Вопросы и ответы

 

TooL Тульский Государственный Университет Основы научных исследований

/ Тестовые вопросы по основам научных исследований и технике эксперимента (ОНИТЭ) и ответы на них

.doc

http://www.studfiles.ru/preview/597957/

Математическая модель процесса или объекта - это…

- система математических соотношений, описывающих изучаемый процесс или объект.

Математическое моделирование - это …

- процесс использования математической модели объекта или процесса для имитации его функционирования.

Этапы экспериментальных исследований:

- постановка задачи, информационный анализ, составление плана эксперимента, проведение эксперимента, обработка данных эксперимента, анализ и научное объяснение результатов.

"Черный ящик" с позиций кибернетики - это …

- система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь входные и выходные величины, а внутренние процессы в ней неизвестны.

Параметры оптимизации при выполнении оптимизирующих исследований - это …

- выходные параметры объекта или процесса, для экстремального значения которых устанавливается сочетание входных параметров.

Условия проведения однофакторного эксперимента.

- Выходные параметры объекта определяются при дискретном изменении одного из входных параметров при зафиксированных других факторах.

Чему равно количество серий опытов при однофакторном эксперименте с k входными факторами.

- Математической комбинации количеств точек эксперимента по k факторам.

Из каких элементов состоит, в общем случае, исследовательский комплекс.

- Датчика, блока согласования с усилителем, усилителя, прибора визуализации или регистрации электрического сигнала, блока питания, органов настройки и управления.

Что такое тарировка исследовательского комплекса.

- Установление точной функциональной зависимости между входным сигналом, фиксируемым датчиком, и выходным сигналом на приборе визуализации или регистрации.

В каких случаях в исследовательском комплексе применяется тарировочный коэффициент.

- В случае линейной тарировочной функции комплекса.

Что такое датчик измерительного комплекса.

- Устройство, воспринимающее измеряемый параметр и преобразующее его в сигнал, удобный для передачи, преобразования, обработки или хранения, но не поддающийся непосредственному восприятию наблюдателем.

Что такое измерительный преобразователь.

- Устройство, называемое также датчиком, воспринимающее измеряемый параметр и преобразующее его в сигнал, удобный для передачи, преобразования, обработки или хранения, но не доступное для прямого наблюдения.

Какие из перечисленных преимуществ характерны датчикам с электрическим выходным сигналом.

- Высокое быстродействие; коммуникабельность; возможность автоматизации измерения и обработки результатов; многофункциональность и гибкость.

Группы датчиков по принципу действия:

- генераторные или активные и параметрические или пассивные.

Что такое генераторные датчики?

- Преобразователи неэлектрических величин непосредственно в электрический сигнал, т. е. генерирующие электрическую энергию.

Что такое параметрические датчики?

- Преобразователи неэлектрических величин в параметр электрической цепи - сопротивление, индуктивность, емкость и т. п.

Какие из перечисленных измерительных датчиков являются только генераторными?

- Пьезоэлектрические, индукционные, фотоэлектрические, термоэлектрические.

Какие из перечисленных измерительных датчиков являются только параметрическими?

- Электроконтактные, потенциометрические, механотронные, тензорезисторные.

Что такое передаточная (градуировочная) характеристика датчика?

- Зависимость выходной величины - электрического сигнала - от входного (контролируемого) параметра.

Что такое "чувствительный элемент" датчика?

- Передаточный конструктивный элемент, увеличивающий чувствительность измерительного преобразователя или предотвращающий контакт его с контролируемой средой.

Что такое явление "гистерезиса" передаточной характеристики датчика? Чем оно вызвано.

- Отличие передаточной характеристики при разном направлении измеряемого параметра. Вызвано влиянием люфтов и зазоров в механических соединениях.

Какие дополнительные требования предъявляются к элементам исследовательского комплекса для изучения быстроизменяющихся процессов.

- Высокие собственные динамические характеристики, минимальные амплитудные и фазовые погрешности переходных процессов в приборах комплекса.

Следует ли учитывать влияние "посторонних" вибраций и тряски, извне воздействующих на исследуемый объект? Требования к приборам.

- Обязательно учитывать как факторы, вызывающие динамические погрешности эксперимента. Требования к приборам как для исследований быстропротекающих процессов.

Принцип действия потенциометрических датчиков.

- Контролируемый неэлектрический параметр первоначально преобразуется в линейное или круговое движение движка реостата, что изменяет его выходное электрическое сопротивление.

В чем преимущества мостовых электрических схем включения параметрических датчиков.

- Увеличение чувствительности и устранение начального тока (напряжения) при отсутствии измеряемого сигнала.

