工程测试的技术复习内容.docx

1、工程测试的技术复习内容总复习本课程基本任务是学习各种几何量、机械量的测量原理、测量方法和测试系统的构成，培养学生掌握常见物理量检测的方法和仪器工作原理，具备根据具体测试对象、测试要求、测试环境选择合适测量原理和测量方法的能力，具备设计简单测试系统的能力。为后续课程的学习，从事工程技术工作打下坚实的理论基础。 课程的教学内容与基本要求（一）检测技术基础1检测方法和检测误差概述2检测装置的基本特性3常用传感器4信号及其描述教学的重点与难点（1）熟悉检测方法的分类。（2）熟练掌握测装置的静态特性；不失真测试的条件；传感器的选用原则。（3）掌握周期信号与离散频谱。（4）熟悉随机信号的主要特征参数。（二

2、）几何量误差检测1零件的几何量误差2尺寸误差的测量3角度的测量4直线度误差的测量5圆度误差的测量6同轴度误差的测量7跳动误差的测量教学的重点与难点（1）掌握角度的测量，直线度误差的测量，圆度误差的测量，同轴度误差的测量，表面粗糙度的测量（2）了解跳动误差的测量。（三）应变和力的测试1应变的测试2力的测试3扭矩的测量教学的重点与难点（1）掌握机械工程中常用的测力传感器。（2）掌握扭矩的测量方法。（四）位移的测量1常用位移传感器及测量电路2位移测量实例教学的重点与难点（1）掌握常见位移传感器及测量电路。（五）机械振动的测试1测振传感器2振动的激励和激振器教学的重点与难点（1）熟悉常见测振传感器。（

3、2）了解振动的激励（六）运动速度和转速的测量1运动速度的测量2转速的测量教学的重点与难点（1）熟悉运动速度的测量方法。（2）掌握常用的测速方法。（七）压力与流量的测量1压力的表示方法及单位2压力传感器3压力测量仪表的选择和使用4流量的测量教学的重点与难点（1）掌握压力的表示方法及单位。（2）熟悉压力传感器。（3）熟悉流量的测量。（八）其他物理量的测量1温度的测量2无损检测技术教学的重点与难点（1）掌握常用的温度传感器。（2）理解无损检测的方法。 复习题（A）一、填空1.常用的金属电阻应变片有丝式和 箔式 两种。其工作原理都是基于 应变片发生机械变形时，其电阻值发生变化 。2.压电式测力传感器的

4、工作原理是基于压电效应 ，它的敏感元件多采用石英晶体 。3.确定性信号可分为周期信号和非周期信号。非周期信号可分为准周期信号和瞬变信号。4.形状误差是被测实际要素对其理想要素的变动量，而理想要素的位置应符合 最小 条件。如果被测实际要素与其理想要素相比较能完全重合，表示形状误差为 零 。5.热电阻温度传感器的工作原理是基于 金属的热电阻效应 ，即金属的电阻率随 温度 的变化而变化。6.示值范围为0150V的电压表，当其示值为100.0V时，测得电压实际值为99.4V，则该电压表的引用误差为 0.4% 。7.根据测量误差的特征，可将误差分为三类：系统误差、 随机误差 和 粗大误差 。8.涡流式传

5、感器的变换原理是利用金属体在交变磁场中的 涡流效应 ；涡流式传感器的工作对象必须是 金属导体 。9.检测装置中，要实现不失真测试，即要求输出波形与输入波形精确的一致，测试装置的频率响应特性应分别满足 A（）=A0=常数 和 （）=-t0 。 10.使用分度值为0.02mm/1000mm的水平仪，桥板节距为200mm，水平仪读数值为5格，则以线性值表示的误差值f为 20 m。二、选择1.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（ C ）的输出。A.电阻 B.电容 C.电压 D.电感2.通常采用的压力敏感元件有（ D ）。A.柱形弹性元件 B.环形弹性元件 C.梁形弹性元件 D.波登管3.压电式

