 电压的大小，又能反映其 相位 。 8、动圈式磁电指示仪表的工作频率比光线示波器的工作频率 低 ，这是由它们的 固有频率决定的。 9、对具有最高频率为f c 的时域信号x(t)进行采样，采样频率为f s ，若要采样后的信号频谱不产生混叠，则必须满足f s ≥2 f c 。 10、时域信号的 截断 将导致能量泄漏。 11、频域采样将导致 栅栏效应和时域周期延拓 。 二、简答或名词解释：（每小题4分，共24分） １、已知)sin(?ω+t 的概率密度函数为)1/(12 x -π，请写出)sin(0t x a ω+的概率密度函数表达式，并画出其图形。 答：概率密度函数表达式：))(/(12 20a x x --π （表达式或图形正确可得3分） ２、线性系统。 答：输入、输出关系可用常系数线性微分方程描述的系统。 或：具有迭加特性和频率保持特性的系统。 ３、频率保持特性。 答：线性系统输出信号频率恒等于输入信号频率。 ４、已知一信号的频谱如图所示，请写出其对应的时域函数x(t)。
能源与动力工程测试技术复习资料
1、热电偶测温的原理、基本定律及应用、热电偶测温冷端温度补偿方法 （温差电动势可以忽略不计，在热电偶回路中起主要作用的是接触电动势） 热电偶回路的热电动势只与组成热电偶的材料及两端接点的温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。导体材料确定后，热电动势的大小只与热电偶两端的温度有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的基本原理。 (1) 均质导体定律 如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零；反之，如果有热电动势产生，两个热电极的材料则一定是不同的。根据这一定律，可以检验两个热电极材料的成分是否相同(称为同名极检验法)，也可以检查热电极材料的均匀性。 (2) 中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种导体C，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。 (3) 标准电极定律
如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就可知。为分度表的制作提供理论基础 (4) 中间温度定律 热电偶在两接点温度分别为T、T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度分别为T、Tn和接点温度分别为Tn、T0时的相应热电动势的代数和。为分度表的应用提供理论基础 由于热电偶产生的电势与两端温度有关，只有将冷端温度保持恒定才能使热电势正确反映热端的被测温度。由于有时很难保证冷端温度在恒定0℃，故常采取一些冷端补偿措施。 1.冷端恒温法 (1) 冰点槽法 (2) 其它恒温器 2.补偿导线法：将冷端延伸到温度恒定的场所 3.计算修正法 4.电桥补偿法
5.显示仪表零位调整法 6.软件处理法 2、霍耳传感器的工作原理、特点 原理：半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直 于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。作用在半导体薄片上的磁场强度B越 强，霍尔电势也就越高。霍尔电势用下式表示： 特点： 1、为提高灵敏度, 霍尔元件常制成薄片形状。 2、要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。 3、只有半导体材料适于制造霍尔片。 4、霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 5、霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。
热工测试课后练习答案
热工测试作业 第一章 1-1、测量方法有哪几类，直接测量与间接测量的主要区别是什么？(P1-2) 答：测量的方法有：1、直接测量；2、间接测量；3、组合测量。 直接测量与间接测量的主要区别是直接测量中被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量种被测量的数值不能直接从测量仪器上读得，需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，然后经过运算得到被测量的数值。 1-2、简述测量仪器的组成与各组成部分的作用。(P3-4) 答：测量仪器由感受器、中间器和效用件三个部分组成。 1、感受器或传感器：直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号； 2、中间器或传递件：最简单的中间件是单纯起“传递”作用的元件，它将传感器的输出信号原封不动地传递给效用件； 3、效用件或显示元件：把被测量信号显示出来，按显示原理与方法的不同，又可分模拟显示和数字显示两种。 1-3、测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么？（P5-6） 答：测量仪器的主要性能指标有：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。 