机械工程测试技术■课后作业第一次作业1、P126 3-3试举出你所熟悉的5种传感器,并说明它们的变换原理。
2、下图是使用三根引线引入应变片，从而消除引线的影响。
分析原理。
RL解:HMX用三弓【戏述•氓桥的醫逮定后是黑定的*即樹始梟件刘弘罠=叭（在制作时是不考电引蛛电阻的）便用三引怨时*血+尽 %它_竝 + 心再左=%（耐丰尺*）- &陰+ %）£ _ 吗凡-耳％ + 禺-&）%% —门+&±&_”1 +禺1 -卩尽十屁*凡X咼十尺）-（2瓦十&十局XR严尽）°血讥小尽）廿f nj（Jt -耳）血反应|引钱电RL时电桥输出的吧响・电桥平输时通帚R2与肌捲近（最好足郴等人111此可以減删引战电R1的E喇；便用两引*tBhEe= 2% + %姙£ = 耳民—此（2耐4&）童=用凡二耐氏~~2尽垃° +& ”] +&_）（2垃★ R；十R* ）（& 十尽）（2 & ★仏十RJg + 尽）巩+ R&為叶「顶-2R*R丄废应引険电眠对电桥卷出的妙响，直系散2旳圧佃述的•用此引线电齟的嚮响费尙得到减舸.対比灿上两武町厠2采用丄引纯减巔r引魏电阳对灵墩度的彤*暮当扬=岛时&果量缶忸是氏押万法申十瓏完仝涓瞭引堆业阻村灵嫩醴的礬“h升样项训百魁.3、讨论下图电路采用差动结构后如何：改善系统的线性；减轻温度等干扰的影响；提高检测系统的灵敏度。
r e 应变带来的电阻变化r t温度带来的电阻变化解: 将诩电桥2串臂岂桥逹疔比池1 首先不巷虑匡厦变化引起旳电凰论 对于单誓电携；考虚淳度变化岭世的电阻氐：苛于隼督电樽！=冬心° 4幕+乂・和邛曲墓芯结构厨：程 _________ AR _________T 冲4疋& ■用-ZFR* ----- * -- 5 ----- -斗R疔比上両式可心逐氏潼衣洁问不図銭性耘灵敏度都得到了摄硏H1且法宴等共模干扰的帮吨也漣鐵了幢轻采用盖动皓构启;厅尤上商式虹,采月差动结喝目.第二次作业1、举例说明传感器采用差动式结构的优点解：要举例说明2、试述电涡流传感器的工作原理。
说明如何使用相敏检波电路进行检测及使用相敏检波的优缺点。
解：电涡流传感器是利用电涡流效应原理，将位移等非电量转换为阻抗的变化（或电感的变化，或Q值的变化），从而进行非电量电测的。
一个通有交变电流的线圈，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变磁场H1,当被测导体置于该磁场范围之内，被测导体内便产生电涡流，电涡流也将产生一个新磁场H2, H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生改变。
3、电容传感器有哪些优缺点?答:电容式传感器的优点：（1）输入能量小而灵敏度高(2)精度高达0.01%。
(3)动态特性好，适合测量动态参数。
(4)能量损耗小。
(5)结构简单，环境适应性好(高温、辐射等) 缺点：电缆分布电容影响大，集成电路、双屏蔽传输电缆等降低分布电容的影响。
第三次作业1、什么是压电效应？什么是逆压电效应？答：某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。
压电效应是可逆的，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
2、什么是电荷放大器？它有哪些特点?1）电苟械犬聽等效电路_ c = c j + c r +c,I "*'T \ I' ；叮口穿e垃注-=| =-* 叭必,z；1VI1k-------------------- O低擁at］电艇］kiff«tAS"士卫电荷放大器是一个带电容负反馈的高输入阻抗，高增益的放大器，是压电式传感器的一种专用前置放大器。
能将高内阻的电荷源转变为低内阻的电压源。
特点：理想情况下：电荷放大器的输出电压只与反馈电容的大小、压电体产生的电荷量有关，而与压电体的电容、电缆的电容等无关。
高阻抗变低阻抗输出；输入电压与输入电荷成正比，信噪比高；频带宽，电缆长度变化引起的电容变化，不影响测量灵敏度。
作业存在问题：1、基本都没给出等效电路图和推导过程2、特点这一块，有些属于乱凑：a、具有电压输出功能，使仪器可以配装电压输出型传感器；b、具有一次积分功能，配接压电加速度传感器，除了测量加速度外，还可测速度，配接速度传感器，除了测速度，还可测位移。
（本身就是测位移的）c、体积小，重量轻，稳定可靠。
3、为什么压电传感器不能测量静态量？压电传感器的频率上限和下限主要由什么决定？答：理论上来讲，如果施加在晶片上的外力不变，积聚在极板上的电荷无内部泄漏，外电路负载无穷大，那么在外力作用期间，电荷量将始终保持不变。
但这是不存在的，漏电阻会很快泄放掉其上的电荷。
所以，这类传感器不能用于静态测量。
【存在最主要的问题：很多同学写着压力传感器只有在动态时才有信号输出，静态时，不管受力与否，压力值多大，都没信号输出，所以不能测静态量。
