第一篇：傳感器原理及課后答案答案

1－1：答：傳感器在被測量的各個值處于穩定狀態時，輸出量和輸入量之間的關系稱為傳感器的靜態特性；其主要指標有線性度、靈敏度、精確度、最小檢測量和分辨力、遲滯、重復性、零點漂移、溫漂。

1－2：答：（1）動態特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性；

（2）描述動態特性的指標：對一階傳感器：時間常數

對二階傳感器：固有頻率、阻尼比。

1－3：答：傳感器的精度等級是允許的最大絕對誤差相對于其測量范圍的百分數，即 A＝ΔA/YFS＊100％

1－4；答：（1）：傳感器標定曲線與擬合直線的最大偏差與滿量程輸出值的百分比叫傳感器的線性度；（2）擬合直線的常用求法有：端基法和最小二5乘法。

1－5：答：由一階傳感器頻率傳遞函數w(jw)=K/(1+jωτ),確定輸出信號失真、測量結果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωτ)),從而確定ω，進而求出f=ω/(2π).1－6：答：若某傳感器的位移特性曲線方程為y1=a0+a1x+a2x2+a3x3+…….讓另一傳感器感受相反方向的位移，其特性曲線方程為y2=a0－a1x＋a2x2－a3x3＋……，則Δy=y1－y2=2(a1x+a3x3+ a5x5……),這種方法稱為差動測量法。其特點輸出信號中沒有偶次項，從而使線性范圍增大，減小了非線性誤差，靈敏度也提高了一倍，也消除了零點誤差。

2－1：答：（1）金屬材料在受到外力作用時，產生機械變形，導致其阻值發生變化的現象叫金屬材料的應變效應。

（2）半導體材料在受到應力作用后，其電阻率發生明顯變化，這種現象稱為壓阻效應。2－2：答：相同點：它們都是在外界力作用下產生機械變形，從而導致材料的電阻發生變化所；不同點：金屬材料的應變效應以機械形變為主，材料的電阻率相對變化為輔；而半21/2

導體材料則正好相反，其應變效應以機械形變導致的電阻率的相對變化為主，而機械形變為輔。

2－3：答：金屬應變片單位應變引起的應變片電阻的相對變化叫金屬應變片的靈敏度系數；它與金屬絲應變靈敏度函數不同，應變片由于由金屬絲彎折而成，具有橫向效應，使其靈敏度小于金屬絲的靈敏度。

2－4：答：因為（1）金屬的電阻本身具有熱效應，從而使其產生附加的熱應變；

（2）基底材料、應變片、粘接劑、蓋板等都存在隨溫度增加而長度應變的線膨脹效應，若它們各自的線膨脹系數不同，就會引起附加的由線膨脹引起的應變；常用的溫度補償法有單絲自補償，雙絲組合式自補償和電路補償法。

2－5：答：（1）固態壓阻器件的特點是：屬于物性型傳感器，是利用硅的壓阻效應和微電子技術制成的壓阻式傳感器，具有靈敏度高、動態響應好、精度高易于集成化、微型化等特點。（2）受溫度影響，會產生零點溫度漂移（主要是由個橋臂電阻及其溫度系數不一致引起）和靈敏度溫度漂移（主要靈敏度系數隨溫度漂移引起）。

（3）對零點溫度漂移可以用在橋臂上串聯電阻（起調零作用）、并聯電阻（主要起補償作用）；

對靈敏度漂移的補償主要是在電源供電回路里串聯負溫度系數的二極管，以達到改變供電回路的橋路電壓從而改變靈敏度的。

2－6：答；（1）直流電橋根據橋臂電阻的不同分成：等臂電橋、第一對稱電橋和第二等臂電橋（2）等臂電橋在R＞＞ΔR的情況下，橋路輸出電壓與應變成線性關系；第一對稱電橋（鄰臂電阻相等）的輸出電壓等同于等臂電橋；第二對稱電橋（對臂電阻相等）的輸出電壓的大小和靈敏度取決于鄰臂電阻的比值，當k小于1時，輸出電壓、線性度均優于等臂電橋和第一對稱電橋。

3-1 電容式傳感器有哪些優點和缺點？

答：優點：①測量范圍大。金屬應變絲由于應變極限的限制，ΔR/R一般低于1％。而半導體應變片可達20％，電容傳感器電容的相對變化量可大于100％；

②靈敏度高。如用比率變壓器電橋可測出電容，其相對變化量可以大致107。－

③動態響應時間短。由于電容式傳感器可動部分質量很小，因此其固有頻率很高，適用于動態信號的測量。④機械損失小。電容式傳感器電極間吸引力十分微小，又無摩擦存在，其自然熱效應甚微，從而保證傳感器具有較高的精度。⑤結構簡單，適應性強。電容式傳感器一般用金屬作電極，以無機材料（如玻璃、石英、陶瓷等）作絕緣支承，因此電容式傳感器能承受很大的溫度變化和各種形式的強輻射作用，適合于惡劣環境中工作。電容式傳感器有如下不足：①寄生電容影響較大。寄生電容主要指連接電容極板的導線電容和傳感器本身的泄漏電容。寄生電容的存在不但降低了測量靈敏度，而且引起非線性輸出，甚至使傳感器處于不穩定的工作狀態。②當電容式傳感器用于變間隙原理進行測量時具有非線性輸出特性。

3-2 分布和寄生電容的存在對電容傳感器有什么影響？一般采取哪些措施可以減小其影響。

答：改變傳感器總的電容量，甚至有時遠大于應該傳遞的信號引起的電容的變化；使傳感器電容變的不穩定，易隨外界因素的變化而變化。

可以采取靜電屏蔽措施和電纜驅動技術。

3-3 如何改善單極式變極距型電容傳感器的非線性？

答：采用可以差動式結構，可以使非線性誤差減小一個數量級。

3－4：答：驅動電纜技術是指傳感器與后邊轉換輸出電路間引線采用雙層屏蔽電纜，而且其內屏蔽層與信號傳輸線（芯線）通過1：1放大器實現等電位，由于屏蔽電纜線上有隨

傳感器輸出信號變化而變化的信號電壓，所以稱之為“電纜驅動技術”。3-7 為什么高頻工作時的電容式傳感器其連接電纜不能任意變化？

答：因為連接電纜的變化會導致傳感器的分布電容、等效電感都會發生變化，會使等效電容等參數會發生改變，最終導致了傳感器的使用條件與標定條件發生了改變，從而改變了傳感器的輸入輸出特性。

4－1：答：差動式電感傳感器是通過改變銜鐵的位置來改變兩個差動線圈磁路的磁阻而使兩個差動結構的線圈改變各自的自感系數實現被測量的檢測，而差動變壓器式傳感器則是通過改變銜鐵的位置改變兩個原副線圈的互感系數來檢測相關物理量的。

5－1答:（1）某些電介質，當沿著一定方向對其施加力而使它形跡時，內部產生極低化現象，同時在它的兩個表面上產生符號相反的電荷；當外力去掉后，又重新恢復不帶電的狀態，這種現象稱為壓電效應。（2）不能，因為構成壓電材料的電介質，盡管電阻很大，但總有一定的電阻，外界測量電路的輸入電阻也不可能無窮大，它們都將將壓電材料產生的電荷泄漏掉，所以正壓電式不能測量靜止電荷。

5-3:答：（1）壓電式傳感器前置放大器的作用：一是把壓電式傳感器的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗輸出，二是放大壓電式傳感器的輸出弱信號。

(2)壓電式電壓放大器特點是把壓電器件的高輸出阻抗變換為傳感器的低輸出阻抗，并保持輸出電壓與輸入電壓成正比。

而電荷放大器的特點是能把壓電器件的高內阻的電荷源變換為傳感器低內阻的電壓源，以實現阻抗匹配，并使其輸出電壓與輸入電壓成正比，且其靈敏度不受電纜變化的影響。

因為電壓放大器的靈敏度Ce的大小有關，見（5－20式）。

6-3．光柵式傳感器的基本原理是什么？莫爾條紋是如何形成的?特點？

當標尺光柵相對于指示光柵移動時，形成的莫爾條紋產生亮暗交替的變化，利用光電接收原件將莫爾條紋亮暗變化的光信號轉換成電脈沖信號，并用數字顯示，從而測出標尺光柵的移動距離（2）1.雖然光柵常數w很小，但只要調整角度seta，即可得到很大的莫爾條紋寬度Bh，起到了放大作用2.莫爾條紋的光強度變化近似于正弦變化便于將電信號進一步細分3.光電元件接收的并不只是固定一點的條紋，而是一定范圍內的所有刻線產生的條紋4.莫爾條紋技術還可用徑向光柵進行角度測量

6-4光柵傳感器有高精度的原因

1.調整角度seta獲得很大的莫爾條紋寬度起到放大作用，提高了測量精度

2.通過細分技術提高測量精度

3.光電元件接受一定長度范圍內的所有刻線產生的條紋，對光柵刻線的誤差起到了平均作用，可能得到比光柵本身的刻線精度高的測量精度

8－1：答：（1）在垂直于電流方向加上磁場，由于載流子受洛侖茲力的作用，則在平行于電流和磁場的兩端平面內分別出現正負電荷的堆積，從而使這兩個端面出現電勢差，這種現象稱為霍爾效應。

（2）應該選用半導體材料，因為半導體材料能使截流子的遷移率與電阻率的乘積最大，而使兩個端面出現電勢差最大。

（3）應該根據元件的輸入電阻、輸出電阻、靈敏度等合理地選擇元件的尺寸。

8－2：答：（1）不等位電勢的重要起因是不能將霍爾電極焊接在同一等位面上，可以通過機械修磨或用化學腐蝕的方法或用網絡補償法校正。

8－7答：（1）分為外光電效應和內光電效應兩類；

（2）：外光電效應，利用物質吸收光的能量大于物質的逸出功，使電子跑出物體表面，向外界發射的外光電效應。如光電管與光電倍增管。

內光電效應：利用物質吸收光的能量大于物質的禁帶寬度，使物質中的電子從健合態過度到自由狀態，而使物質的電阻率減小的光電效應。如光敏電阻。

8－8答：（1）光電池的開路電壓是指外電路開路時光電池的電動勢；短路電流是指外接負載相對于光電池內阻而言是很小的情況下，光電池的輸出電流。

（2）因為負載電阻越小，光電流與光照強度的關系越接近線性關系，且線性范圍也越寬

第二篇：計算機網絡原理課后答案

以單計算機為中心的遠程聯機系統，通過通信線路將信息匯集到一臺中心計算機進行集中處理，從

而開創了把計算機技術和通信技術相結合的嘗試，這類簡單的“終端—通信線路—計算機”系統，形成

了計算機網絡的雛形。

ARPANET 在概念、結構和網絡設計方面都為后繼的計算機網絡技術的發展起到了重要的作用，并為

internet 的形成奠定一定基礎。

OSI/RM 的提出，開創了一個具有統一的網絡體系結構、遵循國際標準化協議的計算機網絡新時代，ＯSI 標準不僅確保了各廠商生產的計算機間的互連，同時也促進了企業的競爭，大大加速了計算機網絡 的發展。

7． 計算機網絡的功能

硬件資源共享：可以在全國范圍內提供對處理資源、存儲資源、輸入輸出資源等昂貴設備的共享。

軟件資源共享：允許互聯網上的用戶遠程訪問各類大型數據庫，可以得到網絡文件傳送服務、遠地

進程管理服務和遠程文件訪問服務，從而避免軟件研制上的重復勞動以及數據資源的重復存貯，也便于 集中管理。

用戶間信息交換：計算機網絡為分布在各地的用戶提供了強有力的通信手段。8． 縮寫名詞解釋：

PSE:分組交換設備 ＰAD:分組裝配／拆卸設備 NCC:網絡控制中心 FEP:前端處理機 IMP:接口信息處理機 PSTN:電話交換網 ADSL:非對稱用戶環路 DDN:數字數據網 FR:幀中繼網 ATM:自動取款機

ISDN:綜合服務數字網 VOＤ:點播電視 WAN:廣域網 ＬAN:局域網

MAN:城域網 OSI:開放系統互連

ITU:國際電信聯盟 IETF:因特網工程特別任務組

第 2 章節 計算機網絡體系結構

1． 說明協議的基本含義，三要素的含義與關系。為計算機網絡中進行數據交換而建立的規則，標準或約定的集合就稱為網絡協議。主要由下列三個 要素組成：

語義（Semantics）：涉及用于協調與差錯處理的控制信息。

語法（Syntax）：涉及數據及控制信息的格式、編碼及信號電平等。定時（Timing）：涉及速度匹配和排序等。2． 協議與服務有何區別？又有何關系？

網絡協議是計算機網絡中進行數據交換而建立的規則、標準或約定的集合。二者的區別在于： 首先協議的實現保證了能夠向上一層提供服務。本層的服務用戶只能看到服務而無法看到下面的協 議，下面的協議對上面的服務用戶是透明的，其次，協議是控制對等實體之間的通信的規則，而服務是

