【正文】 入滯后，對于對時間的延遲要求不高或是沒有要求的工程應用是滿足的，但是嚴格要求輸入輸出之間沒有滯后，則對相角的要求應改為20. 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性包括哪些方面答：靜態(tài)特性：① 重復性：亦稱精度。它表征測量一起隨機誤差接近零的程度。③ 誤差系統(tǒng)誤差：每次測量同一量時，呈現(xiàn)出相同的或確定性方式的那些測量誤差。過失誤差：意想不到而存在的誤差。⑤ 靈敏度單位被測量引起的儀器輸出值的變化。⑦ 線性度實際輸入輸出關(guān)系曲線和擬定直線的偏差，通常用最大偏差與量程的百分比表示。彈性后效：輸入增長后，減少至初始值，但是對應輸出并不能回到初始值。動態(tài)特性：傳遞函數(shù)：定義見書P124頻率響應函數(shù)：定義見書P126用傳遞函數(shù)和頻率響應函數(shù)均可表達系統(tǒng)的傳遞特性，但含義不同。 測試技術(shù)基礎復習題（下）1．傳感器的基本概念（定義、構(gòu)成） 傳感器是指將一個被測物理量按照一定的物理規(guī)律轉(zhuǎn)換為另一個物理量的裝置，它是敏感元件及其相關(guān)的輔助元件和電路組成的整個裝置，其中敏感元件是傳感器的核心部件。2．評價傳感器靜態(tài)特性的主要指標（量程、過載能力、重復性、靈敏度、線性度、分辨率、穩(wěn)定性、零點漂移、遲滯等）量程：傳感器輸入的被測量范圍。上限值又稱為滿量程值（）。在這個輸入量的作用下傳感器的各項性能 指標應保證不超出其規(guī)定的公差范圍。重復性：傳感器在同一工作條件下，重復地給與相同的輸入值時，所得到的一組輸出值之間的一致程度。線性度：傳感器實際的輸入輸出關(guān)系曲線與選定的擬和直線之間的偏差。分辨率：傳感器在規(guī)定的測量范圍內(nèi),可能檢測到的被測信號的最小增量。閥值：在傳感器最小量程附近的分辨率稱為閥值。一般以室溫條件下經(jīng)過一個規(guī)定的時間后，傳感器輸出值與起始輸出的基準值的差異程度來表示其穩(wěn)定性。零點漂移：傳感器輸入在零狀態(tài)時,由各種干擾因素引起的輸出值的變化。 遲滯（回差）：傳感器在輸入值增長過程（正行程）中和減少過程中，對同一輸入量輸出的差值。記為G（jω）。其中：Im[G(jω)]表示G(jω)的虛部，Rm[G(jω)]表示G(jω)的實部，上式表示正弦輸出對正弦輸入的相移，φ(ω)～ω稱為相頻特性。 l導體的長度，m。從上式可見，若導體的三個參數(shù)中一個或幾個發(fā)生變化，則電阻值跟著變化，因此可利用此原理制成傳感器。分為線位移與角位移型兩種。常被用于線位移和角位移的測量，如發(fā)動機油門位置的測量等。電阻應變式傳感器當金屬電阻絲受拉或受壓時，電阻絲的長度、橫斷面積和電阻率會發(fā)生變化，引起電阻值的變化。半導體應變片單晶半導體材料沿某一軸向受外力時，其電阻率ρ隨之發(fā)生變化。半導體應變片的優(yōu)點是靈敏度高，頻率響應范圍寬。 滑動觸點式變阻器的負載效應 （公式推導、誤差分析、減少誤差的途徑）一、 定義滑動觸點式變阻器是通過滑動觸點改變電阻絲的長度來改變電阻值的大小，進而再將這種變化值轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化。 二、 公式推導在直線位移傳感器中，觸點C沿變阻器表面在長度方向移動的距離x與A、C兩點間的電阻值R之間有如下關(guān)系： ()式中：kt為單位長度中的電阻。kr單位弧度對應的電阻值。有負載情況下，eo和xi之間存在非線性關(guān)系，當Rt/Rl=1時，最大誤差為滿量程的12%。四、 特點以及減少誤差的途徑 變阻式傳感器的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便。 應用中要注意的問題：⑴ 為了取得好的線性度：Rt/Rl應盡量小，Rl ，Rt (但因流過Rt電流受熱耗散能量限制不能無限減小)。⑶ 變阻器的分R辨率：線位移最好的為40μm,176。 6 電阻應變片在溫度的影響主要體現(xiàn)在哪些方面，補償方法有哪些答：（一） 溫度是影響應變片精度的主要問題。具體分析如下： 溫度變化引起應變片本身阻值變化： 式中:△RT溫度引起的電阻變化值 。rf金屬應變片的電阻溫度系數(shù)，即單位溫度引起的電阻變化。αs襯底線膨脹系數(shù)。一是電路補償，用一片補償應變片，與工作片參數(shù)完全相同，布置在電橋相鄰兩臂，感受同樣的溫度變化，使溫度的影響抵消；二是采用特殊材料制造應變片，使線膨脹系數(shù)和電阻變化造成的影響差不多相互抵消，達到補償目的。216。 按其不同的結(jié)構(gòu)方式分為：變氣隙式、變截面式和螺管式?？勺兇抛枋竭m用于測量小位移，～1mm。 線性誤差：1%～3%； 最大分辨率：具體應用:a、測量軸振擺b、測量軸回轉(zhuǎn)c、測量轉(zhuǎn)速d、測量材料厚度e、物件計數(shù)f、表面探傷g、測位移h、測溫度。 特點: 測量精度高（）； 線性量程大，可達177。