機械工程測試技術習題答案-資料下載頁

【導讀】2-1．什么是信號？信號處理的目的是什么？2-2．信號分類的方法有哪些？2-3．求正弦信號??tAtx的概率密度函數p。/T，對信號進行傅里葉復指數展開。們可以方便地選取-T/2≤t≤T/2作為計算區間。注意上式中的括號中的項即sin(n?0T1)的歐拉公式展開，因此，傅里葉序列系數可表示為。2-6．設為周期信號x的傅里葉級數序列系數，證明傅里葉級數的時移特性。此式表明，周期矩形脈沖信號的傅里葉變換是一個離散脈沖序列，集中于基頻0?處，其脈沖強度為01/4TT?被)(sintc的函數所加權。于，各諧頻點不是有限值，而是無窮大的脈沖，這正表明了傅里葉變換所得到的是幅值譜密度。可將符號函數看為下列指數函數當a?

　　

【正文】 附加推力。運動微分方程可表示為： ? ? 0)/()/()4/( 1221232141 ???????? llxcllxmlxdxm ???? ?? 于是，固有振動頻率 )//()/4/( 21232121222 llmmlcldp ??? ?? p0?1c c 2 e?c 1 c 3Xc k 題圖 86 題圖 87 ? 1x m 86 在非接觸的位移（或間隙）測量儀器中，常常利用有皺紋的圓筒 — 波紋管作為增張器（放大器），波紋管中內部壓力的微小變化將引起它的長度有相對大的改變，圖示為用于自動檢驗零件 橢圓度的波紋管變換器簡圖。質量為 m 的圓筒 4 懸掛在儀器外殼 1 中剛度為 c 1 的平板彈簧 2上，圓筒 4 同剛度為 c 2的波紋管 5 剛性連接，波紋管中的壓力由導管 6 供給。預緊力 f0和儀器的調節用剛度為 c 3 的彈簧 7 實現，當被檢驗的尺寸超出允許范圍時，觸點 8中的一個發生閉合并產生挑出廢品的信號。 在把零件送往檢驗時，為了減小儀器振動衰減的時間，在測量系統中引入粘滯摩擦阻尼器 3，阻尼器的阻尼力與移動速度成比例，即 F=α x， 。設波紋管中壓力的變化與測量端和零件之間間隙的變化成比例，即 Δ p/p0=（ e/δ ）Asinω t，式中 e— 偏離圓柱形狀的振幅， δ — 零件和頂端之間的間隙，ω — 零件的角速度，A— 系數。試作出儀器的振幅 — 頻率特性曲線，并求測量動態誤差不超過被測量值177。 10%的角速度ω的范圍（也即這樣的范圍，在該范圍內，質量 4 振動的振幅與靜偏離的差不大于10%）。 86 解：圓筒 4 的運動微分方程具有形式 pFxcccxxm ?????? )( 321??? ? （ a） 或者 tBxpxnx ?s i n2 20 ??? ??? （ b） 式中 cmn /75/2 ?? ? 2432120 )( ?????? cmcccp 220 /)/( cMme A FpB ???? 靜偏離 MMKBx cT ?? 圓筒振動頻率和振幅的關系具有形式 ? ? 2/122022020 )/2()/1(/ ???? pnpxx cT ?? 在所研究的情況 ???pn 或者 ? ? 2/1202020 )/()/1(/ ???? ppxx cT ?? 這函數的曲線表示在圖上（曲線 2） 在那表示 出了測量動力誤差的允許范圍（線陰影部分）其方程表示為 ??cTxx 允許范圍和振幅 —— 頻率特性曲線的相交點給出被檢驗零件角速度的最大許可值120m a x ??? cp? 傳感器負載VCR R 1C 1 題圖 88 題圖 810 幅頻特性曲線 幅頻特性曲線 87 解：是基于 eX ＝ X － rX 因為 X 是絕對運動， rX 是相對運動，而 eX 是牽連運動，有 x＝ tX ?sin , rx = tXr ?sin , tXx ee ?sin? re xxx ?? 