由下層向上層通過層間接口提供的。二者的關系在于：在協議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。要

實現本層協議，還需要使用下面一層所提供的服務。

3． 計算機網絡采用層次結構模型的理由是什么？有何好外？

計算機網絡系統是一個十分復雜的系統。將一個復雜系統分解為若干個容易處理的子系統，然后

“分而治之”逐個加以解決，這種結構化設計方法是工程設計中常用的手段。分層就是系統的最好方 法之一。

不同之處有兩點：首先，OSI 模型有七層，而TCP/IP 只有四層，它們都有網絡層（或者稱互連網層）、傳輸層和應用層，但其它的層并不相同。其次，在于無連接的和面向連接的通信范圍有所有同，OSI 模型的網絡層同時支持無連接和面向連接 的通信，但是傳輸層上只支持面向連接的通信。TCP/IP 模型的網絡層只有一種模式即無連接通信，但是

在傳輸層上同時支持兩種通信模式。

第 3 章節 物理層

1． 物理層協議包括哪些內容？

包括：EIA RS232C 接口標準、EIA RS 449 及RS-422 與 RS-423 接口標準、100 系列和200 系

列接口標準、X.21 和X.21bis 建議四種。

RS232C 標準接口只控制DTE 與DCE 之間的通信。

RS-449 有二個標準的電子標準：RS-422(采用差動接收器的平衡方式)與 RS-423(非平衡方式)這些標準重新定義了信號電平，并改進了電路方式，以達到較高的傳輸速率和較大的傳輸距離。

系列接口標準的機械特性采用兩種規定，當傳輸速率為：200bps~9600bps 時，采有V.28 建

議；當傳輸速率為 48Kbps 時，采用34 芯標準連接器。200 系列接口標準則采用25 芯標準連接器。

X.21 是一個用戶計算機的DTE 如何與數字化的DCE 交換信號的數字接口標準，以相對來說比較簡

單的形式提供了點-點的信息傳輸，通過它能夠實現完全自動的過程操作，并有助于消除傳輸差錯。

2． 比較 RS-232 與RS-449 的電氣特性。

RS-232 規定邏輯“1”的電平為：-15 ~-5，邏輯“0”的電平為 +5 ~+15。兩設備的最大距離也僅

為 15 米，而且由于電平較高，通信速率反而影響。接口通信速率小于等于20Kbps。RS-422 由于采用完全獨立的雙線平衡傳輸，抗串擾能力大大增強。又由于信號電平定義為正負6 伏，當傳輸距離為 10m 時，速率可達10Mbps；當傳輸距離為 1000m 時，速率可達100Kbps。RS-423，電氣標準是非平衡標準。它采用單端發送器和差動接收器。當傳輸距離為 10m 時，速率可

達 100Kbps；當傳輸距離為 1000m 時，速率可達10Kbps。

3． 請說明和比較雙絞線、同軸電纜與光纖3 種常用傳輸價質的特點。

雙絞線是最常用的傳輸介質。雙絞線芯一般是銅質的，能提供良好的傳導率。既可以用于傳輸模擬信

號也可以用于傳輸數字信號。雙絞線分為兩種：無屏幕和屏蔽。無屏蔽雙絞線使用方便，價格便宜，但

易受外部電磁場的干擾。屏蔽雙絞線是用鋁箔將雙絞線屏蔽起來，以減少受干擾，但價格貴。同軸電纜分基帶同軸電纜（50）和寬帶同軸電纜(75)?；鶐S電纜可分為粗纜和細纜二種，都

用于直接傳輸數字信號；寬帶同軸電纜用于頻分多路復用的模擬信號傳輸，也可用于不使用頻分多路復用 的高數字信號和模擬信號傳輸。同軸電纜適用于點到點和多點連接，傳輸距離取決于傳輸的信號形式和

傳輸的速度，同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線強，安裝同軸電纜的費用比雙絞線貴，但比光纖便宜。

光纖是光導纖維的簡稱，它由能傳導光波的超細石英玻璃纖維外加保護層構成。光纖適合于在幾個建

筑物之間通過點到點的鏈路連接局域網絡。光纖具有有不受電磁干擾或噪聲影響的特征，適宜有長距離

內保持高數據傳輸率，而且能夠提供很好的安全性。

4． 控制字符 SYN 的ASCII 碼編碼為0010110,請畫出SYN 的FSK、NRZ、曼徹斯特編碼與差分曼徹斯

特編碼等四種編碼方法的信號波形。

10、計算下列情況的時延（從第一個比特發送到最后一個比特接收）：

11、假設在地球和一個火星探測車之間架設了一條128Kbps 的點到點的鏈路，從火星到地球的距離(當它們

離得最近時)大約是55gm，而且數據在鏈路上以光速傳播，即3*108m/s。

12、下列情況下假定不對數據進行壓縮，對于(a)~(d)，計算實時傳輸所需要的帶寬: 第 4 章節 數據鏈路層

1．數據鏈路層的主要功能包括哪幾個方面的內容？ 幀同步功能：為了使傳輸中發生差錯后只將出錯的有限數據進行重發，數據鏈路層將比特流組織成為

幀為單位傳送。常用的幀同步方法有：使用字符填充的首尾定界符法、使用比特填充的首尾標志法、違法

編碼法、字節計數法。

差錯控制功能：通信系統必須具備發現（即檢測）差錯的能力，并采取措施糾正之，使差錯控制在所

能允許的盡可能小的范圍內，這就是差錯控制的過程，也是數據鏈路層的主要功能之一。流量控制功能：由于收發雙方各自使用的設備工作速率和緩沖存儲空間的差異，可能出現發送方發送

7．若ＢＳＣ幀數據中出現下列字符串：

“ＡBCDE” 問字符填充后的輸出是什么？

答： “ＡBCDE”

8、若 HDLC 幀數據段中出現下列比特串：”***011111110” 問比特填充后的輸出是什么？ 答：

9．用ＢＳＣ規程傳輸一批漢字（雙字節），若已知采用不帶報頭的分塊傳輸，且最大報文塊長為129 字節，共傳輸了 5 幀，其中最后一塊報文長為101 字節。問每個報文最多能傳多少漢字？該批數據共有多少漢字？

（假設采用單字節的塊檢驗字符。）

10．用HDLC 傳輸１２個漢字（雙字節）時，幀中的信息字段占多少字節？總的幀長占多少字節？

答： HDLC 的幀格式如下：

它的信息字段的數據為：12*2=24 字節 總的幀長為：24+6=30 字節。

11．簡述HDLC 幀中控制字段各分段的作用。

HDLC 幀中控制字段的第1 位或第2 位表示傳輸幀的類型。第5 位是Ｐ/F 位，即輪詢／終止位。當

P/F 位用于命令幀（由主站發出）時，起輪詢的作用，即不該位為1 時，要求被輪詢的從站給出響應，所

以此時 P/F 位可被稱為輪詢位（或者說Ｐ位）；當Ｐ／Ｆ位用于響應幀（由從站發出）時，稱為終止位（或

選擇包括兩個基本操作，即最佳路徑的判定和網間信息包的傳送（交換）。兩者之間，路徑的判定相對 復雜。擁塞控制：擁塞控制是指到達通信子網中某一部分的分組數量過多，使得該部分網絡來不及處理，以

致引起這部分乃至整個網絡性能下降的現象，嚴重時甚至會導致網絡通信業務陷入停頓，即出現死鎖現象。網際互連：網際互連的目的是使用一個網絡上的用戶能訪問其它網絡上的資源，使不同網絡上的用戶

互相通信和交換信息。這不僅有利于資源共享，也可以從整體上提高網絡的可靠性。

2、虛電路中的“虛”是什么含義？如何區分一個網絡節點所處理的多個虛電路？ 在虛電路操作方式中，為了進行數據傳輸，網絡的源節點和目的節點之間先要建立一條邏輯通路，因為這條邏輯通路不是專用的，所以稱之為“虛”電路。

為使節點能區分一個分組屬于哪條虛電路，每個分組必須攜帶一個邏輯信道號；同樣，同一條虛電路 的分組在各段邏輯信道上的邏輯信道號可能也不相同，傳輸中，當一個分組到達節點時，節點根據其攜帶 的邏輯信道號查找虛電路表，以確定該分組應該應發往的下一個節點及其下一段信道上所占用的邏輯信道

號，用該邏輯信道號替換分組中原先的邏輯信道號后，再將該分組發往下一個節點。

3、簡述虛電路操作與數據報操作的特點、虛電路服務與數據報服務的特點。

虛電路操作的特點：在虛電路操作方式中，為了進行數據傳輸，網絡的源節點和目的節點之間先要建 立一條邏輯通路，因為這條邏輯通路不是專用的，所以稱之為“虛”電路。每個節點到其它任一節點之間

可能有若干條虛電路支持特定的兩個端系統之間的數據傳輸。兩個端系統之間也可以有多條虛電路為不同 的進程服務，這些虛電路的實際路徑可能相同也可能不相同，各節點的虛電路表是在虛電路建立過程中建

立的。各節點的虛電路表空間和邏輯信道號都是網絡資源，當虛電路拆除時必須回收。數據報操作的特點：在數據報操作方式中，每個分組被稱為一個數據報，若干個數據報構成一次要傳

送的報文或數據報。每個數據報自身攜帶有足夠的信息，它的傳送是被單獨處理的。整個數據報傳送過種

中，不需要建立虛電路，但網絡節點要為每個數據報做路由選擇。虛電路服務的特點：虛電路服務是網絡層向傳輸層提供的一種使所有分組按順序到達目的可靠的數據 傳送方式。進行數據交換的兩個端系統之間存在著一條為它們服務的虛電路。提供這種虛電路服務的通信

子網內部既可以是虛電路方式的，也可以是數據報方式的。數據報服務的特點：數據報服務一般僅由數據報交換網來提供。端系統的網絡層同網絡節點中網絡層

之間，一致地按照數據報操作方式交換數據。當端系統要發送數據時，網絡層給該數據附加上地址、序號

等信息，然后作為數據報發送給網絡節點。目的端系統收到的數據報可能不是按序到達的，也可能有數據 報的丟失。

4、考慮下面虛電路服務實現涉及的設計問題。如果虛電路用在子網內部，每個數據報文必須有一個3 字節 的含義，每個路由器必須留有8 個字節的空間來標識虛電路。如果內部使用數據報，則需要使用一個15 字節的分組頭。假定每站段傳輸帶寬的費用為第106 字節1 元人民幣；路由器存儲器的價格為每字節0.1 元人民幣，并且在未來兩年會下降。平均每次會話長度為1000 秒，傳輸200 分組；分組平均需傳4 個站

段。試問子網內部采用虛電路或數據報哪個便宜？便宜多少？

5、考慮圖5-5(a)中的子網。該子網使用了距離矢量路由算法，下面的矢量剛剛到達路由器C，來自B 的矢量

為（5,0,8,12,6,2）；來自D 的矢量為（16，12，6，0，9，10）；來自E 的矢量為（7，6，3，9，0，4）經

測量，到B、D 和E 的延遲分別為6、3、5。請問C 新路由表將會怎么樣？請給出將使用的輸出線路及

期望（預計）的延遲。

18、計算如圖5-8(a)所示子網中的路由器的一個多點播送生成樹。

3源路由選擇的缺點是：使用它的前提是互聯網中的每臺機器都知道所有其它機器的最佳路徑。獲取

路由算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機器就發一個廣播幀，詢問它在哪里。每個

網橋都會轉發此幀，這樣查找幀就可以到達互連網的第一個LAN。當應答回來時，途徑的網橋將它們自

己的標識記錄在應答幀中，于是廣播幀的發送者就可得到確切的路由，并從中選取最佳者。

14、一臺主機的RIP 協議可以是主動方式嗎？說明理由。不可以。主機中實現的ＲＩＰ工作在被動狀態，它不會傳遞自己的路由表的信息給別的路由器，它

只是接收其它ＲＩＰ路由器廣播的路由信息，并且根據收到的路由信息更新自己的路由表。

15、簡述ＡＲＰ協議和ＲＡＲＰ協議的要點。為了正確地向目的站傳送報文，必須把目的站的32 位ＩＰ地址轉換成48 位以太網目的地址ＤＡ。

這就需要在互連層有一組服務將ＩＰ地址轉換為相應物理網絡地址。這組協議即是ＡＲＰ。在進行報文

發送時，如果源互連層所給的報文只有ＩＰ地址，而沒有對應的以太網地址，則互連層廣播ＡＲＰ請求

以獲取目的站信息，而目的站必須回答該ＡＲＰ請求。地址轉換協議ＡＲＰ使主機可以找出同一物理網

絡中任一個物理主機的物理地址，只需給出目的主機的 IP 地址即可。如果站點初始化以后，只有自己的物理網絡地址而沒有ＩＰ地址，則它可以通過ＲＡＲＰ協議，發

出廣播請求，征求自己的ＩＰ地址，而ＲＡＲＰ服務器負責回答。這樣，無ＩＰ地址的站點可以通過

ＲＡＲＰ協議取得自己的ＩＰ地址，這個地址在下一次系統重新開始以前都是有效的，不用連續廣播請

求，ＲＡＲＰ廣泛用于無盤工作站的ＩＰ地址。

16、多播和廣播有何異同？若要路由器支持多播，還需要添加哪些功能？ 局域網中可以實現對所有網絡節點的廣播，但對于有些應用，需要同時向大量接收者發送信息，這

些應用的共同特點就是一個發送方對應多個接收方，接收方可能不是網絡中的所有主機，也可能沒有位

于同一子網。這種通信方式介于單播和廣播之間，被稱為組播或多播。多播需要特殊的多播路由器支持，多播路由器可以兼有普通路由器的功能。因為組內主機的關系是 動態的，因此本地的多播路由器要周期性地對本地網絡中的主機進行輪詢（發送一個目的地址為