Что такое погрешность квантования потенциометрического датчика и чем она обусловлена?

- Погрешность квантования имеет место в проволочных реостатных датчиках и обусловлена дискретным изменением выходного сопротивления на сопротивление 1 витка реостата.

Какой эффект используется в тензорезисторных датчиках?

- Явление тензоэффекта - изменения активного сопротивления проводников при их механической деформации (растягивании или сжатии).

Каким соотношением определяется коэффициент тензочувствительности тензорезистора?

- Отношением относительного изменения сопротивления тензорезистора (DR/R) к относительной его деформации (Dl/l).

Какие конструктивные типы тензорезисторов используются в датчиках исследовательских комплексах?

- Проволочные, фольговые и полупроводниковые.

В чем преимущества и недостатки полупроводниковых тензорезисторов?

- Они имеют сильно развитый тензоэффект, значительно превосходящий проволочные тензодатчики, но имеют малую механическую прочность и нелинейность характеристики.

Как необходимо располагать тензорезисторы на поверхности чувствительного элемента?

- Вдоль направления максимальных сжимающих и растягивающих напряжений.

Каким образом обеспечивается термостабилизация датчиков на тензорезисторах?

- Установкой на чувствительном элементе 4 тензорезисторов, 2 из которых служат для термокомпенсации измерительных тензорезисторов и наклеиваются в места отсутствия деформаций или поперек им.

Принцип создания многокомпонентных измерительных датчиков.

- Использование в датчике нескольких измерительных преобразователей, работающих только при возникновении сигнала (нагрузки) в определенном направлении.

Преимущества датчиков с тензорезисторами.

- Простота конструкции, высокая чувствительность, безынерционность, небольшие экономические затраты.

На каком физическом принципе основаны электромагнитные датчики?

- На изменении физических характеристик магнитной цепи при механическом воздействии на элементы этой цепи.

Какие электромагнитные датчики называются индуктивными?

- Датчики, преобразующие перемещение элементов магнитопровода в изменение индуктивности.

Какие датчики называются дроссельными?

- Индуктивные датчики, имеющие только одну катушку.

Изменения каких параметров магнитной цепи используются в дроссельных индуктивных датчиках?

- Изменение воздушного зазора, площади поперечного сечения магнитопровода или положения вводимого сердечника (соленоидные датчики).

Какие датчики называются трансформаторными?

- Индуктивные датчики, имеющие две катушки и использующие эффект наведенной индукции.

Изменения каких параметров магнитной цепи используются в трансформаторных индуктивных датчиках?

- Изменение воздушного зазора, площади поперечного сечения магнитопровода или положения одной из катушек датчика.

Возможно ли включение дроссельного индуктивного датчика в дифференциальную мостовую схему?

- Нет.

Какой физический принцип использован в магнитоупругих датчиках.

- Изменение магнитной проницаемости сердечника из некоторых ферромагнитных материалов под воздействием механической деформации.

Делятся ли магнитоупругие датчики по конструкции на дроссельные и трансформаторные. Если да, то в чем их различие?

- Да. Дроссельные имеют одну катушку, трансформаторные 2 и более.

Какие из индуктивных датчиков имеют более высокую чувствительность, дроссельные или трансформаторные?

- Трансформаторные.

Какие датчики называются индукционными (магнитоэлектрическими)? К какому типу они относятся?

- В которых скорость изменения измеряемого механического параметра преобразуется в ЭДС индукции. Датчики генераторные.

К какой группе датчиков относятся пьезоэлектрические и на каком эффекте они основаны?

- К группе генераторных датчиков. Используется пьезоэлектрический эффект - образование электрических зарядов в некоторых материалах при их механической деформации.

Что такое пьезомодуль и его физический смысл.

- Показатель пьезоэффекта. Равен отношению электрического заряда в пьезоэлементе (датчике) к приложенной нагрузке.

Можно ли включать пьезодатчик напрямую в измерительный (регистрирующий) прибор?

- Нет. Выходная мощность пьезоэлектрических датчиков очень мала, поэтому датчик включается через усилитель.

Физический эффект, используемый в термоэлектрических датчиках (термопарах).

- Явление возникновения в спаянных или сваренных разнородных проводниках (электродах) термозависимой электродвижущей силы (ЭДС).

От чего зависит значение термо-ЭДС в термоэлектрических датчиках?

- От разности температур горячего и холодного спаев и материала электродов.

Каким образом повысить точность термоэлектрических датчиков (термопар)?

- Поместить холодный спай термопары в специальный термоконстантный сосуд.

На каком физическом эффекте основаны датчики термосопротивления (термометры сопротивления)?

