测试技术模拟题含答案Word文档格式.docx
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工作应变片和补偿片的规格型号相同；
工作应变片和补偿片处于相同温度场中。
2、转轴扭矩的测量方法有哪几种？
试述采用应变原理测量转轴扭矩的原理
及方法。
扭矩测量方法如下：
测量转轴的应变，例如应变式扭矩测量；
测量转轴两横截面的相对扭转角，例如用磁电感应式、光电感应式传感器测量扭矩；
测量轴材料导磁率的变化，例如采用压磁式传感器测量扭矩。
应变式扭矩测量方法如下：
沿与轴线
方向粘贴应变片，应变计的布置及组桥方式应考虑灵敏度、温度补偿及抵消拉、压及弯曲等非测量因素干扰的要求，如图8-1所示。
若沿与轴线
方向轴的应变值为ε1，则扭矩为
式中E——材料的弹性模量；
μ——材料的泊松比；
Wn——材料的抗扭模量。
测量前应做扭矩标定。
若应变仪输出应变为ε仪，则
仪/4
对于实心圆轴
图中电桥输出可经拉线式或电刷式集电装置连接到电阻应变仪。
图8-1
1简述常温固化的箔式应变计安装步骤，说出使用的工具和材料。
（1）检查和分选应变计。
用放大镜做应变计的外观检查，用欧姆表和电桥测量和分选应变计。
（2）试件的表面处理。
用砂纸打磨试件表面，用铅笔画线，用无水酒精或丙酮等试剂清洁表面。
（3）贴片。
用502胶或环氧树脂型粘结剂，用小镊子拨正，上复玻璃纸等不被粘结的薄膜后，挤压出多余的胶水和气泡。
基本固化后，去掉薄膜。
（4）检查。
用放大镜做粘贴质量的外观检查，用兆欧表检查敏感栅与试件的绝缘电阻。
（5）接线。
用绝缘套管保护引线，通过接线端子连接导线。
焊接器材有电烙铁、焊锡、松香等。
（6）检查。
用欧姆表检查电桥各桥臂的阻值。
（7）防护。
用硅橡胶等防护剂防护，用胶带和布带包扎，并在导线上做标记。
8-4应用题
1、一等强度梁上、下表面贴有若干参数相同的应变片，如题图8.1所示。
梁材料的泊松比为μ，在力P的作用下，梁的轴向应变为ε，用静态应变仪测量时，如何组桥方能实现下列读数？
a）ε；
b）（1+μ）ε；
c）4ε；
d）2（1+μ）ε；
e）0；
f）2ε
题图8.2
解：
本题有多种组桥方式，例如图8-3所示。
题图8.3
2、如图8.4所示，在一受拉弯综合作用的构件上贴有四个电阻应变片。
试分析各应变片感受的应变，将其值填写在应变表中。
并分析如何组桥才能进行下述测试：
（1）只测弯矩，消除拉应力的影响；
（2）只测拉力，消除弯矩的影响。
电桥输出各为多少？
题图8.4
解
（1）组桥如图8.5a。
题图8.5
设构件上表面因弯矩产生的应变为ε，材料的泊松比为μ，供桥电压为u0，应变片的灵敏度系数为K。
各应变片感受的弯应变如表8.1-1。
表8.1-1
R1
R2
R3
R4
-με
ε
-ε
με
可得输出电压
其输出应变值为
（2）组桥如图8.5b。
设构件上表面因拉力产生的应变为ε，其余变量同
（1）的设定。
各应变片感受的应变如表8.1-2。
表8.1-2
输出应变值为
3、用YD－15型动态应变仪测量钢柱的动应力，测量系统如题图10.6所示，若R1=R2=120Ω，圆柱轴向应变为220με，μ=0.3，应变仪外接负载为Rfz=16Ω，试选择应变仪衰减档，并计算其输出电流大小。
（YD－15型动态应变仪的参数参见表8.3-1和8.3-2。
）
表8.3-1YD-15应变仪衰减档位
衰减档位置
1
3
10
30
100
衰减档总电阻（Ω）
600
衰减档用电阻（Ω）
200
60
20
6
信号衰减比（％）
33
3.3
量程（με）
±
300
1000
3000
10000
表8.3-2YD-15应变仪输出及灵敏度
匹配电阻（Ω）
12,2
16
50
输出灵敏度（mA/με
0.25
0.093
0.025
0.01
10（mV/με）
满量程输出（mA）
25
9.3
2.5
±
1（V）
电桥输出应变
由题表8.3-1选衰减档3。
由题表8.3-2可知16Ω负载时的灵敏度为0.093mA/με，于是，输出电流的幅值
I=
4、用三轴45°
应变花测得受力构件一点的应变值为：
ε0=–267με，ε45=–570με，ε90=79με，已知材料的弹性模量E＝1.96×
105Mpa，μ＝0.3，试计算主应力大小和方向。
它们与零度应变计的夹角分别为：
5、用三角形应变花测得受力构件某点的应变值为：
ε0=400με，ε60=–250με，ε120=–300με，已知材料的弹性模量E＝1.9613×
105Mpa，μ＝0.3,试计算主应力大小和方向。
