【導讀】術構成了完整的信息技術學科。測控技術廣泛應用于國民經(jīng)濟各個領域，無論是工程研究、產(chǎn)。品開發(fā)，還是質(zhì)量監(jiān)控、性能試驗等，都離不開測控技術。測控技術是人類認識客觀世界的手段，測控技術可分為測試與控制兩大部分，兩部分相輔相成，密切相連?？刂品催^來又往往為測試提供原理或方法保障。測試技術又由傳感器技術、檢測技術和數(shù)據(jù)處理技術共同構成。變?yōu)橹庇^的結果顯示給操作者或用于控制系統(tǒng)的運行行為。人的直接干預即可運行控制系統(tǒng)，稱為自動控制系統(tǒng)。恒定，以滿足物體對溫度的要求。根據(jù)偏差的大小和方向，操作者通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器進行控制。當恒溫箱內(nèi)溫度高于所要求。的給定溫度值時，移動調(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u1給定。大后，用以改變執(zhí)行電動機的轉(zhuǎn)速和方向，并通過傳動裝置拖動調(diào)壓器動觸頭。通過測控，進行設備強度校驗，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。 當輸入 a=3g 時，系統(tǒng)的輸出電壓為： u=aS=3g?700 mv/ g =2100mv 若某旋轉(zhuǎn)機械的工作轉(zhuǎn)速為 3000 轉(zhuǎn) /分，為分析機組的動態(tài)特性，需要考慮的最高頻率為工作頻率的 10 倍，問： 1) 應選擇何種類型的振動傳感器，并說明原因？ 2) 在進行 A/D 轉(zhuǎn)換時，選用的采樣頻率至少為多少？ 解： 1) 機組工作頻率為： f=3000/60=50Hz，最高分析頻率： fh=10f=500Hz， （ 1） 在工業(yè)上常見振動傳感器有：電渦流振動位移傳感器、磁電式振動速度傳感器、壓電式振動加速度傳感器三類，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，該類型傳感器可直接固定與機組機殼表面，精度高，頻響范圍寬，壽命長等特點；而磁電式速度計由于存在運動部件，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） 若要求直接測量轉(zhuǎn)軸振動，則應選用電渦流振動位移傳感器以實現(xiàn)不接觸測量。 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 不應低于 2fh=1000Hz，實際使用場合考慮到信號頻譜分析的精度，要求系統(tǒng)采樣頻率應不低于 fh=1280Hz。如果為了能夠較好地復現(xiàn)振動波形，則采樣頻率需要更高，如1600Hz。 ？各代表什么物理意義？ 答： (1)評價噪聲的主要技術參數(shù)有：聲壓和聲壓級、聲強和聲強級、聲功率和聲功率級、頻率或頻譜、響度和響度級等。 (2)物理意義分別如下： 1） 聲壓與聲壓級：表示聲音壓力強弱的物理量。 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，是指某點上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值，單位為 ，即帕（ Pa）； 聲壓級：聲壓級 定義為： (dB)，式中， P 為聲壓， P0 為聽閾聲壓。 2） 聲強與聲強級：是用能量的大小來表征聲音強弱的物理量。 聲強：聲強是在聲的傳播方向上，單位時間內(nèi)通過單位面積的聲能量。以 I 表示，單位為 / 。 聲強級：聲強與參考聲強 (取 )比值常用對數(shù)的 10 倍來表示，稱為聲強級 ，亦是一種無量綱量，定義為： [dB] 3） 聲功率及聲功率級：是聲源在單位時間內(nèi)發(fā)射出的總能量的量度。 聲功率：是聲源在單位時 間內(nèi)發(fā)射出的總能量，用 表示，單位為瓦。 聲功率級：聲功率 和參 考基準聲功率 (取 10 )的比值常用對數(shù)的 10 倍來表示聲功率級 ，定義為： [dB] 。 4） 頻率與頻譜 頻譜：由強度不同的許多頻率純音所組成的聲音稱為復音，組成復音的強度與頻率的關系圖稱為聲頻譜，簡稱頻譜。 5） 響度與響度級 為了把客觀上存在的物理量和人耳感覺的主觀量統(tǒng)一起來，引入一個綜合聲音強度量度——響度、響度級。 2. 舉例說明如何確定寬帶噪聲的總響度？ 答： (1)噪 聲總響度 的計算，是以響度指數(shù)曲線為出發(fā)點，這些曲線是在大量試驗的基礎上并考慮了聽覺某些方面的屬性后得出的。 (2)計算時，先測出噪聲的頻帶聲壓級，然后從響度指數(shù)曲線圖中查出各頻帶的響度指數(shù)，再按下式計算總響度。 3. A、 B、 C 三種不同計權網(wǎng)絡在測試噪聲中各有什么用途？ 答 :(1) A計權網(wǎng)絡是效仿倍頻程等響曲線中的 40 方曲線而設計的，它較好地模仿了人耳對低頻段 (500Hz 以下 )不敏感，而對于 1000～ 5000Hz 聲敏感的特點，用 A計權測量的聲級來代表噪聲的大小，叫做 A聲級。 A聲級是單一數(shù)值，容易直接測量，并且是噪聲的所有頻率成分的綜合反映，與主觀反映接 近，故目前在噪聲測量中得到廣泛的應用，并以它作為評價噪聲的標準。 (2)B 計權網(wǎng)絡是效仿 70 方等響曲線，對低頻有衰減； (3)C 計權網(wǎng)絡是效 100 方等響曲線，在整個可聽頻率范圍內(nèi)近于平直的特點，它讓所用頻率的聲音近于一樣程度的通過，基本上不衰減，因此 C 計權網(wǎng)絡表示總聲壓級。 4. 噪聲測試中主要用哪些儀器、儀表？ 答 : (1)噪聲的分析除利用聲級計的濾波器進行簡易頻率分析外 。 (2)還可以將聲級計的輸出接電平記錄儀、示波器、磁帶記錄器進行波形分析 。 (3)或接信號分析儀進行精密的頻率分析。 5. 噪聲測試中應注意那些具體問題？ 答 : 噪聲測試中應注意選取正確的測量部位，選取合適的測量時間， 對 本底噪聲要進行修正，并且要排除干擾。詳細可參考教材內(nèi)容。 6. 聲級計的校準方法有幾種？ 答：聲級計的校準方法有： 活塞發(fā)生器校準法，揚聲器校準法，互易校準法，靜電激勵校準法，置換法等。 1. 分析容積式流量計的誤差及造成誤差的原因。為了減小誤差，測量時應注意什么？ 答：容積式流量計包括橢圓齒輪流量計和腰輪轉(zhuǎn)子流量計。 （ 1）橢圓齒輪流量計是借助于固定的容積來計量流量的， 與流體的流動狀態(tài)及粘度無關。但是，粘度變化會引起泄漏量的變化，泄漏過大將影響測量精度。橢圓齒輪流量計只要保證加工精度，和各運動部件的配合緊密，保證使用中不腐蝕和磨損，便可得到很高的測量精度，一般情況下為 ～ 1%，較好時可達 %。 值得注意的是，當通過流量計的流量為恒定時，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軸之比為 的情況下，轉(zhuǎn)動角速度的脈動率接近 。由于角速度的脈動，測量瞬時轉(zhuǎn)速并不能表示瞬時流量，而只能測量整數(shù)圈的平均轉(zhuǎn)速來確定平均流量。 橢圓齒輪流量計的外伸軸一般帶有機械計數(shù)器，由它的讀數(shù)便可確定流量計的總流量。這種流量計同秒表配合，可測出平均流量。但由于用秒表測量的人為誤差大，因此測量精度較低?，F(xiàn)在大多數(shù)橢圓齒輪流量計的外伸軸都帶有測速發(fā)電機或光電測速盤。再同二次儀表相連，可準確地顯示出平均流量和累積流量。 （ 2）腰輪轉(zhuǎn)子流量計中，兩個腰輪轉(zhuǎn)子的加工精度和表面粗糙度要求較高，安裝時必須要保證兩腰輪軸線的平行度要求。普通腰輪流量計，隨著流量的增大，轉(zhuǎn)子角速度的波動現(xiàn)象較嚴重，脈沖率約為 。對大流量的計量，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，脈沖率可減小到 。此種流量計具有結構簡單，使用壽命長，適用性強等特點，對于不同粘度的流體，均能夠保證精確的計量，一般精度可達 。 2. 超聲波流量計測量速度差的方法有哪幾種？分別說明基本原理。 答： (1)測定超聲波順、逆流傳播速度之差的方法很多，主要有測量在超聲波發(fā)生器上、下游等距離處接到超聲信號的時間差，相位差或頻率差等方法。 (2)時差法 設超聲波發(fā)生器與接收器之間的距離為 ，則超聲波到達上、下游接收器的傳播時間差為 當 》 時 (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。 只要能測出時間差 或相位差 ，就能求算出流速 ，進而求得流量。 (4)頻差法 此法是通過測量順流 和逆流時超聲脈沖的重復頻率差來測量流速。在上、下游等距離處收到超聲波的頻率差為 可見，利用頻率差測流速時與超聲波傳播速度 無關，因此工業(yè)上常用頻率差法。 流量計的排量 ，若齒輪轉(zhuǎn)速 ，求每小時流體的排量。 解： （ 1）掌握橢圓齒輪流量計的工作原理，會計算其流量。 Q=nq=810510950=(m3) ？ 答：（ 1）接觸式測溫時，由于溫度計的感溫元件與被測物體相接觸，吸收被測物體的熱量，往往容易使被測物體的熱平衡受到破壞。所以，對感溫元件的結構要求苛 刻，這是接觸法測溫的缺點，因此不適于小物體的溫度測量。 （ 2）非接觸法測溫時，溫度計的感溫元件與被測物體有一定的距離，是靠接收被測物體的輻射能實現(xiàn)測溫，所以不會破壞被測物體的熱平衡狀態(tài)，具有較好的動態(tài)響應。但非接觸測量的精度較低。 表列出了兩種測溫方法的優(yōu)缺點。 接觸式 非接觸式 必要條件 感溫元件必須與被測物體相接觸。 感溫元件與被測物體雖然接觸，但后者的溫度不變。 感溫元件能接收到物體的輻射能。 特 點 不適宜熱容量小的物體溫度測量； 不適宜動態(tài)溫度測量； 便于多點，集中測量和自動控制。 被測 物體溫度不變； 適宜動態(tài)溫度測量； 適宜表面溫度測量。 測量范圍 適宜 1000℃以下的溫度測量 適宜高溫測量 測溫精度 測量范圍的 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、沸點、凝固點和超導轉(zhuǎn)變點等作為溫度計量的固定點，并賦予固定點一個確定的溫度。 （ 2）由固定點、測溫儀器以及內(nèi)插公式構成了溫標的主要內(nèi)容。 ？ 答： （ 1）只有當熱電偶的兩個電極材料不同，且兩個接點的溫度也不同時，才會產(chǎn)生電勢，熱電偶才能進行溫度測量。 （ 2）當熱電偶的兩個不同的電極材料確定后，熱電勢便與兩個接點溫度 T、 T0有關。即回路的熱電勢是兩個接點的溫度函數(shù)之差。