熱能與動力工程測試技術

1、1、何為動壓？靜壓？總壓？ P129答:靜壓是指運動氣流里氣體本身的熱力學壓力。 總壓是指氣流嫡滯止后的壓力， 又稱滯止壓力。動壓為總壓與靜壓之差。2、試畫出皮托管的結(jié)構簡圖，說明皮托管的工作原理，并導出速度表達式（條件自擬，不考慮誤差）。P143P1443、某壓力表精度為1.5級，量程為02.0MPa,測量結(jié)果顯示為1.2MPa,求精確 度、最大絕對誤和差示值相對誤差64、在選用儀器時，應在滿足被測要求的前提下，盡量選擇量程較小的儀器，一般應使測量值在滿刻度要求的2/3為宜。P55、測量誤差可分為 系統(tǒng)誤差、隨機（偶然）誤差、過失誤差 。6、隨機誤差正態(tài)分布曲線的四個特性為 單峰性、對稱性、

2、有限性、抵償性。7、熱電偶性質(zhì)的四條基本定律為 均質(zhì)材料定律、中間導體定律、中間溫度定律、標準電極定律。8、流量計可分為： 容積型流量計、速度型流量計、質(zhì)量型流量計 。P1619、除利用皮托管測量流速外，現(xiàn)代常用的測速技術有：熱線（熱膜）測速技術、激光多普勒測速技術（LDV）、粒子圖像測速技術。10、簡述金屬應變式傳感器的工作原理。答：金屬應變式傳感器的工作原理是基于金屬的電阻應變效應，即導體或半導體在外力作用下產(chǎn)生機械形變時，電阻值也隨之產(chǎn)生相應的變化。P6311、在熱能與動力工程領域中，需要測量的物理量主要有 溫度、壓力、流量、功 率、轉(zhuǎn)速等。12、按照得到最后結(jié)果的過程不同，測量方法可以

3、分為 直接測量，間接測量和組 合測量。13 .按工作原理，任何測量儀器都應包括 感受件，中間件和效用件。14 .測量誤差按照產(chǎn)生誤差因素的出現(xiàn)規(guī)律以及它們對測量結(jié)果的影響程度來區(qū)分可以將測量誤差分為系統(tǒng)誤差，隨機誤差和過失誤差。15 .系統(tǒng)誤差的綜合包括 代數(shù)綜合法、算術綜合法和幾何綜合法 。16 .金屬應變式電阻傳感器溫度補償?shù)姆椒ㄓ?橋路補償（補償片法）和應變片自 補償。17 .自感式電感傳感器分為 變氣隙式、變截面式和螺管式。18 .光電效應分為三類： 外光電效應（元件有光電管、光電倍增管）、內(nèi)光電效應（元件有光敏電阻、光導管）、光生伏特效應（元件光電池、光敏晶體管）19 .使用較多的溫

4、標有 熱力學溫標、國際實用溫標、攝氏溫標和華氏溫標。20 .熱力學溫標T和攝氏溫標t的轉(zhuǎn)換關系T=t+273.1521 .可用于壓力測量的傳感器有 壓阻式傳感器、壓電式傳感器和電容式差壓傳感 器。22 .流量計的類型有容積型流量的、諫或型流量計和質(zhì)量型流量計。23 .常用的量計的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里管等。24、與機械測量法相比，電測法的優(yōu)點：1易于實現(xiàn)集中檢測、控制和遠距離測量響應速度快，可以測量瞬時值及動態(tài) 過程使熱動測試的連續(xù)測量、自動記錄和自動控制成為可能 測量的準確度和靈敏度高，可以測量微弱信號并將其放大與長距離傳輸易于和計算機等進行連 接，記錄和處理數(shù)據(jù)方便25、電阻式傳感器

5、原理一將物理量的變化轉(zhuǎn)換為敏感元件電阻值的變化，再經(jīng)相應電路處理后轉(zhuǎn)換為電信號輸出。26、金屬應變式傳感器原理一導體或半導體在歪理作用下產(chǎn)生機械變形時,電阻值也隨之產(chǎn)生相應的變化 -應變片結(jié)構：基底，敏感柵，覆蓋層，引出線 應變片的溫度補償：1)橋路補償2)應變片自補償：選擇特定的應變片，采用 雙金屬敏感柵自補償應變片，熱敏電阻補償 。27、半導體壓阻式傳感器：壓阻效應一固體材料在受到應力作用后, 電阻率都會 發(fā)生變化的效應；28、|電感式傳感器在電磁感應基礎上，利用線圈自感或互感變化,把被測量轉(zhuǎn) 換為線圈電感量變化的傳感器。分為 自感式和 互感式兩種(1)自感式: 鵬氣隙式一電感量L = ?