224.0.0.1 的多播報文），要求網內主機報告其進程當前所屬的組，各方機會將其感興趣的Ｄ類地址返回，多播路由器以此決定哪些主機留在哪個組內。若經過幾次輪詢在一個組內已經沒有主機是其中的成員，多播路由器就認為該網絡中已經沒有主機屬于該組，以后就不再向其它的多播路由器通告組成員的狀況。

17、與IPv4 相比，IPv6 有哪些改進？

Ａ、IPv6 把IP 地址長度增加到128 比特，使地址空間增長296 倍

B、靈活的ＩＰ報文頭部格式。IPv6 采用一種新的報文格式，使用一系列固定格式的擴展頭部取代了

ＩＰv4 中可變長度的選項字段。C、簡化協議，加快報文轉發。IPv6 簡化了報文頭部格式。將字段從IPv4 的13 個減少到7 個，報文分

段也只是在源主機進行，這些簡單化使路由器可以更快地完成對報文的處理和轉發，提高了吞吐量。

Ｄ、提高安全性。

Ｅ、支持更多的服務類型。

Ｆ、允許協議繼續演變，增加新的功能，使之適應未來的發展。

18、IPv6 有哪些特點？下一代網絡為什么要使用IPv6 ? 無論從計算機技術的發展還是從因特網的規律和網絡的傳輸速率來看，IPv4 都已經不適用了，主要

原因就是 32 比特的ＩＰ地址空間已經無法滿足迅速膨脹的因特網規模。IPv6 的主要目標包括：

Ａ、擴大ＩＰ地址空間，即使地址利用率不高，也能支持上百億臺主機。Ｂ、減小路由選擇表的長充，提供路由選擇速度。

Ｃ、簡化協議，使路由器處理分組更迅速。Ｄ、提供更好的安全性。Ｅ、增加對服務類型的支持，特別是實時的多媒體數據。Ｆ、通過定義范圍來支持多點播送的實現。

Ｇ、主機可以在不改變ＩＰ地址的情況下實現漫游。

5Ａ、面向連接的傳輸。Ｂ、端到端通信，不支持廣播通信。Ｃ、高可靠性，確保傳輸數據的正確性，不出現丟失或亂序。

Ｄ、全雙工方式傳輸。Ｅ、采用字節流方式，即以字節為單位傳輸字節序列。Ｆ、提供緊急數據的傳送功能。

（二）端口號分配具體細節參考第4 題(2)。(三)socket 通常也稱作“套接字”，用于描述ＩＰ地址和端口是一個通信鏈的句柄。應用程序通常

通過“套接字”向網絡發出請求或者應答網絡請求。一個完整的 socket 有一個本地唯一的socket 號，由 操作系統分配。

(四)TCP/IP 的主要應用場合：TCP 是應用于大數據量傳輸的情況。

7、TCP 的連接建立與釋放分別采用幾次握手?為何要這樣的步驟? TCP 的連接建立與釋放采用三次握手。

這主要是為了防止已失效的連接請求報文段突然又傳送到目標主機,因而產生錯誤.。源主機發出連接 請求，但因在某些網絡結點滯留的時間太長，源主機未收到確認，再次重傳一次請求報文段。第一個已

經失效的報文段達到目標主機，目標主機誤認為源主機又一次發出新的連接請求，于是就向源主機發送

確認報文段，同意建立連接。這樣許多資源就白白浪費。

8、TCP 的重傳策略是什么？

TCP 協議用于控制數據段是否需要重傳的依據是設立重發定時器。在發送一個數據段的同時啟動一

個重發定時器，如果在定時器超時前收到確認，就關閉該定時器，如果定時器超時前沒有收到確認，則

重傳該數據段。這種重傳策略的關鍵是對定時器初值的設定。

9、TCP 與UDP 有什么不同之處？ 傳輸數據前TCP 服務需要建立連接，UDP 無須建立連接；TCP 應用于大數據量的傳輸，UDP 運用

于一次只傳輸少量數據的情況下；TCP 具有高可靠性；UDP 服務中應用程序需要負責傳輸的可靠性。

10、簡述TCP 與UDP 的服務模型。TCP 提供的服務具有以下主要特征：

a)面向連接的傳輸，傳輸數據前需要先建立連接，數據傳輸完畢要釋放連接。b)端到端通信，不支持廣播通信。

c)高可靠性，確保傳輸數據的正確性，不出現丟失或亂序。d)全雙工方式傳輸。

e)采用字節流方式，即以字節為單位傳輸字節序列。如果字節流太長，將其分段。

f)提供緊急數據的傳送功能，即當有緊急數據需要發送時，發送進程會立即發送，接收方收到后會

暫停當前工作，讀取緊急數據并做相應處理。UDP 提供的服務具有以下主要特征：

（１）傳輸數據前無須建立連接，一個應用進程如果有數據報要發送就直接發送，屬于一種無連接的數 據傳輸服務。

（２）不對數據報進行檢查與修改。（３）無須等待對方的回答。

（４）正因為以上的特征，使其具有較好的實時性，效率高。

11、TCP 與UDP 對于端口號的使用有什么規定？ ＵＤＰ的端口分配規則與ＴＣＰ相同。段結構中端口地址是16 比特，可以有在０～65535 范圍

內的端口號，對于這 65535 個端口號有以下的使用規定：

1、端口號小于256 的定義為常用端口，服務器一般都是通過常用端口來識別的。２、客戶端通常對他所選用的端口號并不關心，只需保證該端口號在本機上是唯一的就可以了?？?/p>

戶端口號因存在時間很短暫又稱作監時端口號。

３、大多數ＴCP/IP 實現給臨時端口分配1024~5000 之間的端口號。大于5000 的端口號是為其它服

72)客戶端向服務器發送 hello 命令以標識發件人自己的身份，然后客戶端發送mail 命令。3)服務器端以 ok 作為響應，表明準備接受。

4)客戶端發送 RCPT 命令（標識單個的郵件接收人，常在mail 命令后面）,以標識該電子郵件的計

劃接收入，可以有多個 RCPT 行。

5）服務器端則表示是否愿意為收件人接受郵件。

6）協商結束，發送郵件，用命令DATA(在單個或多個RCPT 命令后，表示所有的郵件接收人已標

識，并初始化數據傳輸)發送輸入內容。

7)結束此次發送，用QUIT(結束會話)命令退出。

8、簡單說明 POP3 的工作原理

POP3 操作開始時，服務器通過偵聽TCP 端口110 開始服務。當客戶主機需要使用服務時，它將與

服務器主機建立連接。當TCP 連接建立后，POP3 發送確認消息?？蛻艉蚉OP3 服務器相互（分別）交換

命令和響應，這一過程一直要持續到連接終止。

POP3 遵循存儲轉發機制，用戶可按需要在客戶級與保存郵件的服務器之間建立連接。

9、說明IMAP4 的特點。

Internet 消息訪問協議（IMAP4）是一個功能更強大的電子郵件協議。常的版本4。用戶可以通過

瀏覽信件頭來決定是否要下載、刪除或檢索信件的特定部分，還可以在服務器上創建或更改文件夾或

郵箱。它除支持POP3 協議的脫機操作模式外，還支持聯機操作和斷連接操作。它為用戶提供了有選擇

地從郵件服務器接收郵件的功能、基于服務器的信息處理功能和共享信箱功能。IMAP4 提供離線、在線

和斷開連接的 3 種工作方式。

選擇使用IMP4 協議提供郵件服務的代價是要提供大量的郵件存儲空間。與POP3 協議類似，IMAP4 協議僅提供面向用戶的郵件收發服務，郵件在Internet 上的收發借助SMTP 協議的計算機完成的。

10、POP 協議與IMAP 協議有何區別？

POP 協議是離線式工作協議，POP3 為郵件系統提供了一種接收郵件的方式，使用可以直接將郵件下

載到本地計算機，在自己的客戶端閱讀郵件。IMPA 協議除了支持POP3 協議的脫機操作模式外，還支持聯機操作和斷連接操作。它為用戶提供了

有選擇的從郵件服務器接收郵件的功能、基于服務器的信息處理功能和共享信箱功能。IMAP 協議提供

了離線、在線和斷開連接 3 種工作方式。

11、說明文件傳輸協議的原理

FTP 實際上是一套文件傳輸服務軟件，它以文件傳輸為界面，使用簡單的get 或put 命令進行文件 的下載或上傳，如同在 Internet 上執行文件復制命令一樣。

12、訪問一個FTP 服務器，下載軟件或文獻。（略）

13、什么是域名服務？

Internet 上的域名由域名系統DNS 統一管理。DNS 是一個分布式數據系統，由域名空間、域名服

務器和地址轉換請求程序三部分組成。

它是一種用來實現域名和IP 地址直接轉換的映射機制，域名采用層次機構的基于“域”的命名方

案，任何一個連在因特網上的主機或路由器，都有一個唯一的層次結構的名字，即域名，域名是一個邏

輯概念，并不反映出計算機所在的物理地點。

14、目前有哪些國際能用域名？ 現在頂級域名有3 類：

1）國家頂級域名，如 cn(中國)、us（美國）、uk（英國）等。有一些地區也有頂級域名，如hk(香港)、tw(臺灣)。95、1 萬個站點正在竟爭使用一時分ALOHA 信道，信道時隙為125us。如果每個站點平均每小時發出18 次

請求，試計算機總的信道載荷G。

6、N 個站點共享56Kbps 純ALOHA 信道，各站點平均每100 秒送出一個長度為1000 比特的數據幀，而不

管前一個數據幀是否已經發送出去（假設站點有發送緩沖區）。試計算機N 的最大值。

7、某個局域網采用二進制計數法的信道分配策略，在某一時刻，10 個站點的虛站號為8，2，4，5，1，7，3，6，9，0。接下來要進行數據發送的是4，3，9 三個站點。當三個站點全部完成發送后，各站點的新的 虛站號是什么？

8、２N 個站點采用適應樹搜索協議來仲裁對一條共享信道的訪問。在某一時刻，其中兩個站點準備發送。

設，試分別計算搜索該樹的最小、最大和平均時隙。

9、一棟7 層的辦公樓，每層有15 間辦公室，每間辦公室的墻上設有一個終端插座，所有的插座在一個垂

直面上構成一個正方形柵格，相鄰插座間的垂直和水平距離均為4 米。假定任意兩個插座間都允許連上電

纜（垂直、水平、斜線連接均可）。試計算在下面3 種情況下連接所有插座所需的電纜長度：(1)采用集線器的星形網；（2）采用總線以太網；（3）采用令牌環網（不設線路中心）

114、長1km、10Mbps 的基帶總線ＬＡＮ，信號傳播速度為200m/us，計算一個1000 比特的幀從發送開始到

接收結束的最大時間是多少？若兩相距最遠的站點在同一時刻發送數據，則經過多長時間兩站發現沖 突。15、100 個站點的時槽環，任意兩站間的平均距離為10m，數據傳輸速率為10Mmps，信號傳播速度為200m /us，若每個站引入1 位延遲，試計算：（1）兩站點間鏈路的位長度為多少位？（2）整個環路的有效位

長度為多少位？（3）此環上最多允許有幾個37 位長的時槽？

16、當數據傳輸速率為5Mbps，傳播速度為200m/us 時，令牌環接口中的一個比特時延等價于多少米的電纜？

17、長1km、10Mbps、50 個站點的令牌環，每個站點引入1 位延遲，信號傳播速度為200m/us。令牌長8 位，數據幀長度為256 位（包括32 位開銷），確認在數據幀捎帶，問該環不包括開銷的有效數據速率為 多少？

18、長10Km、16Mbps、100 個站點的令牌環，每個站引入1 位延遲，信號傳播速度為200m/us。問：(1)該

環上 1 位的延遲相當于多少米長度的電纜？（2）該環的有效位長度為多少位？

19、長1Km、4Mbps、50 個站點的令牌環，每個站引入1 位延遲，信號傳播速度為200m/us。設數據幀最大

3FDDI 協議規定發送站發送完幀后，可立即發送新的令牌幀，而802.5 規定當發送出去的幀的前沿回

送至發送站時，才發送新的令牌幀。因此，FDDI 協議具有較高的利用率的特點，特別在大的環網中顯得 更為明顯。

24、簡述FDDI 與Token Ring 的異同點。

FDDI ＭＡＣ幀與802.5 的ＭＡＣ幀十分相似，二者都采用令牌傳遞的協議。

不同之處是FDDI 幀含有前導碼，這對高數據速率下的時鐘同步十分重要；允許在網內使用16 位和４８位地址，比802.5 更靈活；令牌幀也有不同，沒有優先位和預約位，而用別的方法分配信道 使用權。