即 tX ?sin = tXe ?sin + tXr ?sin 故 X = eX + rX eX ＝ X － rX 因為矢量式才正確，若僅從標量關系出發則將得出錯誤結果，因它們之間存在著相位差。 88 某測振儀器的頻響曲線如圖所示，問可否用該儀器來進行振動測量，為什么？又，在振動測量中，能夠正確反映或記錄簡諧振動的傳感器，是否就一定能正確反 映或記錄一般的周期振動，為什么？ 88 解：有所得試驗波形應進行波形修正反演處理。因從頻響曲線知該儀器所測波形不滿足不失真測量的兩個條件。即各次諧波的幅值放大同樣的倍數和各次諧波的相位正比于各次諧波的頻率。為此，需對所測波形進行頻譜分析，分出它的各個組成頻率分量，然后由測式系統的頻響曲線（幅頻特性和相頻特性）的各對應值進行修正，最后再把各修正后的分頻波形合成器來即可得出相應的真實波形。 即 實測波形 tAtxi ii???31 sin)( ? 修正反演后的波形 )153s i n()452s i n(65)120s i n(34)( 030201 ?????? tAtAtAtx ??? 又，一定能。這是基于波形的付氏基數分解和疊加原理而確定的。 89 當用共振法測定阻尼系統的固有頻率，且用壓電式加速度計進行拾振時，是否所測得的加速度共振頻率就是該系統的固有頻率，為什么？ 89 解：通常所說的共振，是指當激振頻率到達某一特定值時，振動量的幅值達到極大值的現象。但從以上分析可以看出，振動位移、速度、加速度響應的幅值，其各自到達極大值時的頻率是各不相同的。一般情況下，共振頻率并非就是固有頻率。只有在弱阻尼條件下，三種共振頻率以及有阻尼自由振動頻率才接近于系統的固有頻 率。但是，只有速度共振頻率才真正與系統的固有頻率相等。加速度幅值為 ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 22222222222212 ?????????nMFnMFBnn ?????? 加速度幅值的極值條件為 22 2121 ????? ???? nn 二者不相等，可見加速度共振頻率不是該系統的固有頻率。 810 壓電式加速度傳感器有一 Re— Ce負載，跨接如圖所示。傳感器的等效電路由電容 C串接一電壓源 V=q/C 。式中 q 為傳感器中所產生的電荷， R 為傳感器的漏電阻。當 V1=V0時， q從靜止起有一量值為 Q 的階躍變化。求從階躍變化開始時的 V1（ t）。（可用拉普拉 斯變換法進行求解） 810 解：設 i 為電容 C 的電流 ,則各電流相加有 dtdUCRURUi 11111 ??? 又 111110 10 1 )(11 UdtdtdUCRURUCUi dtCU tt ?????? ?? KCUUCdtURRUCq t ?????? ? 1110 11 )11( 式中 K 為積分常數，當ｔ＝０時考慮方程的值即可求得 KCUUC ???? 00100 01 )( UCCK ??? 故 01110 11 )()()11( UCCUCCdtURRq t ?????? ? 將上列方程進行拉氏變換并考慮到當 01 UU? 時 q 從零起有一量值為 Q 的階躍變化 S UCCsVCCS sVRRSQ 011111 )()()()()11( ?????? 整理后得 ?????? ?????????????CCRRSCCQUCCRRSCCQUCCsV1110111011/1/1()()()11()()()( 利用拉氏反變換即得 ?????? ? ?????111101 )( )(e xp)]/([)( RRCC tRRCCQUtU 第九章習題解 求證式（ 917）。 證明： 式 (917) 如下： ? ? ?????? ??? ?? 10101 1lg10 pept LLL 表示分貝減量 L? 是總聲壓級 ptL 和背景噪聲聲壓級 peL 之差的函數，從總聲壓級中扣除此分貝減量就得到聲源聲壓級 psoL LLL ptpso ??? psopt LLL ??? 