机械工程测试技术答案复习过程

第1章绪论

1计量、测试、测量的概念。

2测试系统的组成及各环节的作用，并举例说明。

第2章传感器

1在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。

解答：主要因素是弹性敏感元件的 蠕变、弹性后效等。

2试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。

解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。

3电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？

解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。

电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。

半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。

4有一电阻应变片，其灵敏度 S = 2，R =120。设工作时其应变为1000 ，问R =?设将此应变片接成如图所示的电路，试求：

1)无应变时电流

表示值；2)有应变时电流表示值；3)电流表指示值相对变化量；4)试分析这个变量能否从表中读出？

解：根据应变效应表达式

R/F=S 得

R=S g R=2 1000 10-6 120=0.24

1) I 1=1.5/ R=1.5/120=0.0125A=12.5mA 2) I 2=1.5/( R+ R)=1.5/(120+0.24) 0.012475A=12.475mA

3) =(12-1 1)/ I 1 100%=0.2%

4)

电流变化量太小，很难从电流表中读出。

如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量程不够，无法测量

12.5mA 的电流；如果采用毫安表, 无法

分辨0.025mA 的电流变化。一般需要电桥来测量，将无应变时的灵位电流平衡掉，只取有应变时的微小输出量，并可根据需要采用放大器放大。

3-5电感传感器(自感型)的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取这些措施会带来什么样后果？

解答：以气隙变化式为例进行分析。

S dL d

N 2 0A 0 2 2

又因为线圈阻抗Z=

L ,所以灵敏度又可写成

S dZ d

N 2 0A 0 2 2

由上式可见，灵敏度与磁路横截面积

A 。、线圈匝数N 、电源角频率、铁芯磁导率0,气隙等有关。

如果加大磁路横截面积 A 。、线圈匝数N 、电源角频率、铁芯磁导率0,减小气隙，都可提高灵敏度。 加大磁路横截面积 A 、线圈匝数N 会增大传感器尺寸，重量增加，并影响到动态特性；减小气隙

会增大非线性。

6 一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r = 4mm 工作初始间隙=0.3mm问：1) 工作时，如果传感器与工件的间隙变化量=1 m时，电容变化量是多少？2)如果测量电路的灵敏度S=100mV/pF读数仪表的灵敏度$=5格/mV,在 =1 m时，读数仪表的指示值变化多少格？

0 0

8.85 10 12

1

(0.3 10 3)2

4.94 10 15F 4.94 103pF

2)

B=SS C=100 5 ( 4.94 10-3) 2.47 格 答:

8 一压电式压力传感器的灵敏度 S=90pC/MPa 把它和一台灵敏度调到 0.005V/PC 的电荷放大器连接，放大器的输出又接到一灵敏度已调到

20mm/V

的光线示波器上记录，试绘出这个测试系统的框图，并计算其总的灵敏度。 解：框图如下

各装置串联，如果忽略负载效应，则总灵敏度

S 等于各装置灵敏度相乘，即

S= x/ P=90 0.005 20=9mm/MP a

9光电传感器包含哪儿种类型？各有何特点？用光电式传感器可以测量哪些物理量？

解答：包括利用外光电效应工作的光电传感器、利用内光电效应工作的光电传感器、利用光生伏特效应工作的光电传感器三种

外光电效应（亦称光电子发射效应）一光线照射物体，使物体的电子逸出表面的现象，包括光电管和光电倍增管。

内光电效应（亦称光导效应）一物体受到光线照射时，物体的电子吸收光能是其导电性增加，电阻率下降的现象，有光敏电阻和由其制成的 光导管。 光生伏特效应一光线使物体产生一定方向的电动势。

如遥控器，自动门（热释电红外探测器），光电鼠标器，照相机自动测光计，光度计，光电耦合器，光电开关（计数、位置、行程开关等）

，

浊度检测，火灾报警，光电阅读器（如纸带阅读机、条形码读出器、考卷自动评阅机等） ，光纤通信，光纤传感，CCD 色差，颜色标记，防盗报警, 电视机中亮度自动调节，路灯、航标灯控制，光控灯座，音乐石英钟控制（晚上不奏乐）

，红外遥感、干手器、冲水机等。

在CCD 图象传感器、红外成像仪、光纤传感器、激光传感器等中都得到了广泛应用。

10何谓霍尔效应？其物理本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举出三个例子说明。

解答：

霍尔（Hall ）效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于电流和磁场方向的两侧面上将产生电位差，这种现象称 为霍尔效应，产生的电位差称为霍尔电势。

霍尔效应产生的机理（物理本质）：在磁场中运动的电荷受到磁场力 F L （称为洛仑兹力）作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向移动，在两侧 面产生正、负电荷积累。

应用举例：电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等）

，流量测量，位置检测与控制，电子点火

器，制做霍尔电机一无刷电机等。

11试说明压电式加速度计、超声换能器、声发射传感器之间的异同点。

解答：相同点：都是利用材料的压电效应（正压电效应或逆压电效应）

。

不同点：压电式加速度计利用正压电效应，通过惯性质量快将振动加速度转换成力作用于压电元件，产生电荷。 超声波换能器用于电能和机械能的相互转换。利用正、逆压电效应。利用逆压电效应可用于清洗、焊接等。

声发射传感器是基于晶体组件的压电效应，将声发射波所引起的被检件表面振动转换成电压信号的换能设备，所有又常被人们称为声发射换 能器或者声发射探头。 材料结构受外力或内力作用产生位错 -滑移-微裂纹形成-裂纹扩展-断裂，以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射。 声发射传感器不同于加速度传感器，它受应力波作用时靠压电晶片自身的谐振变形把被检试件表面振动物理量转化为电量输出。

12选用传感器的基本原则是什么？试举一例说明。

解答：灵敏度、响应特性、线性范围、可靠性、精确度、测量方法、体积、重量、价格等各方面综合考虑。

精品文档

解：1）

2

1 10 6)

压力P

第3章信号的转换与调理

2和2000时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。

=2时：

双臂电桥较单臂电桥灵敏度提高

1倍

说明为什么?