6、应变电桥如图8-7所示，其中R1，R2为应变计（R=120Ω，K=2）；
若分别并联Ra=200kΩ，Rb=60kΩ，Rc=20kΩ，各相当于多少应变值输出？
图8-7
7、在一特性常数A=5με/N的等强度梁上，安装应变计如图8-8，若悬臂端加载P=20N，泊松比μ=0.25，根据图8-9中贴片和组桥方式，填写静态应变测量时的仪器读数（με）。
R9，R10为温度补偿片。
图8-8
150
-150
-400
125
图8-9
8、用应变计测量一个小轴的扭矩，测量系统框图如图8-10，试在图8-11中表示如何布片和组桥，要求电桥的灵敏度最高并消除附加弯曲和拉、压载荷的影响。
已知小轴直径D=25mm，弹性模量E=2×
105MPa，泊松比μ=0.25；
应变仪灵敏度K=10mV/με，满量程输出为±
1V，衰减档位置如表8-1所示；
由A/D和PC构成虚拟仪器，设定其满量程输出为±
1000με。
（抗弯截面模量为0.1D3，抗扭截面模量为0.2D3。
应变仪的特性参数如表8-1，8-2。
当小轴加载扭矩为T=50Nm时，请选择应变放大器增益档，如果把显示值标定为输入扭矩，标定系数应为多少？
图8-10
图8-11
布片和组桥方式参见图8-1。
轴的扭转公式为：
于是，可以求得
=
ε=4ε45=4×
100=400με
I=Kε=10×
400=4000mV
衰减档位置10，输出电压为
U0=4000/10=400mV
显示应变ε0=U0×
1000με/1000mV=400με
9、用应变计测量一模拟小轴的扭矩，测量系统框图如图8-12，电桥电源电压为15V，应变计灵敏度系数为2.0。
试在图8-11中表示如何布片和组桥，要求电桥的灵敏度最高并消除附加弯曲和拉、压载荷的影响。
已知小轴直径D=30mm，弹性模量E=2×
105MPa，泊松比μ=0.28；
应变放大器有1，10，100，1000等4个增益档，其电压放大倍数分别为1，10，100，1000，满量程输出为±
5V；
由A/D和PC构成虚拟仪器，A/D输入范围为±
5V，虚拟仪器对应的显示值是±
5000mV。
图8-12
mV
选增益1000，输出电压为
标定系数K=50/1778=0.02812N-m/mV
10、设计一圆筒形拉（压）力传感器，如何布片组桥才能消除加载偏心的影响，并由最大可能的灵敏度？
最大负荷P=9.8kN时，电桥输出的应变值为1150με，若材料的弹性模量E=1.96×
105MPa，泊松比μ=0.25，且设定此传感器弹性元件的内径为20mm，试确定传感器弹性元件的外径。
解：
布片和组桥方式见图8-13所示。
试件的实际应变值
ε=ε′/[2（1+μ）]=1150/[2（1+0.25）]=460με
图8-13
负荷等式为：
0.785（D2–d2）Eε=9800
0.785（D2–202）×
10-6×
1.96×
105×
106×
460×
10-6=9800
于是，有D=23.2mm
11、减速器速比为i=3.5，输入轴直径d=50mm，输出轴直径D=80mm，利用应变计按扭矩测量方法测得输入轴应变读数εd=700με，输出轴应变读数εD=540με，两轴材料相同，布片接桥相同，求减速器的机械效率。
因为
所以，机械效率
η=（ω2T2）/（ω1T1）=（εDD3）/（iεdd3）=（540×
803）/（3.5×
700×
503）=0.9
12、见图8-14所示，力P作用在一个悬臂梁上（该梁的各种参数均为已知），试问如何布片、接桥和计算才能测得P？
图8-14
把P分解成Px和Py，并在梁上布片，如图8-15（a）所示。
测量Py的组桥方式如图8-15（b）所示，测量Px的组桥方式如图8-15（c）所示。
P力的大小：
P=（Px2+Py2）1/2
图8-15
P与Px之间的夹角：
θ=arctan（Py/Px）
13矩形横截面的发动机连杆承受拉力N（示意图如图8.16所示）。
为了测量拉力，如何布片组桥才能消除加载偏心和温度变化的影响，并有最大可能的灵敏度？
已知最大负荷Nmax=10kN，电桥的供桥电压U0=12V，材料的弹性模量E=2×
105MPa，泊松比μ=0.25，连杆的横截面积A=100mm2，应变计的灵敏度系数K=2，该电桥的最大输出电压是多少？
图8.16
布片组桥如图8.17所示。
图8.17
应变
电桥输出电压
放大器的增益：
G=5/（7.5×
10-3）=667
或
GdB=20lg667=56.5dB
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