测试技术模拟题含答案

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8 力和扭矩的测量

8-1单选题

1、关于轮辐式弹性元件，下列叙述中有误的是（）。

(A) 轮辐式弹性元件对加载方式不敏感，抗偏载性能好；

(B) 轮辐式弹性元件测向稳定，是剪切受力的弹性元件；

(C) 在各轮辐上下表面分别安装应变计；

(D) 应变计分别安装在轮辐的侧面。

2、在工程结构上粘贴应变计时，（）的做法是不适当的。

(A) 贴片前用细砂纸交叉打磨试件，用4H铅笔划线，用丙酮檫净表面；

(B) 粘贴后用兆欧表测量绝缘电阻；

(C) 接线后采用硅胶作应变计的保护；

(D) 在环境温度下使用酚醛树脂粘接剂粘贴应变计。

3、在复杂受力情况下的单向应力测量中，如果试件材料的泊松比为0.3，利用电桥的加减特性或桥臂电阻的串、并联最大可以使拉压力测量的读数增加到实际应变的（）倍。

(A) 2 ；(B) 1.3 ；(C) 1.6；(D) 4

8-2填空题

1、在平面应力状态下测量主应力，当主应力方向完全未知时，使用（）应变化。

2、测量转轴扭矩时，应变计应安装在与轴中心线成（）的方向上。

3、在转轴扭矩测量中，（）集电装置结构简单，使用方便，但是许用的线速度较低。

8-3 简答题

1、以单臂工作为例，说明在进行电阻应变测量时，消除温度影响的原理和条件？

把工作应变片和补偿片接在相邻桥臂，利用电桥的加减特性消除温度的影响。

条件是被测件与粘贴完补偿片温度的补偿板的材料相同；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 45±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 45±方向轴的应变值为ε1，则扭矩为

n

n W E W T μετ+=

=11

式中 E ——材料的弹性模量；

μ——材料的泊松比； W n ——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

εε=1仪/4

对于实心圆轴

3

3

2.016

D D W n ≈=

π

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u 0，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

R 1 R 2 R 3 R 4

-με

ε -ε

με

)]1(2[41

]()([4100μεμεμεεε+=--+--=

K u K u u y

其输出应变值为 )1(2με+ (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

R 1 R 2 R 3 R 4 -με

ε ε

-με

可得输出电压

)]1(2[41

]()([4100μεμεεμεε+=--+--=

K u K u u y

输出应变值为 )1(2με+

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R 1=R 2=120Ω，圆柱轴向应变为220με，μ=0.3，应变仪外接负载为R fz =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8.3-1 YD-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） 600 600 600 600 600 衰减档用电阻（Ω） 600 200 60 20 6 信号衰减比（％） 100 33 10 3.3 1 量程（με）

±100

±300

±1000

±3000

±10000

匹配电阻（Ω）

12,2

16 20 50 1000 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

±1（V ）