【導(dǎo)讀】術(shù)構(gòu)成了完整的信息技術(shù)學(xué)科。測(cè)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，無(wú)論是工程研究、產(chǎn)。品開(kāi)發(fā)，還是質(zhì)量監(jiān)控、性能試驗(yàn)等，都離不開(kāi)測(cè)控技術(shù)。測(cè)控技術(shù)是人類(lèi)認(rèn)識(shí)客觀世界的手段，測(cè)控技術(shù)可分為測(cè)試與控制兩大部分，兩部分相輔相成，密切相連。控制反過(guò)來(lái)又往往為測(cè)試提供原理或方法保障。測(cè)試技術(shù)又由傳感器技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)共同構(gòu)成。變?yōu)橹庇^的結(jié)果顯示給操作者或用于控制系統(tǒng)的運(yùn)行行為。人的直接干預(yù)即可運(yùn)行控制系統(tǒng)，稱(chēng)為自動(dòng)控制系統(tǒng)。恒定，以滿(mǎn)足物體對(duì)溫度的要求。根據(jù)偏差的大小和方向，操作者通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓器進(jìn)行控制。當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度高于所要求。的給定溫度值時(shí)，移動(dòng)調(diào)壓器使電流減小，溫度降低。其中，恒溫箱的所需溫度由電壓信號(hào)u1給定。大后，用以改變執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，并通過(guò)傳動(dòng)裝置拖動(dòng)調(diào)壓器動(dòng)觸頭。通過(guò)測(cè)控，進(jìn)行設(shè)備強(qiáng)度校驗(yàn)，提高產(chǎn)量和質(zhì)量；初始條件，式中均為常數(shù)，

　　

【正文】 g （ 2）根據(jù)已知條件，求解。 當(dāng)輸入 a=3g 時(shí)，系統(tǒng)的輸出電壓為： u=aS=3g?700 mv/ g =2100mv 若某旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速為 3000 轉(zhuǎn) /分，為分析機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性，需要考慮的最高頻率為工作頻率的 10 倍，問(wèn)： 1) 應(yīng)選擇何種類(lèi)型的振動(dòng)傳感器，并說(shuō)明原因？ 2) 在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，選用的采樣頻率至少為多少？ 解： 1) 機(jī)組工作頻率為： f=3000/60=50Hz，最高分析頻率： fh=10f=500Hz， （ 1） 在工業(yè)上常見(jiàn)振動(dòng)傳感器有：電渦流振動(dòng)位移傳感器、磁電式振動(dòng)速度傳感器、壓電式振動(dòng)加速度傳感器三類(lèi)，其中渦流傳感器頻率范圍為DC~20KHz 以上，磁電式速度傳感器 頻率范圍為 10Hz~1500Hz 左右，而壓電式加速度傳感器的頻率范圍為 ~10KHz 左右，因此從頻率范圍的角度，三種傳感器均可采用。 （ 2） 但是，如果考慮到安裝的方便性，則最好選擇壓電式加速度傳感器，該類(lèi)型傳感器可直接固定與機(jī)組機(jī)殼表面，精度高，頻響范圍寬，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)；而磁電式速度計(jì)由于存在運(yùn)動(dòng)部件，壽命較短，且傳感器本身的質(zhì)量較重，附加質(zhì)量影響較大，故不建議采用。 （ 3） 若要求直接測(cè)量轉(zhuǎn)軸振動(dòng)，則應(yīng)選用電渦流振動(dòng)位移傳感器以實(shí)現(xiàn)不接觸測(cè)量。 2）根據(jù)最高分析頻率及采樣定理的要求，系統(tǒng)采樣頻率 不應(yīng)低于 2fh=1000Hz，實(shí)際使用場(chǎng)合考慮到信號(hào)頻譜分析的精度，要求系統(tǒng)采樣頻率應(yīng)不低于 fh=1280Hz。