【文章內(nèi)容簡介】 ） 穩(wěn)定性：經(jīng)過長期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。為了保證穩(wěn)定性，在選用傳感器之前，應(yīng)對使用環(huán)境進行調(diào)查，以選擇合適的傳感器類型。 5） 精確度：表示傳感器的輸出與被測量的對應(yīng)程度。傳感器的精確度也并非愈高愈好，因為還要考慮到經(jīng)濟性。 傳感器在實際測試條件下的工作方式，也是選用傳感器時應(yīng)考慮的重要因素。10. 某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑r=4（mm），工作初始極板間距離δ0=(mm)，介質(zhì)為空氣。問: a) 如果極板間距離變化量Δδ=士l(mm)，電容的變化量ΔC是多少? b) 如果測量電路的靈敏度k1=10O(mv/pF),讀數(shù)儀表的靈敏度k2=5(格/mV)，在Δδ=士1(um)時，讀數(shù)儀表的變化量為多少? 答：1)已知ε0=1012（F/M），傳感器的靈敏度為k 2） 11. 壓電式加速度傳感器的固有電容為Ca，電纜電容為Cc，電壓靈敏度Ku=U0 /a(a為被測加速度)，輸出電荷靈敏度Kq=Q/a。試推導Ku和Kq的關(guān)系。 答：(1)壓電式加速度傳感器的靈敏度是指其輸出變化量（電壓或電流）與輸入變化量（加速度a）的比值，故有兩種表示方法：電荷靈敏度Kq（采用電荷放大器）和電壓靈敏度Ku（采用電壓放大器）。因為 (2) 12. 圓柱形彈性元件，在拉、彎聯(lián)合作用下，如題圖41a,應(yīng)變片應(yīng)如何布片和正確接電橋才能測定拉力p和彎矩M，并能消除拉力和彎矩間的相互干擾?答：1）原則上僅需在圓柱彈性元件上下表面各貼一片應(yīng)變片R1和R2(見圖)，并與兩阻值和應(yīng)變片阻值相同的固定電阻組成電橋。沒有力、彎矩作用時，R1=R2=R，電橋輸出電壓U0為零。 2）測拉力時，由于受拉，ΔR1=ΔR2，測彎矩時，由于受彎，ΔR1`=ΔR2`。測定拉力的電橋如圖b，R1和R2組成電橋的相對臂。測定彎矩的電橋如圖c，R1和R2組成相鄰臂。測拉力的電橋輸出電壓U0將ΔR2=ΔR1代入上式有可見，ΔRT互相抵消，對電橋的輸出無影響。 第5章 信號的調(diào)理與記錄1． 以阻值 ，靈敏度S=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為 的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3 V，并假定負載為無窮大，當應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?με和2000με是，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。 解：(1)對于電阻型應(yīng)變片來說， 當應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?時：單臂電橋的輸出電壓為：雙臂電橋的輸出電壓為： (2)當應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?時：單臂電橋的輸出電壓為： 雙臂電橋的輸出電壓為： 通過計算可知：雙臂電橋的靈敏度比單臂電橋高一倍。2． 有人在使用電阻應(yīng)變片時，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片數(shù)以提高靈敏度。試問，在下列情況下，是否可提高靈敏度？說明為什么？ 1） 半橋雙臂各串聯(lián)一片。 2) 半橋雙臂各并聯(lián)一片。解：(1)未增加電阻應(yīng)變片時，半橋雙臂的靈敏度為： 當半橋雙臂各串聯(lián)一片時： 簡化電路，設(shè) 時，計算得：，所以不能提高靈敏度。(2)當半橋雙臂各并聯(lián)一片時：簡化電路，設(shè) 時，計算得：，所以也不能提高靈敏度。3. 用電阻應(yīng)變片接成全橋，測量某一構(gòu)件的應(yīng)變，已知其變化規(guī)律為 如果電橋激勵電壓是 。求此電橋輸出信號的頻譜。解：(1)電橋輸出電壓 ，其中 為電阻應(yīng)變片的靈敏度，所以得： 因為： 所以： (2) 4． 已知調(diào)幅波 其中 ， 試求：1）所包含的各分量的頻率及幅值； 2）繪出調(diào)制信號與調(diào)幅波的頻譜。 解：1） 各分量頻率及幅值為：， ， ， ， ， 2）調(diào)制信號頻譜圖： 調(diào)幅波的頻譜圖：5． 圖為利用乘法器組成的調(diào)幅解調(diào)系統(tǒng)的方框圖。設(shè)載波信號是頻率為 的正弦波，試求：1） 各環(huán)節(jié)輸出信號的時域波形；2) 各環(huán)節(jié)輸出信號的頻譜圖?！　　　