FDDI 協議規定發送站發送完幀后，可立即發送新的令牌幀，而８02.5 規定當發送出去的幀的前

沿回送至發送站時，才發送新的令牌幀。因此，FDDI 協議具有較高利用率的特點，特別在大的環網

中顯得更為明顯。

25、FDDI 采用何種編碼技術？該編碼技術有何特點？

FDDI 采用一種稱為4B/5B 編碼技術，在這種編碼技術中每次對４位數據進行編碼，每４位數據編碼

成５位符號，用光的存在和不存在表示５位符號中每一位是１還是０。

為了得到信號同步，可以采用二級編碼的方法。即先按4B/5B 編碼，然后再利用一種稱為倒相的不歸

零制ＮＲＺＩ編碼。該編碼確保無論４比特符號為何組合（包括全“０”），其對應的５比特編碼中至少有 位”１”，從而保證在光纖傳輸的光信號至少發生兩次跳變，以利于接收端的時鐘提取。按ＮＲＺＩ編碼原理，信號中至少有兩次跳變，因此接收端可得到足夠的同步信息。26、10Mbps 的傳統以太網升級到100Mbps、1Gbps 甚至10Gbps 時，需要解決哪些技術問題？試說明10Mbps、100Mbps、1Gbps 和10Gbps 以太網的異同。

5（5）FR 具有按需分配帶寬的特點，用戶支付了一定的費用購買“承諾信息率”，當突發數據發生時，在網

絡允許的范圍內，可以使用更高的速率；（6）使用FR，用戶接入費用相應減少。

幀中繼既可作為公用網絡的接口，也可作為專門網絡的接口。這兩類網絡中，連接用戶設備和網絡

裝置的電纜可以用不同速率傳輸數據。一般速率在56Kbps 到E1 的速率(2.048Mbps)間。幀中繼的常見應用簡介如下： 局域網的互連。語音傳輸 文件傳輸

4、簡述幀中繼的工作原理。為什么幀中繼的層次結構中只有物理層和數據鏈路層？ 幀中繼的工作原理：幀中繼技術首先是淡化了交換設備上的層次概念，將數據鏈路層進行了融合。

融合的目的一方面減少了層次之間接口處理；另一方面，也可以通過對融合的功能進行分析，發現

冗余項，并進行簡化。“優化”交換設備性能的另一方面是簡化流量控制的功能。上述的優化使得幀

中繼成為一種極為精簡的協議，僅僅需要提供幀、路由選擇和高速傳輸的功能，從而可以獲得較高 的性能和有效性。

幀中繼保留了X.25 鏈路層的HDLC 幀格式，但不采用HDLC 的平衡鏈路接入規程LAPB，而采用D 通道接入規程LAPD。LAPD 規程能在鏈路層實現鏈路的復用和轉接，而X.25 只能在網絡層實現該功能

由于幀中繼可以不用網絡層而只使用鏈路層來實現復用不和轉接，所以幀中繼的層次結構中只有物理層 和鏈路層。

5、簡述 ATM 的工作原理及其信元的結構。并說明信元頭部各字段的作用和意義。

ATM的工作原理：ATM 是一種轉換模式（即前面所說的傳輸方式），在這一模式中信息被組織成信

元(Cell)，包含一段信息的信元并不需要周期性地出現在信道上，從這個意義上來說，這種轉換模式是 異步的。

ATM的信元結構：ATM 的信元具有固定長度，即總是53 個字節。其中5 個字節是信頭，48 個字節

是信息段。信頭包含各種控制信息，主要是表示信元去向的邏輯地址，另外還有一些維護信息、優先級

及信頭的糾錯碼，信息段中包含來自各種不同業務的用戶數據，這些數據透明地穿越網絡。信頭各字段的含義及功能：

GFC：一般流量控制字段，用以確定發送順序的優先級。VPI： 虛路徑標識字段/虛通道標識字段，用作路由選擇。

PT：負荷類型字段，用以標識信元頭部數據字段所攜帶的數據的類型。

CLP：信元丟失優先級字段，用于擁塞控制。當網絡出現擁塞時，首先丟棄CLP 最小值的信元。

HEC：信頭差錯控制字段，用以檢測信頭中的差錯，并可糾正其中的1 比特錯。HEC 的功能在物

理層實現。

6、簡要說明 ATM 的傳輸過程。ATM采用異步時分復用方式工作，來自不同信息源的信元匯集到一起，在一個緩沖器內排隊，隊

列中的信元逐個輸出到傳輸線路，在傳輸線路上形成首尾相連的信元流。信元的信頭中寫有信息的標志

（如 A 和B），說明該信元去往的地址，網絡根據信頭中的標志來轉移信元。

7、傳統的網絡互連設備如網橋、路由器和交換機存在什么樣的局限性？

網橋工作在數據鏈路層，網橋沒有路由功能，無法實現流量控制，廣播包的轉發容易導致廣播風暴，在某些情況下，因網橋擁塞而丟失幀，使得網絡不穩定，不可靠。

路由器的功能主要是通過軟件來實現的，處理延遲過高，容易成為網絡“瓶頸”；路由器的復雜性

還對網絡的維護工作造成了沉重的負擔。

交換機工作在數據鏈路層，可以看作是對多端口橋擴展。交換機可以用來分割LAN，連接不同的

LAN，或擴展LAN 的覆蓋范圍。它同網橋一樣，也不具有隔離廣播包的能力。

7缺點是其性能問題，對報文中的網絡地址進行檢查將比對幀中的MAC 地址進行檢查開銷更大。

15、簡述虛擬局域網的互連方式。

1)邊界路由：指的是將路由功能包含在位于主干網絡邊界的每一個 LAN 交換設備中。2)“獨臂”路由器：這種路由器一般接在主干網的一個交換設備上，以使得網絡中的大部分報文

在通過主干網時無須通過路由器進行處理，而且配置和管理起來也比較方便。

3)MPOA 路由：MPOA 的目的是給可能屬于不同路由子網的多個用ATM 網絡連接的設備提供直接 的虛擬連接，也就是說，MPOA 將使得多個屬于不同VLAN 的站點通過ATM 網絡直接進行通 信，而用不著經過一個中間的路由器。

4）第三層交換：具有智能可編程ASIC 的第三層交換機，它既包括第二層和第三層的交換功能，而

且還具備路由尋址功能。

16、什么是 VPN？它有哪些特點？如何保證安全？在哪些場合應用？

VPN 指的是依靠ISP 和其它NSP，在公共網絡中建立專用的數據通信網絡的技術。VPN 的特點包括安全保障、服務質量保證（QOS）、可擴充性和靈活性、可管理性。

目前VPN 主要采用如下四項技術來保證安全：隧道技術、加解密技術、密鑰管理技術、使用者與

設備身份認證技術。

VPN 技術將稱為當前廣域網建設的最佳解決方案之一，它不僅大大節省了廣域網的建設和運行維護

費用，而且增強了網絡的可靠性和安全性。同時，VPN 將加快企業網的建設步伐，使得集團公司不僅只

是建設內部局域網，而且能夠很快的把全國各地分公司的局域網連起來，從而真正發揮整個網絡的作用。

VPN 對推動整個電子商務、電子貿易也將起到無可低估的作用。

17、網絡管理包含如些基本功能？

ISO 建議網絡管理包含以下基本功能：故障管理、計費管理、配置管理、性能管理和安全管理

故障管理：必須具備快速和可靠的故障診斷、監測和恢復功能。計費管理：計費管理的根本依據是網絡用戶資源的情況。

配置管理：配置管理功能至少應包括識別被管理網絡的拓撲結構、識別網絡中的各種現象、自

動修改指定設備的配置、動態維護網絡配置數據庫等內容。性能管理：性能管理有監測和控制兩大功能。

安全管理：目的是確保網絡資源不被非法使用，防止網絡資源由于入侵者攻擊而遭受破壞。

18、簡述網絡安全的概念。

從廣義上講，術語“網絡安全”和“信息安全”是指確保網絡上的信息和資源不被非授權用戶所使

用，通常把為了保護數據及反黑客而設計的工具的集合稱為計算機安全。網絡安全是為了在數據傳輸期間保護這些數據并且保證數據的傳輸是可信的，它強調是網絡中信息

或數據的完整性、可用性以及保密性。

19、簡述對稱數據加密技術和非對稱數據加密技術的工作原理。

對稱加密技術的加密碼和解密過程采用同一把密鑰，即加密密鑰和解密密鑰相同。非對稱數據加密技術的加密和解密過程采用不同的密鑰，即加密密鑰和解密密鑰不同。發送方只

知道加密密鑰，而解密密鑰只有接收方自己知道。20、簡述認證和數字簽名的工作原理和應用。

要保護數據不受主動攻擊（數據的偽造和變動）則有不同的要求。防止此類攻擊的保護措施稱為報 文認證。

報文的認證過程使通信各方面能夠證實接收到的報文是可信的。有兩個重要的內容需要證實，一方

面是報文的內容沒有被改變，另一方面報文的來源是可信的。

所謂數字簽名，就是附加在數據單元上的一些數據，或是對數據單元作的密碼變換，也就是信息的

發送者使用公開密鑰算法的主要技術產生的別人無法偽造的一段數據串。發送者用自己的私有密鑰將數

9-據加密后傳送給接收者，接收者用發送者的公鑰解開數據后，就可確定消息來自于誰，這也是對發送者

發送消息真實性的一個證明，發送者對所發的信息不能反悔。在電子商務安全保密系統中，數字簽名技術有著特別重要的地位，在電子商務安全服務中的源認

證、完整性服務、不可否認服務中都要用到數字簽名技術。

應用廣泛的數字簽名方法有三種，即RSA 簽名、DSS 簽名、Hash 簽名。Wuxiaoyan99 制作 4/14/2010 由于時間短，文本中有一些文字錯誤，請大家自行糾正__

第三篇：無線傳感器網絡課后習題答案

1-2.什么是無線傳感器網絡? 無線傳感器網絡是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡。目的是協作地探測、處理和傳輸網絡覆蓋區域內感知對象的監測信息,并報告給用戶。1-4.圖示說明無線傳感器網絡的系統架構。

1-5.傳感器網絡的終端探測結點由哪些部分組成?這些組成模塊的功能分別是什么?(1)傳感模塊（傳感器、數模轉換）、計算模塊、通信模塊、存儲模塊電源模塊和嵌入式軟件系統

(2)傳感模塊負責探測目標的物理特征和現象，計算模塊負責處理數據和系統管理，存儲模塊負責存放程序和數據，通信模塊負責網絡管理信息和探測數據兩種信息的發送和接收。另外，電源模塊負責結點供電，結點由嵌入式軟件系統支撐，運行網絡的五層協議。

1-8.傳感器網絡的體系結構包括哪些部分?各部分的功能分別是什么?

(1)網絡通信協議：類似于傳統Internet網絡中的TCP/IP協議體系。它由物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層組成。

(2)網絡管理平臺：主要是對傳感器結點自身的管理和用戶對傳感器網絡的管理。包括拓撲控制、服務質量管理、能量管理、安全管理、移動管理、網絡管理等。

(3)應用支撐平臺：建立在網絡通信協議和網絡管理技術的基礎之上。包括一系列基于監測任務的應用層軟件，通過應用服務接口和網絡管理接口來為終端用戶提供各種具體應用的支持。

1-9.傳感器網絡的結構有哪些類型?分別說明各種網絡結構的特征及優缺點。

（1）根據結點數目的多少，傳感器網絡的結構可以分為平面結構和分級結構。如果網絡的規模較小，一般采用平面結構；如果網絡規模很大，則必須采用分級網絡結構。（2）平面結構：

特征：平面結構的網絡比較簡單，所有結點的地位平等，所以又可以稱為對等式結構。優點：源結點和目的結點之間一般存在多條路徑，網絡負荷由這些路徑共同承擔。一般情況下不存在瓶頸，網絡比較健壯。

缺點：①影響網絡數據的傳輸速率，甚至造成網絡崩潰。②整個系統宏觀上會損耗巨大能量。③可擴充性差，需要大量控制消息。分級結構：

特征：傳感器網絡被劃分為多個簇，每個簇由一個簇頭和多個簇成員組成。這些簇頭形成了高一級的網絡。簇頭結點負責簇間數據的轉發，簇成員只負責數據的采集。

優點：①大大減少了網絡中路由控制信息的數量，具有很好的可擴充性。②簇頭可以隨時選舉產生，具有很強的抗毀性。

缺點：簇頭的能量消耗較大，很難進人休眠狀態。

1-13.討論無線傳感器網絡在實際生活中有哪些潛在的應用。

(1)用在智能家具系統中，將傳感器嵌入家具和家電中，使其與執行單元組成無線網絡，與因特網連接在一起。(2)用在智能醫療中，將傳感器嵌入醫療設備中，使其能接入因特網，將患者數據傳送至醫生終端。(3)用在只能交通中，運用無線傳感器監測路面、車流等情況。2-2.傳感器由哪些部分組成?各部分的功能是什么?