6、加速度传感器是（ ）信号的传感器。A.适于测量任意 B.适于测量直流C.适于测量缓变 D.适于测量动态4.用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可（ ）。A.增加锤头硬度 B.增加敲击力 C.增大锤重 D.减小冲击力5.选择二阶装置的阻尼比=0.60.8，其目的是（ ）。A.阻抗匹配 B.接近不失真条件 C.减小输出量 D.增大输出量三、名词解释1.导体的热电效应.：把两种不同材料的导体两端相连组成闭合回路，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。如果在回路中接入一个毫安表，则表头指针会发生偏转，这种现象称为热电效应2.霍尔效应：在置于磁场中的导体或半导体里通入电流，若电流于磁场垂直，则

7、在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电位差，这种现象称为霍尔效应。3.光或声的多普勒效应: 当波源或观察者相对于介质运动时，观察者所接收到的波的频率不同于波源的频率，这种现象称为光或声的多普勒效应。4.逆压电效应: 将某些单晶体或多晶体陶瓷置于电场中，其几何尺寸将发生变化，外电场消失，变形也随之消失，这种由于外电场作用导致物质产生机械变形的现象，称为逆压电效应。5.圆度误差: 圆度误差是实际被测圆轮廓对所选定的基准圆圆心的最大半径差。四、简答题1.周期信号频谱的特点是什么？答：周期信号频谱的特点：1）离散性。2）谐波性。每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，不存在非整数倍的频率分量。3）衰减性

8、。各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比。工程中常见的周期信号，其谐波幅度总趋势是随谐波次数的增高而减小的。2.压力的定义是什么？什么叫绝对压力？什么叫相对压力？在国际单位制（SI）中压力的单位是什么？答：压力的定义是流体介质在单位面积上的作用力。绝对压力以绝对零值（绝对真空）为基准的压力。相对压力或称表压力，是以地方大气压为基准的压力。在国际单位制（SI）中压力的单位为帕（Pa）。3.精度的定义是什么？如何区分精密度、准确度和精确度。答：测量结果与真值接近的程度称为精度。精密度、准确度和精确度的区别：精密度表示测量结果中随机误差的大小程度，既在一定条件下多次重复测量时，所得结果彼此之间的

9、符合程度。准确度反映测量结果中系统误差的大小程度。精确度反映系统误差与随机误差的综合，即测量结果与真值的一致程度。五、计算题1.用一支镍铬镍铝热电偶测炉温。其热电动势EAB（t，20）=18.140mV，参考端温度为20，问热电偶热端温度是多少？已知EAB（20，0）=0.798mV，EAB（450，0）=18.513mV，EAB（460，0）=18.938mV，EAB（470，0）=19.363mV2.用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期为1s、3s和4s的正弦信号，问幅值误差将是多少？复习题（A）一、填空题（每题2分，共20分）1.箔式；应变片发生机械变形时，其电阻值发生变化2.

10、压电效应；石英晶体3.周期信号；准周期信号4.最小；零5.金属的热电阻效应；温度6.0.4% 7.随机误差；粗大误差8.涡流效应；金属导体9.A（）=A0=常数；（）=-t010.20二、选择题（每题2分，共10分）1C 2D 3D 4A 5B 三、名词解释（每题4分，共20分）1.答：把两种不同材料的导体两端相连组成闭合回路，当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。如果在回路中接入一个毫安表，则表头指针会发生偏转，这种现象称为热电效应。2.答：在置于磁场中的导体或半导体里通入电流，若电流于磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电位差，这种现象称为霍尔效应。3.答：当波源或观察

11、者相对于介质运动时，观察者所接收到的波的频率不同于波源的频率，这种现象称为光或声的多普勒效应。4.答：将某些单晶体或多晶体陶瓷置于电场中，其几何尺寸将发生变化，外电场消失，变形也随之消失，这种由于外电场作用导致物质产生机械变形的现象，称为逆压电效应。5.答：圆度误差是实际被测圆轮廓对所选定的基准圆圆心的最大半径差。四、简答题（ 每题8分，共24分）1答：周期信号频谱的特点：1）离散性。2）谐波性。每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，不存在非整数倍的频率分量。3）衰减性。各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比。工程中常见的周期信号，其谐波幅度总趋势是随谐波次数的增高而减小的。2答：压力的定义

