机械工程测试技术课后题答案(清华出版-韩建海主编)

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《机械工程测试技术》习题答案第一章:略。第二章:2.1略。2.2略。2.3解答:因为5310410102010510FEEARSR所以32101200.24RSR2.4解答:由于线性电位器空载时满足:CBCBABRUxABRU,即CBCB150mm30k12VRUxCBOAB2212V8V33150mmRxxUUUUURAB(1)当O0VU时,100mmx(2)当10~140mmx时,O7.2V~3.2VU2.5解答:(1)126632608.85103.14410(110)4.9410pF0.310AC(2)31264.941010052.5/m10CSSS格(3)3124.941010052.5nSCSS格2.6解答:因为12ZZZ,22232()40(24003010)85.32ZRL所以12o12410()0.23V42285.32ZZuuZuZZZ2.7解答:qxoff1000.550mV1000SaquCC2.8解答:由输出波形图可知,输出信号频率15150Hz0.1f旋转轴的转速为:6060150750r/min12fnZ2.10解答:晚上无光照时,流过光敏二极管D1V的电流很小,A点为低电位,晶体管1V截止、2V导通,继电器K线圈通电,常开触点1K吸合,路灯点亮。白天有光照时,流过光敏二极管D1V的电流增大,A点电位升高,晶体管1V导通、2V截止,继电器K线圈断电,常开触点1K断开,路灯熄灭。D2V为继电器K提供放电回路,保护晶体管V2。第三章:3.1略。3.2解答:设运放反相输入端电势为Ua,R3左边电势为Uo,右端电势为Ut则有综上由于12435RRRRR,且53RR,则运算放大器A输出电压为3.3解答:设计的I/V转换电路如下图所示(答案不是唯一的)ou2RbU4R3RAΔi1Riu由图可知:i1uiR,22oib33(1)RRuuURR取1250R,则4~20mAi,对应i1~5Vu,o0~10Vu,即22b3322b33(1)10(1)510RRURRRRURR解得:2332RR,b5V3U,取320kR,则230kR,423//12kRRR3.4略。3.5解答:(1)由题3.5图可知,为了测量拉力P,电桥应满足相加特性,接桥如下图所示UoU1R4R3R2R(2)电桥输出电压为:o13241324()()44UUURRRRSR由于12500,3410.3500150则6o12(1)2(10.3)500101.3mV22UUS3.6解答:为了实现一次性贴片,测量弯矩M和测量轴向力P布片相同,如下图所示PM1R2R3R4R(1)欲测量弯矩M接桥如下图所示UoU1R4R3R2R(2)欲测量轴向力P接桥如下图所示UoU1R4R3R2R3.7解答:由题3.7图可知,并联aR、bR和cR时产生的电阻变化量分别为6aa612010//1200.014412010RRRR5bb5120510//1200.0288120510RRRR5cc512010//1200.14412010RRRR因为RSR,所以并联aR、bR和cR时产生的应变分别为aa0.0144602120RSRbb0.02881202120RSRcc0.1446002120RSR3.8略。3.9解答:mc()(10030cos220cos6)cos2xtftftftccccc100cos215cos2()15cos2()10cos2(3)10cos2(3)ftfftfftfftfftm()xt所包含的各频率分量及幅值分别为幅值10015151010频率(kHz)1010.59.511.58.53.10解答:m11()(1cos)cos100cos100cos101cos9922xtttttt带通滤波器的幅频特性为:2211()1(2100)1(100)Af带通滤波器的相频特性为:()arctan(2100)arctan(100)f当100时,()1A,()0当101时,1()2A,()4当99时,1()2A,()4调幅波通过带通滤波器后的输出为22()cos100cos(101)cos(99)4444ytttt3.11解答:由题3.11图得:io()()utiRut,o()dutiCdt,则oio()()()dututRCutdt令RC,并对上式求拉普拉斯变换得:io()(1)()UssUs(1)滤波器的传递函数、频率响应函数、幅频特性和相频特性表达式分别为1()1Hss1()1Hjj21()1()A()arctan()(2)当输入信号i10sin1000ut时,即1000,幅频特性和相频特性分别为2362111()21()1(10001010)A36()arctan()arctan(10001010)4滤波器的输出信号为()52sin(1000)4ytt3.12略。3.13略。3.14略。第四章:4.1解答:12sin(30)2ofttt4.2解答:错误!未找到引用源。的周期为错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。