2-5.集成傳感器的特點是什么? 體積小、重量輕、功能強、性能好。2-7.傳感器的一般特性包括哪些指標? 靈敏度、響應特性、線性范圍、穩定性、重復性、漂移、精度、分辨（力）、遲滯。2-15.如何進行傳感器的正確選型？

1.測量對象與環境：分析被測量的特點和傳感器的使用條件選擇何種原理的傳感器。2.靈敏度：選擇較高信噪比的傳感器，并選擇適合的靈敏度方向。

3.頻率響應特性:根據信號的特點選擇相應的傳感器響應頻率，以及延時短的傳感器。4.線性范圍：傳感器種類確定后觀察其量程是否滿足要求，并且選擇誤差小的傳感器。

5.穩定性：根據使用環境選擇何時的傳感器或采用適當的措施減小環境影響，盡量選擇穩定性好的傳感器。6.精度：選擇滿足要求的，相對便宜的傳感器。2-17.簡述磁阻傳感器探測運動車輛的原理。

磁阻傳感器在探測磁場的通知探測獲得車輪速度、磁跡、車輛出現和運動方向等。使用磁性傳感器探測方向、角度或電流值，可以間接測定這些數值。因為這些屬性變量必須對相應的磁場產生變化，一旦磁傳感器檢測出場強變化，則采用一些信號處理辦法，將傳感器信號轉換成需要的參數值。3-2.無線網絡通信系統為什么要進行調制和解調?調制有哪些方法?（1）調制和解調技術是無線通信系統的關鍵技術之一。調制對通信系統的有效性和可靠性有很大的影響。采用什么方法調制和解調往往在很大程度上決定著通信系統的質量。

調制技術通過改變高頻載波的幅度、相位或頻率，使其隨著基帶信號幅度的變化而變化。

解調是將基帶信號從載波中提取出來以便預定的接收者(信宿)處理和理解的過程。（2）根據調制中采用的基帶信號的類型?？梢詫⒄{制分為模擬調制和數字調制。

根據原始信號所控制參量的不同，調制分為幅度調制、頻率調制和相位調制。3-4.試描述無線傳感器網絡的物理層幀結構。

3-6.根據信道使用方式的不同。傳感器網絡的MAC協議可以分為哪幾種類型? 時分復用無競爭接入方式、隨機競爭接入方式、競爭與固定分配相結合的接入方式。3-7.設計基于競爭的MAC協議的基本思想是什么？

當結點需要發送數據時，通過競爭方式使用無線信道。如果發送的數據產生了碰撞，就按照某種策略重發數據，直到數據發送成功或放棄發送。

3-8.試寫(畫）出CSMA/CA的基木訪問機制。并說明隨機退避時間的計算方法。

3-9.IEEE802.11MAC協議有哪兩種訪問控制方式?每種方式是如何工作的?（1）分布式協調功能（DCF）、點協調功能（PCF），期中DCF是基本訪問控制方式。

3-10.通常有哪些原因導致傳感器網絡產生無效能耗? 空閑偵聽、數據沖突、串擾、控制開銷 3-11.敘述無線傳感器網絡S-MAC協議的主要特點和實現機制。

（1）S-MAC協議的適用條件是傳感器網絡的數據傳輸量不大，網絡內部能夠進

行數據的處理和融合以減少數據通信量，網絡能容忍一定程度的通信延遲。它的設計目標是提供良好的擴展性，減少結點能耗。

（2）周期性偵聽和睡眠機制、流量自適應機制、沖突和串音避免機制、消息傳遞機制。3-12.簡述路由選擇的主要功能。

（1）尋找源結點和目的結點間的優化路徑。（2）將數據分析沿著優化路徑正確轉發。

3-14.常見的傳感器網絡路由協議有哪些類型?并說明各種類型路由協議的主要特點。（1）能量感知路由協議、基于查詢的路由協議、地理位置協議、可靠的路由協議。

（2）能量感知路由協議：從數據傳輸的能量消耗出發，討論最少能量消耗和最長網絡生存期等問題。

基于查詢的路由協議：主要用于需要不斷查詢傳感器結點采集的數據，通過減少通信流量來節省能量，即數據融合技術與路由協議的設計相結合。

地理位置協議：主要應用于需要知道目的結點的精確或大致地理位置的問題中，把結點的位置信息作為路由選擇的依據，從而完成結點的路由選擇功能，并且降低維護路由協議的能耗。可靠的路由協議：應用在對可靠性和實時性等方面有特別要求的問題中。3-15.如何設計傳感器網絡的定向擴散路由協議? 4-2.傳感器網絡常見的時間同步機制有哪些? RBS、Ting/Mini-Sync、TPSN 4-3.簡述TPSN時間同步協議的設計過程。

TPSN時間同步協議采用層次結構，實現整個網絡結點的時間同步。所有結點按照層次結構進行邏輯分級。表示結點到根結點的距離，通過基于發送者-接收者的結點對方式。每個結點與上一級的一個結點進行同步。從而最終所有結點都與根結點實現時間同步。TPSN協議包括兩個階段: 第一個階段生成層次結構，每個結點賦予一個級別。根結點賦予最高級別第0級。第i 級的結點至少能夠與一個第(i-1)級的結點通信;第二個階段實現所有樹結點的時間同步。第1級結點同步到根結點。第i級的結點同步到第(i-1)級的一個結點，最終所有結點都同步到根結點，實現整個網絡的時間同步。

4-6.簡述以下概念術語的含義:錨點、測距、連接度、到達時間差、接收信號強度指示、視線關系。

錨點：指通過其他方式預先獲得位置坐標的結點，有時也稱作信標結點。網絡中相應的其余結點稱為非錨點。測距：指兩個相互通信的結點通過測量方式來估計出彼此之間的距離或角度。

連接度：包括結點連接度和網絡連接度兩種含義。結點連接度是指結點可探測發現的鄰居結點個數。網絡連接度是所有結點的鄰結點數目的平均值，它反映了傳感器配置的密集程度。

到達時間差：兩種不同傳播速度的信號從一個結點傳播到另一個結點所需要的時間之差。接收信號強度指示：結點接收到無線信號的強度大小。

視線關系：如果傳感器網絡的兩個結點之間沒有障礙物，能夠實現直接通信，則稱這兩個結點問存在視線關系。4-9.RSSI測距的原理是什么?

4-10.簡述ToA測距的原理。

4-11.舉例說明TDoA的測距過程。

4-12.舉例說明AoA測角的過程。

4-13.試描述傳感器網絡多邊定位法的原理。

4-14.簡述Min-max定位方法的原理。

4-15.簡述質心定位算法的原理及其特點。

★4-16.舉例說明DV-Hop算法的定位實現過程。

4-17.什么是數據融合技術?它在傳感器網絡中的主要作用是什么?（1）數據融合也被稱作信息融，是一種多源信息處理技術。它通過對來自同一目標的多源數據進行優化合成，獲得比單一信息源更精確、完整的估計或判斷。

（2）①節省整個網絡的能量②增強所收集數據的準確性③提高收集數據的效率 4-18.簡述數據融合技術的不同分類方法及其類型。

(1)依據融合前后數據的信息含量進行分類：無損失融合、有損失融合

(2)依據數據融合與應用層數據語義的關系進行分類：依賴于應用的數據融合、獨立于應用的數據融合、結合以上兩種技術的數據融合

(3)依據融合操作的級別進行分類：數據級融合、特征級融合、決策級融合 4-19.什么是數據融合的綜合平均法?

4-20.常見的數據融合方法有哪些? 綜合平均法、卡爾曼濾波法、貝葉斯估計法、D-S證據推理法、統計決策理論、模糊邏輯法、產生式規則法、神經網絡方法。

4-21.無線通信的能量消耗與距離的關系是什么?它反映出傳感器網絡數據傳輸的什么特點?（1）通常隨著通信距離的曾加，能耗急劇增加。

（2）在傳感器網絡中要減少單跳通信距離，盡量使用多跳短距離的無線通信方式。4-22.簡述節能策略休眠機制的實現思想。

當結點周圍沒有感興趣的事件發生時，計算與通信單元處十空閑狀態，把這些組件關鐘或調到更低能耗的狀態，即休眠狀態。該機制對于延長傳感器結點的生存周期非常重要。但休眠狀態與工作狀態的轉換需要消耗一定的能量。并且產生時延。所以狀態轉換策略對于休眠機制比較重要。如果狀態轉換策略不合適，不僅無法節能，反而會導致能耗的增加。

4-23.簡述傳感器網絡結點各單元能量消耗的特點

傳感器結點中消耗能量的模塊有傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊。隨著集成電路工藝的進步。處理器和傳感器模塊的功耗都很低。無線通信模塊可以處于發送、接收、空閑或睡眠狀態?？臻e狀態就是偵聽無線信道上的信息，但不發送或接收。睡眠狀態就是無線通信模塊處于不工作狀態。4-24.動態電源管理的工作原理是什么? 當結點周圍沒有感興趣的事件發生時，部分模塊處于空閑狀態。應該把這些組件關掉或調到更低能耗的狀態(即休眠狀態)。從而節省能量。

4-25.傳感器網絡的安全性需求包括哪些內容? 結點的安全保證、被動抵御入侵的能力、主動反擊入侵的能力。4-26.什么是傳感器網絡的信息安全?

4-27.簡述在傳感器網絡中實施Wormhole攻擊的原理過程

4-28.SPINS安全協議簇能提供哪些功能? SPINS安個協議簇是最早的無線傳感器網絡的安全框架之一。包含了 SNEP和μTESLA兩個安全協議。SNEP協議提供點到點通信認證、數據機密性、完整性和新鮮性等安全服務；μTESLA協議則提供對廣播消息的數據認證服務。6-3.低速無線個域網具有哪些特點? 低速無線個域網是一種結構簡單、成本低廉的無線通信網絡，它使得在低電能和低吞吐量的應用環境中使用無線連接成為可能。與無線局域網相比。低速無線個域網網絡只需很少的基礎設施。甚至不需要基礎設施。IEEE 802.15.4標準為低速無線個域網制定了物理層和MAC子層協議。6-7.簡述ZigBee的技術特點

(1)數據傳輸速率低。數據率只有lokb/s~250kb/s，專注十低速傳輸應用。

(2)有效范圍小。有效似蓋范圍10~75m之間，具體依據實際發射功率的大小和各種不同的應用模式而定。(3)工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz,868MHz(歐洲)及915MHz(美國)，均為無需申請的ISM頻段。

(4)省電。由于工作周期很短。收發信息功耗較低，以及采用了休眠模式，ZigBee可確保兩節5號電池支持長達6個月至2年左右的使用時間，當然不同應用的功耗有所不同。

(5)可靠。采用碰撞避免機制。并為需要固定帶寬的通信業務預留專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。MAC層采用完全確認的數據傳輸機制。每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。

(6)成本低。由于數據傳輸速率低，并且協議簡單。降低了成本，另外使用ZigBee協議可免專利費。

(7)時延短。針對時延敏感的應用做了優化。通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短。設備搜索時延的典型值為30ms.休眠激活時廷的典型值是15ms?；顒釉O備信道接入時延為15ms。(8)網絡容量大。一個ZigBee網絡可容納多達254個從設備和一個主設備，一個區域內可同時布置多達100個ZigBee網絡。

(9)安全。ZigBee提供了數據完整性檢查和認證功能。加密算法采用AES-128，應用層安全屬性可根據需求來配置。

第四篇：機械原理課后答案-高等教育出版社

機械原理作業

第一章 結構分析作業

1.2 解：

F = 3n－2PL－PH = 3×3－2×4－1= 0

該機構不能運動，修改方案如下圖：1.2 解：

（a）F = 3n－2P1= 1 A點為復合鉸鏈。

L－PH = 3×4－2×5－（b）F = 3n－2PL－PH = 3×5－2×6－2= 1

B、E兩點為局部自由度, F、C兩點各有一處為虛約束。

（c）F = 3n－2PL－PH = 3×5－2×7－0= 1

FIJKLM為虛約束。

1.3 解：

F = 3n－2PL－PH = 3×7－2×10－0= 1

1）以構件2為原動件，則結構由8－

7、6－

5、4－3三個Ⅱ級桿組組成，故機構為Ⅱ級機構(圖a)。

2）以構件4為原動件，則結構由8－

7、6－

5、2－3三個Ⅱ級桿組組成，故機構為Ⅱ級機構(圖b)。

3）以構件8為原動件，則結構由2－3－4－5一個Ⅲ級桿組和6－7一個Ⅱ級桿組組成，故機構為Ⅲ級機構(圖c)。

(a)

