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岩土工程测试与监测技术课后思考题答案

岩土工程测试与监测技术课后思考题答案
岩土工程测试与监测技术课后思考题答案

第一章绪论

1、论述岩土工程测试和监测的主要内容及其重要性?

答:(1)、岩土工程测试技术一般分为室内试验技术,原位实验技术和现场监测技术等几个个方面。在原位测试方面,地基中的位移场、应力场测试,地下结构表面的土压力测试,地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点,随着总体测试技术的进步,这些传统的难点将会取得突破性进展。

(2)、a.、不论设计理论与方法如何先进、合理,如果测试技术落后,则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求,不仅岩土工程设计的先进性无法体现,而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以,测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。b.测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤,它不仅是学科理论研究与发展的基础,而且也为岩土工程实际所必需。c.监测与检测可以保证工程的施工质量和安全,提高工程效益。在岩土工程服务于工程建设的全过程中,现场监测与检测是一个重要的环节,可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。依据监测结果,利用反演分析的方法,求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等,在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。

第二章测试技术基础知识

1、简述传感器的定义与组成。

答:传感器是指能感受规定的物理量,并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。传感器通常由:敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。

2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?

答:主要有:灵敏度、线性度(直线度)、回程误差(迟滞性)。

3、钢弦式传感器的工作原理是什么?

答:工作原理:是由敏感元件(一种金属丝弦)与传感器受力部件连接固定,利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。

4、什么是金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?

答:金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象,称为金属的电阻应变效应。

5、如何进行传感器的标定?传感器的标定步骤有哪些?

答:标定的方法:利用标准设备产生已知“标准”输入量,或用标准传感器检测输入量的标准值,输入待标定的传感器,并将传感器的输出量与输入标准量相比较,获得校准数据和输入输出曲线、动态响应曲线等,由此分析计算而得到被标传感器的技术性能参数。

标定步骤:(1)、将传感器测量范围分为若干等间距点;(2)、根据传感器量程分点情况,输入量由小到大逐渐变化,并记录各输入输出值;(3)、将输入值由小到大逐点减少下来,同时记录下与各输入值相对应的输出值;(4)、重复上述两步,对传感器进行正反行程多次重复测量,将得到的测量数据用表格列出或绘制曲线;(5)、进行测量数据处理,根据处理结果确定传感器的静态特性指标。

6、如何选择监测仪器和元件?

答:监测仪器和元件的选择应考虑以下四个方面:(1)、仪器技术想性能的要求(仪器的可靠性、使用寿命、坚固性和可维护性、精度、灵敏度和量程);(2)、仪器埋设条件的要求;(3)、仪器测读方式的要求;(4)、仪器选择的经济性要求。

第三章岩土的原位测试技术

1、静力载荷试验有哪几种类型?并说明各自的使用对象。

答:有:常规法静力载荷试验、螺旋板静力载荷试验两种类型。前者的使用对象是拟建建筑场地开挖至预计基础埋置深度的整平坑底;后者是施工之前的地面。

2、静力荷载试验典型的压力—沉降曲线可以分为哪几个阶段?各有什么特征?与土体的

应力应变状态有什么联系?

答:(1)、可分为:第一阶段(压密阶段)、第二阶段(局部剪切阶段)、第三阶段(整体破坏阶段)。

(2)、第一阶段的特征是:从P—S曲线的原点到比例界限荷载Po,P—S曲线呈直线关系;第二阶段:从比例界限荷载Po到极限荷载Pu,P—S曲线转为曲线关系;第三阶段:极限荷载Pu以后,该阶段即使荷载不增加,承压板仍不断下降;

(3)、第一阶段:这一阶段中任意点处的剪应力小于土的抗剪强度;第二阶段:这

一阶段除土的压密外,在承压板周围的小范围土体中,剪应力已达到或超过了土的抗剪强度;第三阶段:滑动土体中各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度。

3、根据静力载荷试验成果确定地基的承载力的主要方法有哪几种?

答:(1)、强度控制法;(2)、相对沉降量控制法。

4、为什么会出现原始P—S曲线的直线段不通过原点的情况?在资料整理过程中如何进行

修正?

答:因为有时由于受承压板与土之间不够密合、地基土的前期固结压力及开挖试坑引起地基土的回弹变形等因素的影响。

5、静力触探的目的和原理是什么?

答:原理就是用准静力(相对动力触探而言,没有或很少冲击荷载)将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中,由于地层中各种土的软硬不同,探头所受的阻力自然也不一样,传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来,再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系,来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等。

目的:取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等。

6、静力触探的适用条件是什么?

答:静力触探主要适用于粘性土、粉性土、砂性土。就黄河下游各类水利工程、工业与民用建筑工程、公路桥梁工程而言,静力触探适用于地面以下50m内的各种土层,特别是对于地层情况变化较大的复杂场地及不易取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的软粘土地层的勘察,更适合采用静力触探进行勘察。

7、静力触探成果主要应用在哪几方面?

答:(1)、划分土类;(2)、确定地基土的承载力;(3)、确定砂土的密实度;(4)、确定砂土的内摩擦角;(5)、确定黏性土的状态;(6)、估算单桩承载力。

8、什么是圆锥动力触探?

答:利用一定质量的落锤,以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头打入土层中,根据探头贯入的难易程度(可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示)判定土层性质。

9、圆锥动力触探的试验成果的影响因素有哪些?

答:(1)、设备因素(穿心锤的形状和质量;探头的形状和大小;触探杆的截面尺寸、长度和质量;导向锤座的构造及尺寸;所用材料的材型及性能);(2)、人为因素(落锤的高度、锤击的速度和操作方法;读数量测方法和精度;触探孔的垂直程度、探杆的偏斜度;钻孔的护壁、清孔);(3)、其他因素(土的性质;触探深度;地下水)。

10、为什么圆锥动力触探试验指标锤击数可以反映地基土的力学性能?

答:由公式(3-40),对于同一种设备,Q、H、A、h为常数,当一定时,探头的单位贯入阻力与锤击数N成正比关系,即N的大小反映动贯入阻力的大小,它与土层的种类、紧密程度、力学性质等密切相关,故锤击数可以反映地基土的力学性能。

11、圆锥动力触探分为哪几种类型?

答:分为:轻型圆锥动力触探、重型圆锥动力触探、超重型圆锥动力触探。

12、什么是标准贯入试验?标准贯入试验的目的和原理是什么?

答:定义:在土层钻孔中,利用重63.5kg的锤击贯入器,根据每贯入30cm所需锤击数来判断土的性质,估算土层强度的一种动力触探试验。

目的:用测得的标准贯入击数N判断砂土的密实度,粘性土和粉土的稠度。

原理:利用一定的落锤能量将标准规格的贯入器贯入土中,根据打入土中30cm的锤击数(N)来判别土的工程性质的一种现场测试方法。

13、标准贯入试验成果在工程上有哪些应用?