12、是流体介质在单位面积上的作用力。绝对压力以绝对零值（绝对真空）为基准的压力。相对压力或称表压力，是以地方大气压为基准的压力。在国际单位制（SI）中压力的单位为帕（Pa）。3答：测量结果与真值接近的程度称为精度。精密度、准确度和精确度的区别：精密度表示测量结果中随机误差的大小程度，既在一定条件下多次重复测量时，所得结果彼此之间的符合程度。准确度反映测量结果中系统误差的大小程度。精确度反映系统误差与随机误差的综合，即测量结果与真值的一致程度。五、计算题（8+8+10，共26分）1解：由中间温度定律得：EAB（t，0）= EAB（t，20）+ EAB（20，0）=18.140mV+0.798mV=1

13、8.938mV而 EAB（460，0）=18.938mV所以，热电偶热端温度是460。2.解：当周期为T=1s时 1-.?当周期为T=3s时， 带入下列公式，原先的数据是错的 1-.?当周期为T=4s时 ， 带入下列公式，原先的数据是错的 1-.?复习题（B）一、填空1.用某仪器测量某信号时的信噪比为60dB，此时表示信号电压与干扰电压之比（Vs/Vn）为 。2.传感器一般由 敏感元件 、 传感元件 和其他辅助元件组成。3.信号按其变化规律可分为 确定性信号 和随机信号两大类。非确定性信号可分为平稳随机信号和 非平稳随机信号 。4.使用分度值为0.01mm/m的水平仪，桥板节距为200mm，水

14、平仪读数值为11格，则以线性值表示的误差值f为 m。5.现代工业对齿轮传动的精度要求可归纳为四项：传递运动准确性， 传动平稳性 ， 承载均匀性 ，传动侧隙。6.金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用 导体形变引起电阻的变化 ，后者利用 半导体电阻率变化引起电阻变化 。7.电感式传感器可分为 自感式 和互感式两大类。互感式传感器是利用 变压器 原理。8.电容式传感器有三种基本形式，即变极距型、 变面积 型和 变介电常数 型。9.磁电式速度传感器有绝对式和相对式两种，前者测量被测对象的 绝对振动速度 ，后者测量两个运动部件之间的 相对振动速度 。10.热敏电阻温度传感器的工作原理是

15、基于 半导体的热电阻效应 。二、判断题1.在任何一次测量中，系统误差和随机误差一般都同时存在的，而且它们之间并不存在严格的界限，在一定条件下还可以互相转化。（ ）2.用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可增加敲击力。（ ）3.交流电桥可以将电阻、电容、电感参量的变化转换成电压或电流的变化。（ ）4.压电式加速度传感器既可测量静态量，也测量动态量。（ ）5.一种均质材料可以形成热电偶的，它形成的闭合回路有热电现象。（ ）三、名词解释1.角度测量的“封闭原则”.答：测角中要遵守封闭准则。一个圆当是360，圆分度首尾相接，其间距误差fi的总和为零。一个四边形内角之和为360，一个三角形三个内角之

16、和为180。如果测量结果不符合上述的封闭条件，就应当进行必要的数据处理。2.正压电效应答：当某些单晶体或多晶体陶瓷在一定方向上受到外力作用而发生变形，在某两个对应的晶体面上，会产生符号相反的电荷，当外力去掉后，电荷也消失：作用力改变方向时，电荷的极性也随之改变，这种现象称为正压电效应。3.发光二极管答：发光二极管是一种将电能转变成光能的半导体器件，简称LED4.脉冲激振答：脉冲激振又称锤击法。通常用一个带有力传感器的脉冲锤敲击被激对象，同时测量激励和响应。5.形状误差平定原则中的“最小条件”指的是什么？答：形状误差平定原则中的“最小条件”指的是被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小四、简答

17、题1.扭矩测量的一般方法有那些？ 答：扭矩测量的一般方法有：1）反作用力矩测量法。2）通过测量扭力轴变形扭转角来测量扭矩的方法。3）通过测量扭力轴应变来测量扭矩的方法。2.测量误差的主要来源有那些？答：测量误差的主要来源有：基准件误差，测量装置误差，方法误差，环境误差和人员误差等。3.测量器具的选择原则？ 答：为了保证被测零件的质量，提高测量精度，应综合考虑测量器具的技术指标和经济指标，具体有如下两点：1）按被测工件的外形、部位、尺寸的大小及被测参数特性来选择测量器具，使选择的测量器具的测量范围满足被测工件的要求。2）按被测工件的公差来选择测量器具五、计算题1.铂铑30铂热电偶的E（1084.