解

答：

1） 半桥双臂各串联一片；

2） 半桥双臂各并联一片。

U

R

电桥的电压灵敏度为

S

，即电桥的输出电压

U o S

和电阻的相对变化成正比。由此可知：

R/R

R

1）半桥双臂各串联一片，虽然桥臂上的电阻变化增加

1倍，但桥臂总电阻也增加1倍，其电阻的相对变化没有增加， 所以输出电压没有增加,

故此法不能提高灵敏度;

2）半桥双臂各并联一片，桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一半，电阻的相对变化也没有增加，故此法也不能提高灵敏度。

3为什么在动态应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮

解答：动态电阻应变仪采用高频交流电给电桥供电，电桥工作在交流状态，电桥的平衡条件为

ZlZ=ZZ 4 | 乙 || 乙| = | Z 2|| 乙| ， 1

3

=

2 4

由于导线分布、各种寄生电容、电感等的存在，光有电阻平衡是不能实现阻抗模和阻抗角同时达到平衡，只有使用电阻、电容两套平衡装置 反复调节才能实现电桥阻

抗模和阻抗角同时达到平衡。

4用电阻应变片接成全桥，测量某一构件的应变，已知其变化规律为

（t ）= Acos10t +Bcos100t

如果电桥激励电压U 0=Esin10000t ，试求此电桥的输出信号频谱。

解：接成等臂全桥，设应变片的灵敏度为

S ，根据等臂电桥加减特性得到

sin 10010t sin9990t sin 10100t sin 9900t

幅频图为

1以阻值R=120、灵敏度S g =2的电阻丝应变片与阻值为120的固定电阻组成电桥,

供桥电压为 3V,并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为

解：这是一个等臂电桥,

可以利用等比电桥和差特性表达式求解。

U o

R i R 2

R 3

R 4)U e

单臂输出电压:

U o 双臂输出电压:

U o

=2000 时:

单臂输出电压:

U o 双臂输出电压:

U o

1 R

1

6

U e

S g U e

—

2 2 10

3 3 10

4 R

4

1 R U e S g U e

1 2 2 10 6 3

6 10 2 R

2

1 R

1

6

U e

S g U e

—

2 2000 10

3 3

4 R

4

1 R U e S g U e

1 2 2000 10 6 3 6 2 R

2

6

V 6V

10 10 3 M V

3

V 3V 3mV 6mV

2有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够,

于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。 试问, 在下列情况下，是否可提高灵敏度?

U o

R

R Ue

1

S g EA? S g (t)u e S g (Acos10t B cos100t)E sin10000t

sin(10 10000)t sin(10 10000)t

1

S g EB sin (100 10000)t sin (100 10000)t

2

1） X a （t ）所包含的各分量的频率及幅值; 2）绘出调制信号与调幅波的频谱。

各频率分量的频率 / 幅值分别为：10000Hz/100，9500Hz/15，10500Hz/15，8500Hz/10，11500Hz/10。

2)调制信号 x(t )=100+30cos t +20cos3 t ，各分量频率 / 幅值分别为：0Hz/100，500Hz/30，1500Hz/20。

调制信号与调幅波的频谱如图所示。

数越大、倍频程选择性越小、滤波器因数越小，分辨力越高。

9设一带通滤器的下截止频率为 f c1，上截止频率为f c2，中心频率为f 。，试指出下列记述中的正确与错误。 1 ）倍频程滤波器 f c2

"f c1。

2) f

0 ■. f c1 f c2。

3） 滤波器的截止频率就是此通频带的幅值 -3dB 处的频率。

4） 下限频率相同时，倍频程滤波器的中心频率是

1/3倍频程滤波器的中心频率的

3

2倍

解答：1）错误。倍频程滤波器n=1，正确的是f c2="c1=2f c1。

2） 正确。 3） 正确。 4） 正确。

10已知某RC 低通滤波器，R=1k ，C=1 F ，试；

1） 确定各函数式H （s ） ； H （ ） ； A （ ） ； （ ） o

2） 当输入信号u i =10sin1000t 时，求输出信号u 。，并比较其幅值及相位关系。

解:

解：1)X a (t)=100cos c t +15cos(

)t+15cos(

+ )t+10cos( c -3 )t+10cos( c +3 )t

C'

An ⑴

」

100

20

—* -- >

1500 f

10 8500

15 100

15

10 9500 10000 10500

11500 f

调制信号频谱

调幅波频谱

6调幅波是否可以看作是载波与调制信号的迭加？为什么？

解答：不可以。因为调幅波是载波幅值随调制信号大小成正比变化,

只有相乘才能实现

7试从调幅原理说明，为什么某动态应变仪的电桥激励电压频率为 10kHz,而工作频率为0~1500Hz ？

解答：为了不产生混叠，以及解调时能够有效地滤掉高频成分，要求载波频率为

5~10倍调制信号频率。动态应变仪的电桥激励电压为载波，频率为

10kHz ，所以工作频率（即允许的调制信号最高频率）为 0~1500Hz 是合理的。

8什么是滤波器的分辨力？与哪些因素有关? 解答：滤波器的分辨力是指滤波器分辨相邻频率成分的能力。与滤波器带宽 B 、品质因数Q 倍频程选择性、滤波器因数等有关。带宽越小、品质因

5 已知调幅波 x a (t)=(100+30cos

1 1 D H(s)

，

H()

s 1

1 j

-6

= RC=1000 10 =0.001s

2) U i =10sin1000t 时， =1000rad/s ，所以

(1000) arctan 0.001 1000 - 4

u o 10 A(1000)sin[10001

(1000)] 5、、2sin(1000t -) (稳态输出)

4

相对输入U i ，输出幅值衰减为

5罷(衰减了 -3dB )，相位滞后 一

4

11已知低通滤波器的频率响应函数

式中=0.05s 。当输入信号x(t)=0.5cos(10 t)+0.2cos(100 t-45 )时，求其输出y(t)，并比较y(t)与x(t)的幅值与相位有何区别。