(b)

(c)

第二章

運動分析作業

2.1 解：機構的瞬心如圖所示。

2.2 解：取?l?5mm/mm作機構位置圖如下圖所示。

1.求D點的速度VD VD?VP13 VD而

2.求ω1

VE?AEP14P13?2425，所以

VD?VE2425?150?2425?144mm/s

3.求ω2

?2?1?1?VElAE?150120?1.25rad/s

?2??13898?1.25?3898?0.46rad/s?P12P14P12P24?3898 因，所以4.求C點的速度VC

??1mm/mm

VC??2?P24C??l?0.46?44?5?101.2mm/s

2.3 解：取l作機構位置圖如下圖a所示。1.求B2點的速度VB2

VB2 =ω1×LAB =10×30= 300 mm/s 2.求B3點的速度VB3

VB3 ＝ VB2 ＋

VB3B2

大小？

ω1×LAB

？ 方向 ⊥BC

⊥AB

∥BC 取?v?10mm/smm作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：

VB3?pb3??v?27?10?270mm/spb3?22mm，所以

mm 由圖a量得：BC=123 mm , 則

lBC?BC??l?123?1?123

3.求D點和E點的速度VD、VE

利用速度影像在速度多邊形，過p點作⊥CE，過b3點作⊥BE，得到e點；過e點作⊥pb3，得到d點 , 由圖量得：所以 VD?pd??v?15?10?150mm/spd?15mm，pe?17mm，； VE?pe??v?17?10?170mm/s VB3B2?b2b3??v?17?10?170mm/s 4.求ω

?V3?B3?270l?2.2rad/sBC123

5.求anB2

an22B2??1?lAB?10?30?3000mm/s2

6.求aB3

aB3 ＝ aB3n ＋ aB3t ＝ aB2 ＋

aB3B2k ＋

aτB3B

2大小 ω32LBC ？

ω12LAB

2ω3VB3B2

？

方向

B→C ⊥BC

B→A

⊥BC

∥BC n22 aB3??3?l2BC?2.2?123?595mm/s

ak?2?2B3B23?VB3B2?2?2.2?270?1188mm/s 5

取

?a?50mm/s2mm作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得： ,所以

mm/s2?b'3?23mm，n3b'3?20mmaB3??b'3??a?23?50?1150t

7.求?3

taB3?n3b'3??a?20?50?1000mm/s

lBC123

8.求D點和E點的加速度aD、aE ?3?aB3?1000?8.13rad/s2利用加速度影像在加速度多邊形，作??b'3e∽?CBE, 即

?b'3CB ??eCE?b'3eBE，得到e點；過e點作⊥?b'3，得到d點 , 由圖量得：?e?16mm，?d?13mm，aD??d??a?13?50?650mm/s2所以，a2E??e??a?16?50?800mm/s。

2.7 解：取?l?2mm/mm作機構位置圖如下圖a所示。

一、用相對運動圖解法進行分析 1.求B2點的速度VB2

VB2 =ω1×LAB =20×0.1 = 2 m/s 2.求B3點的速度VB3

VB3 ＝ VB2 ＋

VB3B2

大小？

ω1×LAB

？

方向 水平

⊥AB

∥BD 取?v?0.05m/smm作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：

pb3?20mm，所以

而VD= VB3= 1 m/s

nVB3?pb3??v?20?0.05?1m/s

3.求aB2

aB2??1?lAB?20?0.1?40m/sn222

4.求aB3

τ

a B3 ＝ aB2n

＋

a B3B

2大小

？

ω12LAB

？

方向

水平

B→A

∥BD 取?a?1m/s2

mm作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得：

aB3??b'3??a?35?1?35m/s2，所以

二、用解析法進行分析

2?b'3?35mm。

2VD3?VB2?sin?1??1?lAB?sin?1?20?0.1?sin30??1m/s21aD3?aB2?cos?1???lAB?cos?1?20?0.1?cos30??34.6m/s

第三章 動力分析作業

3.1 解：

根據相對運動方向分別畫出滑塊1、2所受全反力的方向如圖a所示，圖b中三角形①、②分別為滑塊2、1的力多邊形，根據滑塊2的力多邊形①得：

FrFR12R12cos?sin(60??2?)?sin(90???)?Fcos?，FR?F12rsin(60??2?)

由滑塊1的力多邊形②得：

Fd?FR21sin(60??2?)sin(90???)?FR21cos?，Fsin(60??2?)cos?sin(60??2?)sin(60??2?)d?FR21cos??Frcos?sin(60??2?)?Frsin(60??2?)

而 ??tg?1f?tg?1(0.15)?8.53?

所以 F60??2?)d?Fsin(rsin(60??2?)?1000sin(60??2?8.53?)sin(60??2?8.53?)?1430.7N3.2 解：取?l?5mm/mm作機構運動簡圖，機構受力如圖a)所示；

取

?F?50N/mm作機構力多邊形，得：

FR65?60?50?3000N，FR45?67?50?3350N，FR45?FR54?FR34?FR43?3350N，FR23?35?50?1750FR63?50?50?2500N，FR23?FR32?FR12?FR21?1750N

Mb?FR21lAB?1750?100?175000N?mm?175N?m

3.2 解：機構受力如圖a)所示

N，由圖b)中力多邊形可得：FR65?tg?4F5?tg45??1000?1000N

FR545?FR43?Fsin??1000.2N

4sin45??1414 FR43?FR63FR23sin116.6?sin45??sin18.4?

Fsin45?sin45?R63?sin116.6?FR43?sin116.6??1414.2?1118.4N

FR23?sin18.4?sin116.6?Fsin18.4?R43?sin116.6??1414.2?500N 所以 FR21?FR23?FR61?500N

Mb?FR21lAB?500?100?50000N?mm?50N?m

3.3 解：機構受力如圖所示

由圖可得：

對于構件3而言則：Fd?FR43?FR23?0，故可求得 FR23 對于構件2而言則：FR32?FR12

對于構件1而言則：Fb?FR41?FR21?0，故可求得

Fb

3.7 解：

1.根據相對運動方向分別畫出滑塊1所受全反力的方向如圖a所示，圖b為滑塊1的力多邊形，正行程時Fd為驅動力，則根據滑塊1的力多邊形得：

Fdsin(??2?)?FR21sin?90??(???)??FR21cos(???)，FR21?Fd

cos(???)sin(??2?)

則夾緊力為：Fr?FR21cos??Fdcos(???)cos?sin(??2?)2.反行程時?取負值，F'R21為驅動力，而F'd為阻力，故

F'R21

?F'dcos(???)sin(??2?)，cos?sin??F'dtg?而理想驅動力為：F'R210?F'd所以其反行程效率為：

?'?F'RF'd21

0F'R?F'dtg?21cos(???)sin(??2?)?sin(??2?)tg?cos(???)

sin(??2?)當要求其自鎖時則，?'?tg?cos(???)?0，故 sin(??2?)?0，所以自鎖條件為：??2?

3.10 解：

1.機組串聯部分效率為：

?'??23?2?9821?0.9?0.?0.95?0.8

212.機組并聯部分效率為：

?''?PA?A?PB?B2?0.8?3?0.7P2?3?A?P??B2?3?0.98?0.95?0.688 3.機組總效率為：

???'?''?0.821?0.688?0.565?56.5%

4.電動機的功率

輸出功率：Nr?PA?PB?2?3?5kw 電動機的功率：Nd?Nr?5?0.565?8.85kw

第四章平面連桿機構作業

4.1 解：

1.① d為最大，則

a?d?b?c

故 d?b?c?a?280?360?120?520mm

② d為中間，則

a?c?b?d

故 d?a?c?b?120?360?280?200mm

200mm?d?520mm所以d的取值范圍為：

2.① d為最大，則

a?d?b?c 故 d?b?c?a?280?360?120?520mm

② d為中間，則

a?c?b?d 故 d?a?c?b?120?360?280?200mm

③ d為最小，則

c?d?b?a 故 d?b?a?c?280?120?360?40mm

④ d為三桿之和，則

d?b?a?c?280?120?360?760mm

所以d的取值范圍為：40mm?d?200mm和520mm?d?760mm 14

3.① d為最小，則

c?d?b?a 故 d?b?a?c?280?120?360?40mm

4.3 解：機構運動簡圖如圖所示，其為曲柄滑塊機構。

4.5 解：

1.作機構運動簡圖如圖所示；由圖量得：??16?，??68?，?max ?min?155?，?min?52?，所以 ?180???max?180??155??25?，行程速比系數為：2.因為 l1是擺轉副。K?180???180????180??16?180??16??1.20

?l3?28?72?100?l2?l4?52?50?102

所以當取桿1為機架時，機構演化為雙曲柄機構，C、D兩個轉動副3.當取桿3為機架時，機構演化為雙搖桿機構，A、B兩個轉動副是周轉副。4.7 解：1.取?l?6mm/mm作機構運動簡圖如圖所示；由圖量得：

180???180????180??5?180??5??1.05??5?，故行程速比系數為：

K?

由圖量得：行程：h?40??l?40?6?240mm

2.由圖量得：?min?68?，故?min?68??????40? 3.若當e?0，則K= 1，無急回特性。4.11 解： 1.取2.由圖中量得： ?l?4mm/mm，設計四桿機構如圖所示。

lAB?AB??l?70?4?280mm。lCD?C1D??l?25?4?100mmlAD?AD??l?78.5?4?314mm 16

4.16 解： 1.取?l?1mm/mm，設計四桿機構如圖所示。

2.由圖中量得：

lAB?AB1??l?21.5?1?21.5mm，lBC?B1C1??l?45?1?45mm。

?63?，圖中AB”C” 為 3.圖中AB’C’為?max的位置，由圖中量得?max ?max的位置，由圖中量得?max?90?。

4.滑塊為原動件時機構的死點位置為AB1C1和AB2C2兩個。

4.18 解： 1.計算極位夾角：??K?1K?1?180??1.5?11.5?1?180??36?

2.取?l?2mm/mm，設計四桿機構如圖所示。

3.該題有兩組解，分別為AB1C1D和AB2C2D由圖中量得：

lAB1?AB1??l?24?2?48mm，lB1C1?B1C1??l?60?2?120mm ；

lABlB2?AB2??l?11?2?22mm。2C2?B2C2??l?25?2?50mm

第五章 凸輪機構作業

5.1 解：

圖中(c)圖的作法是正確的，(a)的作法其錯誤在于從動件在反轉過程的位置應該與凸輪的轉向相反,圖中C’B’為正確位置；(b)的作法其錯誤在于從動件在反轉過程的位置應該與起始從動件的位置方位一致，圖中C’B’為正確位置；(d)的作法其錯誤在于從動件的位移不應該在凸輪的徑向線上量取，圖中CB’為正確位置。

5.4 解：如圖所示。

5.5 解： 凸輪的理論輪廓曲線、偏距圓、基圓如圖所示；

第五篇：材料連接原理課后答案全

1.焊接熱源有哪些共同要求？描述焊接熱源主要用什么指標？(簡05.07.09）

答：能量密度高、快速實現焊接過程、得到高質量的焊縫和最小的焊接熱影響區。

主要指標：最小加熱面積、最大功率密度和正常焊接規范條件下的溫度。

2.試述焊接接頭的形成過程及對焊接質量的影響。答：（1）預壓階段；（2）通電加熱階段；（3）冷卻結晶階段。

對焊接質量的影響：

3.溶滴比表面積的概念及對焊接化學冶金過程的影響？

答：熔滴的表面積Ag與其質量

之比稱為熔滴的比表面積S。

熔滴的比表面積越大，熔滴與周圍介質的平均相互作用時間越長，熔滴溫度越高，越有利于加強冶金反應。

4.焊條熔化系數、熔敷系數的物理意義及表達式？真正反映焊接生產率的指標是什么？ 答：焊條金屬的平均融化速度

：在單位時間內熔化的焊芯質量或長度；

損失系數

：在焊接過程中由于飛濺、氧化和蒸發而損失的金屬質量與熔化的焊芯質量之比；

平均熔敷系數

（真正反映焊接生產率的指標），由于損失系數不等于零，單位時間內真正進入焊接熔池的金屬質量稱為平均熔敷速度。

5.試簡述不銹鋼焊條藥皮發紅的原因？有什么解決措施？（簡05.08.10）

答：藥皮發紅的原因：不銹鋼焊芯電阻大，焊條融化系數小造成焊條融化時間長，且產生的電阻熱量大，使焊條溫度升高而導致藥皮發紅。

解決措施：調整焊條藥皮配方，使焊條金屬由短路過渡轉化為細顆粒過渡，提高焊條的融化系數，減少電阻熱以降低焊條的表面升溫。

6.熔合比的表達式和影響因素？多層焊時，如果各層間的熔合比是恒定的，試推導第n層焊縫金屬的成分？

答：表達式：

影響因素：焊接方法、焊接工藝參數、接頭尺寸形狀、坡口形狀、焊道數目、母材熱物理性能等。

7.從傳熱學角度說明臨界板厚δcr的概念？某16Mn鋼焊件，采用手工電弧焊，能量E=15KJ/cm求δcr？ 答：由傳熱學理論知道：在線能量一定的情況下，板厚增加冷卻速度Wc增大，冷卻時間t8/5變短，當板厚增加到一定程度時，則Wc和t8/5不再變化，此時板厚即為臨界板厚δcr。