答:(1)、确定砂土的密度;(2)、确定黏性土、砂土的抗剪强度和变形参数;(3)、估算波速值;(4)、确定黏性土、粉土和砂土的承载力;(5)、选择桩尖持力层;(6)、判别砂土、粉土的液化。

14、什么是十字板剪切试验?说明试验目的及其适用条件。

答:定义:是一种用十字板测定软粘性土抗剪强度的原位试验。

目的:测定土体抵抗扭损的最大扭矩,以计算土的不排水抗剪强度。

适用条件:饱和软黏性土层,但若土层含有砂层、烁石、贝壳、树根及其他未分解有机质时不宜采用。测试深度一般在30m以内,目前陆上最大测试深度已超过50m。

15、简述十字板剪切试验成果的影响因素。

答:(1)、十字板头规格;(2)、剪应力的分布;(3)、土的各向异性;(4)、十字板剪切速率。

16、十字板剪切试验能获得土体的哪些物理力学性质参数?

答:不排水抗剪强度峰值C u(kPa)、残余值c’u(kPa)。

17、扁铲侧胀试验的工作原理是什么?

答:使用静力均匀将扁铲探头压入土中,通过气电管路给地表测控箱传输气压和电信号,气压通过气源提供。

18、为什么要在试验前和试验后,对扁铲测头进行标定?

答:

19、简述对利用扁铲侧胀试验确定地基承载能力的认识。

20、简述现场剪切试验的方法种类和试验目的。

答:分为:现场直剪试验、现场三轴试验。

目的:测定岩土体抗剪强度参数及应力应变关系。

第四章地基加固的检验和检测

1、对已选定的地基处理方法,如何验证其设计参数和处理效果的可靠性和适宜性?

2、简述各种现场测试方法的适用范围。

3、换填垫层法中,每一垫层的施工质量如何检测?

4、复合地基载荷试验中止试验的条件有哪些?

5、对垫层承载力除现场载荷试验确定外,应如何取值?

6、如何测定复合地基的承载力和变形模数?

7、真空预压加固软黏土地基的监测内容有哪些?

8、强夯加固后检测的时间要求是什么?强夯试验现场测试的内容有哪些?

9、水泥土搅拌桩施工期质量检验的内容有哪些?

10、简述CFG桩加固效果的检测内容和要求。

11、高压喷射注浆加固效果的检测内容有哪些?如何检测?

12、如何进行土钉、锚杆加固效果的检测?

第五章桩基础的测试与检验

1、单桩竖向抗压试验试桩应满足哪些要求?

答:(1)、试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致;(2)、混凝土桩应凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土,桩头顶部应平整,桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合;

(3)、桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下,各主筋应在同一高度上;(4)、距桩顶一倍桩径范围内,宜用厚度为3~5mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋,间距不宜大于100mm。桩顶应设置钢筋网片2~3层,间距60~100mm;(5)、桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1~2级,且不得低于C30;(6)、对于预制桩,如果桩头出现破损,其顶部要在外加封闭箍后浇捣高强细石混凝土予以加强;(7)、开始试验时间:预制桩在砂土中沉桩7天后;黏性土中不得少于15天;灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后方可进行;(8)、在试桩间歇期内,试桩区周围30m范围内尽量不要产生能造成桩间土中孔隙水压力上升的干扰,如打桩等。

2、单桩竖向抗压试验静载荷试验时试桩的加载量应满足哪些要求?

答:(1)、对于以桩身承载力控制极限承载力的工程桩试验,加荷至设计承载力的1.5~2.0倍;(2)、对于嵌岩桩,当桩身沉降量很小时,最大加载量不应小于设计承载力的2倍;

(3)、当以堆载为反力时,堆载重量不应小于试桩预估极限承载力的1.2倍。

3、简述单桩竖向抗压试验终止条件。

答:当试桩过程出现下列条件之一时,可终止加荷:(1)、某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍;(2)、某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍,且经过24h尚未达到相对稳定标准;(3)、已达到设计要求的最大加载量;(4)、当工程桩作锚桩时,锚桩上拔量已达到允许值;(5)、当荷载---沉降曲线呈缓变型时,可加载至桩顶总沉降量60~80mm;在特殊情况下,可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。

4、单桩竖向抗压极限承载力如何确定?

答:(1)、根据沉降随荷载变化的特征确定:对于陡降型Q?s 曲线,取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值;(2)、根据沉降随时间变化的特征确定:取S-lgt 曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值;(3)、某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降的2倍,且经24h尚未达到相对稳定标准,取前一级荷载值;(4)根据沉降量确定:对于缓变型Q? s 曲线,可取s=40mm 对应的荷载值;当桩大于40m时,宜考虑桩身弹性压缩量;对于直径大于或等于800mm的桩,可取s=0.05D(D 为桩端直径)对应的荷载值;(5)、当上述四条判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时,桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。

5、简述单桩竖向抗拔试验终止条件。

答:当出现下列情况之一时,可终止加载:(1)、按钢筋抗拉强度控制,桩顶上拔荷载达到钢筋强度标准值的0.9 倍;(2)、在某级荷载作用下,桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下的上拔量5 倍;(3)、按桩顶上拔量控制,当累计桩顶上拔量超过100mm 时;

(4)、对于验收抽样检测的工程桩,达到设计要求的最大上拔荷载值。

6、单桩竖向抗拔极限承载力如何确定?

答:(1)根据上拔量随荷载变化的特征确定:对陡变型U—δ曲线,取陡升起始点对应的荷载值;(2)根据上拔量随时间变化的特征确定:取δ—lgt曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值;(3)当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时,取其前一级荷载值。

7、简述单桩水平静载荷试验的要求。

答:

8、简述单桩水平极限载荷的确定方法。

答:单桩水平极限载荷可根据下列方法综合确定:(1)、取H—t—X曲线陡降的前一级荷载为极限荷载Hu;(2)、取H--X/H曲线第二直线段的终点所对应的荷载为极限

荷载Hu;(3)、取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级荷载为极限荷载Hu;(4)、当试验项目对加载方法或桩顶位移有特殊要求时,可根据相应的方法确定水平极限荷载Hu。

9、简述基桩低应变动测常用的方法及原理。

答:反射波法、机械阻抗法、动力参数法等。原理:通过对桩顶施加激振能量,引起桩身及周围土体的微幅振动,同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度,利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析。

10、简述基桩高应变动测常数的方法及原理。

答:锤击贯入法、波动方程法等。原理:利用外力使桩身产生较大的位移,进而可以对桩身的质量和其承载能力进行判断。

11、简述Osterberg试桩法和动静试桩法。

答:

第六章基坑工程监测

1、简述基坑监测的目的和主要内容。

答:目的:(1)、确保支护结构的稳定和安全,确保基坑周围建筑物、构筑物、道路及地下管线等的安全与使用正常;(2)、指导基坑工程的施工;(3)、验证基坑设计方法,完整基坑设计理论。主要内容:分为两大部分:围护结构监测(围护桩墙、支撑、围梁和围、立柱、地下水位等);周围环境监测(道路、地下管线、临近建筑物、地下水位等)。

2、沉降监测基准点设置的基本要求和建筑物沉降监测点布设的一般原则是什么?