() arctan

A(100) ------------------- 0.196，

(100) arcta n(0.05 100)

78.7

J 1 (0.05 100)2

y(t )=0.5 A(10)cos[10 t + (10)]+0.2

A(100)cos[100 t-45 + (100)]

=0.447 cos(10 t-26.6 )+0.039cos(100 t-123.7 )

比较：输出相对输入，幅值衰减，相位滞后。频率越高，幅值衰减越大，相位滞后越大。

第4章测试信号分析与处理

O — U i (t)

—O

U o (t)

—Q

一阶RC 低通滤波器

所以

H (s)

1 0.001s 1

H(

1 1 j0.001

A()

爲)2

() arctan 0.001

A(1000)

1 _____

A(10)

1

1 (0.05 10)2

0.894，

(10)

arcta n(0.05 10) 26.6

解：

A()

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1求周期方波的傅里叶级数(复指数函数形式)

x(t)

T

。

~2

T 0 T

T 0

-A

T 0

t

解答：在一个周期的表达式为

C nR

n

n 1, 3, 5,L 2

n

n

1, 3, 5,L

2

0 n 0, 2, 4, 6,L

没有偶次谐波。其频谱图如下图所示。

/ 2 2 c n

V c nR

c nI

—(1 cosn ) n

2A — n n

1, 3, ,L

0 n 0, 2, 4, 6, L

x(t)

T o

2

t 0) A (0 t

积分区间取(-T/2 , T/2 )

『一

2

厲一x(t)e jn 0t dt=丄 0T 0

Ae jn ot dt+-刁 Ae jn ot dt

T 。今 T 。0

A

=j (cosn -1) (n=0, 1, 2, 3, L )

n

所以复指数函数形式的傅里叶级数为 x(t)

n

C n e jn

0t

- J t

-(1 cosn )e Jn 0，n =0, 1, 2,

n

3, L

△(1 n

cos n )

(n=0, 1, 2, 3, L )

? arcta n ：-

c nR

机械工程测试技术试卷与答案

《机械工程测试技术基础》试题1 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 测量误差 。 3.将电桥接成差动方式习以提高 ，改善非线性，进行 补偿。 4.为了 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 桥臂上。 5．调幅信号由载波的 携带信号的信息，而调频信号则由载波的 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 ，而双边频谱图的依据数学表达式是 。 7．信号的有效值又称为 ，有效值的平方称为 ，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 ，后者频谱特点是 。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是 和 。 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*-= 。其几何意义是 。 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( )。 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 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是( )。 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，( )是周期信号。 A ．5cos100()0 t t x t t π? ≥?=? ?

机械工程测试技术基础(第三版)试卷及答案集

机械工程测试技术基础(第三版)试卷集. 一、填空题 １、周期信号的频谱是离散的，而非周期信号的频谱是的。 ２、均方值Ψx2表示的是信号的强度，它与均值μx、方差σx2的关系是。 ３、测试信号调理电路主要有、、。 ４、测试系统的静态特性指标有、、。 ５、灵敏度表示系统输出与输入之间的比值，是定度曲线的。 ６、传感器按信号变换特性可分为、。 } ７、当时，可变磁阻式电感传感器的输出和输入成近似线性关系，其灵敏度S趋于。 ８、和差特性的主要内容是相临、相反两臂间阻值的变化量符合、的变化，才能使输出有最大值。 ９、信号分析的过程主要包括：、。 10、系统动态特性在时域可用来描述，在复数域可用来描述，在频域可用来描述。 11、高输入阻抗测量放大电路具有高的共模抑制比，即对共模信号有抑制作用，对信号有放大作用。 12、动态应变仪上同时设有电阻和电容平衡旋钮，原因是导线间存在。 13、压控振荡器的输出电压是方波信号，其与输入的控制电压成线性关系。 14、调频波的解调又称，其解调电路称为。 — 15、滤波器的通频带宽和响应时间成关系。 16、滤波器的频率分辨力主要由其决定。 17、对于理想滤波器，滤波器因数λ＝。 18、带通滤波器可由低通滤波器（f c2）和高通滤波器（f c1）而成（f c2> f c1）。 19、测试系统的线性度和滞后度是由误差引起的；而重复性误差是 由误差引起的。 二、问答题（共30分） １、什么是测试说明测试系统的构成及各组成部分的作用。（10分） ２、— ３、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点（10分） ４、选用传感器的原则是什么（10分） 三、计算题（共55分） １、已知信号x(t)=e-t(t≥0)， (1) 求x(t)的频谱函数X(f)，并绘制幅频谱、相频谱。 (2) 求x(t)的自相关函数R x (τ) 。（15分） ２、二阶系统的阻尼比ξ=，求ω=ωn时的幅值误差和相位误差，如果使幅值误差不大于10％，应取多大阻尼比。（10分）３、一电容传感器，其圆形极板r = 4mm，工作初始间隙δ0 =0.3mm， ￥ （1）工作时如果传感器的工作间隙变化Δδ=±2μm，求电容的变化量。 （2）如果测量电路灵敏度S1=100mv/pF，读数仪表灵敏度S2=5格/mv，在 Δδ=±2μm时，读数仪表的指示值变化多少格 （ε0 = ×10-12 F/m）(8分) ４、已知RC低通滤波器的R=1KΩ，C=1MF，当输入信号μx= 100sin1000t时， 求输出信号μy 。（7分） ５、（1）在下图中写出动态应变仪所包含的各个电路环节。 （2）如被测量x(t) = sinωt，载波y(t)=sin6ωt，画出各环节信号的波形图。(15分 。 一、填空题：