- На зависимости электрического сопротивления металлов от температуры.

Принцип действия механотронного датчика (механотрона).

- Электронный преобразователь механических величин в электрический сигнал в виде радиоэлектронной лампы, анод которой механически смещается относительно катода.

Показатель чувствительности механотронного датчика.

- Отношением изменения анодного тока к величине перемещения анода в лампе.

Какие датчики относятся к "навешиваемым" конструкциям?

- Датчики, устанавливаемые без внедрения в исследуемый объект.

Какие датчики относятся к "встраиваемым" конструкциям?

- Непосредственно закрепляемые на деталях исследуемого объекта.

Механические факторы, влияющие на условия эксплуатации датчиков:

- деформации, вибрации, ударные нагрузки.

Температурные факторы, влияющие на условия эксплуатации датчиков:

- величина и колебание температуры в месте установки датчиков, вызванные атмосферными условиями, трением, токовым нагревом.

Факторы среды, влияющие на условия эксплуатации датчиков:

- наличие в зоне датчика пыли, абразивных частиц, стружки, загазованность, пожаро- и взрывоопасность.

Что означает «обыкновенное» конструктивное исполнение датчиков?

- Возможность эксплуатации при отсутствии повышенных механических, температурных и других воздействий со стороны объекта.

Что означает «специальное» конструктивное исполнение датчиков?

- Возможность эксплуатации при повышенных механических, температурных и других воздействиях со стороны объекта.

Что означает вибропрочное конструктивное исполнение датчика?

- Способность противостоять разрушающему действию вибрационных нагрузок и сохранять работоспособность после их воздействия.

Что означает ударопрочное конструктивное исполнение датчика?

- Способность противостоять разрушающему действию ударных нагрузок и сохранять работоспособность после их воздействия.

Что означает виброустойчивое конструктивное исполнение датчика?

- Способность выполнять свои функции в пределах технических характеристик в процессе воздействия вибраций в определённом диапазоне частот, амплитуд и ускорений.

Что означает температуропрочное конструктивное исполнение датчика?

- Способность противостоять разрушающему действию высоких или низких температур и сохранять работоспособность после их воздействия.

Что означает температуроустойчивое конструктивное исполнение датчика?

- Способность выполнять свои функции с сохранением характеристик при воздействии температур в заданном диапазоне.

В чём различие влагозащищённого и герметического конструктивного исполнения датчиков?

- Влагозащищённое исполнение предохраняет от попадания внутрь датчика воды без избыточного давления (брызг), а герметичное - при полном погружении в воду на определённую глубину.

Как называется конструктивное исполнение датчиков, защищённых от воздействия магнитных и электрических полей?

- Экранированное.

Что отражает конструктивный параметр датчика - порог чувствительности (разрешающая способность)?

- Минимальное изменение контролируемой величины, вызывающее изменение выходного сигнала.

Что отражает конструктивный параметр датчика - зона нечувствительности?

- Максимальное изменение контролируемой величины, не вызывающее изменения выходного сигнала.

Что отражает конструктивный параметр датчика - чувствительность?

- Отношение изменения выходного сигнала к вызывающему его изменению контролируемой датчиком величины.

Что называется стабильностью выходной характеристики датчика?

- Качество датчика, отражающее неизменность во времени его метрологических свойств.

Что называется вариацией выходного сигнала датчика?

- Разность между значениями выходного сигнала при встречных направлениях изменения входного сигнала.

Что называют усилителем в исследовательском комплексе?

- Любое радиотехническое устройство, выполняющее увеличение поданного на него электрического тока, напряжения или мощности.

На каких электронных компонентах строят усилители исследовательских комплексов?

- На радиолампах, транзисторах и интегральных микросхемах.

На какую полосу усиливаемых частот должен быть рассчитан усилитель исследовательского комплекса?

- В зависимости от полосы частот исследуемого сигнала в объекте.

Что в электронном усилителе называется коэффициентом усиления по напряжению?

- Отношение выходного напряжения к входному.

Что в электронном усилителе называется коэффициентом усиления по току?

- Отношение тока на выходе к току на входе.

Что в электронном усилителе называется коэффициентом усиления по мощности?

- Отношение выходной мощности к мощности входного сигнала.

Как определяется коэффициент усиления многокаскадного усилителя?

- Произведением коэффициентов усиления всех каскадов.

Во сколько раз усиливается сигнал в усилителе, если его коэффициент усиления 60 децибелл?

- В 1000 раз.

Во сколько раз усиливается сигнал в усилителе, если его коэффициент усиления 40 децибелл?