1、精确度：表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反映； 2、恒定度：仪器多次重复测试时，其指示值的稳定程度，通常以读数的变差来表示； 3、灵敏度：以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例来表示。 4、灵敏度阻滞：又称感量，是以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。 5、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间。 1-4、说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。（P6-7） 答：计算机测控系统基本组成部分有：传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数（A/D）和数/模（D/A）转换及微机。 1、信号调理器：完成由传感器输出信号的放大、整形、滤波等，以保证传感器输出信号成为A/D转换器能接受的信号； 2、实现多路信号测量，并由它完成轮流切换被测量与模/数转换器的连接； 3、采样保持器：保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度； 4、A/D转换器：将输入的模拟信号换成计算机能接受的数字信号； 5、D/A转换器：将输入的数字信号换成计算机能接受的模拟信号。 1-5、试述现代测试技术及仪器的发展方向。(P6、P9) 答：计算机、微电子等技术迅速发展，推动了测试技术的进步，相继出现了智能
结构动力特性测试方法及原理
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性,惯称自振特性。了解结构的动力特性就是进行结构抗震设 计与结构损伤检测的重要步骤。目前,在结构地震反应分析中,广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法,但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下: [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+??????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵,均为n 维矩阵;{} )(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵;{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵;{})(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵;{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数就是结构的自振频率f (其倒数即自振周期T )、振型Y(i)与阻尼比ξ,这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可瞧作就是由刚度、质量、阻尼矩阵(统称结构参数)构成的动力学系统,结构一旦出现破损,结构参数也随之变化,从而导致系统频响函数与模态参数的改变,这种改变可视为结构破损发生的标志。这样,可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损,进而提出修复方案,现代发展起来的“结构破损诊断”技术就就是这样一种方法。其最大优点就是将导致结构振动的外界因素作为激励源,诊断过程不影响结构的正常使用,能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史,积累了丰富的经验,振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高,结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测,并可得到比较精确的结构动态特性(如频响函数、模态参数等)。目前,许多国家在一些已建与在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多,目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法与自由振动法。稳态正弦激振法就是给结构以一定的稳态正弦激励力,通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型与对应的阻尼比。 传递函数法就是用各种不同的方法对结构进行激励(如正弦激励、脉冲激励或随机激励等),测出激励力与各点的响应,利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数,进而可以得出结构的各阶模态参数(包括振型、频率、阻尼比)。脉动测试法就是利用结构物(尤其就是高柔性结构)在自然环境振源(如风、行车、水流、地脉动等)的影响下,所产生的随机振动,通过传感器记录、经谱分析,求得结构物的动力特性参数。