完整版机械基础试题和答案

机械基础试题 第一章 一、填空题 1 机器和机构，都是由________________________ 组合而成的。物体 2、组成构件，并且相互之间能作 ______________________ 的物体，叫做构件。相对运动 3、构件是机器的 _______________ 单元，零件是机器的_______________ 单元。运动制造 4、一般以 ______________________________ 作为机构和机器的通称。机械 5、金属材料的性能分为 _____________________ 性能和___________________ 性能，力学性 能属于__________________________ 性能之一。工艺使用使用 6、金属材料在常温下抵抗氧，水蒸汽及其它化学介质腐蚀作用的能力叫 性；抵抗氧化作用的能力叫___________________________ 性。耐腐蚀抗氧化 7、机器能够完成有用的 ________ 或转换机械能。机构只是完成传递运动、力或改变运 动形式的_________ 。机械功实体组合 8、机器和机构统称为 ________ 。机械 9、一台完整的机器，通常由_________ 、__________ 、_________ 、__________ 。原动机部分执行部分传动部分操纵或控制部分 10、材料是机器的 _______ 。金属材料的性能一般分为___________ 和__________ 。物质基础工艺性能使用性能 11金属材料的力学性能是指金属材料在_____________ 下所表现岀来的抵抗性能。外力作用12、硬度是衡量金属材料 ___________ 的一个指标。硬度试验方法可分为______________ 和_________ 。软硬压入法刻划法 13、摩擦是指两物体的接触表面阻碍它们相对运动的____________ 。机械阻力 14、运动副之间的摩擦将导致机件表面材料的逐渐丧失或转移，即形成______________ 。磨损 15、一个机件的磨损过程大致可分为__________ 阶段、_________ 阶段、__________ 阶段三个过程。跑合稳定磨损剧烈磨损 16、疲劳磨损，也叫 _______ 或简称__________ 。疲劳点蚀点蚀 17、金属材料的使用性能包括 _________ 、___________ 、___________ 。物理性能化学性能力学性能 18、金属从固体状态向液态状态转变时的温度称为____________ 。熔点 19、金属材料在加工和使用过程所受的作用力称为____________ 。载荷 20、根据载荷作用性质不同，可分为____________ 、 __________ 、__________ 。静载荷冲击载荷交变载荷 21、零件受载后抵抗断裂，塑性变形和表面失效的能力叫_____________ 。零件强度 22、为保证零件正常工作，接触疲劳强条件为 ____________ 。6HW [6H]=6him/N H 23、零件的 _________ 是决定机器使用寿命的主要因素。磨损 、选择题 1、关于原动机正确的叙述是（）。C C、把其它形式的能量转变成机械能 2、金属材料中导电性能最好的是（）。A A、银 B、铜 C、铝 D、铁 3、金属材料的耐腐性是指它的（）o B A、物理性能 B、化学性能 C、使用性能 4、衡量金属材料软硬的一个指标一是指它的（）o C A、强度 B、塑性 C、硬度 5、运动结束时的摩擦，即速度大约为零时的摩擦是（）C A、静态摩擦 B、动态摩擦 C、惯性摩擦 A、跑合阶段 B、稳定磨损阶段 C、剧烈磨损阶段 三、判断题 1、机械设备要安全可靠的工作，每个构件必须具有足够的强度、刚度和稳定性。（）对 2、金属的物理性能是金属所固有的属性，它包括密度、熔点、磁性、耐腐蚀性、抗氧化 性等。（）错 3、硬度试验方法在生产上最常用的是压入法硬度试验，即布氏硬度，洛氏硬度和维式硬 度。（）对 4、金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称韧性。（）对 、 安 岳 县 职 教 中 心-------- 名 姓 二 一 二二号 学业专二二二班二一二二级二一二二A、直接完成具体工作任务的部分B、完成运动和动力的传递 6、机器磨损过程大致可分为三个阶段，在（）应必须更换零件。C

机械工程测试技术基础教学大纲

《机械工程测试技术基础》课程教学大纲 课程代码： 课程英文名称：Foundation of Mechanical Measure Engineering 课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0 适用专业：机械设计制造及其自动化，机械电子工程 大纲编写（修订）时间：2016 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 1．《机械工程测试技术基础》课程适用于机械设计制造及自动化专业本科（四年学制），是学生的专业基础必修课。在机械制造领域，无论是在机械系统研究过程分析还是机械自动加工控制系统中，工程测试技术应用及其普遍，所以掌握必要的测试技术基础知识和技术基础，对做好机械制造专业的工作尤为重要。 2．课程教学内容方面侧重于测试技术基本知识、基本理论和基本方法，着重培养学生运用所学知识解决实际测量问题的实践能力。因此，本门课程的教学目标是：掌握非电量电测法的基本原理和测试技术；常用的传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法；测试信号的分析、处理方法。培养学生能够根据测试目的选用合适的仪器组建测试系统及装置，使学生初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能；掌握位移、振动、温度、力、压力、噪声等常见物理量的测量和应用方法；掌握计算机测量系统、虚拟仪器等方面的基础知识；并能了解掌握新时期测试技术的更新内容及发展动向，为进一步研究和处理机械工程技术问题打好基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1．要求掌握物理学上的电磁学理论知识、控制工程基础中的系统分析方法、电工学的电路分析理论。 2．要求掌握电工实验独立动手能力和仪器的操作能力。 3．掌握测试技术基本知识、基本技能，具备检测技术工程师的基本素质与能力，能应对生产和科研中遇到的测试系统设计以及传感器的选型、调试、数据处理等方面的问题，初步形成解决科研、生产实际问题的能力。 （三）实施说明 本课程是一门技术基础课，研究对象为机械工程中常见动态机械参数，主要讲授有关动态测试与信号分析处理的基本理论方法；测试装置的工作原理、选择与使用。为后续专业课、选修课有关动态量的实验研究打基础，并直接应用于生产实践、科学研究与日常生活有关振动噪声、力、温度等参量的测试中。 1．从进行动态测试工作所必备的基本知识出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识： （1）掌握信号的时域和频域的描述方法，重点阐述建立明确的频谱概念，掌握信号强度的表达式、频谱分析和相关分析的基本原理和方法，了解功率谱密度函数及应用和数字信号分析的一些基本概念。明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。 （2）测试装置的基本特性部分:掌握系统传递函数、频响函数以及一、二阶系统的静动态特性的描述及测试方法，掌握测试装置的基本特性评价方法和不失真条件，并能正确运用于测试装置分析和选择。

机械工程测试技术期末考试试题A

机械工程测试技术期末 考试试题A Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】

《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_____和_____ 。 2.测量结果与_____ 之差称为_____ 。 3.将电桥接成差动方式习以提高_____ ，改善非线性，进行_____ 补偿。 4.为了_____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 _____。 5．调幅信号由载波的_____携带信号的信息，而调频信号则由载波的_____ 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 _____，而双边频谱图的依据数学表达式是 _____。 7．信号的有效值又称为_____，有效值的平方称为_____，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_____，后者频谱特点是_____。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是_____和_____。 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*-= _____。其几何意义是_____。 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( )。 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 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是( )。 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，( )是周期信号。 A ． 5cos100()00t t x t t π?≥?=??

