1.传递函数是指零初始条件下输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。(√)
2.传递函数既描述了系统的动态性能,也说明了系统的物理结构。(×)
3.幅频特性和相频特性共同表达了测量系统的频率响应特性。
4.测量系统的动态特性一般可以从时(间)域和频(率)域两方面进行分析。
5.用试验测定动态参数的方法有频率响应法、阶跃响应法、随机信号法。
6.测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示,试说明串联环节、并联环节及反馈联接的传递函数的表示方法。
答:串联环节:
并联环节:
正反馈环节:
负反馈环节:
7.试述测量系统的动态响应的含意、研究方法及评价指标。
答:含义:在瞬态参数动态测量中,要求通过系统所获得的输出信号能准确地重现输入信号的全部信息,而测量系统的动态响应正是用来评价系统正确传递和显示输入信号的重要指标。研究方法:对测量系统施加某些已知的典型输入信号,包括阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、斜升信号,通常是采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应,以了解测量系统的动态特性,以此评价测量系统。
8.某一力传感器拟定为二阶系统,其固有频率为800Hz,阻尼比为0.14。问使用该传感器)()()()()()()()()(21sHsHsZsXsYsZsXsTsH===
)()()
()()()()()(2121sHsHsXsYsYsXsYsH+=+==)
()(1)()()()(sHsHsHsXsYsHBAA-==)()(1)()()()(sHsHsHsXsYsHBAA+==
作频率为400Hz正弦变化的外力测试时,其振幅和相位角各为多少?
解:
()2222411+-=
nnAωωξωωω()222280040014.0480040011+-=31.1≈
()212
--=nnarctgωωωωξω2800400180040014.02--=arctg6.10-≈
=-=πτωτωωAA则s41071.7-≤τ(2)%81.2)1071.7250(111)(111)(1)(242≤+-=+-
=-=-πωτωωAA
τ取7.71×10-4时,-=-=-=-62.13)1071.7250()(24πωτωarctgarctg
相位误差小于等于13.62°
10.用传递函数为1/(0.0025s+1)的一阶系统进行周期信号测量。若将幅值误差限制在5%以下,试求所能测量的最高频率成分,此时相位差是多少?
解:s0025.0=τ,%5)0025.0(111)(11
1)(1)(22≤+-=+-=-=ωωτωωAA
则)/(5.131srad<ω或Hzf9.202/=<πω
相位差:-=-=-=2.18)0025.05.131()(arctgarctgωτω
11.对某二阶系统进行动态标定时,测得最大过冲Ad=1.5以及在响应曲线上由n个周期取平均值的衰减周期Td=2s。试求该系统的阻尼比及系统固有频率。
ε=√
1
(πlnAd)
2
+1
=√
(π
ln1.5
)
=0.128
ωn=
2π
Td√1ε2
=
2×√10.1282
=3.17Hz
第3章
1.在任何测量中都存在误差,这是绝对的。(√)
2.绝对误差和相对误差均可为正值或负值。(√)
3.在测量中不可能消除系统误差。(×)
4.测量值与真值之差称为误差。
5.就大多数测量而言,其随机误差都服从正态分布规律。
6.论述系统误差产生的原因及消除方法。
答:系统误差是由某些具有规律性的、影响程度可以确定的因素所引起的,如仪器本身及其安装使用方法、环境条件、测试人员的操作习惯等(其中,仪器误差:测量仪器本身不完善或老化所产生的误差;安装误差:测量仪器的安装和使用不正确而产生的误差;环境误差:测量仪器使用环境条件与仪器使用规定的条件不符而引起的误差;方法误差:测量方法或计算方法不当所形成的误差,或是测量和计算所依据的理论本身不完善等原因而导致的误差;操作误差:也称人为误差,观察者先天缺陷或观察位置不对或操作错误而产生的误差。)消除方法:①根源控制,每一次测量之前都应该对测量过程可能产生系统误差的环节作详细分析,正确选择、安装、调整和操作测量仪器,严格遵守使用环境条件要求。②预检法,也称校准法,预先检定测量仪器的系统误差,制作误差曲线或者校准曲线,以之修正或校准实际测量结果。③交换法,测量过程通过变换某些条件(如被测对象的位置等),使产生系统误差的因素相互抵消,达到减小或消除误差的方法。
7.随机误差正态分布曲线有何特点。
1)单峰性。概率密度峰值出现在被测量的平均值附近,即误差接近零位置;且标准差σ越小,曲线越狭窄陡峭。
2)对称性。绝对值相等、符号相反的随机误差出现的概率相等。
3)抵偿性。由上述对称性可以推断,当重复测量次数无限多(n→∝)时,正负误差互相抵偿,即随机误差的平均值趋于零。意味着增加重复测量次数可以减小测量结果的随机误差。
8.直接测量疏失误差计算的一般步骤。
答:一般步骤:①剔除疏失误差。②修正系统误差。③最后在确定不存在疏失误差与系统误差的情况下,对随机误差进行分析和计算。其中随机误差的计算步骤为:1.计算平均值;2.计算平均值与测量值的偏差;3.计算均方根误差和极限误差;4.计算算术平均值的均方根误