自由振动法就是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放,使之产生一个初速度,以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点与局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率与阻尼比,但其缺点就是,采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性,而采用多点激振需较多的设备与较高的试验技术;传递函数法应用于模型试验,常常可以得到满意的结果,但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来,从而获得比较满意的传递函数,这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源,来测定并分析结构物固有特性的方法,就是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的,现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中,对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面:一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动(根据动力量测结果,可发现其频谱就是相当丰富的,具有不同的脉动卓越周期,反应了不同地区地质土壤的动力特性);另一方面主要来自过桥车辆的随机振动。
传感器与检测技术期末考试试题与答案
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
热能与动力工程测试技术复习重点
第一至三章一、名词解释 测量:是人类对自然界中客观事物取得数量 观念的一种认识过程。它用特定的工具和方法，通 过试验将被测量与单位同类量相比较，在比较中确 定出两者比值。 稳态参数：数值不随时间而改变或变化很小 的被测量。 瞬变参数：随时间不断改变数值的被测量（非 稳态或称动态参数),如非稳定工况或过渡工况时 内燃机的转速、功率等。 模拟测量：在测量过程中首先将被测物理量 转换成模拟信号，以仪表指针的位置或记录仪描绘 的图形显示测量的结果(不表现为“可数”的形式) 。 数字测量：测量可直接用数字形式表示。通 过模／数（A／D)转换将模拟形式的信号转换成数 字形式。 范型仪器：是准备用以复制和保持测量单位， 或是用来对其他测量仪器进行标定和刻度工作的仪 器。准确度很高，保存和使用要求较高。 实用仪器：是供实际测量使用的仪器，它又 可分为试验室用仪器和工程用仪器。 恒定度:仪器多次重复测量时，其指示值稳定 的程序，称为恒定度。通常以读数的变差来表示 . 灵敏度:它以仪器指针的线位移或角位移与 引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表 示。 灵敏度阻滞:灵敏度阻滞又称为感量,感量是 足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量 的变化值。一般仪器的灵敏度阻滞应不大于仪器允 许误差的一半。 指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器 指示出该变化值所需的时间，又称时滞。 测量值与真值之差称为误差。 因子：在试验中欲考察的因素称为因子。因 子又可分为没有交互作用和有交互作用的因子，前 者是指在试验中相互没有影响的因子，而后者则在 试验中互相有制抑作用。 水平：每个因子在考察范围内分成若干个等 级，将等级称为水平 二、填空题 常用的测量方法有直接测量、间接测量、组 合测量。 测试中，被测量按照其是否随时间变化可以 分类稳态参数和瞬变参数。 有时被测参数的量或它的变化，不表现为“可 数”的形式，这时就不能用普通的测量方法，相应 的就出现了模拟测量和数字测量。 按工作原理，任何测量仪器都包括感受件， 中间件和效用件三个部分。 测量仪器按用途可分：范型仪器和实用仪器 测量仪器的性能指标决定了所得测量结果的 可靠程度，其中主要有：准确度、恒定度、灵敏度、 灵敏度阻滞、指示滞后时间等 在选用时，仪器的读数的变差不应超过仪器 的允许误差。 一般常采用试验方法来标定测量仪器的动态 特性。 仪器标定的内容及方法 前面已从理论上讲述了测量仪器的动态特性，但实 际上由于测量仪器本身的各种因素影响，难以用理 论分析方法正确地确定其动态特性。一般常采用试 验方法来标定测量仪器的动态特性。 其主要内容，一般为仪器的时间常数、无阻尼时仪 器的固有频率、阻尼比等。判断该测量仪器是一阶 还是二阶仪器。 其主要方法，一般有频率响应法、阶跃响应法、随 机信号法。 对一阶仪器，主要确定的动态特性参数为时 间常数τ。 二阶测量系统，标定目的主要是确定动态特 性参数：仪器的无阻尼固有频率ω0 和阻尼比ζ。 按照产生误差因素的出现规律以及它们对于 测量结果的影响程序来区分，可将测量误差分为三 类。系统误差:随机(偶然)误差:过失误差 : 具体的测量过程中，系统误差按其产生的原 因可分为； 仪器误差安装误差环境误差方法误差操作误 差动态误差 但往往也常采用如下方法来消除系统误差1. 交换抵消法2.替代消除法3.预检法 正交表分为标准表和混合型正交表 三、简答题 模拟测量：直观性强、简便、价格低；主要缺点 是测量精度低指示器读数误差大。但模拟信号含有 “仿真”的意思，分辨能力无限。 