?cr? E（11+）?1.95cm2c?500-T0800-T0

8.手工電弧焊接厚12mm的MnMoNbB鋼，焊接線能量E=2kj/cm,預熱溫度為50度，求t8/5?附λ=0.29J/(cms℃)CP=6.7 J/(cms℃)?cr?E（11+）?0.73cm2c?500-T0800-T0??1.2cm?0.75?cr?0.55cm,t

9.直流正接為何比直流反接時焊縫金屬熔氫量高？ 答：（1）直流正接：工件接正極。直流反接：工件接負極。

（2）帶電質點H+ 在電場作用下只溶于陰極

（3）處于陰極的熔滴不僅溫度高而且比比表面積大，其溶氫量大于熔池處于陰極時的溶氫量。

10.一：試簡述氮對低碳合金鋼焊縫金屬性能的影響？（簡05.07.08.09.10）答：（1）N引起焊縫金屬時效脆化，使焊縫金屬強度提高，塑性韌性降低，尤其是低溫韌性；

（2）促使焊縫產生氮氣孔；

（3）N有時是有益的，但必須有彌散強化元素存在并在正火條件下使用?？刂坪康拇胧?/p>

（1）焊接區中的氮主要來自空氣，必須加強對焊接區機械保護

（2）合理選擇焊接工藝參數

（3）利用合金元素控制焊縫含氮量。碳的氧化引起熔池沸騰，有利于氮逸出，同時炭氧化生成CO、CO2，加強焊接區保護降低氮的分壓，因此碳可降低氮在金屬中的溶解度；選含有能夠生成氮化物元素的焊絲進行焊接，這些元素與氮的親和力大易形成穩定的氮化物，并通過熔渣排出氮化物，因此有效的控制焊縫中的含氮量。

綜上所述，加強保護是控制焊縫含氮量的最有效措施。二：試簡述氫對結構鋼焊接質量的影響？ 答：氫脆；白點；氣孔；冷裂紋；組織變化。

控制含氫量措施：

（1）限制氫的來源：限制焊接材料中的含氫量，焊前要對焊條和焊劑進行嚴格的烘干；氣體保護焊所用的氣體，焊絲和工件表面的油污、鐵銹和水分都是氫的重要來源。

（2）進行冶金處理：通過適當的化學冶金反應，降低氣相中的氫分壓，從而降低氫在液態金屬中的溶解度

（3）控制焊接材料的氧化還原勢

（4）在焊條藥皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素

（5）控制焊接工藝參數

（6）焊后脫氧處理：焊后把工件加熱到一定溫度，促使氫擴散外逸

總之，對氫的控制首先應限制氫的來源；其次應防止氫溶入金屬；最后應對溶入金屬的氫進行脫氧處理。

三：試簡述氧對焊接質量的影響？

答：（1）隨著焊縫含氧量增加，焊縫強度、塑性、韌性下降；尤其是焊縫的低溫沖擊韌性急劇下降，引起焊縫紅脆、冷脆，時效硬化傾向增加；

（2）影響焊縫金屬的物理化學性能，如降低導電性、導磁性、耐蝕性等；

（3）形成CO氣孔；

（4）造成金屬飛濺，影響焊接過程的穩定性； 85?2??E（11+）=0.98s500-T0800-T0

（5）焊接過程中導致合金元素的氧化損失將惡化焊接性能；

綜上，氧對焊接過程及焊縫是有害的，但在特殊情況下具有氧化性是有利的。

11.試以硅的沉淀脫氧為例，敘述提高脫氧效果的途徑？（簡08）答：（1）硅的百分含量升高，氧化亞鐵的百分含量降低

（2）B增加和減少渣中的二氧化硅，二氧化硅百分含量降低，氧化亞鐵的百分含量降低（3）溫度降低，反應向右進行，氧化亞鐵的百分含量降低

12.為何酸性焊條宜用錳鐵脫氧？而堿性焊條宜用硅錳聯合脫氧？為什么要控制W[Mn]/W[Si]的比值？（問06.09.11）

答：增加錳在金屬中的含量，或減少MnO的活度，都可以提高脫氧效果。

酸性焊條宜用錳鐵脫氧：[Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)，在酸性渣中含SiO2和TiO2較多，脫氧產物轉化為MnO·SiO2和MnO·TiO2復合物,減少了MnO的活度系數，提高了脫氧效果。

堿性焊條宜用硅錳聯合脫氧：在堿性渣中MnO活度系數較大，不利于Mn的脫氧，而且堿度越大，脫氧效果越差。故堿性焊條不宜用錳鐵脫氧。[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2),SiO2與MnO生成復合物MnO·SiO2，使MnO活度系數降低。而MnO·SiO2密度小、熔點低，易易于上浮到渣中，故堿性焊條宜用硅錳聯合脫氧。

W[Mn]/W[Si]過大，出現固態MnO；W[Mn]/W[Si]過小，出現固態SiO2；均會導致焊縫中夾雜物過多，只有W[Mn]/W[Si]合理時，才會生成低熔點的不飽和液態硅酸鹽，使焊縫中的含氧量降低。

13.酸型焊條熔敷金屬為何氧含量較高？（簡09）答：（1）酸型焊條采用錳脫氧不如堿性焊條錳硅聯合脫氧效果好

（2）酸型焊條堿度B小，有利于滲硅反應的進行，使焊縫含氧較高

（3）酸型焊條為了控氫的目的，導致焊縫含氧

14.試簡述低氫焊條熔敷金屬含氫量低的原因？（簡05.10）答：（1）藥皮中不含有機物，清除了一個主要氫源；

（2）藥皮中加入了大量的造氣劑CaCO3、降低了PH2；

（3）CaF2的去氫作用；

（4）焊條的烘干溫度高。

15.為什么堿性焊條對鐵銹和氧化皮的敏感性大？而堿性焊條焊縫含氫量比酸性焊條低？ 答：堿性焊條熔渣中含SiO2、TiO2等酸性氧化物較少，FeO的活度大，易向焊縫金屬擴散，使焊縫增氧。因此在堿性焊條藥皮中一般不加入含FeO的物質，并要求清除焊件表面的鐵銹和氧化皮，否則不僅會增加焊縫中的氧，還可能產生氣孔等缺陷，所以堿性焊條對鐵銹和氧化皮的敏感性大。

堿性焊條焊縫含氧量比酸性焊條低，是因為堿性焊條的藥皮氧化勢小的緣故。

16.J422焊條藥皮中含W（TiO2）=28%，W(SiO2)=26.5%，W(CaO)=10.6%，W(錳鐵)=12%，焊芯含W[Si]=0.02%，W[O]=0.01%，而熔敷金屬中卻含W[Si]=0.15%，W[O]=0.05%，試分析其原因。

答：該焊條酸性焊條，焊后視像為[Si]和[O]含量增多，熔渣與液態鐵發生滲硅反應，酸性焊條有利于滲碳（SiO2）+2[Fe]=[Si]+2[FeO]。反應結果使焊縫中增加Si.FeO大部分進入熔渣，一小部分進入液態鋼中使焊縫增氧。4（TiO2）=2[Ti2O3]+[O2]釋放出O2，該氣氛中的氧化性氣體使鐵氧化存在置換氧化，其中熔渣中（SiO2）.（TiO2）的置換氧化是主要增氧的途徑。熔渣中含有的大量SiO2及Mn-Fe增加了滲硅反應的可能性，滲硅反應較激烈使[Si]大大增加。

17.綜合分析熔渣的堿度對金屬的氧化、脫氧、脫硫、脫磷、合金過渡的影響。

答：氧化：堿性渣使FeO更易向金屬分配；脫氧：堿性渣使FeO活度大，擴散脫氧能力比酸性渣差；脫硫：堿性渣中MnO、CaO及MgO含量多利于脫硫；脫磷：增加熔渣的堿性可減少焊縫中的含磷量，酸性渣脫磷效果較差；合金過渡：當合金元素的氧化物與熔渣酸堿的性質一致時，有利于合金元素的過渡，使過渡系數提高。

18.試分析說明鈦鈣型（J422）焊條與堿性低氫型（J427）焊條，在使用工藝性和焊縫力學性能方面有哪些差別？

答：其他工藝性能如全位置焊接性，融化系數等差別不大。機械性能對比： 鈦鈣型（J422）：

S、P、N控制較差，冷脆性、熱裂紋傾向大；【O】高，氧化夾雜多，韌性低；【H】高，抗冷裂能力差 堿性低氫型（J4277）：

雜質S、P、N低；【O】低，氧化夾雜少；【H】低

故低氫型焊條的塑性，韌性及抗裂性較酸性的鈦鈣型大大提高，但其焊接工藝性能較差，對于鐵銹，油污，水份等很敏感。

19.試簡述藥芯焊絲的特性？（簡05.10）答：（1）熔敷速度快，因而生產效率高；

（2）飛濺??；

（3）調整熔敷金屬成分方面；

（4）綜合成本低。

20.CO2焊接低合金鋼一般選用何種焊絲？試分析其原因？（問05.08.10）答：應選用Si、Mn等脫氧元素含量較高的焊絲，常用的如：H08Mn2SiA。

（1）CO2具有較強的氧化性，一方面使焊絲中有益的合金元素燒損，另一方面使熔池中【FeO】含量升高。

（2）如焊絲中不含脫氧元素或含量較低，導致脫氧不足，熔池結晶后極易產生CO氣孔。

（3）按一定比例同時加入Mn、Si聯合脫氧，效果較好。

21.焊接熔池的結晶和鑄錠的結晶過程有何區別？

答：焊接熔池的熔池溫度高，存在時間短，冶金過程進行不充分，氧化嚴重，熱影響區大，冷卻速度快，潔凈易生成粗大的柱狀晶。

22.試簡述接頭偏析的種類和產生原因？（簡08）

答：宏觀偏析：由于柱狀晶傾向性方向使雜質偏聚于晶間及部分地區溶質濃度升高。

（1）層狀偏析：周期性分布產生于焊縫的層狀偏析，是結晶速度周期性變化引起的。

（2）焊道中心偏析：結晶由未熔化母材處向焊縫中心結晶，使雜質推往最后凝固的熔池中心而形成。

（3）焊道偏析：多道、多層焊時在層間、道間形成的成分偏析。

（4）弧坑偏析：收弧處熔池未能填滿，凝固時大量雜質無法排出及成分擴散不均勻而導致偏析。

23.微量Ti、B改善焊縫金屬韌性的機理？（簡09）

答：一Ti和氧的親和力很大，使焊縫中的Ti以微小顆粒氧化物的形式（TiO）彌散分布于焊縫中，促進焊縫金屬晶粒細化。這些小顆粒的TiO還可以作為針狀鐵素體的形核質點，在轉變階段促進形成針狀鐵素體。二Ti在焊縫中保護B不被氧化，故B可以作為原子態偏聚于晶界，降低了晶界能，抑制了先共析鐵素體的形核與生長，從而促使生成針狀鐵素體，改善焊縫組織的韌性。但是Ti和B的最佳含量和氧、氮的含量有關。

24.如16Mn母材中含有較高的S、P，應如何保證焊縫金屬韌性？

答：1.為減少焊縫含硫量，選擇對劉親和力比鐵大的元素脫硫；2.在焊接化學冶金中常利用熔渣中的堿性氧化物，如MnO、CaO、MgO進行脫硫3.同時增加渣中CaO和FeB的含量，有利于脫磷4.增加熔渣的堿度，可以提高脫硫脫磷的能力。

25.以低碳鋼焊接為例，綜述提高焊縫金屬韌性的冶金手段、焊接工藝手段及焊后措施？（問05.08.10）答：（1）冶金：只有Mn、Si含量適中，焊縫組織為細針狀鐵素體，才能提高韌性；適量加入Nb和V可提高焊縫金屬沖擊韌性；低合金鋼焊縫中Ti、B存在可大幅提高韌性；低合金鋼焊縫中有少量Mo不急提高強度，同時也能改善韌性；稀土元素能改善焊縫金屬韌性。（2）工藝：焊接線能量、焊接材料、接頭形式、多層焊接、振動結晶、錘擊焊道表面、跟蹤回火。（3）焊后應進行熱處理。

26.焊接熱循環與熱處理相比有何特點？試用這些特點分別比較45鋼和40Cr在熱處理條件下近縫區的淬透性大?。浚▎?5.10）

答：焊接熱循環特點：①加熱溫度高②加熱速度快③高溫停留時間短④自然冷卻⑤局部加熱：

淬透性比較：45鋼------焊接條件下近縫區的淬透性大于熱處理的淬透性，40Cr------相反45鋼由于不含碳化物形成元素，焊接條件下近縫區峰值溫度高，使奧氏體晶粒粗化，增大奧氏體穩定性，故淬透性和熱處理相比反而大。40Cr在焊接快速加熱條件下，高溫停留時間短，碳化物形成元素不能充分溶解到奧氏體中，奧氏體的穩定化程度不如熱處理條件，故淬透性小。