答:基本要求:基准点设置以保证其稳定可靠为原则,在监测基坑的四周适当的位置,必须埋设3个沉降监测基准点,必须设置在基坑开挖影响范围之外,基准点应埋设在基岩或原状土层上,亦可设置在沉降稳定的建筑物或构筑物基础上。

原则:(1)、参照设计图纸;(2)、建筑物的四角极大转角处;(3)、高低层建筑物、纵横墙的交接处两侧;(4)、建筑物沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处。

3、地表水平位移监测的常用方法有哪些?

答:视准线法、小角度法、前方交会法、三角测量法等。

4、简述测斜仪量测土体深层水平位移的基本原理。

答:将测斜管划分成若干段,由测斜仪测量不同测段上测头轴线与铅垂线之间的倾角,进而计算各测段位置的水平位移。

5、简述测斜管埋设方法及埋设时应注意的问题。

答:测斜管的埋设方法有两种:一种是绑扎预埋式,主要用于桩墙体深层绕曲监测,埋设时将斜侧管在现场组装后绑扎固定在桩墙钢筋笼上,随钢筋笼一起下到孔槽内,并将其浇筑在混凝土中,随结构的加高同时接长测斜管;另一种是钻孔后埋设,首先在土层

中预钻孔,孔径略大于所选用测斜管的外径,然后将测斜管封好底盖逐节放入钻孔内,并同时在测斜管内注满清水,直到放到预定的标高为止。

注意的问题:采用绑扎预埋式,在浇筑之前应封好管底底盖,并在测斜管内注满倾水,以防止测斜管在浇筑混凝土时浮起和水泥浆渗入管内。采用钻孔后埋设时,应注意(1)、首先用钻探工具形成合适口径的孔,然后将测斜管放入孔内。测斜管连接部分应防止污泥进入,测斜管与钻孔壁之间用砂充填密实;(2)、测斜管连接采用连接管,为了避免测斜管的纵向旋转,采用凹凸式插入法,在管节连接时必须将上、下管节的滑槽严格对准,并用自攻螺钉固定使纵向的扭曲减小到最小程度。

6、简述钢弦土压力计工作原理及埋设方法。

答:原理:

埋设方法:钻孔埋设法、压入埋设法。

7、监测警戒值的确定原则是什么?

答:(1)、满足设计计算的要求,不可超出设计值,通常是以支护结构内力控制;(2)、满足现行的相关规定、规程的要求,通常是以位移或变形控制;(3)、满足保护对象的要求;(4)、在保证工程和环境安全的前提下,综合考虑工程质量、施工进度、技术措施和经济等因素。

8、基坑监测报告应包括哪些主要内容?

答:(1)、工程概况;(2)、监测项目、监测点的平面和剖面布置图;(3)、仪器设备和监测方法;(4)、监测数据处理方法和监测成果汇总表和监测曲线;(5)、监测成果的评价。

第七章地下工程的监测和监控

1、为什么要进行地下工程监控?

答:为了掌握围岩稳定与支护受力、变形的动态或信息,并以此判断设计、施工的安全与经济,具体有:(1)、提供监控设计的依据和信息;(2)、指导施工,预报险情;(3)、作为工程运营时的监视手段;(4)、用作理论研究及校核理论,并为工程类比提供依据;

(5)、为地下工程设计与施工积累资料。

2、隧道现场监控量测的内容主要有哪些?

答:地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉、锚杆或锚索内力及抗拔力、地表下沉、围岩体内位移(洞内设点)、围岩体内位移(地表设点)、围岩压力及两层支护间压力、钢支撑内力及外力、支护、衬砌内应力、地表应力及裂缝量测、围岩弹性波测试。

3、何谓围岩?如何测试围岩应力?

答:由于洞室的开挖,改变了部分岩体的原岩应力状态,而把岩体中原岩应力改变的范围称为围岩。围岩应力的测试方法较多,有电测类型的,也有机械测试类型的。依据工程的具体情况和对量测信息的要求与设备、仪器条件等,决定所采用的量测手段的类型。

4、何谓接触应力?如何量测接触应力?

答:支护与围岩间相互作用的力称为接触应力。可采用钢弦式压力盒、变磁阻调频式土压力传感器来测量。

5、测力计可分为哪些类型?

答:液压式(液压盒、油压枕)、电测式(应变式、钢弦式、差动变压式、差动电阻式)。

6、何谓“收敛”?工程中常用的“收敛”测试手段有哪些?

答:洞室内壁面两点连线方向的位移之和称为“收敛”。测试手段有:位移测杆、净空变化测定计(收敛计):单向重锤式、万向弹簧式、万向应力环式。

7、何谓信息化施工方法?

答:借助于互联网技术,可将现场的施工信息及时传到远在数十乃至上百公里以外的设计和技术主管部门,以便迅速发出下一步施工指令,这种施工、监测和设计于一体的施工方法即称为信息化施工方法,又称为施工监控。

第八章边坡工程监测

1、边坡工程监测的目的是什么?

答:在于获取边坡变形与力学性质的真实信息,以判断边坡变形的趋势和进行边坡稳定性预测预报,稳定性预测预报的资料主要来源于边坡的变形监控以及地下水、化学场及其物理性质的动态特征信息。

2、边坡工程监测的方法有哪些?各有何特点?

答:方法有:简易观测法、设站观测法、仪表观测法、远程观测法。

3、边坡工程监测的内容有哪些?

答:变形监测(地表大地变形、地表裂缝、地下深部变形、支护结构变形)、应力监测(边坡岩体应力、抗滑桩、锚杆应力、锚索应力)、地下水等环境监测(地下水位、空隙水压力、降雨量、流量、温度等)。

4、边坡工程监测设计的原则是什么?监测断面与测点布置主要内容有哪些?

答:原则:(1)、边坡工程监测应遵循工程需要,目的明确、按照整体控制,多层次布置,突出重点,关键部位优先的原则设计;(2)、施工期、运行期监测相结合,全面监测边坡性状的全过程;(3)、仪器选择力求少而精;(4)、减少和避免施工干扰,不影响正常施工和使用;(5)、边坡监测以仪器量测为主,人工巡视、宏观调查为辅。

内容:大地测量变形监测的布置、正倒垂线布置、边坡地面倾斜监测的布置、地面裂缝监测的布置、地下水位监测布置、边坡加固措施监测布置、降雨量、水位和孔隙压力监测。

5、边坡工程监测施工工作内容有哪些?