6、2?U； 6 :氣隙厚度A:氣隙截面 積N0：真空磁導率。6越小，靈敏度 越高。必變截面式；螺管式：結(jié)構簡單、 制作容易，但由于磁阻較大因而靈敏度低， 主要用于測量大位移的場合(2)互感式電感傳感器：又稱差動變壓器，他把被測位移變化轉(zhuǎn)化為傳感器互感變化。目前用 的最多的就是螺管形差動變壓器，由線圈和鐵芯組成。? ?電谷重 C= - =-?- X 8.854 X 10-12?;A:面積，？?介電常數(shù),?= ? ?= ?2?；29、電容式傳感器一功率小、阻抗高、動態(tài)性能好、結(jié)構簡單，可用于非接觸式測量兩極板間的d:極板間距， 改變其中任意一個， C都會變化，因此可再分為： 變極板間隙型、變面積型、

7、變 介電常數(shù)型30、壓電式傳感器一基于某些物質(zhì)的壓電效應，這些物質(zhì)在外力作用下表面會產(chǎn) 生電荷，經(jīng)過電荷放大器的放大，可實現(xiàn)電測的目的；壓電效應：某些結(jié)晶物質(zhì)，當沿它的某個結(jié)晶軸施力時，內(nèi)部會出現(xiàn)極化現(xiàn)象，從而在表面形成電荷集結(jié)，電荷量大小和作用力大小成正比逆壓電效應：在晶體某些表面之間施加電場，在晶體內(nèi)部會出現(xiàn)極化現(xiàn)象，促使感應式傳感器(D熱電阻式傳感器一熱電阻效應：電阻率31、磁電式傳感器一轉(zhuǎn)速測量時最常用的傳感器之一、也稱32、熱電式傳感器是將溫度變化轉(zhuǎn)為電量變化的傳感器;M電磯式E量度至注一電隨變北 熱電式轉(zhuǎn)卷宗口電同式B 凰賢泰化一電動勢至q隨本身溫度變化而變化的現(xiàn)象；電阻隨溫度變化

8、導體或半導體稱為熱電阻器件。金屬隨溫度升高電阻 增大，半導體隨溫度升高電阻下降。（2）熱電偶式傳感器一熱電現(xiàn)象：兩種不同的導體A和B組成閉合回路，若兩 連接點溫度T和To不同，則在回路中產(chǎn)生熱電動勢，形成熱電流的現(xiàn)象。A和B兩導體稱為熱電極，他們組合稱為熱電偶。接觸熱場的一端（溫度為T）為工作端，另一端稱為自由端。熱電偶輸出電動勢的大小只取決于兩種金屬的性質(zhì)和兩 端溫度。熱電偶四大基本定律：均質(zhì)材料定律：一種材料組成的閉合回路不會產(chǎn)生熱電動勢中間導體定律：插入第三種（多種），只要插入材料的兩端溫度相同，就不會使熱電偶的熱電動勢發(fā)生變化中間溫度定律:EB（t,to）=EB（t,t n）+EAB（

9、n,t0）標準電極定律：&B（t,t0）= EAC（t,t 0）-E3t,t o）對熱電極材料的要求：測量結(jié)果不隨時間變化足夠的物理化學穩(wěn)定性熱電 動勢應盡可能大并與溫度成單值線性或近似于線性關系電阻溫度系數(shù)小，電導率高材料復制性好，制造簡單，價格便宜熱電偶冷端溫度補償：冷端恒溫法冷端補償器法冷端溫度校正法補償導33、光電效應:1.在光線的作用下能使電子溢出物質(zhì)表面的稱為 外光電效應，有 光電管，光電倍增管等；2.在光線作用下使物體電阻率改變的稱為 內(nèi)光電效應， 有光敏電阻和由光敏電阻制成的光導管等；3.在光線作用下使物體產(chǎn)生一定方向 電動勢的稱為先生伏特效應，有光電池和光敏晶體管等。

10、34、霍爾傳感器：利用半導體的霍爾效應進行測量的傳感器35、溫標：用來度量溫度高低的尺度稱為溫度標尺，簡稱溫標，它規(guī)定了溫度的 零點和基本測量單位。目前使用較多的有熱力學溫標、國際實用溫標、攝氏溫標和華氏溫標。36、接觸式溫度計和非接觸式溫度計各自的特點如下：1）由于接觸式溫度計必須將感溫元件與被測物體接觸，因此容易破壞被測溫度場，非接觸式溫度計則無此問題。2）接觸式溫度計感溫元件與被測物體達到熱平衡需要一定時間，所以產(chǎn)生的時 問滯后比較大；非接觸式溫度計直接測量被測物體的熱輻射，響應速度較快。3）由于感溫元件難以承受很高的溫度，所以接觸式溫度計測量高溫時受到限制， 非接觸式溫度計則無此問題。