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?≥?=??

关于机械工程测试技术的

关于机械工程测试技术的 发展及其应用领地的探索 1、引言21世纪是一个伟大的世纪，对于一个学习机械工程类的学生而言，要想在这个充满魔力的世纪里大放光彩，为祖国的繁荣发展贡献出自己的一份力量，在市场逐渐趋于饱和状态的同时能够独立创新，迎合时代的发展，这就对我们当代大学生就提出了一个空前的挑战和机遇。 2，关于我国机械制造业的现状目前，我国机械制造业远远落后于世界发达国家，特别在高技术含量，大型高效或精密、复杂的机电新产品开发方面，缺乏现代设计理论和知识的积累，实验研究和开发能力较弱，停留在引进与仿制国外同类产品阶段，大部分关键机电产品不能自主开发和独立设计，仍然需要依靠进口或引进技术。造成这种情况的重要原因之一就是缺乏掌握现代设计理论知识，具有实验研究和创新开发能力的人才 工业设备在制造过程及整机性能测试中离不开各种机械量和几何量，有些工业设备在运行中还要经常对多种物量进行检测或监视，包括位移、速度、加速度、力、力矩、功率、压力、流量、温度、硬度、密度、湿度、比重、黏度、长度、角度、形状、位置、表面粗糙度、表面波形等，这些均属于物理量。实际生产、生活和科学实验中还会遇到化学量、生物量（包括医学），而所有这一切，从信号工程的角度来看，都需要通过传感器，将其转换成电信号（近代还可以转换成光信号），而后再进行信号的传输、处理、存储、显示、控制……，

从信息的角度看，这些信号连同声音和图象信息都是信息的源头，所以传感器和检测仪表、测量仪表是信息科学技术的三部分（信息获取、信息传输、信息处理）中的重要部分 为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展，电子信息种类日益繁多，信息传递速度日益加快，信息处理能力日益增强，相应的信息采集——传感技术也将日益发展，传感器也将无所不在。逐步在世界范围内掀起一股“检测传感器热”，各先进工业国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产，检测传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。传感器技术包括敏感机理，敏感材料，工艺设备和计测技术四个方面约有30多种技术。随着微电子技术的发展，传感器技术发展很快，我国研发的力量尚需大量投入，特别要加强具存自主知识产权的传感器的创新开发。科研成果的转化及传感器生产产业化问题，在我国更是迫在眉睫的问题，在批量生产情况下，控制传感器产品性能（主要是稳定性、可靠性），使之合格率达到商业化产业要求，就需要有先进的制造工艺和自动化水平很高的工艺设备，因此应在开发专用工艺设备上下功夫，解决传感器生产产业化的“瓶颈”问题。在传感器的应用上，特别是新型传感器的应用上，还得大力推广，改革开放创造了市场经济条件，各种工业设备应用了先进的传感器，这扩大了传感器市场，也使我国新型传感器生产产业化有了动力。 在传感器生产产业化过程中，应该在引进国际技术和自主创新两方面都不放松。在引进国外先进技术中，可以提高自己的技术，

机械工程测试技术答案

第1章绪论 1 计量、测试、测量的概念。 2 测试系统的组成及各环节的作用，并举例说明。 第2章传感器 1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。 解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。 2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。 解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。 3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？ 解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。 电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。 半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。 4 有一电阻应变片，其灵敏度S g＝2，R＝120。设工作时其应变为1000，问R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？ 解：根据应变效应表达式R/R=S g得 R=S g R=2100010-6120=0.24 1）I1=1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I2=1.5/(R+R)=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 3）=(I2-I1)/I1100%=0.2% 4）电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量程不够，无法测量12.5mA的电流；如果采用毫安表，无法分辨0.025mA的电流变化。一般需要电桥来测量，将无应变时的灵位电流平衡掉，只取有应变时的微小输出量，并可根据需要采用放大器放大。 3-5 电感传感器（自感型）的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取这些措施会带来什么样后果？

机械基础习题册上

带传动练习题 一、选择题 1、在一般机械传动中，应用最广的带传动是（ B ）。 A．平带传动 B．普通V带传动 C．同步带传动 2、普通V带的横截面为（ C ）。 A．矩形 B．圆形 C．等腰梯形 3、按国家标准，普通V带有（ B ）种型号。 A．六 B．七 C．八 4、在相同条件下，普通V带横截尺寸（ C ），其传递的功率也（）。 A．越小越大 B．越大越小 C．越大越大 5、普通V带的楔角α为（ C ）。 A．36． B．38C．40 6、（ A）结构用于基准直径较小的带轮。 A．实心式 B．孔板式 C．轮辐式 7、V带带轮的轮槽角（ A ）V带的楔角。 A．小于 B．大于 C．等于 8、在V带传动中，张紧轮应置于（）内侧且靠近（ C ）处。 A．松边小带轮 B．紧边大带轮 C．松边大带轮 9、V带安装好后，要检查带的松紧程度是否合适，一般以大拇指按下带（ B ）mm左右为宜。 A．5 B．15 C．20 10、在V带传动中，带的根数是由所传递的（ B ）大小确定的。 A．速度 B．功率 C．转速