答:(1)、地面位移监测工作:地面选点及布置、监测点制作、量测实施、资料汇总及报表形成;(2)、地下位移监测和滑动面测量:钻孔、元件埋设及初始测量、量测实施、资料汇总及报表形成;(3)、地下应力及支护结构应力监测:岩体地应力测量、边坡土压力观测、锚索锚杆测力计测试、抗滑桩内力测试;(4)、环境因素监测:地下水位长期观测、降雨量统计、声波测试、振动测试、其他,如地温及地下水浑浊程度和化学组分的变化及流量等。

现代测试技术课后习题详解答案 申忠如 西安交通大学出版社

现测课后习题答案 第1章 1. 直接的间接的 2. 测量对象测量方法测量设备 3. 直接测量间接测量组合测量直读测量法比较测量法时域测量频域测量数据域测量 4. 维持单位的统一,保证量值准确地传递基准量具标准量具工作用量具 5. 接触电阻引线电阻 6. 在对测量对象的性质、特点、测量条件(环境)认真分析、全面了解的前提下,根据对测量结果的准确度要求选择恰当的测量方法(方式)和测量设备,进而拟定出测量过程及测量步骤。 7. 米(m) 秒(s) 千克(kg) 安培(A) 8. 准备测量数据处理 9. 标准电池标准电阻标准电感标准电容 第2章 填空题 1. 系统随机粗大系统 2. 有界性单峰性对称性抵偿性 3. 置信区间置信概率 4. 最大引用0.6% 5. 0.5×10-1[100.1Ω,100.3Ω] 6. ± 7.9670×10-4±0.04% 7. 测量列的算术平均值 8. 测量装置的误差不影响测量结果,但测量装置必须有一定的稳定性和灵敏度 9. ±6Ω 10. [79.78V,79.88V]

计算题 2. 解: (1)该电阻的平均值计算如下: 1 28.504n i i x x n == =∑ 该电阻的标准差计算如下: ?0.033σ == (2)用拉依达准则有,测量值28.40属于粗大误差,剔除,重新计算有以下结果: 28.511?0.018x σ '='= 用格罗布斯准则,置信概率取0.99时有,n=15,a=0.01,查表得 0(,) 2.70g n a = 所以, 0?(,) 2.700.0330.09g n a σ =?= 可以看出测量值28.40为粗大误差,剔除,重新计算值如上所示。 (3) 剔除粗大误差后,生于测量值中不再含粗大误差,被测平均值的标准差为: ?0.0048σσ ''== (4) 当置信概率为0.99时,K=2.58,则 ()0.012m K V σ'?=±=± 由于测量有效位数影响,测量结果表示为 28.510.01x x m U U V =±?=± 4. 解: (1) (2) 最大绝对误差?Um=0.4,则最大相对误差=0.4%<0.5% 被校表的准确度等级为0.5 (3) Ux=75.4,测量值的绝对误差:?Ux=0.5%× 100=0.5mV

工程测试技术试题及答案

工程测试技术试题及答案Last revision on 21 December 2020

复习总结 一、概念题 1.测试过程中,若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢,称这种测试称为静态 测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快,这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类,电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类,电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能,可采取以下技术措施:差动技术、平均技术以及 补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线(或标定曲线)与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性 度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时,输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统,当其时间常数(或τ)越小,其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中,激波管的作用是一种动态标定设备,能产生阶跃压力信号输 出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积(或长×宽)和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形,影响电阻应变片电阻变化的因素有:应变片的灵敏 度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。(因为:△R=KεR,K为灵敏度,R为应变片初始阻值,ε被测构件的应变量) 12.将电阻丝绕成应变片后,由于存在横向效应,其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中,由于电桥接法不同,输出电压的灵敏度也不同,全桥接法可以得到 最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为:桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理,变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单,根据其工作原理,不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零 件以及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中,若采用交流桥路为变换电路,常出现零点残余电压现象, 该现象使传感器灵敏度下降,灵敏阈值增大,非线性误差增大。

现代测试技术习题解答--第二章--信号的描述与分析---副本

第二章 信号的描述与分析 补充题2-1-1 求正弦信号0()sin()x t x ωt φ=+的均值x μ、均方值2 x ψ和概率密度函数 p (x )。 解答: (1)0 00 11lim ()d sin()d 0T T x T μx t t x ωt φt T T →∞== +=? ? ,式中02π T ω = —正弦信号周期 (2) 2 222 2 2 0000 1 1 1cos 2() lim ()d sin ()d d 22 T T T x T x x ωt φψx t t x ωt φt t T T T →∞-+== += = ? ? ? (3)在一个周期内 012ΔΔ2Δx T t t t =+= 000 2Δ[()Δ]lim x x T T T t P x x t x x T T T →∞<≤+=== Δ0Δ000 [()Δ]2Δ2d ()lim lim ΔΔd x x P x x t x x t t p x x T x T x →→<≤+==== 正弦信号 x

2-8 求余弦信号0()sin x t x ωt 的绝对均值x μ和均方根值rms x 。 2-1 求图示2.36所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。

2-4周期性三角波信号如图2.37所示,求信号的直流分量、基波有效值、信号有效值及信号的平均功率。

2-1 求图示2.36所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。 补充题2-1-2 求周期方波(见图1-4)的傅里叶级数(复指数函数形式),划出|c n|–ω和φn–ω

图,并与表1-1对比。 解答:在一个周期的表达式为 00 (0)2 () (0) 2 T A t x t T A t ? --≤

机械工程测试技术课后习题答案

思考题与习题 3-1 传感器主要包括哪几部分试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件,它的外部与大气压力相通,内部感受被测压力p ,当p 发生变化时,引起膜盒上半部分移动,可变线圈是传感器的转换元件,它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路,便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答:结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如,电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化;电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如,水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质;压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别 答:金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于:金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的;半导体应变片则是基于压阻效应工作的。 3-4 有一电阻应变片(见图3-105),其灵敏度S 0=2,R =120Ω,设工作时其应变为1000με,问ΔR =设将此应变片接成图中所示的电路,试求:1)无应变时电流指示值;2)有应变时电流指示值;3)试分析这个变量能否从表中读出 解:由0dR R s ε = 得,0R R s ε?=??即,6012010001020.24R R s ε-?=??=???= ()1.5 12.5120 I mA = = 3-5 电容式传感器常用的测量电路有哪几种 答:变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路。 3-6 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δ=0.3mm ,求: 图3-105 题3-4图