数字测量：测量精度高，操作方便，后处理方 便，但对硬件要求高，分辨力有限。 仪器的选用：应在满足被测量要求的条件 下，尽量选择量程较小的仪器，一般应使测量值在 满刻度的2/3以上为宜，并根据对被测量绝对误差 的要求选择测量仪器的精度等级。 零阶仪器的特点：不管x随时间如何变化， 仪器输出不受干扰也没有时间滞后，因此零阶仪器 (或传感器)可以认为有完全理想的特性。 时间常数τ是由热电偶的几何参数和热特性 确定，它的大小直接影响到滞后时间，τ越小表示 热惯性小，达到稳态值的时间越短；反之，时间就 越长。为进行可靠的动态测量，应使测量系统的时 间常数尽可能小。 为了提高响应速度而又不产生波动，二阶仪 器常采用＝0.6～0.8为最佳。这时幅频特性的平 直段最宽。而且在一定条件下，提高系统的固有频 率，响应速度会变得更快。 第四章 一、名词解释 ◆压电效应：是指某些结晶物质沿它的 某个结晶轴受到力的作用时，其内部有极化现 象出现，在其表面形成电荷集结，其大小和作 用力的大小成正比，这种效应称为正压电效 应。相反，在晶体的某些表面之间施加电场， 在晶体内部也产生极化现象，同时晶体产生变 形，这种现象称为逆压电效应。 ◆压电晶体：具有压电效应的晶体称为 压电晶体 ◆中间温度定律:用两种不同的金属组成 闭合电路，如果两端温度不同，则会产生热电 动势。其大小取决于两种金属的性质和两端的 温度，与金属导线尺寸、导线途中的温度及测 量热电动势在电路中所取位置无关。 ◆均质材料定律 :如用同一种金属组成 闭合电路则不管截面是否变化，也不管在电路 内存在什么样的温度梯度，电路中都不会产生 热电动势。 ◆中间导体定律 :在热电偶插入第三种 金属，只要插入金属的两端温度相同，不会使 热电偶的热电动势发生变化。 ◆标准电极定律:在热电偶插入第三种金 属，插入金属的两端温度不同，发生附加热电 动势后的总热电动势，等于各接点之间所产生 热电动势的代数和。 ◆光电效应：当具有一定能量E的光子 投射到某些物质的表面时，具有辐射能量的微 粒将透过受光的表面层，赋予这些物质的电子 以附加能量，或者改变物质的电阻大小，或者 使其产生电动势，导致与其相连接的闭合回路 中电流的变化，从而实现了光— ◆外光电效应:在光线作用下能使电子逸 出物质表面的称为外光电效应，属于外光电效 应的转换元件有光电管、光电倍增管等。 ◆内光电效应:在光线作用下能使物体电 阻率改变的称为内光电效应。属于内光电效应 的光电转换元件有光敏电阻以及由光敏电阻 制成的光导管等。 ◆阻挡层光效应:在光线作用下能使物体 产生一定方向电动势的称为阻挡层光电效应， 属于阻挡层光电效应的转换元件有光电池和 光敏晶体管等。 ◆用单位辐射通量不同波长的光分别照 射光电管，在光电管上产生大小不同的光电 流。这里，光电流I与光波波长λ的关系曲线 称为光谱特性曲线，又称频谱特性。 ◆霍尔效应: 金属或半导体薄片置于磁 场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场 的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍 尔效应。 ◆霍尔元件: 基于霍尔效应工作的半导 体器件称为霍尔元件，霍尔元件多采用N型 半导体材料。 ◆传感器是把外界输入的非电信号转换 成电信号的装置。 ◆金属电阻应变片的工作原理是基于金 属导体的应变效应 二、填空题 ◆结构型:依靠传感器结构参数的变化实 现信号转变. ◆能量转换型:直接由被测对象输入能量 使其工作. ◆能量控制型:从外部供给能量并由被测 量控制外部供给能量的变化. ◆常用传感器根据其作用原理的不同，可以分 为两大类。能量型” “参数型” ◆传感器的特性主要包括以下两种。静 态特性.表征传感器静态特性的主要参数有：线 性度、灵敏度、分辨力等。 ◆动态特性.测定动态特性最常用的标准 输入信号有阶跃信号和正弦信号两种。 ◆由于半导体应变片的温度稳定性差，使用时必 须采取温度补偿措施，以消除由温度引起的零漂 或虚假信号。在实际工作中，温度补偿的方法有 桥路补偿和应变片自补偿两类。 ◆常用可变磁阻式传感器的典型结构有:可变导 磁面积型、差动型、单螺管线圈型、双螺管线圈 差动型。 ◆按照电容式传感器的转换原理的不 同，可以分为 ◆极距变化型电容式传感器：变介电常 数型电容传感器：面积变化型电容传感器 ◆按工作原理不同，磁电感应式传感器 可分为恒定磁通式和变磁通式，即动圈式传感 器和磁阻式传感器。 ◆磁电感应式传感器只适用于动态测 量。 ◆磁阻式传感器：又称为变磁通式传感 器或变气隙式传感器，常用来测量旋转物体的
结构动力性能及试验技术
第9章结构动力性能及试验技术 结构动力性能包括结构的自振频率、振型、阻尼比、滞回特性等，是结构本身的特性。在进行结构抗震设计和研究结构的地震反应时必须同时了解和掌握地震动的特性和结构动力性能。关于地震动的特性在前面已讲，下面介绍结构的动力特性和为获得这些特性所需的相关试验技术。 9.1地震作用下结构的受力和变形特点 地震作用下结构的受力和变形是复杂的时间过程，其主要特点体现在以下三个方面：1、低频振动 结构的自振频率（基频）范围较窄，一般在0.05s～15s（20Hz～0.07Hz）之间，例如， 0.05s—基岩上的设备、单层房屋竖向振（震）动时； 15s—大跨度悬索桥。 在结构的地震反应中，高阶振型有影响，但第一振型，或较低阶振型所占的比例较大，因此结构的整体反应以低频振动为主。 2、多次往复（大变形） 在地震作用下，结构反应可能超过弹性，产生大变形，并导致结构的局部破坏。