《機械工程測試技術課后答案第二章.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械工程測試技術課后答案第二章.doc（4頁珍藏版）》請在人人文庫網上搜索。
2-1 一個測試系統與其輸入和輸出間的關系各有哪幾種情形？試分別用工程實例加以說明。答：測試系統與輸入、輸出的關系大致可以歸納為以下三類問題：(1) 當輸入和輸出是可觀察的或已知量時，就可以通過他們推斷系統的傳輸特性，也就是求出系統的結構與參數、建立系統的數學模型。此即 系統辨識 問題。(2) 當系統特性已知，輸出可測時，可以通過他們推斷導致該輸出的輸入量工程測試與信號處理第二版課后答案，此即濾波與預測問題，有時也稱為載荷識別問題。(3) 當輸入和系統特性已知時，則可以推斷和估計系統的輸出量，并通過輸出來研究系統本身的有關結構參數，此即系統分析問題。2-2什么是測試系統的靜特性和動特性？兩者有哪些區別？如何來描述一個系統的動特性？答：當被測量是恒定的或是緩慢變化的物理量時，便不需要對系統做動態描述，此時涉及的就是系統的靜態特性。測試系統的靜態特性，就是用來描述在靜態測試的情況下，實際的測試系統與理想的線性定常系統之間的接近程度。靜態特性一般包括靈敏度、線性度、回程誤差等。測試系統的動態特性是當被測量（輸入量）隨時間快速變化時，輸入與輸出（響應）之間動態關系的數學描述。靜特性與動態性都是用來反映系統特性的，是測量恒定的量和變化的量時系統所分別表現出的性質。
系統的動態特性經常使用系統的傳遞函數和頻率響應函數來描述。2-3傳遞函數和頻率響應函數均可用于描述一個系統的傳遞特性，兩者有何區別？試用工程實例加以說明。答：傳遞函數是在復數域中描述系統特性的數學模型。頻率響應函數是在頻域中描述系統特性的數學模型。2-4 不失真測試的條件時什么？怎樣在工程中實現不失真測試？答：理想情況下在頻域描述不失真測量的輸入、輸出關系：輸出與輸入的比值為常數，即測試系統的放大倍數為常數；相位滯后為零。在實際的測試系統中，如果一個測試系統在一定工作頻帶內，系統幅頻特性為常數，相頻特性與頻率呈線性關系，就認為該測試系統實現的測試時不失真測試。在工程中，要實現不失真測試，通常采用濾波方法對輸入信號做必要的預處理工程測試與信號處理第二版課后答案，再者要根據測試任務的不同選擇不同特性的測試系統，如測試時僅要求幅頻或相頻的一方滿足線性關系，我們就沒有必要同時要求系統二者都滿足線性關系。對于一個二階系統，當時，測試裝置選擇阻尼比為0.60.8的范圍內，能夠得到較好的相位線性特性。當時，可以用反相器或在數據處理時減去固定的180相位差來獲得無相位差的結果，可以認為此時的相位特性滿足精確測試條件。2-5 進行某動態壓力測量時，所采用的壓電式力傳感器的靈敏度為90.9nC/MPa ，將它與增益為0.005V/nC的電荷放大器相連，電荷放大器的輸出接到一臺筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度為20mm/V。
試計算這個測試系統的總靈敏度。當壓力變化為3.5MPa時，記錄筆在記錄本上的偏移量是多少？答：由題意知此系統為串聯系統，故 而 =90.9nC/MPa ，=0.005V/nC,=20mm/V故可得=9.09mm/MPa2-6用時間常數的一階系統（傳遞函數H(s)=1/（1+s）去測量周期分別為1s、2s和5s的正弦信號，問各種情況的相對幅值誤差是多少？解： 由題意可得一階系統幅頻特性表達式為一階系統相頻特性表達式為又 求得 所以相對幅值誤差=所以計算可得周期分別為1s、2s和5s的正弦信號，相對幅值誤差分別是58.6% ，32.7% ，8.5% 。2-7 將200Hz正弦信號輸入到一階系統進行調理，要求通過該系統后信號的幅值誤差小于5%。問該系統的時間常數應為多少？若輸入200Hz的方波信號，時間常數又應是多少？解：一階系統幅頻特性表達式為由題意要求，相對幅值誤差0.05即0.95，將代入，可得2-8 試說明二階系統阻尼比多用0.60.8的原因。答：從不失真條件出發分析， 在0.707左右時，幅頻特性近似常數的頻率范圍最寬，而相頻特性曲線最接近直線。2-9將溫度計從20的空氣中突然插入80的水中，若溫度計的時間常數=3.5s ，求2s后的溫度計指示值是多少？解： 設溫度計的輸入為單位階躍信號，故 則 則 計算可得 =46.12-10 一溫度計可視為時間常數為15s的一階系統，攜帶此溫度計的氣球以5m/s的上升速度通過大氣層。
設大氣層溫度按每升高30m下降0.15的規律變化，氣球用無線電將溫度和高度的數據發送回地面。在3000m處所記錄的溫度為-1。問實際出現-1的真實高度是多少？解： 設溫度計的輸入為單位斜坡函數，則 則 求拉氏逆變換得 因為氣球在3000m時所需時間為600秒，代入得y=585秒 即氣球在3000m處記錄的溫度實際是溫度計在585秒時的溫度，而此時的高度為而在3000m處的溫度應該比-1還要低2-11 設某力傳感器可作為二階震蕩系統處理。已知傳感器的固有頻率為800Hz，阻尼比=0.14，問使用該傳感器做頻率為400Hz的正弦測試時，其幅值比A()和相角差各為多少？若該系統的阻尼比=0.7，問A()和又將如何變化？解： 已知傳感器為二階振蕩系統，故可得二階系統幅頻特性為二階系統相頻特性為令=0.14 ，= 2*800 ，=2*400 可得 A(400)= 1.31 =10.57再令=0.7 ，= 2*800 ，=2*400 可得A(400)= 0.97 =43.032-12 某測試系統的頻響函數為：H()=1/（1+0.05），當輸入信號為x（t）=+cos(300t-/4)時，求系統的穩態響應，并列出時域求輸出響應的步驟。解：由已知條件可知 輸入信號可分為兩個部分 ： x（t）=（t）+（t）則（t）=和（t）=cos(300t-/4)可得 其中 =0.05 所以 又 其中 =0.05 300所以最后得： =+