11、4）由于低溫時物體熱輻射很小，所以非接觸式溫度計不適合測量低溫。5） 一般來說，接觸式溫度計的測量精度比非接觸式溫度計高。37、（1）膨脹式溫度計：利用物質(zhì)體積隨溫度升高而膨脹的特性制作的溫度計。 具體有三種：玻璃管液體溫度計、壓力式溫度計、雙金屬溫度計。玻璃管液體溫度計：常用水銀溫度計，水銀不粘玻璃，不易氧化，在相當大的溫 度范圍內(nèi)（-38356C）保持液體，在200c以下，膨脹系數(shù)幾乎與溫度呈線性關系，所以可做精密標準溫度計。使用玻璃管溫度計注意兩個問題：零點漂移露出液柱 校正壓力式溫度計:基于密閉系統(tǒng)內(nèi)的氣體或液體受熱后壓力變化的原理而制成，由溫包、毛細管和彈簧管組成。雙金屬溫度計：線膨

12、脹系數(shù)不同的兩金屬構成的金屬片作為感溫元件，當溫度變化時，由于兩種金屬的線膨脹系數(shù)不同，雙金屬片就產(chǎn)生與被測溫度大小成比例 的變形，這種變形通過相應的傳動機構由指針指示出溫度數(shù)值，分為螺旋形和盤形雙金屬溫度計兩種。（2）熱電阻溫度計：利用導體或半導體的電阻值隨溫度的變化而變化的特性制成。（3）熱電偶溫度計：利用熱電效應而制成的感溫元件（見熱電偶傳感器）。（4）溫度計的校驗 熱電阻溫度計的校驗：a、比較法 b、兩點法。（5）接觸式溫度計的感溫元件正確反映物體溫度，必須滿足的兩個條件：熱 力平衡條件，使感溫元件與被測對象組成孤立的熱力學系統(tǒng)， 并經(jīng)歷足夠的時間， 使兩者完全達到熱平衡。當被測對象溫

13、度變化時，感溫元件的溫度能實時的跟 著變化，即使傳感器的熱容和熱阻為零（6）造成溫度計時滯的兩個因素：感溫元件的熱慣性指示儀表的機械慣性。38、非接觸式溫度計：基于熱輻射原理。39、氣體溫度計：常用于測量熱力學溫度。根據(jù)熱力學原理，理想氣體的狀態(tài)方 程pV=nR1用理想氣體溫度計測出的溫度就是熱力學溫度。氣體溫度計分為三 種：定容氣體溫度計、定壓氣體溫度計、測溫泡定溫氣體溫度計。40、壓力一一流體對單位面積上的垂直作用力，即壓強。絕對壓力：以完全真空作為零標準的壓力，也就是作用于單位面積上的全部壓力；表壓力（相對壓力）：在壓力儀表上指示的壓力，其數(shù)值為絕對壓力減當?shù)卮髿鈮?；絕對壓力=表壓力+

14、當?shù)卮髿鈮撼Ｓ脝挝挥蠵a （帕）、at （工程大氣壓）、atm （標準大氣壓）、bar （巴）、mmHg （毫米汞柱）1bar=1x5Pa； 1atm=101325 Pq 1at=98066.5 Pa 1mmHg=133.3224 Pa 1mmH2O=9.80665 Pa壓力測量方法：重力與被測壓力的平衡法；彈性力與被測壓力的平衡法；利用物 質(zhì)某些與壓力有關的物理性質(zhì)進行測壓41、液柱式測壓儀表：利用工作液（又稱 封液，常用的有水、酒精、水銀）的液 柱重力與被測壓力平衡，根據(jù)液柱高度確定被測壓力大小的壓力計。U型管壓力計單管壓力計 斜管微壓計（1）液柱式壓力計的測量誤差及 修正A、環(huán)境溫度變化