地震作用是一种短期的往复动力作用，其持续时间可达几十秒到一、二分钟，结构的反应可以往复几次或者几十次，在往复荷载作用下，结构的破坏不断累加、破坏程度逐渐发展，可经历由弹性阶段→开裂（RC，砖结构）→屈服→极限状态→倒塌的过程，称为低周疲劳。 在地震作用下结构的变形（位移）速度较低，约为几分之一秒量级。 而爆炸冲击波：正压，负压为一次，无往复，材料快速变形（为毫秒量级）； 车辆荷载：多次重复，但应力水平低（无屈服），高周次（>100万次）。 3、累积破坏 地震造成的结构积累破坏可以表现在以下三中情况中： ① 一次地震中，结构在地震作用下发生屈服，以后每一个振动循环往复都将造成结构破坏积累。 ② 主震时，结构发生破坏，但未倒塌；余震时，结构变形增加，破坏加重，甚至发生倒塌。 ③ 以前地震中结构发生轻微破坏，未予修复；下次地震时产生破坏严重。 从结构地震反应的特点可以看出，要正确进行结构地震反应分析计算，必须了解结构的阻尼，振型，自振频率等基本动力特性，同时必须研究材料、构件和结构的强非线性或接近破坏阶段的动力特性，以及强度与变形的发展变化规律等。
机械工程测试技术_期末考试试题A
《机械工程测试技术基础》课程试题A 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绝对误差。 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。 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式三角级数的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 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0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 二、选择题（20分，每题2分） 1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将(C)。 A ．增大 B ．减少 C.不变 D.变化不定 2．调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是(D)。 A ．相关函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D.傅氏级数 4．下列函数表达式中，(C)是周期信号。 A ．5cos100()00t t x t t π?≥?=??
《热能与动力机械测试技术》实验指导书DOC
实验一温度传感器动态标定实验 一．实验目的 1．掌握热敏电阻传感器和热电偶传感器动态性能测试方法。 2．了解根据阶跃响应曲线求取传感器动态特性指标的方法。 3．熟悉测温传感器动态标定系统的结构、组成和使用方法。 二．试验装置 1．被校热敏电阻传感器 2．标准热电偶传感器及数字显示仪表 3．被校热电偶传感器 4．补偿导线及冷接点恒温器 5．恒温水槽 6．保温瓶 7．恒温油槽或高温电炉 8．大气温度计 9.标准水银温度计2只 10.数字存储示波器 11.微型计算机（带GP-IB接口） 三．实验原理 传感器动态标定实验的任务是用动态激励信号激励传感器,使传感器产生动态响应,根据动态标定实验的结果求出一个近似的数学模型（如传递函数），来描述传感器的动态特性，并求出它的动态性能指标。 温度源为恒温水槽(或恒温油槽)，其温度值由标准水银温度计测出。阶跃温度的幅值大小可以通过调节恒温水槽(或恒温油槽)的温度得到。输出信号的阶跃响应由数字存储示波器记录，记录结果可由示波器观察，同时经RS-232或GP-IB接口进入计算机，由计算机内的软件包计算其动态数学模型与动态性能指标。 测取传感器的阶跃响应是获取传感器动态特性的方法之一。阶跃响应的平稳性、快速性和稳态精度可用如下性能指标描述： 时间常数T——输出上升到稳态值的63%所需要的时间。 响应时间T2——输出达到稳态值的95%或98%所需要的时间。 调节时间T s——在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带所用的最小时间。 峰值时间T p——阶跃响应曲线超出其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。 上升时间T r——阶跃响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需要的时间（对欠阻尼系统，通常指从0上升到稳态值所需要的时间）。 延迟时间T a——阶跃响应曲线上升到稳态值的50%所需要的时间。
动力测试技术(高起专)
