工程测试与信号处理课后作业答案-
13页1、2-8 进行某次动态压力测量时,所用的压电式力传感器的灵敏度为 90.9nC/Mpa,将它与增益为0. 005V/nC的电荷放大器相联,而电荷放大器的输出接到一台笔记式记录仪上,记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度,又当压力变化为3.5Mpa时,记录笔在记录纸上的位移量是多少?解: 总灵敏度 记录的位移=。2-9求周期信号X(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-)通过传递函数为的装置后所得到的稳态响应。解: 因题设装置的频率响应函数为 此装置对所给输入信号X(t),按线形迭加性和频率保持特性 其中 应分别有下列之增益和相移,并保持其频率,即 增益0.9987 相移 增益0.8944 相移 =从本例可以看出,一阶装置具有对较高频率输入的“抑制”作用。2-10用一个一阶系统作100Hz正弦信号的测量,如要求限制振幅误差在5%以内, 则时间常数应取多少?若用该系统测试50Hz信号,问次此时的振幅误差和相角误差是多少?1) 2) 2-13设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为800Hz,阻尼比 ,问使用该传感器作频率为400Hz的正弦力测
2、试时,其幅值比A()和相角差将作何种变化?解: 即此时之 幅值比=1.31,相移= 等强度梁(11.13)等强度梁如左图(等强度梁式力传感器)所示,梁厚为h,梁长为l,固定端宽为b0,梁的截面成等腰三角形,集中力F作用在三角形顶点。梁内各横截面产生的应力是相等的,表面上任意位置的应变也相等,因此称为等强度梁,其应变为设计时根据最大载荷F和材料的允许应力b确定梁的尺寸。用梁式弹性元件制作的力传感器适于测量5,000N以下的载荷,最小可测几克重的力。这种传感器结构简单,加工容易,灵敏度高,常用于小压力测量中。窗体顶端窗体底端1 以阻值 ,灵敏度S=2的电阻丝应变片与阻值为 的固定电阻组成电桥,供桥电压为2 V,并假定负载为无穷大,当应变片的应变为2和2000是,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。 解:(1)对于电阻型应变片来说, 当应变片的应变为 时:单臂电桥的输出电压为:双臂电桥的输出电压为: (2)当应变片的应变为 时:单臂电桥的输出电压为: 双臂电桥的输出电压为: 通过计算可知:双臂电桥的灵敏度比单臂电桥高一倍。例2:一电涡流测振仪测量某主轴的轴向振动。已知
3、,传感器的灵敏度为15(mV/m m), 最大线性范围6(mm)。现将传感器安装在主轴右侧,如图所示。用记录仪记录振动波 形, 如图,问: (1)传感器与被测金属的安装距离l为多少毫米时,可得到较好的测量效果?(2)轴向振幅的最大值A为多少?(3)主轴振幅的基频f是多少? 解:step1 step2 step3 (1)取其传感器线性范围的1/2,即取l=3(mm),线性最好,测量范围最大。 (2)因为 y=kx输出,由图b)知, y=kx(mV) K=15(mV/mm) x=45/15=3(mm) A=x/2=3/2=1.5(mm) (3)由图b)知,主轴振动周期 T=20/2=10(ms) 频率 F=1/T=1/10-2=100(HZ) 例1:惯性式位移传感器具有1HZ的固有频率,认为是无阻尼的振动系统,当它受到频率为2HZ的振动时,仪表指示振幅为1.25mm,求该振动系统的真实振幅是多少?解:step1 step2 (1)掌握惯性式位移传感器的幅频特性,写出其数学表达式。(2)列出已知参数,进行计算。W=2HZ,Wn=1HZ,c=0, y0=1.25mm例2: 图是用压电式加速度传
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