- В 100 раз.

Что называется номинальной выходной мощностью усилителя?

- Наибольшая мощность, при которой искажения не превышают допустимой величины.

Что называется чувствительностью усилителя?

- Напряжение или ток на входе усилителя, при котором получают номинальную выходную мощность.

Что характеризует «полоса пропускания» частот в усилителе?

- Нижняя и верхняя границы частот сигнала, в пределах которых коэффициент усиления изменяется не больше заданной техническими условиями величины.

С чем связаны нелинейные искажения в усилителе?

- С нелинейностью вольт-амперных характеристик некоторых радиоэлектронных элементов усилителя.

Как определяется «коэффициент нелинейных искажений» усилителя?

- Как отношение среднего геометрического значения амплитуд напряжений (токов) всех гармоник к амплитуде напряжения (тока) основной частоты.

Какие гармоники основного сигнала вызывают наибольшие нелинейные искажения в усилителе?

- Вторая и третья гармоники.

Что отражает коэффициент частотных искажений усилителя?

- Отношение коэффициента усиления на средней частоте к коэффициенту усиления на минимальной или максимальной частоте.

Основные принципы повышения надёжности многоканальных усилителей исследовательских комплексов?

- Блочность конструкции, резервирование каналов.

Какие типы стрелочных индицирующих приборов применяются в исследовательских комплексах?

- Гальванометры (показывающие), амперметры, вольтметры.

Важнейшие параметры шкальных приборов.

- Предел измерения тока или напряжения, класс точности.

Какова особенность шкальных приборов высокого класса точности (до класса 0,5 включительно)?

- Они оснащаются зеркальной шкалой.

Зачем точные шкальные приборы оснащаются зеркальной шкалой?

- Для уменьшения погрешности отсчёта, связанной с неперпендикулярностью взгляда.

Какой элемент конструкции шкальных приборов может двигаться при измерениях?

- Или стрелка, или шкала.

Что показывает аналоговая шкала стрелочного прибора?

- Непосредственно измеряемую физическую величину.

Что такое «безразмерная шкала» стрелочного прибора?

- Это шкала с градуировкой в относительных единицах, не имеющих отношения ни к измеряемому физическому параметру, ни к преобразованной электрической величине.

Что такое «косвенная шкала» стрелочного прибора при измерении неэлектрических величин?

- Это шкала с градуировкой в электрических величинах, требующая тарировочного графика для определения неэлектрической величины.

Что такое «комбинированная шкала» стрелочного прибора?

- Это несколько шкал, выполненных одна под другой, что позволяет фиксировать как электрические, так физические величины.

Какую информацию несут шкалы стрелочных приборов, помимо отсчётных значений?

- Класс точности, тип измерительного механизма, вид тока или напряжения, безопасность и рабочее положение в пространстве.

Какая информация на шкалах стрелочных приборов напрямую влияет на точность измерений?

- Класс точности и рабочее положение при измерении.

Что называют «аналого-цифровым преобразователем»?

- Электронное устройство, преобразующее измеряемое напряжение или ток в цифровую форму данных (число).

Что называют «цифро-аналоговым преобразователем»?

- Электронное устройство, преобразующее цифровые данные (число) в напряжение или ток, соответствующие по величины этому числу.

Что такое «мультиметр»?

- Это измерительный прибор, позволяющий измерить достаточно большое количество видов электрических величин.

Что такое осциллограф?

- Электронный прибор, позволяющий визуально наблюдать закономерность изменения измеряемой электрической величины во времени.

Можно ли на экране однолучевого осциллографа наблюдать два разных электрических процесса?

- Можно, за счёт специального коммутатора входных сигналов.

Принцип действия двухканальных электронных осциллографов?

- Внутренняя последовательная коммутация двух разных электрических сигналов системой строчной развёртки (через строку).

Принцип действия двухлучевых электронных осциллографов?

- Комбинирование фактически двух независимых осциллографов в одном приборе с общей специальной электронно-лучевой трубкой.

Что такое «запоминающие осциллографы»?

- Это электронные осциллографы, имеющие люминофорный слой с длительным «послесвечением».

Область использования «запоминающих осциллографов»?

- Быстропротекающие импульсные процессы.

Как «стереть» изображение на «запоминающем осциллографе»?

- Подачей «размагничивающего» импульса на люминофорный слой (экран).

Сроки «запоминания» формы сигнала в «запоминающем осциллографе»?

- От нескольких минут до нескольких дней.

Принцип перьевых самописцев и область их применения.

- Запись электрических малоинтенсивных величин как функции времени на специальных бумажных рулонных или дисковых носителях.