11、V带速度在轮槽中的正确位置是（ C ）。 A． B． C． （ A ）国家标准规定的最小值。 12、考虑带的使用寿命，要求小带轮基准d d1 A．不小于 B．不大于 C．等于 13、（ B ）是带传动的特点之一。 A．传动比准确 B．在过载时会产生打滑现象 C．应用在传动准确的场合14、（ C ）传动具有传动比准确的特点。 A．普通V带 B．窄V带 C．同步带 15、窄V带的相对高度值与普通V带的相对高度值相比，其数值（ A ）。 A．大 B．小 C．相同 16、窄V带已广泛用于（ B ）且结构要求紧凑的机械传动中。 A．高速、小功率 B．高速、大功率 C．低速、小功率 二、判断题 1、（√）V带传动常用于机械传动的高速端。 2、（√）绳芯结构的V带柔韧性好，适用于转速较高的场合。 3、（√）一般情况下，小带轮的轮槽角要小些，大带轮的轮槽角要大些。 4、（×）普通V带传动的传动比i一般都应大于7。 5、（√）为了延长传动带的使用寿命，通常尽可能地带轮基准直径选得大些。 6、（×）在使用过程中，需要更换V带时，不同新旧的V带可以同组使用。 7、（×）在安装V带时，张紧程度越紧越好。 8、（√）在V带传动中，带速v过大或过小都不利于带的传动。 9、（√）V带传动中，主动轮上的包角一定小于从动轮上的包角。

机械工程测试技术基础课后习题答案汇总

机械工程测试技术基础第三版熊诗波 绪论 0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。 解答：教材P4~5，二、法定计量单位。 0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。 3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。 0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差） 0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。 ①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm2 解答： ① ② ③ 0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？ 解答： (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。 (2)要点：见教材P11。 0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答： (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而 引用误差=绝对误差/引用值 其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。量程越大，引起的绝对误差越大，所以在选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程。

机械基础知识综合试题题库

机电专业复习资料(机械全) 一、填空题 1、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常装拆时，往往采用 螺纹联接中的螺钉联接。 2、齿轮传动的主要失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面 胶合和轮齿塑性变形。 3、机械系统通常由原动部分，控制部分，执行部分，传动部分等部分组成。 4、一对渐开线齿轮正确啮合条件为：模数相等、压力角相等。齿轮连续啮合条件为：重合度大于1 。 5. 按轴工作时所承受的载荷不同，可把轴分成心轴，转轴，传动轴。 6、代号为7312C的滚动轴承，内径为 60 mm. 7、螺纹连接中，按其工作原理不同，螺纹防松方法有摩擦防松、机械防松和不可拆放松等。 8、带传动工作时，最大应力发生在紧边进入小带轮处，带传动的主要失效形式是过载打滑和弹性滑动。 9、在齿轮失效形式中，软齿面闭式传动常因_ _齿面点蚀而失效，齿面磨粒磨损常发生在开式齿轮传动中，齿面塑形变形主要出现在低速重载，频繁启动和过载场合。 10、普通平键与半圆键的工作面是两侧面；楔键与切向键的工作面为键的上下两面，平键的剖面尺寸b×h按轴径d来查取。 11、物体的平衡是指物体相对于地面__保持静止_或作____匀速直线____运动的状态。 13、物体在作平动过程中，每一瞬时，各点具有相同的速度和加速度。 14、每转一弧度，由其几何尺寸计算而得到的排出液体的体积，称为泵的排量。 15、双作用叶片泵一般为定量泵；单作用叶片泵一般为变量泵。 16、液压缸是将液压能转变为机械能，用来实现直线往复运动的执行元件。 17、溢流阀调定的是进口压力，而减压阀调定的是出口压力：溢流阀采用内泄，而减压阀采用外泄。 18、流量控制阀是通过改变节流口的通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的人小，从而实现对流量进行控制的。 19、换向阀既用来使执行元件换向，也用来控制油路。

机械工程测试技术基础试题及答案

《机械工程测试技术基础》课后答案 章节测试题 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 ，其中目前应用最广泛的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 为独立变量；而信号的频域描述，以 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特 点： ， ， 。 4、 非周期信号包括 信号和 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 对称，虚频谱（相频谱）总是 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。（ ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ ） （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121 )(+=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222 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)()(00t 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 关系为最佳。 （二）选择题 1、 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 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡

过程装备机械基础

φθ12p R R σσδ+= 第六章 1.以弯曲为主要变形的杆件统称为梁，分类：简支梁、外伸梁、悬臂梁。 2.梁弯曲变形的基本量为挠度和转角 第七章 1.只有正应力σ没有剪应力τ的平面为主平面，主平面上的正应力σ为正应力。 2.最大拉应力理论（第一强度理论）认为材料的破坏是由最大拉应力引起的，即只要构件内危险点处的三个主应力中的最大拉应力达到单向拉伸时材料的极限应力σb ，就会引起破坏，第一理论的强度条件为σ≤[σ] 3.最大剪应力理论（第三强度理论）认为材料的破坏是由最大剪应力引起的，即只要构件内危险点处的最大剪应力达到单向拉伸时材料的极限剪应力，就会引起破坏 第八章 1.带传动由主动轮、从动轮和皮带组成。原理是借助带与带轮之间的摩擦或相互啮合，将主动轮的运动传给从动轮，以传递运动和动力。有平带、V 带、楔形带、圆带和同步带。 2.摩擦带传动的特点：（1）结构简单，制造、安装和维护方便；适用于两轴中心距较大的场合。（2）胶带富有弹性，能缓冲吸振，传动平稳。噪声小。（3）过载时可产生打滑，能防止薄弱零件的损坏，起安全保护作用。(4) 带与带轮之间有一定的弹性滑动，但不能保持准确的传动比；传动精度和传动效率低。（5）传动带需张紧在带轮上，对轴和轴承的压力较大（6）外廓尺寸大，结构不够紧凑（7）带的寿命较短，需经常更换7 3.带的打滑是因为过载引起的，是可以避免的，而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是带传动正常工作时不可避免的现象。 第九章 1.齿轮传动的主要优点是：传动比恒定，效率高,工作平衡,寿命长,结构紧凑,传动速度和传递功率范围广,可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动 2齿轮传动的主要缺点是：制造和安装要求精度高，精度低时噪声、振动和冲击较大，不适应于轴间距较大的场合，无过载保护功能。 3.齿轮的失效形式有疲劳点蚀、轮齿折断、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形 第十章 1.轴的分类：按承载情况分为转轴、心轴和传动轴;按轴线的形式分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴 2.轴承的分类:按工作时的摩擦性质分为滑动轴承和滚动轴承;按所承受的载荷方向不同,分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承 3.联轴器的类型：按是否具有补偿能力，分为刚性联轴器和挠性联轴器 (一) 机械性能 1.强度:是指材料抵抗外载荷能力大小的指标。常用指标有屈服极限σs 和强度极限σb 2.塑性：是指材料在破坏前变形能力的大小。常用指标是延伸率δ5和断面收缩率ψ。 3.从化工设备的加工制造和安全运行角度考虑，要求材料的塑性要好。 4.压力容器所用材料一般要求δ5＝15％一20％以上 （二）金属材料 碳钢：C ≤2% 1. 钢与铸铁的主要区别 铸铁：C=2~4.5% 钢的强度随碳含量的增大而增大，塑性随碳含量的增大而下降 碳钢的牌号：用钢中碳含量的万分之几表示 低碳钢，C ≤0.25%，强度较低，但塑性最好，焊接性能好，钢号：08 10 15 20 25，压力容器专用钢：20R 容器用钢 20G 锅炉用钢 中碳钢，C=0.3%~0.6%，钢号：30 35 40 45，强度较高，塑性、韧性较好，焊接性能较差，不适合制作容器，常作为轴。齿轮、螺栓等机械零件用钢 低合金钢：合金含量≤5% 合金钢 中合金钢：合金含量5~10% 高合金钢：合金含量》10% 不锈钢属于高合金钢。 不锈钢的牌号用钢中含碳量的千分之几、合金元素百分之几表示 2.常见的局部腐蚀有：应力腐蚀、小孔腐蚀，缝隙腐蚀、晶间腐蚀等，其中应力腐蚀的小孔腐蚀所占比例较大 3.普通碳素钢Q235-B,Q235-C 作为压力容器用材时要满足的要求： （三）压力容器 1.压力容器的结构：筒体、封头为主体，接管、法兰、支座、辅助孔为主要零部件 2.压力容器的分类 压力容器综合分类中第三类压力容器要求最高，第一类压力容器要求最低。 3.压力容器的失效形式: 内压容器：弹、塑性失效——强度不足;外压容器：整体失稳。 4.拉氏方程和区域平衡方程要求：a 搞清方程中各符号的含义：συ 指经向应力;σθ 指周向应力;δ为壳本厚度;R 1 ,R 2分别为第一、二曲率半径；p 指介质压力 b 受气体压力作用下典型回转壳体上的应力情况：密闭圆柱形：R1 =无穷大,R2 =R=D/2，σθ=pD/2δ，συ=pD/4δ，另外：筒壁上各点的应力大小不随位置而改变且其周向应力是经向应力的2倍。球形壳体：σθ=συ=pD/4δ，可见当球体内部受均匀气体压力时，球体上任意点的应力均相等。从最大应力分析，球壳的周向应力仅为圆柱壳周向应力的一半，所以球壳的承载能力比圆柱壳强。 5.薄膜理论的应用（内压容器的壁厚设计）要求：会用第一或第三强度理论，清楚根据已知压力条件计算筒体和封头的壁厚的步骤（课本221页） 容器壁厚的设计步骤：a 确定并列出设计所需参数，尤其要注意设计压力、计算压力、设计温度、焊接接头系数必须交代清楚。b 求计算厚度δ。c 计算或查取厚度附加量（钢板负偏差，腐蚀裕量）d 确定设计厚度δd,:e 确定名义厚度δn,选取标准钢板厚度，给出计算结论。 6.标准椭圆封头（a/b=2）及其应力分布规律特点：顶点处σθ=συ=pa/δ,赤道处σθ=-pa/δ。 7.封头的结构型式有半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头、锥壳及平盖等，加直边的作用是使椭球壳和短圆筒的连接边缘与封头和圆筒的焊接接头错开，避免边缘应力与热应力叠加，改善封头和圆筒连接处的受力状况。 8.碟形封头和椭圆形封头相比，在相同直径和高度的情况下，椭圆形封头的应力分布较均匀。碟形封头的主要缺点是球形部分、过渡区的圆弧部分及直边部分的连接处曲率半径有突变，有较大的边缘应力产生，但制造容易。 9.各种封头的优缺点及其选择？ 