18、5，0）=13.697mV，而铂铑6铂热电偶的E*（1084.5，0）=8.354mV，则当以铂铑30和铂铑6组成热电偶时，在相应温度下的热电势值是多少？解：由参考电极定律得： 当以铂铑30和铂铑6组成热电偶时，在相应温度下的热电势值EAB（T，T0）为：EAB（T，T0）= E（1084.5，0）-E*（1084.5，0）=13.697-8.354=5.343 mV2.对于铂电阻温度计来说，在0650的温度范围内，温度为t时的铂热电阻Rt值可用式R=R0(1+At+Bt2)来表示，如果铂的电阻值在0、100、400时分别为25.0、34.6、61.68，写出电阻与温度的关系式。.解：由题中已

19、知条件得：R100=R0(1+At+Bt2)=25.0(1+A100+B1002)=34.6 R400=R0(1+At+Bt2)=25.0(1+A400+B4002)=61.68由两式联立求解得： A=3.89710-3 B=-5.73310-7所以，Rt= 25.0 (1+3.89710-3t-5.73310-7t2) 复习题（B）一、填空题（每题2分，共20分）1.10002.敏感元件；传感元件3.确定性信号；非平稳随机信号4.225.传动平稳性；承载均匀性6.导体形变引起电阻的变化；半导体电阻率变化引起电阻变化7.自感式；变压器8.变面积；变介电常数9.绝对振动速度；相对振动速度。10.

20、半导体的热电阻效应。二、判断题（每题2分，共10分）1、 2、 3、 4、 5、三、名词解释（每题4分，共20分）1.答：测角中要遵守封闭准则。一个圆当是360，圆分度首尾相接，其间距误差fi的总和为零。一个四边形内角之和为360，一个三角形三个内角之和为180。如果测量结果不符合上述的封闭条件，就应当进行必要的数据处理。2.答：当某些单晶体或多晶体陶瓷在一定方向上受到外力作用而发生变形，在某两个对应的晶体面上，会产生符号相反的电荷，当外力去掉后，电荷也消失：作用力改变方向时，电荷的极性也随之改变，这种现象称为正压电效应。3.答：发光二极管是一种将电能转变成光能的半导体器件，简称LED。4.答

21、：脉冲激振又称锤击法。通常用一个带有力传感器的脉冲锤敲击被激对象，同时测量激励和响应。5.答：形状误差平定原则中的“最小条件”指的是被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。四、简答题（ 每题8分，共24分）1答：扭矩测量的一般方法有：1）反作用力矩测量法。2）通过测量扭力轴变形扭转角来测量扭矩的方法。3）通过测量扭力轴应变来测量扭矩的方法。 2答：测量误差的主要来源有：基准件误差，测量装置误差，方法误差，环境误差和人员误差等。 3答：为了保证被测零件的质量，提高测量精度，应综合考虑测量器具的技术指标和经济指标，具体有如下两点：1）按被测工件的外形、部位、尺寸的大小及被测参数特性来选择测量器

22、具，使选择的测量器具的测量范围满足被测工件的要求。2）按被测工件的公差来选择测量器具。 五、计算题（6+10+10，共26分）1解：由参考电极定律得： 当以铂铑30和铂铑6组成热电偶时，在相应温度下的热电势值EAB（T，T0）为：EAB（T，T0）= E（1084.5，0）-E*（1084.5，0）=13.697-8.354=5.343 mV2.解：由题中已知条件得：R100=R0(1+At+Bt2)=25.0(1+A100+B1002)=34.6 R400=R0(1+At+Bt2)=25.0(1+A400+B4002)=61.68由两式联立求解得： A=3.89710-3 B=-5.73310-7所以，Rt= 25.0 (1+3.89710-3t-5.73310-7t2)