的周期为错误!未找到引用源。,则:tetxt10cos2的周期为1/10。4.3解答:已知矩形单位脉冲信号tx0的频谱为2sin0cAX,又知错误!未找到引用源。是tx0经以T为周期的周期延拓,幅值放大A倍,即错误!未找到引用源。由傅里叶变换时域卷积性质,错误!未找到引用源。的频谱函数为:4.4解答:已知单个矩形脉冲01tu00tttt的频谱函数为:fU02sinftc余弦信号的傅里叶变换为:000212cosfffftf又知错误!未找到引用源。t错误!未找到引用源。则:错误!未找到引用源。的傅里叶变换为错误!未找到引用源。其中:错误!未找到引用源。4.5解答:设错误!未找到引用源。是宽度为2、幅度为1的三角波信号,由于错误!未找到引用源。可由两个单位脉冲方波错误!未找到引用源。的卷积求得,即错误!未找到引用源。,错误!未找到引用源。的傅里叶变换为:错误!未找到引用源。,由傅里叶变换的时域卷积性得:错误!未找到引用源。的傅里叶变换为:错误!未找到引用源。,利用傅里叶变换的线性和展缩特性可得错误!未找到引用源。的傅里叶变换为:错误!未找到引用源。4.6解答:2201TxxtdtTtdtxtxTRTx01ˆ所以有x2=错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。x2=错误!未找到引用源。=6400则其均方根值为:804.7解答:2201TxxtdtT错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=X2/2则其均方根值为:X/错误!未找到引用源。4.8解答:01TxxtdtT错误!未找到引用源。=02201TxxtdtT错误!未找到引用源。=X2/24.9略。第五章:5.1解答:由引用误差nnnΔ100%100%xxxx可得,两温度计的绝对误差分别为1n1n1Δ0.5%300=1.5Cx2n2n2Δ1%120=1.2Cx两支温度计的相对误差分别为11Δ1.5100%=100%=1.5%10022Δ1.2100%=100%=1.2%100由于第二支温度计比第一支温度计的相对误差小,因此应选用第二支温度计。5.2本题解法不是唯一的,答案也有所差别。若用平均法求拟合直线:解答:将数据整理如下拉力F/N01020304050平均应变/10-6180160240320400理论应变ˆ/10-60.4380.33160.23240.13320.03399.93设拟合直线方程为:01ˆaaF由上表可得01012413309603120aaaa求得010.437.99aa则拟合直线方程为:ˆ0.437.99F传感器的灵敏度为:617.9910/NSa最大偏差max(0.437.9930)22812.13L传感器的线性度为:L12.13100%3%400传感器的滞后量为:H252228100%6%4005.3解答:由2211Δ()1121()1()AT可得当5sT时,21Δ()18.5%21(0.35)5A当1sT时,21Δ()158.6%1(20.35)A当2sT时,21Δ()132.7%21(0.35)2A5.4解答:幅值误差不大于5%,即222111()0.951()1(2)1(200)Af由此解得:523s5.5解答:(1)由/u()1e20%tyt解得u28.96sln[1()]ln[10.2]tyt(2)由/u()1e95%tyt解得uln[1()]8.96ln[10.95]26.84styt5.6解答:由题意可得,炉温的表达式为:5405002()520sin52020sin240xtttT当40时,2211()0.7871()1(10)40A()arctan()arctan(10)0.66540(1)()520200.787sin(0.665)52015.74sin(0.665)4040yttt(2)()arctan()0.665rad(3)()0.6658.47s/40t5.7解答:由1()1Hjj可知,该一阶系统的时间常数1s,幅频特性和相频特性分别为2211()1()1()A()arctan()arctan()(1)当1时,1(1)2A,(1)45当3时,1(3)10A,(3)71.6稳态输出信号为:210()cos(45)cos(3116.6)450yttt(2)不失真条件为:()A=常数,()=常数本题(1)(3)AA幅值失真,(1)(3)13相位失真,即测量结果波形失真。(3)输出信号的幅频谱如下图所示()Y1300.350.065.9解答:22222222nn11Δ()115.3%(10.6)40.70.6[1()]4()An22n2(/)20.70.6Δ()arctanarctan52.71()10.6/5.10解答:由2222nn1()[1()]4()A,n2n2(/)()arctan1()/可得当0时,022221()0.975(10.5)40.70.5A0220.70.5()arctan43.310.5当03时,022221(3)0.409(11.5)4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