球形 椭圆形 碟形 锥形 平板 受力情况 好 差 消耗材料 少 多 制造难易 难 易 椭圆形封头综合性能好，中低压容器大多采用之。 球形封头用于某些高压容器。 锥形封头常用于卸除含固体的物料或变径段。 平板封头用于人、手孔盖，小直径高压容器封头。 10.压力容器所谓的边缘通常指两部分壳体的联接处或壳体变形不连续处。如：筒体和封头的焊接处，曲率突变处，厚度突变处，支承点，加强筋及接管处。 11.边缘应力产生的原因和特性：边缘化应力是由于两连 接件弹性变形不一致，相互制约而产生的。具有局限性 的自限性两个基本特性。 12.设计参数 ● 设计压力：指设定的容器顶部的最高压力，其值一般不小于容器的最大工作压力。对装有安全阀的，p=1.05~1.1p w 且不低于安全阀的开启压力。 ● 计算压力：指在相应设计温度下用以确定容器计算厚度的压力，包括液柱静压力。容器装有液体，各部位或受压元件所承受的液柱静压力达到设计压力的5%时， 液柱静压力应计入该部位或 元件的计算压 力。 13.压力试验：包括试验压力及应力校核。例12.4 14.焊接接头系数ψ：焊缝是容器和受压元件的薄弱环节。由于焊缝热影响区有热应力存在，形成的粗大晶粒会使其强度和塑性降低；且焊缝中可能存在着夹渣、气孔、裂纹及未焊透等缺陷，使焊缝及热影响区的强度受到削弱，因此要引入焊接接头系数对材料强度进行修正。 15.外压容器设计 ● 失稳是外压容器失效的主要形式，因此保证壳体的稳定是维持外压容器正常工作的必要条件。 ● 失稳时往往壳壁的压应力还远小于筒体材料的屈服极限 ● 由于筒体突然间被压瘪或出现褶皱，失去自身原来的几何形状而导致容器失效。 ● 临界压力是外压容器失稳时的压力 ● 影响临界压力大小的因素有筒体的几何尺寸筒体材料性能及筒体椭圆度等。 ● 外压容器的失稳是外压容器固有的力学行为，并非由于壳体不圆或材料不均匀引起的。 ● 长圆筒的临界压力只与圆筒的材料（E 、μ）以及圆筒的有效厚度与直径之比δe/D 有关，而与圆筒的长径比L/D 无关。 ● 短圆筒的临界压力除与圆筒的材料和圆筒的有效厚度与直系比有关外，还与圆筒的长径比有关。 ● 临界长度是长短圆筒的分界线 ● 外圆筒的设计计算：计算外压小于或等于许用应力， 即 p c ≤[p]=p cr /m ● 设置外压圆筒时常设置加强圈的原因：①当外压筒为贵重金属时，设碳钢的加强圈可有效降低成本。②对已有设备，只能用设置加强圈的办法提高其抗失稳能力。 ● 设置加强圈后圆筒的计算长度应在短圆筒的范围内。 16.法兰密封工作原理 ● 密封的原理是当法兰通过螺栓压紧垫片时，使垫片发生变形，并提供垫片与密封面的压紧力，以形成压力介质通过密封面的阻力，当介质通过密封面的阻力大于密封元件两侧的介质压力差时， 介质即被封住。 ● 实现密封应满足的条件：预紧时，预紧力作用在垫片上的预紧比压不低于预紧密封比压；工作时，作用在垫片上的剩余比压不低于工作密封比压。 ● 法兰的类型及应用场合：法兰的类型有整体法兰和松式法兰，整体法兰分为平焊法兰和对焊法兰，平焊法兰用于温度、压力不太高的场合;对焊法兰用于压力、温度较高及有毒、易燃易爆的重要场合。松式法兰用于压力较低的场合。 ● 法兰密封面的主要形式，特点及密封可靠性对比： ①平面形密封面，结构简单，加工方便，便于防 腐或衬里。但垫片挤出不易压紧，用于低压、小尺寸、无毒、密封要求不高的场合。②凹凸面型密封面，对中性好，密封性好，用于中压且温度较高的场合。③榫槽型，对中性好，密封可靠，垫片宽度小，所需压紧力也小，适用于易燃易爆。有毒及高压场合。加工、检修比较困难。 17.支座的型式：立式容器支座、卧式容器支座、球形容器支座 ● 鞍座的位置尺寸：为使梁跨中截面和支承截面处 的弯矩大致相等，设计时通常取A<=0.2L 。 ● 卧式容器支座一般采用双支座支承。原因是当采 用两个以上支座时，往往由于基础不均匀沉陷，导致各支承面水平高度不同志；另外，容器的不圆、不直和受力后的变形不同等很多因素都会使各支点的支反力无法均匀分配，有时反而会导致壳体局部应力增大。 ● 鞍式支座的固定：为了避免热胀冷缩在卧式容器 内产生温差应力，通常在一台容器上，总是将F 型（固定支座）和S 型（活动支座）配对使用。地脚螺栓采用双螺母紧固，第一个螺母拧紧后应倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧，以便能使鞍座能在基础面上自由滑动。 18.在圆柱壳体上开椭圆孔有何好处？椭圆孔的短轴应放在圆柱壳轴线的什么方向上？ 好处是在方便维修、操作的前提下，能尽可能地减小对圆筒壳的强度削弱。因为圆筒壳上σθ=2συ，椭圆孔的短轴应与圆筒壳的轴线平行。 19容器上设置手孔、人孔、观察孔的目的？ 压力容器开设人孔和手孔是为了设备内件的维修和装拆。观察孔用来观察设备的内部情况。 20开孔补强结构：补强圈补强、接管补强。整锻件补强 ● 为什么压力容器的开孔有时可允许不另行补强？ 允许不另行补强的开孔应具备的条件是什么？ 容器上的开孔并不是都需要补强，因为压力容器设计中常常存在各种强度裕量。例好，接管和壳体的有效厚度往往比计算厚度大；接管根部填角焊缝的部分金属起到加强作用；焊接接头系数小于1，但开孔位置不在焊缝上。这些因素相当于对容器进行了加强。所以对于满足一定条件的开孔接管，可以不予补强。 允许不另行补强的开孔应具备的条件：①设计压力小于或等于 2.5MPa ②两相邻开孔中心的间距应不小于两孔直径之和的两倍③接管公称外径小● 分程隔板和折流板的作用:分程隔板的作用是增 加流体速度，提高传热系数；折流板的作用是增加流体对流传热系数，改善传热效果，同时减少结垢，在卧式换热器中，折流析还起支承管束的作用。 ● 设置膨胀节的作用：减小管、壳间的温差应力。 ● 管子和管板的连接方法：胀接，使用温度不超过 300C ，压力不超过4MPa ；焊接，除有较大振动及有缝隙腐蚀的情况外，只要材料可焊性好，焊接可用于任何场合；胀焊并用，主要用于密封性能要求较高。承受振动和疲劳载荷。有缝隙腐蚀。需采用复合管板等场合。 ● 换热管与管板胀接时，管端发生塑性变形，管板 发生弹性变形。 膨胀节的材料为什么常常使用不锈钢？原因是：①不锈