如果為了能夠較好地復(fù)現(xiàn)振動(dòng)波形，則采樣頻率需要更高，如1600Hz。 ？各代表什么物理意義？ 答： (1)評(píng)價(jià)噪聲的主要技術(shù)參數(shù)有：聲壓和聲壓級(jí)、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí)、聲功率和聲功率級(jí)、頻率或頻譜、響度和響度級(jí)等。 (2)物理意義分別如下： 1） 聲壓與聲壓級(jí)：表示聲音壓力強(qiáng)弱的物理量。 聲壓：聲波是在彈性介質(zhì)中傳播的疏密波即縱波，其壓力隨著疏 密程度的變化而變化，所謂聲壓，是指某點(diǎn)上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值，單位為 ，即帕（ Pa）； 聲壓級(jí)：聲壓級(jí) 定義為： (dB)，式中， P 為聲壓， P0 為聽(tīng)閾聲壓。 2） 聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級(jí)：是用能量的大小來(lái)表征聲音強(qiáng)弱的物理量。 聲強(qiáng)：聲強(qiáng)是在聲的傳播方向上，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的聲能量。以 I 表示，單位為 / 。 聲強(qiáng)級(jí)：聲強(qiáng)與參考聲強(qiáng) (取 )比值常用對(duì)數(shù)的 10 倍來(lái)表示，稱(chēng)為聲強(qiáng)級(jí) ，亦是一種無(wú)量綱量，定義為： [dB] 3） 聲功率及聲功率級(jí)：是聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的總能量的量度。 聲功率：是聲源在單位時(shí) 間內(nèi)發(fā)射出的總能量，用 表示，單位為瓦。 聲功率級(jí)：聲功率 和參 考基準(zhǔn)聲功率 (取 10 )的比值常用對(duì)數(shù)的 10 倍來(lái)表示聲功率級(jí) ，定義為： [dB] 。 4） 頻率與頻譜 頻譜：由強(qiáng)度不同的許多頻率純音所組成的聲音稱(chēng)為復(fù)音，組成復(fù)音的強(qiáng)度與頻率的關(guān)系圖稱(chēng)為聲頻譜，簡(jiǎn)稱(chēng)頻譜。 5） 響度與響度級(jí) 為了把客觀上存在的物理量和人耳感覺(jué)的主觀量統(tǒng)一起來(lái)，引入一個(gè)綜合聲音強(qiáng)度量度——響度、響度級(jí)。 2. 舉例說(shuō)明如何確定寬帶噪聲的總響度？ 答： (1)噪 聲總響度 的計(jì)算，是以響度指數(shù)曲線(xiàn)為出發(fā)點(diǎn)，這些曲線(xiàn)是在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上并考慮了聽(tīng)覺(jué)某些方面的屬性后得出的。 (2)計(jì)算時(shí)，先測(cè)出噪聲的頻帶聲壓級(jí)，然后從響度指數(shù)曲線(xiàn)圖中查出各頻帶的響度指數(shù)，再按下式計(jì)算總響度。 3. A、 B、 C 三種不同計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)在測(cè)試噪聲中各有什么用途？ 答 :(1) A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿倍頻程等響曲線(xiàn)中的 40 方曲線(xiàn)而設(shè)計(jì)的，它較好地模仿了人耳對(duì)低頻段 (500Hz 以下 )不敏感，而對(duì)于 1000～ 5000Hz 聲敏感的特點(diǎn)，用 A計(jì)權(quán)測(cè)量的聲級(jí)來(lái)代表噪聲的大小，叫做 A聲級(jí)。 A聲級(jí)是單一數(shù)值，容易直接測(cè)量，并且是噪聲的所有頻率成分的綜合反映，與主觀反映接 近，故目前在噪聲測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用，并以它作為評(píng)價(jià)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)。 (2)B 計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿 70 方等響曲線(xiàn)，對(duì)低頻有衰減； (3)C 計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效 100 方等響曲線(xiàn)，在整個(gè)可聽(tīng)頻率范圍內(nèi)近于平直的特點(diǎn)，它讓所用頻率的聲音近于一樣程度的通過(guò)，基本上不衰減，因此 C 計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)表示總聲壓級(jí)。 4. 噪聲測(cè)試中主要用哪些儀器、儀表？ 答 : (1)噪聲的分析除利用聲級(jí)計(jì)的濾波器進(jìn)行簡(jiǎn)易頻率分析外 。 (2)還可以將聲級(jí)計(jì)的輸出接電平記錄儀、示波器、磁帶記錄器進(jìn)行波形分析 。 (3)或接信號(hào)分析儀進(jìn)行精密的頻率分析。 5. 噪聲測(cè)試中應(yīng)注意那些具體問(wèn)題？ 答 : 噪聲測(cè)試中應(yīng)注意選取正確的測(cè)量部位，選取合適的測(cè)量時(shí)間， 對(duì) 本底噪聲要進(jìn)行修正，并且要排除干擾。詳細(xì)可參考教材內(nèi)容。 6. 聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn)方法有幾種？ 答：聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn)方法有： 活塞發(fā)生器校準(zhǔn)法，揚(yáng)聲器校準(zhǔn)法，互易校準(zhǔn)法，靜電激勵(lì)校準(zhǔn)法，置換法等。 1. 分析容積式流量計(jì)的誤差及造成誤差的原因。為了減小誤差，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意什么？ 答：容積式流量計(jì)包括橢圓齒輪流量計(jì)和腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)。 （ 1）橢圓齒輪流量計(jì)是借助于固定的容積來(lái)計(jì)量流量的， 與流體的流動(dòng)狀態(tài)及粘度無(wú)關(guān)。但是，粘度變化會(huì)引起泄漏量的變化，泄漏過(guò)大將影響測(cè)量精度。橢圓齒輪流量計(jì)只要保證加工精度，和各運(yùn)動(dòng)部件的配合緊密，保證使用中不腐蝕和磨損，便可得到很高的測(cè)量精度，一般情況下為 ～ 1%，較好時(shí)可達(dá) %。 值得注意的是，當(dāng)通過(guò)流量計(jì)的流量為恒定時(shí)，橢圓齒輪在一周的轉(zhuǎn)速是變化的，但每周的平均角速度是不變的。在橢圓齒輪的短軸與長(zhǎng)軸之比為 的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的脈動(dòng)率接近 。由于角速度的脈動(dòng)，測(cè)量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速并不能表示瞬時(shí)流量，而只能測(cè)量整數(shù)圈的平均轉(zhuǎn)速來(lái)確定平均流量。 橢圓齒輪流量計(jì)的外伸軸一般帶有機(jī)械計(jì)數(shù)器，由它的讀數(shù)便可確定流量計(jì)的總流量。這種流量計(jì)同秒表配合，可測(cè)出平均流量。但由于用秒表測(cè)量的人為誤差大，因此測(cè)量精度較低?，F(xiàn)在大多數(shù)橢圓齒輪流量計(jì)的外伸軸都帶有測(cè)速發(fā)電機(jī)或光電測(cè)速盤(pán)。再同二次儀表相連，可準(zhǔn)確地顯示出平均流量和累積流量。 （ 2）腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)中，兩個(gè)腰輪轉(zhuǎn)子的加工精度和表面粗糙度要求較高，安裝時(shí)必須要保證兩腰輪軸線(xiàn)的平行度要求。普通腰輪流量計(jì)，隨著流量的增大，轉(zhuǎn)子角速度的波動(dòng)現(xiàn)象較嚴(yán)重，脈沖率約為 。對(duì)大流量的計(jì)量，往往都采用 45 角組合腰輪，可大大減小轉(zhuǎn)子角速度的波動(dòng)，脈沖率可減小到 。