202202 lg10lg10pppp sot ?? 2022202 lg10lg10p pppp ett ??? 222lg10ett pp p??2211lg10tepp?? (1) ? 22lg10tepp 202202 lg10lg10pppp te ?? ptpe LL ?? ? ? ? 1022 10 pept LLtepp ??? （這是將兩均方聲壓和它們的聲壓級聯系在一起的重要關系式） (2) 將式 (2)代入式 (1)，就得到公式 (917) ? ? ?????? ??? ?? 10101 1lg10 pept LLL 聲場中某點的瞬時聲壓為 ? ? ? ? ? ? ? ?tAtAtAtp ??? 2 0 0 0s i n400c o s100s i n 321 ??? 式中 PaA 21 ? ， PaA ? ， PaA 13 ? 。求該點的均方聲壓 p2，聲壓 p，聲壓級 Lp， A 聲級 LA。 解：正弦信號的有效值是其峰值的 22 ? PaA 21 ? ? Pap 21 ? , 221 2 Pap ? ? PaA ? ? Pap ? , 222 Pap ? ? PaA 13 ? ? Pap 223 ? , 223 Pap ? 測點的均方聲壓為 ???? pppp 2Pa 聲壓為 ??p Pa 聲壓級為 ? ? 102 25202 ???? ?ppL p dB 三個不同頻率聲波的聲壓級分別為 ? ? 97102 2lg10 251 ??? ?pL dB ? ? 102 252 ??? ?pL dB ? ? 91102 253 ??? ?pL dB 將這三個聲壓級合成也可以得到聲場該點的聲壓級 ? ? ????pL dB 三個聲波的頻率分別是 50、 200 和 1000Hz ，由教科書的圖 97， A計權網絡在這些頻率處的衰減量分別為 11 和 0dB，所以 6730971 ???AL dB(A) ???AL dB(A) 910913 ???AL dB(A) 測點的 A聲級是 1AL ， 2AL ， 3AL 合成的結果。由于 1AL 與 2AL 之差大于 10dB(A)， 2AL 與 3AL之差也接近 10dB(A)，所以合成的近似結果是 913 ?? AA LL dB(A)。 還可以用公式（ 912）作較精確的計算 ? ? ????AL dB(A) 兩個結果相差小于 dB(A)。 可以看出，由于 A計權較大地衰減了低頻聲波，經 A計權后的 A聲級 LA比聲壓級 Lp 降低了 7 個多分貝。 . 聲場中某測點附近有 3個聲源，同時發聲時測得 A聲級為 92dB（ A）； 1號聲源停止， 3號聲源發聲時測得 A聲級為 （ A）； 2號聲源停止， 3 號聲源發聲時測得 A聲級為 （ A）。求各聲源單獨發聲時產生的 A聲級（不計聲場背景噪聲） 。 解： 1 號聲源停止時，聲級為 dB(A)。視其為本底噪聲聲級，聲級差為 ?? dB(A)，根據圖 93 所示曲線，扣除值 2??L dB(A)，所以 1 號聲源單獨發聲時產生的聲級為902921 ???AL dB(A)。 2 號聲源停止時，聲級為 dB(A)。按式 (915)， 2 號聲源單獨發聲時產生的聲級 ? ? ???AL dB(A) 3 號聲源同時發聲時聲級是 dB(A)， 2 號單獨發聲時的聲級為 。聲級差為 ?? dB(A)，按式 (917) 扣除值 1lg10 ???? ?L dB(A) 所以 3 號聲源單獨發聲時產生的聲級為 ???AL dB(A)。 將 90、 和 81 dB(A)合成，校驗以上計算 ? ? 92101010lg10 ????AL dB(A)。 . 測得某風機的 1 倍頻程各頻帶聲壓級如下： 1 倍