1、半导体热敏电阻随温度上升,其阻值【下降】 2、半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是【电阻率】 3、标准佳节流件的直径比β越小,则【流体的压力损失越大】 4、标准节流装置的取压方式主要有【法兰取压】 5、不能用确定函数关系描述的信号是【随机信号】 6、测试系统的传递函数和【具体测试系统的物理结构无关】。 7、测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系为【傅里叶变换对】 8、测试装置所能检测出来的輸入量的最小变化值【分辨率】 9、当高频涡流传感器靠近铁磁物体时【线圈的电感增大】。 11、电阻应变片的输入为【应变】 12、定度曲线偏离其拟合直线的程度称为【非线性度】 13、对于稳定的线性定常系统,若输入量为正弦信号时,系统达到稳定后,将输出y（t）与输入x(t）的傅里叶变换之比定义为【频率响应函数】 14、对于与热电偶配套的动圈表,下列叙述正确的是【动国表必须与其相同型号的热电偶相配】。 15、二阶装置引入合适阻尼的目的【获得较好的幅频、相频特性】。 16、傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的【振幅】 17、概率密度函数给出的分布统计规律是随机信号沿的【幅值域】 18、将被测差压转换成电信号的设备是【差压变送器】
19、将时域信号进行时移,则频域信号将会【仅有相移】 20、描述非周期信号的数学工具【傅里叶变换】。 21、描述周期信号的数学工具【傅氏级数】。 22、频率响应函数反映了系统响应的过程为【稳态】。 23、时域信号的时间尺度压缩时,则其频带的变化为【频带变宽,幅值压低】 24、输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系为【相频特性】 25、数字信号的特征是【时间和幅值上均离散】 26、为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响,可采用【电荷放大器】。 27、下列传感器中哪个是基于压阻效应的【半导体应变片】。 28、下列哪个不是机械式传感器【电容传感器】。 29、下列哪项不是理想运算放大器的特性【输出电阻ro=∞】 30、压电式加速度传感器的工作频率其固有频率应该是【远低于】 31、一个测试系统不管其复杂与否,都可以归结为研究输入量x(1)、系统的传输特性h(t)和输出量y(1)三者之间的关系【y(t= h(t*x(t)】。 32、已知x1(t)和x2(t)的傅里叶变换分别为×1(和X2(),则卷积×1(t)*2(t)的傅里叶变换为【x1(f）x2(f）】 33、用常系数微分方程描述的系统称为【线性】系统。 34、用金属材料测温热电阻下列说法正确的是【金属纯度越高对测温越有利】。 35、由非线性度来表示定度曲线程度的是【偏离其拟合直线】。
《测试技术基础》期末试题及答案
第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛 的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点：离散的 ，谐波型 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ、均方值2x ψ，方差2 x σ ；。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ v ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ v ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ x ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ x ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ v ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0 =的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值 x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数 ?? ?≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为 1 21)(+= ωωj j H ，输入信号 2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为= ω ，幅值 =y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5 .05.35.1+s 和 2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(0 t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为 =)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 3 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为 )(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 2 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3） ) ()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 4 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、 一阶系统的动态特性参数是 3 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比 7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 1 倍所经过的时间作为时间常数。