此種流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)于不同粘度的流體，均能夠保證精確的計(jì)量，一般精度可達(dá) 。 2. 超聲波流量計(jì)測(cè)量速度差的方法有哪幾種？分別說(shuō)明基本原理。 答： (1)測(cè)定超聲波順、逆流傳播速度之差的方法很多，主要有測(cè)量在超聲波發(fā)生器上、下游等距離處接到超聲信號(hào)的時(shí)間差，相位差或頻率差等方法。 (2)時(shí)差法 設(shè)超聲波發(fā)生器與接收器之間的距離為 ，則超聲波到達(dá)上、下游接收器的傳播時(shí)間差為 當(dāng) 》 時(shí) (3)相差法 若超聲波發(fā)生器發(fā)射的是連續(xù)正弦波，則上、下游等距離處接收到超聲波的相位差為 式中， 為超聲波的角頻率。 只要能測(cè)出時(shí)間差 或相位差 ，就能求算出流速 ，進(jìn)而求得流量。 (4)頻差法 此法是通過(guò)測(cè)量順流 和逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差來(lái)測(cè)量流速。在上、下游等距離處收到超聲波的頻率差為 可見(jiàn)，利用頻率差測(cè)流速時(shí)與超聲波傳播速度 無(wú)關(guān)，因此工業(yè)上常用頻率差法。 流量計(jì)的排量 ，若齒輪轉(zhuǎn)速 ，求每小時(shí)流體的排量。 解： （ 1）掌握橢圓齒輪流量計(jì)的工作原理，會(huì)計(jì)算其流量。 Q=nq=810510950=(m3) ？ 答：（ 1）接觸式測(cè)溫時(shí)，由于溫度計(jì)的感溫元件與被測(cè)物體相接觸，吸收被測(cè)物體的熱量，往往容易使被測(cè)物體的熱平衡受到破壞。所以，對(duì)感溫元件的結(jié)構(gòu)要求苛 刻，這是接觸法測(cè)溫的缺點(diǎn)，因此不適于小物體的溫度測(cè)量。 （ 2）非接觸法測(cè)溫時(shí)，溫度計(jì)的感溫元件與被測(cè)物體有一定的距離，是靠接收被測(cè)物體的輻射能實(shí)現(xiàn)測(cè)溫，所以不會(huì)破壞被測(cè)物體的熱平衡狀態(tài)，具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。但非接觸測(cè)量的精度較低。 表列出了兩種測(cè)溫方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 接觸式 非接觸式 必要條件 感溫元件必須與被測(cè)物體相接觸。 感溫元件與被測(cè)物體雖然接觸，但后者的溫度不變。 感溫元件能接收到物體的輻射能。 特 點(diǎn) 不適宜熱容量小的物體溫度測(cè)量； 不適宜動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量； 便于多點(diǎn)，集中測(cè)量和自動(dòng)控制。 被測(cè) 物體溫度不變； 適宜動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量； 適宜表面溫度測(cè)量。 測(cè)量范圍 適宜 1000℃以下的溫度測(cè)量 適宜高溫測(cè)量 測(cè)溫精度 測(cè)量范圍的 1%左右 一般在 10℃左右 滯后 較大 較小 ？ 答：（ 1）通常用純物質(zhì)的三相點(diǎn)、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變點(diǎn)等作為溫度計(jì)量的固定點(diǎn)，并賦予固定點(diǎn)一個(gè)確定的溫度。 （ 2）由固定點(diǎn)、測(cè)溫儀器以及內(nèi)插公式構(gòu)成了溫標(biāo)的主要內(nèi)容。 ？ 答： （ 1）只有當(dāng)熱電偶的兩個(gè)電極材料不同，且兩個(gè)接點(diǎn)的溫度也不同時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)，熱電偶才能進(jìn)行溫度測(cè)量。 （ 2）當(dāng)熱電偶的兩個(gè)不同的電極材料確定后，熱電勢(shì)便與兩個(gè)接點(diǎn)溫度 T、 T0有關(guān)。即回路的熱電勢(shì)是兩個(gè)接點(diǎn)的溫度函數(shù)之差。