综合的答案 机械工程测试技术基础(第三版)课后答案1到6章 熊诗波 黄长艺主编 章.doc

机械工程测试技术基础习题解答 6-1互感型（差动变压器式）传感器图解分析 互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。 6-3．图示为某电位计式位移传感器的检测电路。E=10V，R0=10KΩ，AB为线性电位计，总长度为150mm，总电阻为30KΩ，C点为电刷位置。（1）计算输出电压U0=0V时的位移x；（2）当位移x的变化范围为10～140mm时，计算输出电压U0的变化范围。 解：（1） 当U0=0V时： x=100mm 6-3 7-2二.惯性传感器作用原理 角速率陀螺的作用原理 (1)．科里奥利(Coriolis)原理：也称科氏效应（科氏力正比于输入角速率）。 (2)．萨格纳（Sagnac）原理：也称萨氏效应（相位差正比于输入角速率）。该 现以MEMS硅（硅微）角速率陀螺为例，介绍角速率陀螺的科里奥利(Coriolis)工作原理：MEMS硅角速率陀螺依据谐振器陀螺原理工作。陀螺内有两个多晶硅敏感结构，每一个含有一个高频振动的框架，该框架被静电式地驱动而谐振，形成了必要的速率元件，使在正交于谐振运动的方向有角速率时就会产生科里奥利力（由科氏加速度产生），这个科里奥利力与输入角速率成比例。框架的两个外端就是可动的指状机械手，并被安置在固定的指状机械手之间组成一个电容式敏感结构，以敏感有输入角速率时按科里奥利原理运动产生的电信号，该电信号被输送到放大解调滤波等信号处理电路，从而输出正比于角速率的直流电压信号。 7-6 1.一定要确定你所测对象振动过程中可能出现的最大过载是多少，传感器的最大过载必须大于这个值，否则传感器会出现不可逆的损坏。2.确定传感器工作环境的温度范围，根据校准证书上的温漂曲线进行软件校准。3.确定自己想要的输出形式，是电压还是电流还是电荷，这样可以确定后端是否还需要信号变整设备。4.确定安装位置和安装方式，选择尺寸合适方便安装的传感器。 测振传感器的选择应注意下列几问题：（1）直接测量参数的选择作为拾振器的被测量是位移、速度或加速度。它们是w的等比数列，能通过微积分电路来实现它们之 间的换算。考虑到低频时加速度的幅值有可小到与测量噪声相当的程度，因此如用加速度计测量低频振动的位移，会因低信噪比使 测量不稳定和增大测量误差，不如直接用位移拾振器更合理。用位移拾振器测高频位移有类似的情况发生。??? 传感器选择时还应力图使最重要的参数能以最直接、最合理的方式测得。例如考察惯性力可能导致的破坏 或故障时，宜作加速度测量；考察振动环境（振动烈度以振动速度的均方值来描述）时，宜作振动速度的测量；要监测机件的位置 变化时，宜选用电涡流或电容传感器作位移的测量。选择时还需要注意能在实际机器设备安装的可行性。（2）传感器的频率范围、量程、灵敏度等指标各种拾振传感器都受其结构的限制而有其自身适用的范围，选用时需要根据被 测系统的振动频率范围来选用。对于惯性式拾振器，一般质量大的拾振器上限频率低、灵敏度高；质量轻的拾振器上限频率高、 灵敏度低。以压电加速度计为例，作超低振级测量的都是质量超过100g灵敏度很高的加速度计，作高振级（如冲击）测量的都是小 到几克或零点几克的加速度计。??? 对于微积分放大器，因它的输入饱和量是随频率变化的，带有二次积分网络的电荷放大器，其加速度、速 度、位移的可测量程和频率范围随积分次数的增加而减小，使用中要充分注意这一点。因此，在选择传感器以及积分电路时，需要 考虑是选用模拟积分电路还是选择数字积分问题，数字积分是利用计算机或芯片采用数字积分算法对被测信号进行积分，具有方便 灵活、按需积分等优点，其实时性差的缺点随着微电子的发展有了大大的改进。（3）使用的环境要求、价格、寿命、可靠性、维修、校准等例如激光测振尽管有很高的分辨力和测量精确度，由于对环境（隔振）要求极严、设备又极昂贵，它只适用于实验室作精密测量或校准。电涡流和电容传感器均属非接触式，但前者对环境要求低而 被广泛应用于工业现场对机器振动的测量中。如大型汽轮发电机组、压缩机组振动监测中用的拾振器、要能在高温、油污、蒸汽 介质的环境下长期可靠地工作，常选用电涡流传感器。??? 对相位有严格要求的振动测试项目（如作虚实频谱，幅相图、振型等测量），除了应注意拾振器的相频特 性外，还要注意放大器，特别是带微积分网络放大器的相频特性和测试系统中所有其他仪器的相频特性，因为测得的激励和响应 之间的相位差包括了测试系统中所有仪器的相移。 第一章 信号的分类与描述 1-1 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|cn|–ω和φn–ω图，并与表1-1对比。