《测试技术》(第二版)课后习题答案-_

《测试技术》(第二版)课后 习题答案-_ -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

解: (1) 瞬变信号-指数衰减振荡信号,其频谱具有连续性和衰减性。 (2) 准周期信号,因为各简谐成分的频率比为无理数,其频谱仍具有离 散性。 (3) 周期信号,因为各简谐成分的频率比为有理数,其频谱具有离散 性、谐波性和收敛性。 解:x(t)=sin2t f 0π的有效值(均方根值): 2 /1)4sin 41(21)4sin 41(21)4cos 1(212sin 1)(1000 00 00 00 000 020 2 000=-= - = -== =? ? ? T f f T T t f f T T dt t f T dt t f T dt t x T x T T T T rms ππππππ 解:周期三角波的时域数学描述如下:

(1)傅里叶级数的三角函数展开: ,式中由于x(t)是偶函数,t n 0sin ω是奇函数,则t n t x 0sin )(ω也是奇函数,而奇函数在上下限对称区间上的积分等于0。故 =n b 0。 因此,其三角函数展开式如下: 其频谱如下图所示: ? ????????+≤ ≤-≤≤- +=) (2 02022)(0000 0nT t x T t t T A A t T t T A A t x 2 1)21(2)(12/0002/2/00000= -==??-T T T dt t T T dt t x T a ??-==-2/000 02 /2/00 000cos )21(4cos )(2T T T n dt t n t T T dt t n t x T a ωω?????==== ,6,4,20 ,5,3,14 2sin 422222n n n n n π ππ?-=2 /2 /00 00sin )(2T T n dt t n t x T b ω∑∞ =+=102 2 cos 1 4 21)(n t n n t x ωπ ∑∞ =++=102 2)2sin(1 421n t n n πωπ (n =1, 3, 5, …)

工程测试技术习题答案

第一章 三、计算题 1-2 求正弦信号的绝对均值和均方根值。 解答: 000 2200000 224211()d sin d sin d cos T T T T x x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ ====-== ??? 2 222 00 rms 000 111cos 2()d sin d d 22 T T T x x ωt x x t t x ωt t t T T T -====??? 1-3求指数函数的频谱。 解答: (2)22022 (2) ()()(2)2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞ -==== =-+++??πππππππ 2 2 ()(2) k X f a f π= + Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 单边指数衰减信号频谱图 f |X (f )| A / φ(f ) f 0 π/2 -π/2

1-5求被截断的余弦函数(见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?

测试技术课后答案全集第三版

《绪论》 0-1叙述我国法定计量单位的基本内容。 答:我国的法定计量单位是以国际单位制(SI)为基础并选用少数其他单位制的计量单位来组成的。 1.基本单位 根据国际单位制(SI),七个基本量的单位分别是:长度——米(Metre)、质量——千克(Kilogram)、时间——秒(Second)、温度——开尔文(Kelvn)、电流——安培(Ampere)、发光强度——坎德拉(Candela)、物质的量——摩尔(Mol>。 它们的单位代号分别为:米(m))、千克(kg)、秒(s)、开(K)、安(A)、坎(cd)、摩(mol)。 国际单位制(SI)的基本单位的定义为: 米(m)是光在真空中,在1/299792458s的时间间隔内所经路程的长度。 千克(kg)是质量单位,等于国际千克原器的质量。 秒(s)是铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应的辐射9192631770个周期的持续时间。 安培(A)是电流单位。在真空中,两根相距1m的无限长、截面积可以忽略的平行圆直导线内通过等量恒定电流时,若导线间相互作用力在每米长度上为2×10-7N,则每根导线中的电流为1A。 开尔文(K)是热力学温度单位,等于水的三相点热力学温度的1/273.16。 摩尔(mol)是一系统的物质的量,该系统中所包含的基本单元数与0.012kg碳-12的原子数目相等。使用摩尔时,基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子,或是这些粒子的特定组合。 坎德拉(cd)是一光源在给定方向上的发光强度,该光源发出频率为540×1012Hz的单色辐射,且在此方向上的辐射强度为1/683W/sr。 2.辅助单位 在国际单位制中,平面角的单位——弧度和立体角的单位——球面度未归入基本单位或导出单位,而称之为辅助单位。辅助单位既可以作为基本单位使用,又可以作为导出单位使用。它们的定义如下:弧度(rad)是一个圆内两条半径在圆周上所截取的弧长与半径相等时,它们所夹的平面角的大小。 球面度(sr)是一个立体角,其顶点位于球心,而它在球面上所截取的面积等于以球半径为边长的正方形面积。 3.导出单位 在选定了基本单位和辅助单位之后,按物理量之间的关系,由基本单位和辅助单位以相乘或相除的形式所构成的单位称为导出单位。 0-2如何保证量值的准确和一致? 答:通过对计量器具实施检定或校准,将国家基准所复现的计量单位量值经过各级计量标准传递到工作计量器具,以保证被测对象量值的准确和一致。在此过程中,按检定规程对计量器具实施检定的工作对量值的准确和一致起着最重要的保证作用,是量值传递的关键步骤。 0-3 何谓测量误差?通常测量误差是如何分类、表示的? 答:测量结果与被测量真值之差称为测量误差。 根据误差的统计特征将误差分为:系统误差、随机误差、粗大误差。 实际工作中常根据产生误差的原因把误差分为:器具误差、方法误差、调整误差、观测误差和环境误差。 常用的误差表示方法有下列几种: (1)绝对误差 测量误差=测量结果-真值 (2)相对误差 相对误差=误差÷真值 当误差值较小时,可采用 相对误差≌误差÷测量结果 (3)引用误差 引用误差=绝对误差÷引用值(量程) (4)分贝误差

现代测试技术试题A----答案

现代道路交通测试技术 试题A----答案 一. 解:由题意频谱函数:x (ω)= dt e t x j ? +-∞ ∞ -t )(ω = dt e j ?+--2 /2 /t ττ ω =2/2/12t/ττω ω-+--j e j = () 2 /2/1ωτωτω j j e e j -- = ω 2 sin 2 ωτ =τ /2 /2sin ωτωτ ∴频谱函数虚部为0,故相频谱为0; X(0)=τωτωττ ωωω==→→2 /2 /sin lim )(lim 0 x 当ω= τ π n (n=1,2,3……)时 X (ω)=0 故幅频谱图如下: 二.解:因为信号是周期信号,可以用一个共同周期内的平均值代替整个历程的平均值 故:dt t y t x T R T T xy ? +=∞→0)()(1lim )(ττ = 1 T dt t y t x T ? -+++0 00])(sin[)sin(φθτωθω =)cos(2 1 00φωτ-y x