Может ли один перьевой самописец записывать несколько процессов и, если да, то на каком принципе?

- Да, используя принцип коммутации входных сигналов на одном пишущем узле.

Для каких целей были разработаны светолучевые самописцы (осциллографы)?

- Для многоканальных измерений и записи быстропротекающих процессов.

Основной измерительный элемент светолучевые самописцев (осциллографов), его принцип действия?

- Стержневой гальванометр. Это магнитоэлектрическая измерительная система с поворотной катушкой, к которой закреплено миниатюрное зеркало.

Вид носителя записываемой информации в светолучевых самописцах (осциллографах)?

- Рулонная фотоплёнка или фотобумага с ультрафиолетовым проявлением.

Как реализована «шкала времени» в светолучевых самописцах (осциллографах)?

- Специальным настраиваемым механическим отметчиком интервалов времени, сигналы с которого записываются на фотоплёнку (фотобумагу) вместе с основными сигналами.

Как решена проблема ограничения рабочей температуры стержневых гальванометров в светолучевых самописцах (осциллографах)?

- Специальной автоматической системой термостатирования отсека гальванометров.

Что такое магнитографы?

- Это высокоточные магнитофоны с записью на широкую магнитную ленту.

Что такое «чёрный ящик» авиалайнера?

- Это записывающий прибор - магнитограф в ударопрочном, пожаробезопасном исполнении.

Что такое «виртуальный осциллограф»?

- Компьютерная программа, имитирующая работу лучевого осциллографа в результате обработки цифровых данных измерений с аналого-цифрового преобразователя.

Какие технические средства позволяют сохранять данные измерений?

- Самописцы, магнитографы и аналого-цифровые преобразователи с функцией записи.

Данные каких записывающих приборов можно напрямую обрабатывать с помощью компьютерных программ?

- Только цифровые данные с аналого-цифровых преобразователей (АЦП).

Влияет ли на точность измерений источник электропитания исследовательского комплекса?

- Да, влияет значительно.

Какие типы источников электропитания используются в исследовательских комплексах?

- Источники постоянного тока, преобразователи переменного тока, импульсные преобразователи.

Какие источники электропитания предпочтительны для исследовательских комплексов?

- Источники постоянного тока, например, аккумуляторы.

Какие схемы диодных выпрямителей целесообразнее в блоках электропитания и почему?

- Двухполупериодные схемы, имеющие меньший уровень пульсаций.

Способ уменьшения пульсаций на выходе диодных одно- и двухполупериодных выпрямителях переменного тока?

- Включение на выходе параллельно нагрузке конденсаторов большой ёмкости.

Какими устройствами обеспечивается поддержание заданного уровня напряжения в преобразовательных блоках электропитания?

- Схемами стабилизации напряжения или тока.

Какой элемент наиболее ощутимо влияет на вес всего блока электропитания (преобразовательного типа)?

- Силовой трансформатор.

Влияет ли, и если да, то как, частота переменного напряжения на габариты и вес трансформатора в блоке питания?

- С увеличением частоты напряжения габариты и вес трансформатора уменьшаются.

Основные преимущества импульсных блоков электропитания?

- Минимальные габариты и хорошая защищённость от импульсных помех в электросети.

Основные недостатки импульсных блоков электропитания?

- Повышенная сложность преобразования, более высокая цена.

Что такое «основная погрешность» средств измерений (СИ)?

- Погрешность СИ в нормальных условиях, оговорённых в технических характеристиках.

Что такое «дополнительная погрешность» средств измерений?

- Погрешность, возникающая при рабочих условиях применения прибора, превышающих нормальные условия.

Что называют «юстировкой» прибора?

- Метрологическую операцию в процессе производства или ремонта с целью доведение погрешности до установленного техническими требованиями значения.

Что такое «поверка» приборов?

- Метрологическая операция определения фактической погрешности прибора и установление его пригодности к дальнейшему применению.

Что такое «калибровка» регистрирующего прибора?

- Этап настройки прибора с помощью эталонных сигналов, в результате которого устанавливается фактическая единица измерения его показаний.

Что такое «тарировка» исследовательского комплекса (ИК)?

- Установление точной функциональной зависимости между входным сигналом, фиксируемым датчиком, и выходным сигналом на регистрирующем приборе.

Чему соответствует условный класс точности исследовательского комплекса, состоящего из последовательно соединённых компонентов?

- Сумме классов точности всех компонентов.

Если требуется создать исследовательский комплекс с условным классом точности 10 и состоящий из 5 последовательно соединённых компонентов, то какой класс точности должен быть у компонентов?

- Не ниже 1,5.