〗猓?1)原信號時域波形： ，頻譜圖： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2)第一次乘法運算后時域波形： ，頻譜圖： (3)第二次乘法運算后頻譜圖：低通處理后時域波形： （幅值為原信號的一半），頻譜圖：6． 交流應(yīng)變電橋的輸出電壓是一個調(diào)幅波。設(shè)供橋電壓為 ，電阻變化量為 ，其中 。試求電橋輸出電壓 的頻譜。解：(1)電橋輸出電壓 (2)因為 ，所以：7． 一個信號具有 從到 范圍的頻率成分，若對此信號進行調(diào)幅，試求： 1） 調(diào)幅波的帶寬將是多少？ 2） 若載波頻率為 ，在調(diào)幅波中將出現(xiàn)那些頻率成分。 解：（1）調(diào)波帶寬為500100=400Hz。（2）調(diào)幅波頻率成份為10100~10500Hz以及－9900~－9500Hz。8． 選擇一個正確的答案： 將兩個中心頻率相同的濾波器串聯(lián)，可以達到： a) 擴大分析頻帶；b)濾波器選擇性變好，但相移增加；c) 幅頻、相頻特性都得到改善 解：b）9． 什么是濾波器的分辨力？與那些因素有關(guān)？ 解：濾波器的分辨力是指濾波器有效的辨別緊密相鄰量值的能力。濾波器的分辨力與濾波器的帶寬有關(guān)，通常越窄則分辨率越高。 10． 設(shè)一帶通濾波器的下截止頻率為 ，上截止頻率為 ，中心頻率為 ，試指出下列技術(shù)中的正確與錯誤。 1） 頻程濾波器 。 2) 3) 濾波器的截止頻率就是此通頻帶的幅值 處的頻率。 4) 下限頻率相同時，倍頻程濾波器的中心頻率是 倍頻程濾波器的中心頻率的 倍。 解：1）錯誤： 　　　式中n稱為倍頻程數(shù)。當n=1稱為倍頻程濾波器；若n=1/3稱為1/3倍頻程濾波器。 2） 3） 4） .根據(jù)（1）式中的公式推導。 11． 有一 倍頻程濾波器，其中心頻率 ，建立時間 。求該濾波器： 1） 帶寬 2） 上、下截止頻率 、 3） 若中心頻率改為 ，求帶寬、上下截止頻率和建立時間。 解: 1） = 2） = = 3） = = = (C是常數(shù)) 12. 一濾波器具有如下傳遞函數(shù) ，求其幅頻、相頻特性。并說明濾波器的類型。 解：(1)由 可得頻率響應(yīng)函數(shù) (2)所以幅頻特性： 相頻特性： 根據(jù)它的幅頻特性可知：低通濾波器 13． 圖所示的磁電指示機構(gòu)和內(nèi)阻的信號源相連，其轉(zhuǎn)角 和信號源電壓 的關(guān)系可用二階微分方程來描述， 即 設(shè)其中動圈部件的轉(zhuǎn)動慣量 為 ，彈簧剛度為 ，線圈匝數(shù) 為 ，線圈橫截面積 為 ，線圈內(nèi)阻 為 ，磁通密度 為 和信號內(nèi)阻 為 。 1)試求該系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度。2），必須把多大的電阻附加在電路中？改進后系統(tǒng)的靈敏度為多少？ 圖: 動圈式磁電指示機構(gòu) 解：1）因為信號靜態(tài)時 所以 因此信號的靜態(tài)靈敏度 2） 所以 = 改進后的靈敏度 14． 設(shè)有一低通濾波器，其帶寬為 。問如何與磁帶紀錄儀配合使用，使其分別當作帶寬為 和 的低通濾波器使用？ 解：(1)把記錄磁帶慢錄快放即使時間尺度壓縮，這樣所得到信號頻帶就可以加寬。 (2)同理，把記錄磁帶快錄慢放即使時間尺度伸長，這樣所得到信號頻帶就可以變窄，所以，只要改變磁帶的時間尺度，就可以實現(xiàn)上面要求。第6章 現(xiàn)代測試系統(tǒng)1． 一個6位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，，試求其數(shù)字輸出量的數(shù)值。 解：(1)參考電壓：VREF=*26= (2) 數(shù)字輸出量的數(shù)值：Dn=int(*26)＝44 2． 采用12位A/D轉(zhuǎn)換器對10Hz信號進行采樣，若不加采樣保持器，同時要求A/D采樣孔徑誤差小于1/2LSB時，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間最大不能超過多少？ 解：(1)由shannon定理：采樣間隔為：Δf≤1/(2fmax)= 所以采樣頻率為：f≥20Hz (2)由f=1/(2n*T)≥20得 轉(zhuǎn)換最大時間：T≤1/(20*2n)= 3． 如果要求一個D/A轉(zhuǎn)換器能分辨5mV的電壓，設(shè)其滿量程電壓為10V，試問其輸入端數(shù)字量至少要多少位？ 解：(1)由分辨率的表示方法及定義，且其滿量程為10V,所以： 10/2n (2)解得：n≥11 即其輸入端數(shù)字量至少要11位。 4． 說明逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理。試設(shè)計一軟件模擬該A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程。 答：(1)逐次逼進式A/D轉(zhuǎn)換器是一種反饋比較轉(zhuǎn)換。將被測的輸入電壓V與一