27.簡要說明不易淬火鋼和易淬火鋼粗晶區的組織特點和對性能的影響？（簡05.08.10）答：不易淬火鋼 ：

組織特點：晶粒粗大，易出現魏氏組織；性能：塑性，韌性低，易產生脆化和裂紋

易淬火鋼：組織特點：粗大的馬氏體；性能：該區脆硬，易產生延遲裂紋

28.試分析鋼種淬硬傾向的影響因素？用什么指標衡量高強鋼的淬硬傾向比較合理？（簡11）答：化學成分：碳當量升高，淬硬傾向升高

冷卻條件：t8/5降低，淬硬傾向升高 用HAZ的最高硬度Hmax來評定鋼的淬硬傾向比較合理，因為它綜合反映了化學成分和冷卻條件的影響。

29.試分析焊接熱影響區的脆化類型及防治措施？ 答：（1）脆化類型：粗晶脆化、析出脆化、組織轉變脆化、熱應變時效脆化；

（2）防治措施：

控制組織：通過控制焊接熱循環控制最佳t8/5，既要防治過熱導致的晶粒粗化又要防治極冷而致硬化。影響焊接熱循環的主要參數是線能量、是憨溫度、預熱以及接頭尺寸形狀。在接頭形式一定的條件下，主要是調節線能量、預熱、后熱溫度以尋求最佳焊接熱循環。焊后熱處理：對于一些重要的結構，常采用憨厚熱處理來改善接頭性能。

30.試分析如何控制低合金高強度剛焊接HAZ的韌性？（問08）答：（1）控制組織：在組織上能獲得低碳馬氏體、下貝氏體和針狀鐵素體等韌性較好的組織。（2）合理制定焊接工藝，正確地選擇焊接線能量和預熱、后熱溫度，既不致過熱脆化，又不致淬硬脆化。

（3）采用焊后熱處理來改善接頭的韌性。

（4）研制新的鋼種，進一步細化晶粒，降低鋼中的雜質S、P、O、N等的含量，使鋼材的韌性大為提高，也提高了焊接HAZ的韌性。

31.試簡述H2、CO氣孔的產生原因、特征及防止措施？（簡08.09.11 問06.09）答：H2（析出型氣孔）：由于高溫時熔池金屬中溶解了較多的氣體，凝固時由于氣體的溶解度突然下將，氣體處于過飽和來不及逸出而引起的氣孔。特征：通常出現在焊縫表面，氣孔的斷面形狀如同螺釘裝，從表面看呈喇叭口形，內壁光滑。CO氣孔（反應型氣孔）：鋼焊接時，鋼中的氧或氧化物與碳反應后能生成大量CO；

[C]+[O]=CO

(1)

[FeO]+[C]=CO+[Fe]

(2)如果這些反應發生在高溫液態金屬中,則由于CO完全不能溶于鋼液,將以氣泡的形式從熔池金屬中高速上浮逸出,不易形成氣孔,但當熔池冷卻凝固時，熔池金屬粘度迅速增大，故生成的CO氣泡很難浮出，尤其在樹枝晶凹陷處產生的更難逸出稱為殘留在焊縫中沿結晶方向分布的條蟲狀內氣孔。

防治措施：應該限制熔池中氣體的溶入或產生以及排除熔池中已溶入的氣體。

（1）消除氣體來源：工件及焊絲表面的氧化膜、鐵銹、油污和水分均可在焊接過程中向熔池中提供氧和氫；焊條與焊劑受潮或烘干不足而殘留的水分；空氣入侵熔池是氣孔來源之一。（2）正確選用焊接材料：控制熔渣的氧化性和還原性的平衡

（3）優化焊接工藝：焊接工藝參數主要有焊接電流、電壓和焊接速度等。一般交流焊時比直流焊時氣孔傾向大，而直流反接比正接時氣孔傾向小。

32.有一種堿性焊條（J507），在出廠檢驗時，焊縫中沒有氣孔，但在產品施工焊接時，發現焊縫中有大量氣孔，分析可能那些原因導致氣孔？（問07）答：（1）焊件清理不充分，存在鐵銹，氧化鐵皮，油污和水分等雜質。（2）焊條受潮或烘干不足，烘干后放置時間過長等。

（3）焊接規范不當，如電壓過高，焊速過快，電弧不穩等。（4）電流極性不合理，直流正接較反接是氣孔傾向大。

33.用H08A焊絲和HJ431焊劑埋弧自動焊接沸騰鋼時，雖經仔細除銹但還常出現氣孔，試分析其原因，應采取何種措施防止氣孔？

答：低碳鋼焊絲中沒有Mn和Si不能脫氧，被焊材料含氧量高除氧不完全，與C結合生成CO溢出形成氣孔

措施：應選用Si、Mn等脫氧元素含量較高的焊絲，常用的如：H08Mn2SiA。

消除氣體來源：工件及焊絲表面的氧化膜、鐵銹、油污和水分均可在焊接過程中向熔池中提供氧和氫；焊條與焊劑受潮或烘干不足而殘留的水分；空氣入侵熔池是氣孔來源之一。正確選用焊接材料：控制熔渣的氧化性和還原性的平衡

優化焊接工藝：焊接工藝參數主要有焊接電流、電壓和焊接速度等。一般交流焊時比直流焊時氣孔傾向大，而直流反接比正接時氣孔傾向小。

34.焊接結晶裂紋的形成機理及防治措施?（問06.09.11）

答：結晶裂紋形成機理：在焊縫金屬凝固結晶的后期，低熔點共晶被推向柱狀晶交遇中心部位，形成液態薄膜；在焊接拉伸應力作用下，就可能在這個薄弱地帶即液態薄膜處開裂形成結晶裂紋。液態薄膜—根本原因；拉伸應力—必要條件。

防止結晶裂紋的措施：

（1）冶金因素：主要是合金狀態圖的類型、化學成分和結晶組織形態

結晶裂紋傾向的大小隨合金狀態圖結晶溫度區間的增大而增加，但合金元素進一步增加裂紋傾向會隨之降低

初生相的結構能影響雜質的偏析和晶間層的性質，從而影響凝固裂紋的傾向。初生相的晶粒大小、形態和方向也會影響其傾向。

向焊縫中加入細化晶粒元素以改善焊縫凝固結晶、細化晶?？梢蕴岣呖沽研?。合金元素是影響裂紋最本質的因素。（2）工藝因素：

工藝因素主要是合理選擇焊接材料和控制焊接參數，從而減少有害雜質偏析及降低應變增長率。

對于一些易于向焊縫專一某些有害雜質的母材，焊接時應盡量減小熔合比，或開大坡口，減小熔深，甚至堆焊隔離層。

合理調節焊接參數（焊接電流、電壓和焊接速度）控制成形系數。

減小焊接電流或線能量以減小過熱，有利于改善抗裂性，但也須避免冷卻速度偏大，以致變形速率增大，反而不利于防止熱裂紋。

為防止接頭產生熱裂紋，盡可能減少應變量及應變增長率；施焊順序不合理時，最后幾條焊縫處于被拘束狀態，不能自已收縮，易促使裂紋產生。

35.為什么采用CST（臨界應變增長率）為判據來比較金屬材料的熱烈傾向更為合理？用脆性溫度區間來作判據如何？（問07）

答：因為不同的材料，不僅脆性溫區區間的大小不同，最低塑形

的變化也不同，產生裂紋的臨界應變增長率CST也各不相同，所以在考察裂紋敏感性時必須綜合考慮脆性溫度區間（）、最低塑形（）及應變增長率（）的影響。根據以上分析可知，用CST作為判據更合適，因為

或

都不能單獨用來反映材料的裂紋敏感性。為防止產生裂紋必須滿足條件，即

36.試簡述液化裂紋的形成機理？（簡08 問07）

答：焊接熱影響區的近縫區或多層焊層間，在焊接熱循環峰值溫度的作用下，由于被焊金屬含有較多的低熔共晶而被重新熔化，在拉伸應力的作用下沿奧氏體晶界開裂而形成液化裂紋。液化裂紋的液膜并非產生于凝固過程，而是由于加熱過程中近縫區晶界局部熔化形成的液膜。

37.一般低合金鋼，冷裂紋為什么具有延遲現象？延遲裂紋為何易在近縫區產生？試分析防止延遲裂紋的措施？（問05.06.08.10.11）

答：形成冷裂紋的三大要素：被焊鋼材的淬硬組織、接頭中的含氫量以及接頭所處的拘束應力狀態。而氫是最活躍的誘發因素，而氫在金屬中擴散、聚集和誘發裂紋需要一定的時間。

一般低合金鋼焊縫C低于母材，熱影響區相變滯后于焊縫。當焊縫由A轉達變F、P時，H的溶解度突然下降，且H在F、P中的擴散速度較快，導致H很快由焊縫越過熔合線附近富H，當滯后相變的HAZ中A—>M時，H使以過飽和狀態殘留在M中，促使該處進一步脆化，從而導致冷裂紋的產生。防治措施： 冶金方面：

（1）選擇抗裂性好的鋼材

從冶煉技術上提高母材的性能：多元微合金畫；盡可能降低鋼中有害雜質（S、P、O、H、N等）

（2）焊接材料的選用

選用低氫或超低氫焊條：應強調焊條的烘干和防潮問題

選用低強焊條：對低碳合金鋼，適當降低焊縫強度可以降低拘束應力而減輕熔合區的負擔，對防止冷裂紋有用。

選用奧氏體焊條：既可避免預熱又能防止冷裂紋的產生。特殊微量元素的應用：Te、Se、Re，Te的降氫效果最好。（3）選用低氫的焊接方法：CO2氣體保護焊。焊接工藝方面：

合理選擇焊接線能量

正確選擇預熱和后熱溫度

多層焊層間溫度和時間間隔的控制

采用低匹配焊縫

合理的焊縫分布和施焊次序

38.試簡述在什么條件下，氫致裂紋也會在焊縫中產生？（簡06.09）

答：焊縫合金成分復雜的超高強度鋼和異種鋼焊接時，熱影響區的轉變先于焊縫，因而氫就相反地從HAZ向焊縫擴散，如果焊縫出現淬硬組織，此時，氫致裂紋就會在焊縫中產生。

39.焊接接頭拘束應力的分類？何為拘束度？臨界拘束度？（簡07）答：內拘束應力：熱應力（第一類內應力）；相變應力（第二類內應力）和外拘束應力 拘束度是使接頭根部間隙發生單位長度的彈性位移時，單位長度焊縫所承受的力。表示了接頭的剛度。線彈性拘束度R[N/(mm·mm)]可表示為

當R值大到一定程度時就會產生延遲裂紋，這是的R值稱為臨界拘束度。

40.焊接接頭中出現冷裂紋（延遲裂紋）主要與哪些因素有關？通常將工件預熱到一定溫度可以防止產生冷裂紋，試分析預熱的作用？后熱的作用？后熱能否完全取代預熱？后熱和焊后熱處理有何不同？（簡05.08問07.09）答：延遲裂紋的影響因素：鋼種的淬硬傾向、焊接接頭的含氧量及其分布、接頭所受的拘束應力狀態。

預熱的作用：預熱可以降低冷卻速度，從而避免出現淬硬組織，降低殘余應力，有利于擴散氫的逸出。后熱的作用：

（1）減少殘余應力；

（2）改善組織，降低淬透性；

（3）消除擴散氫，但對奧氏體焊縫效果不大；

（4）適當降低預熱溫度或代替某些結構所需的中間熱處理。

后熱和焊后熱處理不同：延遲裂紋有延遲期（潛伏期），在延遲期內即進行加熱，可以避免出現延遲裂紋。故焊后后熱有“搶時間”的問題，而焊后熱處理都是為了改善接頭使用性能，不存在“搶時間”的問題。

41.簡述再熱裂紋的主要特征和產生機理？（簡07.09.11）答：主要特征：（1）在熱裂紋出現在焊接熱影響區的過熱區，明顯的沿粗大的奧氏體晶界發展到洗凈去就會終止

（2）具有比較大的殘余應力和應力集中；（3）具有比較敏感的溫度區間（4）易產生于含有沉淀強化的元素的鋼材中。

再熱裂紋產生是由晶界優先滑動導致形成微裂紋（形核）而發生和擴展的。

42.某大型焊接結構，采用了含S、P偏高的鋼，為防止產生層狀撕裂應采取何種工藝措施？ 答：控制鋼材含S量；檢驗板材Z向性能，保證Z向拉伸斷面收縮率

（如），能大大減低層狀撕裂的概率。氫在形成層狀撕裂中能起推波助瀾的作用。

改善接頭設計，使之不僅通過板表皮傳力，改善多層角焊縫收縮應力狀況，防止別類裂紋誘發層等，均有可能減輕層狀撕裂傾向。