三.1.试述瞬态瑞雷面波无损检测基本原理及其相应的测试技术要求。 参考答案: ①基本原理:对于均匀的弹性半空间分层介质,其结构表面受到瞬态冲击作用时,将产生瞬态振动。振动组份中包括纵波、横波和瑞雷波。在一次冲击产生的波能中,瑞雷波占67%,即从一个振源向一个半无限介质表面辐射的总能量的三分之二形成瑞雷型表面波。而纵波和横波只占有少量能量;并且在表面,随着波传播距离的增大其衰减比瑞雷面波大得多。确切地说,纵波和横波引起的位移振幅沿表面随着距离的平方衰减,而瑞雷面波是随着距离的平方根而衰减,因此,在地基表面的瞬态振动中,瑞雷面波的衰减比纵波和横波衰减慢得多,瞬态表面波主要是由瑞雷波组成。我们通过一系列的关系可以得出,利用瞬态瑞雷面波的传播速度和频率可以确定不同介质的穿透深度。 ②技术要求:检测系统设计是否合理、仪表选型与安装是否符合要求,是保证质量检测精度和可靠性的关键,对其各组成部分有相应的技术要求。 1).激振部分——力锤的选择 它是整套测量系统的前哨,对路面冲击信号的产生和冲击响应信号的正确检取,是系统准确测试的基本保证。预先应根据检测深度做一些力锤冲击试验,以选择合理的力锤重量或合适材料的锤头。使瞬态冲击施加于路面表面后,能产生一组具有不同频率的瑞雷面波在介质中传播。 2).垂向检波器的选型 垂向检波器选用压电式加速度传感器。 对于层状路面结构来说,一般选择小冲击源作为振源,使其产生具有丰富频率的瑞雷面波沿地表一定深度向四周传播。对于高频短波长的波来说,选择加速度传感器,因为它具有频率范围宽,对冲击振动的频响特性好等特点。如检测像硅酸盐、水泥混凝土和沥青混凝土路面的刚性层状体系时需要选择加速度传感器。 速度、位移传感器一般不用作冲击测量。另外,正确选定压电式加速度传感器的型号也是十分重要的(必须考虑它的频率范围、动态范围、灵敏度等主要特征参数是否符合测试精度要求)。 3).安装位置的确定 测试前,应对现场路面进行调查,确定检测点,并合理布置。一般两个垂向检 波器之间的距离应视测试的路面深度而定,通常应使两个间距大于路面深度的一半以上,并且取振源到最近的传感器的距离等于两传感器之间的距离。 4).连接导线选择 仪器之间的连接导线应尽量短,且记不应将各种导线混合使用,尽量选择相同线种,且忌抖动,以免引起现场测量不稳定。 四. 参考答案:令SAM(t)=Х(t)﹡cos ω0t,则SAM(t)的傅立叶变换为 SAM(ω)= ? ∞ ∞ - Х(t)﹡cos ω0t*e t j ωdt=1/2[X(ω+ω0)+X(ω-ω0)]

工程测试技术试题及答案

工程测试技术试题及答案

1.

2.对于一阶传感器系统,当其时间常数(或τ) 越小,其频率响应特性越好。 3.激波管标定系统中,激波管的作用是一种动态 标定设备,能产生阶跃压力信号输出。 4.金属电阻应变片的规格一般以面积(或长× 宽)和初始阻值表示。 5.用电阻应变片测量构件的变形,影响电阻应变 片电阻变化的因素有:应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。(因为:△R=KεR,K为灵敏度,R为应变片初始阻值,ε被测构件的应变量) 6.将电阻丝绕成应变片后,由于存在横向效应, 其灵敏系数一般会减小。 7.在电桥测量中,由于电桥接法不同,输出电 压的灵敏度也不同,全桥接法可以得到最大灵敏度输出。 8.应变片的温度误差补偿方法通常可分为:桥 路补偿法、应变片自补偿法。

9.根据工作原理,变气隙型自感式传感器的灵 敏度具有理论上的非线性。 10.电涡流接近开关结构简单,根据其工作原 理,不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。 11.在差动式自感传感器中,若采用交流桥路为 变换电路,常出现零点残余电压现象,该现象使传感器灵敏度下降,灵敏阈值增大,非线性误差增大。 12.差动变压器式位移传感器是将被测位移量 的变化转换成线圈互感系数的变化,两个次级线圈要求反向串接。 13.电容传感器的转换电路包括:交流电桥、变 压器电桥、调频电路、运算放大器电路。14.压电式传感器是一种可逆型传感器,即可将 机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 15.压电传感器中压电晶片的等效电路,可以看 作是一个电荷源与一个电容器的并联。 16.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大

(完整版)测试技术课后题答案

1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。 (2)220 2 2 (2) ()()(2) 2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞-==== =-+++??πππππππ ()X f = Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 1-5 求被截断的余弦函数0cos ωt (见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?≥的频谱密度函数为 1122 1()()j t at j t a j X f x t e dt e e dt a j a ∞ ∞ ----∞ -= == =++? ?ωωω ωω 根据频移特性和叠加性得: []001010222200222 000222222220000()()11()()()22()()[()]2[()][()][()][()] a j a j X X X j j a a a a j a a a a ??---+= --+=-??+-++?? --= -+-+++-++ωωωωωωωωωωωωωωωωωω ωωωωωωωω

测试技术基础习题答案-江征风

测试技术基础部分题目答案 第二章 2-21.求正弦信号)2sin( )(t T A t x π =的单边、 双边频谱、实频图、虚频图,如该信号延时4/T 后,其各频谱如何变化? 解: (1)由于22()sin()cos()2 x t A t A t T T πππ==-,符合三角函数展开形式,则 在 2T π 处:1n A =,所以,单边频谱图为图1的(a )。 对)2sin()(t T A t x π =进行复指数展开:由于222()sin( )()2 j t j t T T jA x t A t e e T ππ π-==- 所以,在2T π -处:2n jA C =,0nR C =,2nI A C =,||2n A C =,2n πθ= 在2T π处:2n jA C =-,0nR C =,2nI A C =-,||2n A C =,2 n πθ=- 所以,实频图、虚频图、双边幅频图、双边相频图分别如图1的(b)、(c)、(d)、(e)。 T T - (a)单边幅频图 (b) 实频图 (c) 虚频图 (d) )双边幅频图 (e) 双边相频图 图1 正弦信号x (t)的频谱 (2)当延迟4/T 后,()x t 变为2()sin ()4T x t A t T π ??=-? ???,由于 222()sin ()cos ()cos 442T T x t A t A t A t T T T πππππ?????? =-=--=- ??????????? ,符合三角函数 展开形式,则 在 2T π 处:1n A =,所以,单边频谱图为图2的(a )。 对222()sin ()sin()cos()42T T x t A t A t A t T T T π ππ??=-=-=-? ???进行复指数展开, 由于222()cos()()2 j t j t T T A x t A t e e T ππ π--=-=+ 所以,在2T π -处:2n A C =-,2nR A C =-,0nI C =,||2n A C =,n θπ=