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz 的正弦信号，则必然导致输出波形失真。（ x ） 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（ v ） 3、 当输入信号 )(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统的物理模型无关。 （ v ） 4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（ v ） 5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（ x ） 6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（ x ） （四）简答和计算题 1、 什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？ 2、 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？ 3、 测试装置实现不失真测试的条件是什么？ 4、 某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为 1 005.01)(+= s s H 。求其对周期信号)45100cos(2.010cos 5.0)(?-+=t t t x 的 稳态响应)(t y 。 5、 将信号 t ωcos 输入一个传递函数为s s H τ+= 11)(的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出)(t y 的表达式。 第三章 常用传感器 （一）填空题
热能与动力工程测试技术答案
1、测量方法:直接测量:凡就是被测量的数值可以从测量仪器上读出,常用方法１.直读法２.差值法3、替代法4、零值法 间接测量:被测量的数值不能直接通过测量仪器上读出,而直接测量与被测量有一定函数关 系的量,通过运算被测量的测值。 组合测量:测量中各个未知量以不同的组合形式出现,根据直接测量与间接测量所得的数据, 通过方程求解未知量的数值 2、测量仪器:可分为范型仪器与实用仪器 一、感受件:它直接与被测对象发生联系,感知被测参数的变化,同时对外界发出相应的信号。应满足条件:1、必须随测量值的变化发生相应的内部变化2、只能随被测参数的变化发出信号3、感受件发出的信号与被测参数之间必须就是单值的函数关系 二、中间件:起传递作用,将传感器的输出信号传给效用件常用的中间件:导线,导管 三、效用件:把被测信号显示出来。分为模拟显示与数字显示 3、测量仪器的主要性能指标: 一、精确度:测量结果与真值一致的程度,系统误差与随机误差的综合反映 二、恒定度:仪量多次重复测量时,其指示值的稳定程度 三、灵敏度:认仪器指针的线位移或角位移与引起变化值之间的比例 四、灵敏度阻滞:在数字测量中常用分辨率表示 五、指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器指示出现该变化值所需时间 4、传递函数就是用输出量与输入量之比表示信号间的传递关系。H(s)=Y(s)/X(s) 作用:传递函数描述系统的动态性能,不说明系统的物理结构,只要动态特性相似,系统可以有相似的传递函数串联环节:H(s)=H1(s)H2(s) 并联环节H(s)=H1(s)+H2(s) 反馈环节H(s)=Ha(s)/1+Ha(s)Hb(s) 5.测量系统的动态响应:通常采用阶跃信号与正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应,以了解测量系统的动态特性,依次评价测量系统 测量系统的阶跃响应:一阶测量系统的阶跃响应二阶测量系统的阶跃响应 测量系统的频率响应:一阶测量系统的频率响应二阶测量系统的频率响应 7、误差的来源:每一参数都就是测试人员使用一定的仪器,在一定的环境下按一定的测量方法与程序进行的,由于受到人们的观察能力,测量仪器,方法,环境条件等因素的影响,所得到的测量值只能就是接近于真值的近似值,测量值与真值之差称为误差。 8.误差分类; 一、系统误差:出现某些规律性的以及影响程度由确定因素所引起的误差特点:1随机性,不确定性2、必然存在性3、服从统计规律4、误差与测量的次数有关 二、随机误差:由许多未知的或微小的因素综合影响的结果特点:1、必然存在与测量结果之中2、完全服从统计规律3、大小正负误差有频率决定4、误差与测量的次数有关 三、过失误差:主要由测量者粗心,过度疲劳或操作不正确引起的。特点:1、无规律可循2包含过失误差的测量结果不可用 9.系统误差的由来:仪器误差,它就是由于测量仪器本身不完善或老化所产生的误差 安装误差,它就是由于测量仪器安装与使用不正确而产生的误差 环境误差,它就是由于测量仪器使用环境条件与仪器使用规定的条件不符而引起的 方法误差,它就是由于测量方法或计算方法不当所形成的误差, 操作误差,也称人为误差,它就是由于观察者天使缺陷或观察位置习惯偏向一方等引起的 动态误差,在测量瞬变值时,由于仪器指示系统的固有频率、阻尼等所反映的测量仪器的动态特性与被测瞬变量之间不匹配,而产生的振幅与相位误差