这肯定是属于没有认真思考的】压电传感器的低频响应不好。
主要是受到泄漏电阻（传感器本身与放大器输入电阻）的影响传感器的低频响应可以很低，但就是不能为零（DC）；（2）频率上限压电传感器的频率上限由传感器本身的固有频率限制，一般应为固有频率的三分之一以下。
第四次作业（t,t。
） =E AB（t,t n） E AB（t n,t。
）1、理论推导：答:对曲九B甫神材料构戒的熱电隔冷、熱iKifl度井Sd为mt时的输出岂券沟!E#（『山）三［E』11）匸他也M ▼ ［&J f%） - E*"J直）］-~<f_山）m 2十J」疗」_ E” W£托畀,応}」一(x—fjbi亍+ f \6-％肚< ；J'<迁:A)= -V,-A-.)ln-7±-'-f-片砂e g %所此”+ f* k .. N fF,w—{/ -^) In -^- + I【6 -巧灿+-亿-%”n —"■ + | <*T4- <7j Ufte九' e N a*Jrf/=—(f -f.J In-^T1- + [ i<7, -rriTe N a Jt f一)2、精密仪器中如何避免热电偶效应带来的影响，可采取哪些措施。
答：在精密仪器中，热电偶效应是非常重要的一个需要考虑的内容。
每度几十个微伏的热电势在有些情况下会带来很大的测量误差。
由于温度的变化一般是缓变的，因此可以用电容把这一直流变化的量给去除。
当然，这里的前提是有用信号必须是快变的。
当有用信号也是慢变的时候，可以使用斩波的方法把它加载到高频分量上，从而与温度的变化区分开来。
在设计电路时，还可通过减小温度差、恒温、使用热电势小的导体对来减小热电势的影响。
3、太阳能电池的光接收面正对着太阳具有最大的效率，设计一个使用四象限PSD进行太阳位置追踪的系统，使太阳电池板始终对着太阳。
答题要点：首先给出PSD的工作原理分析，然后设计出追踪框图，并给出相应的分析介绍。
坯F5D旅直于丸記匪电池上*安爰适当旳震进姿宣（采冃这丸孔或考透櫃，且P5D在透欖的后隽而上）.将龙班的平行光寢垄生PSU的中心住直=设竖頁向上为忑料方向.该痙置變体宙两个正交的电机Mh也苇动可在X。
入YOZ平面内转动，电机Ml、龍可由駆动电at的正员实现正反转.停转时能原世自th丈田移动时.聚光点仁置变优宅开申心.产圭电流/ =（/i+/j_（/-+j e）.人=（m, 这曲卩电流经过适当的ftfiflt网第后用于驱动电机Ml、M2转动.转动的方向使G b变卜直至G L为零討録转.这？TPSD （也圧丸壬能卷池）壬对逼怎刁=存在问题：PSD原理分析不清; 未给出控制框图。
第五次作业1、如何设置霍尔元件能实现既能测速又能判断转动方向？请简单说明采用两亍霍尔元件.呈90度电弋角放置：其输出信号相位差为90度，整流为方波后输入计数卷■:具一接入计数器时种荒*计数睜在其上升沿汁数，另一路信号接入増减控制缔*低电平为片」计敌.高电平为减计数.电机正反转时.逋过计敖器的加减计数实f5i辨向.由信号周期可知电机转谨为3=2武fT如下图所示.作业中存在的问题：就是写的比较简单，直接说采用相位差来实现辨向，但真正的实现还要考虑一些东西，比如圆盘上的贴的磁铁从两个霍尔元件中间启动。
2、有一批涡轮机叶片，需要检测是否有裂纹，请举出两种以上方法，并阐明所用传感器的工作原理。
答：（1）超声波探测（2）振动信号频谱分析（3）涡流传感器霍尔元件等对标准件和待测件进行对比分析探测作业中存在的问题：都提到了红外测温探测，但内部裂纹还是很难探测的，毕竟温度分布没有那么不均，对红外热像仪的分辨率要求太高只有两三个同学提到了超声探伤第六次作业：1、将书中整流检波的某一过程分析清楚。
作业中存在的问题：个别同学没有画图；另外可能直接抄书的，不确定是否理解透彻第七次作业1、利用滤波器设计软件filter solution ，设计一个三阶butterworth 滤波器，带通的，50kHz~150kHz分别给出无源和有源的电路原理图，并画出幅频特性。
第八次作业1、详细描述模拟信号到数字信号处理过程中时域与频域的变化过程，并给出步骤中可能会引起信号失真的问题。
第九次作业课本P 仃55-2假定有一个信号x(t)，它由两个频率、相 角均不相等的余弦函数叠加而成。
其数学表达式 为：x(t)L Asi n(啦1 一勺)A sin(① \ - ，求该信号的自由同频相关，不同频不相关得: A ： + Acos -1 COS 22 25-4某一系统的输入信号为x(t)(见图5-25)，若 输出y(t)与输入x(t)相同，输入的自相关函数R x 和 输入一一输出的互相关函数R xy ・之间的关系为 氏=R<yT ，试说明该系统起什么作用？解: S xy (f)二 H(f)S x (f ) H(f)二 S xy (f)/S x (f)S xy (f) = F[R xy (.)]S x (f)二F[R x ( )] =F[R xy ( T)]二 F[R xy ( )]e j TH(f) T相关函数。
解：R x ()。