机械工程测试技术课后习题答案

机械工程测试技术课后 习题答案 集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

第三章:常用传感器技术 3-1 传感器主要包括哪几部分?试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如图所示的气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件,它的外部与大气压力相通,内部感受被测压力p ,当p 发生变化时,引起膜盒上半部分移动,可变线圈是传感器的转换元件,它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路,便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答:结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如,电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化;电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如,水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质;压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别? 答: (1)金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”, 即电阻材料在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化的现象,其电阻的相对变化为()12dR R με=+; (2)半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”,即电阻材料受到载荷作用而产生应力时,其电阻率发生变化的现象,其电阻的相对变化为dR d E R ρλερ == 。 3-4 有一电阻应变片(见图3-105),其灵敏度S 0=2,R =120Ω,设工作时其 应变为1000με,问ΔR =?设将此应变片接成图中所示的电路,试求:1)无应变时电流指示值;2)有应变时电流指示值;3)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)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 图3-105 题3-4图

测试技术部分课后习题参考答案

第1章测试技术基础知识 1.4常用的测呈结果的表达方式有哪3种?对某量进行了8次测量,测得值分别为:8 2.40、 82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46 0试用3 种表达方式表示其测量结果。 解:常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于/分布的表达方式和基于不确怎度的表达方式等3种 1)基于极限误差的表达方式可以表示为 均值为 因为最大测量值为82.50,最小测量值为82.38,所以本次测量的最大误差为0.06.极限误差戈m取为最大误差的两倍,所以 忑=82.44 ±2x 0.06 = 82.44 ±0.12 2)基于/分布的表达方式可以表示为 一A = X ± S

= 0.014 自由度“8-1 = 7,置信概率0 = 0.95,查表得f 分布值0 = 2.365,所以 x () = 82.44 ± 2.365 x 0.014 = 82.44 ± 0.033 3)基于不确定度的表达方式可以表示为 所以 X O =82.44±O.O14 解題思路:1)给岀公式;2)分别讣算公式里而的各分项的值;3)将值代入公式,算岀结 果。 第2章信号的描述与分析 2.2 一个周期信号的傅立叶级数展开为 含有正弦项的形式。 解^基波分量为 2JT T I 120JT . n ——cos —r + sin —r 10 4 30 4 所以:1)基频 co {} = - (rad / s) 4 2)信号的周期7 = —= 8(5) 5 — A — =X±(7x = X± 求: 曲)=4 + £( /I-1 2 K /? rm os —1 + 10 4 120”兀.fin ---- sin ——/) 30 4 (/的单位是秒) 1) ^(): 2)信号的周期:3)信号的均值; 4)将傅立叶级数表示成只 y(r)h ?]=

现代测试技术计算题习题集(附答案)1

补充习题参考答案 1、 有一个电容测微仪,两极板介质为空气,其圆形极板半径r = 4 mm ,工作初始间隙δ=0.2 mm ,已知 ε0=8.58×10-12 F/m ,ε=1,问: 1)、工作时,如果传感器与工件的间隙变化量Δδ=1μm 时,电容变化量是多少? 2)、如果测量电路的灵敏度S 1=100mV/pF ,读数仪表的灵敏度S 2=5格/mV ,在Δδ=1μm 时,读数仪表的指示值变化多少格? 解:1)、ΔC=εε0A ×Δδ/-δ2=1×8.58×10-12 (F/m )×3.14×(0.004)2(m 2)×1×10-6 (m ) =-4.94×10-3 pF 2)、S=ΔC ×S 1×S 2=-4.94×10-3 (pF) ×100(mv/pF )×5(格/mv)=-2.47格≈-2.5格 2、 应变片的计算:已知试件尺寸如图,试件材料为45#钢,E=2.0×10+7 N/cm 2 ,应变片电阻R=120Ω,K=2.0, 康铜电阻丝的电阻温度系数α=-50×10-6 /℃,温度线膨胀系数β2=15×10-6 /℃,45#钢的温度线膨胀系数β 1 =11×10-6 /℃。求: (1)、不考虑温度的影响,当P=10吨时,求电阻应变片的电阻相对变化量ΔR/R 和绝对变化量ΔR。 (2)、当P=0,环境温度在-20℃变到+20℃时,求电阻应变片的相对变化量ΔR/R 和绝对变化量ΔR。 解:(1)拉伸变形 A E A P εδ== 得 EA P = ε 所以005.01 2100.210100.263 =?????===?EA KP K R R ε R ?=0.005×120=0.6 Ω (2)当p =0,t ?=20-(-20)=40 ℃时 Ω -=??-?+?-???-+=?--2784.040]10)1511(0.21050[120t )]([6621=ββαK R R 31032.2120 2784.0-?-=-=?R R 3、 脱粒机滚筒轴上,沿与轴线方向成45o方向贴一应变片,在工作时应变片的阻值从120Ω增加到120.006Ω ,

机械工程测试技术试题(含答案)