15、的影響：環(huán)境溫 度偏離規(guī)定20c時的修正公式 B、重力加速度變化的影響C、毛細現(xiàn)象的影響：封液引起的 誤差，誤差大小取決于封液種類、 溫度、管徑等，實際中，可以加大管徑減小毛細現(xiàn)象，封液為酒精時，管內(nèi)徑 d >3mm；水或水銀則8mmD、水和酒精讀數(shù)，應與凹面持平；水銀與凸面持平（2）彈性測壓儀表：彈簧管壓力計、膜式壓力計（膜片和膜盒兩種）、波紋管式 壓差計（單波紋管和雙波紋管兩種）:遲滯誤差（主要原因），同一元（3）彈簧管壓力計（屬于彈性測壓儀表）：由彈簧管、齒輪傳動機構、指針和刻 度盤組成；彈簧管的橫截面呈橢圓形或扁圓形， 是一根空心金屬管，具一端封閉 為自由端，另一端固定在儀表的外

16、殼上，并用與被測介質(zhì)相通的管接頭聯(lián)接。 原 理：當具有壓力的介質(zhì)進入管內(nèi)腔后， 在壓力的作用下，彈簧管會發(fā)生變形， 由于橢圓形短軸方向的內(nèi)表面積比 長軸方向大，因此受力也大，管子截 面趨于變圓，產(chǎn)生彈性變形，使彎成 圓弧狀的彈簧管向外伸張，在自由端 產(chǎn)生位移，通過拉桿帶動齒輪傳動機 構，使指針相對于刻度盤轉(zhuǎn)動。當變 形引起的彈性力與被測壓力平衡時， 變形停止，指針指示出被測壓力值。為了提高彈簧管的靈敏度，可采用螺 旋形彈簧管或S形（回形）彈簧管。 齒輪傳動機構的作用是把自由端的 位移轉(zhuǎn)換成指針的角位移。（4）彈性壓力計（彈性測壓儀表）誤：件在相同壓力下正反行程的變形量不一樣， 而且元件變形遠遠

17、落后于壓力的變化， 可采用遲滯誤差極小的全彈性材料， 如熔煉石英；溫度誤差，儀表精度標定是 在標準溫度下進行的，當使用環(huán)境的溫度偏離標準溫度很多時， 彈性元件的彈性 模量會產(chǎn)生變化，因而誤差，可采用恒彈性材料做彈性元件，如合金 Ni42CrTi 等；間隙和摩擦誤差，傳動系統(tǒng)機構間的間隙和摩擦阻力或儀表安裝不當會引起 附加誤差，可采用新傳動技術，減小或取消中間傳動機構，如采用電阻應變轉(zhuǎn)換 技術，還可以采用無感摩擦彈性支承或磁懸浮支承。42、（1）氣流壓力是指氣流單位面積上所承受的法向表面力。在靜止氣體中，不 存在切向力，這個表面力與所取面積的方向無關，該壓力稱為靜壓。在流動氣體 中，靜壓是指運動

18、氣流里氣體本身的熱力學壓力， 當感受器在氣流中與氣流以相 同的速度運動時，感受到的就是靜壓。總壓是指氣流嫡制止后的壓力，又稱制止 壓力。動壓，總壓-靜壓I（2）總壓的測量工具是總壓管，原理為理想氣體 的伯努利方程；為了得到滿意的測量結(jié)果，必須 使總壓管口無毛刺且壁面光滑，并要求感受孔軸 線對準來流方向。習慣上取測量誤差為速度頭1%的偏流角民作為 總壓管的不敏感偏流角，記作a p , a p越大越好。 半圓形感受頭a p角最小，帶導流套的總壓管a p 角最大?？倝汗艿念愋停篖形總壓管、圓柱形總壓管、帶導 流套的總壓管、多點總壓管、邊界層總壓管。靜壓管的類型：L形靜壓管、圓盤形靜壓管、帶導流套的靜

19、壓管。43、容腔效應：由于測壓元件前的空腔和導壓管存在， 必然導致壓力信號的幅值 衰減和相位滯后，這種效應稱為動態(tài)壓力測量的容腔效應。44、上止點位置的確定：磁電法、氣缸壓縮線法、電容法。曲軸轉(zhuǎn)角信號的測定： 磁電法、光電法、上止點基準法。45、(1)皮托管測流速皮托管：由總壓探頭和靜壓探頭組成，利用總壓和靜壓之差，即動壓來測流速。 又稱動壓管、風速管。它的優(yōu)點是：結(jié)構簡單，價格低廉，制造使用方便，較高 測量精度。皮托管測取的是流場空間某點的平均速度。1 1皮托管測速原理：p+2?= ?； p：靜壓；P0：總壓；2?2?動壓；P：流體密度，v：流速；流速2? /(?；?);這就是皮托管的基本測速原理。最終用 馬赫數(shù)Ma表示氣體流速，Ma=笠I ；(皮托管校準系數(shù)，一般1