應用：8 說明渦流測振儀分壓調(diào)幅電路的工作原理（）渦流測振儀分壓調(diào)幅電路如圖所示：然后是這一電路的等效電路以及諧振曲線和輸出特性，如下：由電路可得輸出電壓：（其中，z為LC構(gòu)成的諧振回路等效阻抗，其大小為）在這個式子中，輸入電壓和分壓電阻R為定值，所以輸出電壓e是諧振回路等效阻抗Z的函數(shù)特別的，當RZ時，有。我們可以結(jié)合上面的諧振曲線和輸出特性來定量地看一下，增大后，對應的減小，由諧振頻率計算公式可知，諧振頻率增大，若是如上圖中所示，諧振頻率的增大是單調(diào)地遠離輸入頻率，則輸出電壓隨之減小。 工作原理：初級線圈接入穩(wěn)定的交流激勵電源，次級線圈感應產(chǎn)生相應的電壓，當被測參數(shù)使得互感M發(fā)生變化時，輸出電壓也隨之變化。比如當鐵芯位于零位上方時，上方的次級線圈互感增加，下方的次級線圈互感減少，兩者產(chǎn)生的感應電壓不一樣，于是有了輸出。根據(jù)輸出電壓的大小以及相位，即可知道鐵芯的位置。 差動式位移傳感器特點：測量精度高（），線性量程大（可達177。通過彈性元件把壓力、重量轉(zhuǎn)化為位移之后，此傳感器也可用于測量壓力、重量的其他物理量。10 電容式傳感器的基本原理、類型及各自特點答：電容式傳感器采用電容器作為傳感元件，將不同物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。平板式電容的電容可表示為：式中：A—極板面積，m2；ε0—真空介電常數(shù)，ε0=1012F/m；ε—極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)，當介質(zhì)為空氣時，ε=1；δ—兩極板距離，m。間隙變化型特點：優(yōu)點是非接觸式測量，因而對被測量影響小，靈敏度高；測量范圍：0～1mm；非線性誤差：1%～3%；測量的頻率范圍：0Hz～105Hz； 缺點是非線性誤差大，因此限制了它的測量范圍，且內(nèi)阻很大，雜散電容影響大，布線要求高。；測量頻率范圍：0Hz～104Hz；可以接差動式。介質(zhì)變化型特點：（按照課本和課件的看法特點是優(yōu)缺點，但書本和課本只談論到應用，沒有提及優(yōu)缺點，暫略）11 以石英晶體為例，說明壓電材料的壓電效應某些電介質(zhì)材料在承受機械應變時，內(nèi)部會產(chǎn)生極化作用，在材料兩個表面產(chǎn)生符號相反的電荷，當外力去掉后，又恢復原來狀態(tài)；反之，當材料承受電場作用時，幾何尺寸會發(fā)生變化，這種效應稱為壓電效應。石英晶體是各向異性體，即在各個方向是異性的。在結(jié)晶學中可以把它用三根互相垂直的軸來表示： zz軸：過正六棱體棱錐，稱為光軸； xx軸：經(jīng)過棱線垂直zz軸，稱為電軸； yy軸：與xx軸、zz軸垂直，稱為機軸。沿光軸zz加力，不產(chǎn)生壓電效應。切片在受到沿不同方向的作用力時，會產(chǎn)生不同的極化現(xiàn)象。 在每個晶體單元中，它具有3個硅原子，6個氧原子，而氧原子是成對出現(xiàn)靠在一起的。216。216。216。加拉力時，表面產(chǎn)生的電荷符號相反。216。而在垂直x軸平面上，硅原子、氧原子分別被擠出，因此，兩表面出現(xiàn)符號相反的電荷。 這橫向壓電效應。 由于原子排列沿Z－Z軸是對稱的，因此，沿Z－Z軸加力時，原子間的相對位置變化是相同的。 12．電壓放大器、電荷放大器的工作原理及各自的優(yōu)缺點。式中：q—壓電元件所產(chǎn)生的電荷量；C—輸入端等效總電容量，C=Ci+Ca+Cc；其中Ca 為壓電傳感器等效電容，Cc 為電纜形成的雜散電容，Ci 為放電器輸入電容。而。當測量時外力一交變力時，有：，為分析簡單，將L歸一化，得（）電荷q有兩個通路：在R上泄漏形成電壓降，在C上儲有電荷，即：或微分方程的穩(wěn)態(tài)解為：。設放大器為一線性放大器，則放大器輸出優(yōu)點：電路簡單，費用低。②當ω0RC1時，em=Rω0q0，em隨ω0變化，測量誤差大。③在em=q0/C中，C=Ci+Ca+Cc，因此電纜分布電容，放大器輸入電容不穩(wěn)定時，對測量結(jié)果會有影響，實際工作中，應盡量減少Ci、Cc（采用短電纜或驅(qū)動電纜）。根據(jù)當K足夠大時：有，則簡化為優(yōu)點：從上式可知，在一定條件下（Ra、Ri→∞，即傳感器漏電阻，放大器輸入電阻足夠大。C= C=Ci+Ca+Cc足夠?。姾煞糯笃鞯妮敵鲭妷号c輸入電荷成正比，與電纜引線所形成的分布電容無關(guān)。缺點：電路構(gòu)造復雜，造價高。13 磁電式傳感器的工作原理、類型及其應用（張濤）（）答：磁電式傳感器是一種利用電磁感應原理，將運動速度轉(zhuǎn)換為線圈感應電勢的傳感器。當θ=90176。由于這種傳感器直接測量線圈速度，又稱速度傳感器。(b)為角速度型動圈式傳感器的結(jié)構(gòu)。由上式可知，當W、B、A確定時，感應電動勢e與線圈相對于磁場的轉(zhuǎn)動角速度正比。磁電式速度傳感器有兩種絕對式速度傳感器、相對式速度傳感器。