一、选择题 1、差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的____2__倍. 2、信号有多种类型,从分析域上看,经典的分析方法有__时域法_和__频域法_。 3、压电式传感器的转换原理是利用晶体材料的__压电效应____。 4、传感器的静态特性中,输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比称为___灵敏度___。 6、信息与信号二者间关系是___信息在信号之中___。 7、当两信号的互相关函数在t 0有峰值,表明其中一个信号和另一个信号时移t 0时,相关程度___最高__。 8、传感器的灵敏度越高,意味着传感器所能感知的___被测量__越小。 9、测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取(有用信号) 10、时域信号的时移,则频谱变化为( 相移 ) 11、 记录磁带快录慢放,放演信号的频谱带宽(变窄,幅值增高) 12、 用二阶系统作测量装置时,为获得较宽的工作频率范围,则系统的阻尼比应(接近1/√2 ) 13、 对二阶系统输入信号x(t)=A1sinw1t+A2sinw2t,则系统稳态输出方程的通式为(A1'sin (w1t+φ'1)+A2'sin (w2t+φ2')) 14、 概率密度函数提供了随机信号(沿幅值域分布)的信息 15、 在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是(电涡流式) 16、 只使在fe 1~fe 2间频率的信号通过,应采用(带通)滤波器 17、 在选用振子时,除了使阻尼比接近0.7外,应使被测正弦信号的最高频率fm(≤(0.5-0.6) )振动子的固有频率fn 18、 为使电缆的长度不影响压电式传感器的灵敏度,应选用(电荷)放大器。 19、 当τ→∞时,信号x (t )的自相关函数Rx (τ)呈周期性变化,说明该信号(含有周期成份)。 20、 正弦信号的自相关函数,使原有的相位信息(丢失) 21、 不能用确定的数学公式表达的信号是(随机)信号。 22、 非线性度是表示定度曲线(偏离其拟合直线)的程度。 23、 自相关函数一定是(偶)函数。 24、 为了能从调幅波中很好地恢复出原被测信号,通常用(相敏检波器)做为解调器。 25、 采样时为了不产生频谱混叠,采样频率必须大于信号最高频率的(2 )倍 26、 压电式传感器前置放大器的主要作用是(把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出)。 27、在电桥测量电路中,由于电桥接法不同,输出的电压灵敏度也不同,___全桥___接法可以获得最大的输出。 28、压电传感器所使用的前置放大器在电路中起着很重要的作用,以下说法错误的是___将传感器的低阻抗输入变成高阻抗输出___。 29、幅值调制装置实质是一个乘法器 30、理想滤波器在通带内的幅频特性为常数 31.变极距型电容传感器的输出与输入,成(非线性)关系。 32.如果窗函数频谱的主瓣峰值相对于左右旁瓣峰值越大,则该窗函数的泄漏误差(越小)。 33.不能用涡流式传感器进行测量的是(非金属材料)。 34.设时域信号x(t)的频谱为X(f),则时域信号(C )的频谱为X(f +f0)。 A . )(0t t x - B. )(0t t x + C. t f j e t x 02)(π- D. t f j e t x 0 2)(π 35.压电式传感器后面的放大器的主要功能为(阻抗变换和信号放大)。 36.一个相邻双臂工作的测力电桥,如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联,则电桥的输 出电压(加大两倍) 二、判断题

工程测试技术试题及答案

复习总结 一、概念题 1.测试过程中,若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢,称这种测试称为静态测试。 如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快,这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类,电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类,电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能,可采取以下技术措施:差动技术、平均技术以及补偿 与修正技术。 6.传感器的定度曲线(或标定曲线)与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时,输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统,当其时间常数(或τ)越小,其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中,激波管的作用是一种动态标定设备,能产生阶跃压力信号输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积(或长×宽)和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形,影响电阻应变片电阻变化的因素有:应变片的灵敏度和 初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。(因为:△R=KεR,K 为灵敏度,R为应变片初始阻值,ε被测构件的应变量) 12.将电阻丝绕成应变片后,由于存在横向效应,其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中,由于电桥接法不同,输出电压的灵敏度也不同,全桥接法可以得到最大 灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为:桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理,变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单,根据其工作原理,不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以 及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中,若采用交流桥路为变换电路,常出现零点残余电压现象,该现 象使传感器灵敏度下降,灵敏阈值增大,非线性误差增大。 18.差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感系数的变化,两个次级 线圈要求反向串接。 19.电容传感器的转换电路包括:交流电桥、变压器电桥、调频电路、运算放大器电路。 20.压电式传感器是一种可逆型传感器,即可将机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 21.压电传感器中压电晶片的等效电路,可以看作是一个电荷源与一个电容器的并联。 22.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大器。其中若传感器输出接电荷放大器,则其输 出基本不受连接电缆长度的影响。 23.压电式传感器的测量电路中,前置放大器的作用是阻抗变换和信号放大。 24.目前,用压电陶瓷制作的力传感器一般不能用于测量静态力,而只能用来测量动态力。 25.热电偶热电动势的形成是由于接触电动势和温差电动势共同作用的结果。 26.若组成热电偶的两导体材料相同,当参比端温度为20℃、工作端温度为100℃时,则其

测试技术课后题部分答案

1.1简述测量仪器的组成与各组成部分的作用 答:感受件、中间件和效用件。感受件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;中间件将传感器的输出信号经处理后传给效用件,放大、变换、运算;效用件的功能是将被测信号显示出来。 1.2测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么 答:精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。精确度表示测量结果与真值一致的程度;恒定度为仪器多次重复测量时,指示值的稳定程度;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表示;灵敏度阻滞又称感量,是足以引起仪器指针从静止到做微小移动的被测量的变化值;指示滞后时间为从被测参数发生改变到仪器指示出该变化值所需时间,或称时滞。 2.3试述常用的一、二阶测量仪器的传递函数及它的实例 答:一阶测量仪器如热电偶;二阶测量仪器如测振仪。 2.4试述测量系统的动态响应的含义、研究方法及评价指标。 答:测量系统的动态响应是用来评价系统正确传递和显示输入信号的指标。研究方法是对系统输入简单的瞬变信号研究动态特性或输入不同频率的正弦信号研究频率响应。评价指标为时间常数τ(一阶)、稳定时间t s和最大过冲量A d(二阶)等。 2.6试说明二阶测量系统通常取阻尼比ξ=0.6~0.8范围的原因 答:二阶测量系统在ξ=0.6~0.8时可使系统具有较好的稳定性,而且此时提高系统的固有频率ωn会使响应速率变得更快。 3.1测量误差有哪几类?各类误差的主要特点是什么? 答:系统误差、随机误差和过失误差。系统误差是规律性的,影响程度由确定的因素引起的,在测量结果中可以被修正;随机误差是由许多未知的或微小因素综合影响的结果,出现与否和影响程度难以确定,无法在测量中加以控制和排除,但随着测量次数的增加,其算术平均值逐渐接近零;过失误差是一种显然与事实不符的误差。 3.2试述系统误差产生的原因及消除方法 答:仪器误差,安装误差,环境误差,方法误差,操作误差(人为误差),动态误差。消除方法:交换抵消法,替代消除法,预检法等。 3.3随机误差正态分布曲线有何特点? 答:单峰性、对称性、有限性、抵偿性。 4.1什么是电阻式传感器?它主要分成哪几种? 答:电阻式传感器将物理量的变化转换为敏感元件电阻值的变化,再经相应电路处理之后转换为电信号输出。分为金属应变式、半导体压阻式、电位计式、气敏式、湿敏式。 4.2用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿?常用的温度补偿方法有哪几种? 答:在实际使用中,除了应变会导致应变片电阻变化之外,温度变化也会使应变片电阻发生误差,故需要采取温度补偿措施消除由于温度变化引起的误差。常用的温度补偿方法有桥路补偿和应变片自补偿两种。 4.4什么是电感式传感器?简述电感式传感器的工作原理 答:电感式传感器建立在电磁感应的基础上,是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。 4.5什么是电容式传感器?它的变换原理如何 答:电容式传感器是把物理量转换为电容量变化的传感器,对于电容器,改变ε ,d和A都会 r 影响到电容量C,电容式传感器根据这一定律变换信号。 4.8说明磁电传感器的基本工作原理,它有哪几种结构形式?在使用中各用于测量什么物理量?

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