熱能與動力工程測試技術習題及答案

1、熱能與動力工程測試技術一、 填空（30X1）1、 儀器測量的主要性能指標 ：精確度、恒定度、靈敏度、靈敏度阻滯、指示滯后時間。P5 2、 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。P53、 二階測量系統(tǒng)的阻尼比通常控制于=0.60.8,對于二階測量系統(tǒng)的動態(tài)性能的兩個重要指標是穩(wěn)定時間ts和最大過沖量Ad 。P184、 測量誤差可分為系統(tǒng)誤差、隨機（偶然）誤差、過失誤差。5、 隨機誤差的四個特性為單峰性、對稱性、有限性、抵償性。6、 熱電偶性質的四條基本定律為均質材料定律、中間導體定律、中間溫度定律、標準電極定律。7、 造成溫度

2、計時滯的因素有：感溫元件的熱慣性和指示儀表的機械慣性。P1098、 流量計可分為：容積型流量計、速度型流量計、質量型流量計。P1619、 擴大測功機量程的方法有：采用組合測功機、采用變速器。P20810、 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。二、名詞解釋(5X4) 1、什么是測量儀器或測量系統(tǒng)的動態(tài)特性分析？作用？ 答：P11，測量儀器或測量系統(tǒng)的動態(tài)特性分析就是研究測量時所產生的誤差。它主要是以描述在動態(tài)測量過程中輸出量和輸入量之間的關系。 2、何為霍爾效應？ 答：（參考）置于磁場中的金屬（或帶有電子的物質），當

3、于兩端通過電流時，另外兩面會產生大小與控制電流I（A）和磁感應強度B(T)的乘積成正比的電壓UH(V),這一現(xiàn)象叫做霍爾效應。P90 3、何為亮度溫度？ 答：在波長為m的單色輻射中，若物體在溫度T時的亮度B和絕對黑體在溫度為Ts時的亮度BO相等，則把Ts稱為被測物體的亮度溫度。 4、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。 總壓是指氣流熵滯止后的壓力，又稱滯止壓力。 動壓為總壓與靜壓之差。三、 簡答題(5X4)1、 為什么階躍信號常用于低階測量系統(tǒng)的時域動態(tài)響應的輸入信號？答：階躍信號從一個穩(wěn)定的狀態(tài)突然過過渡到另一個穩(wěn)態(tài)，對系統(tǒng)是一個嚴格的考驗，（比其它輸

4、入信號更）易暴露問題。P172、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生機械形變時，電阻值也隨之產生相應的變化。3.在測量瞬時溫度時采用的感溫元件時間常數(shù)大小如何？為什么？，在測量平均溫度時又如何？為什么？P110 答：感溫元件的質量和比容越小，相應越快，故在測量瞬時溫度時采用時間常數(shù)小的感溫元件；反之時間常數(shù)越大相應越慢，感溫元件的溫度越接近平均溫度，故測量平均溫度時采用時間常數(shù)大的元件。4.試畫出皮托管的結構簡圖，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）。P143P144四、 計算題3X10

5、1、 某加熱后的鐵塊溫度隨時間降低，溫度分布如下：時/s60120180240300360420480540600溫度t/oC305284260241223198181160140118近似認為溫度是時間的一階函數(shù)，即t=f()。1） 寫出溫度隨時間的線性回歸方程。解：（tip:可用計算器）2） 求鐵塊降至室溫(t=20 oC）的時間。解：（略）2、 某壓力表精度為1.5級，量程為02.0MPa，測量結果顯示為1.2MPa，求：1） 最大引用誤差. 2） 解：最大引用誤差nm=1.5%3） 可能出現(xiàn)的最大絕對誤差m 4） 解：m=±2×1.5%=±0.03MPa5

6、） 示值相對誤差x 6） x = ×100%= ×100% =2.5% 3、 采用熱電偶測溫度的時候，是將電動勢轉化為響應的溫度而工作的。已知測溫計顯示的兩端電勢差為E(t,t0),而當溫度為t0時顯示的電勢差為E(t0,0),求當溫度為t時實際電動勢E(t,0)（借此得到實際溫度）是多少？答：（汗）一 填空（每空1分，共30分）1. 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、轉速等。2. 按照得到最后結果的過程不同，測量方法可以分為直接測量，間接測量和組合測量。3. 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。4. 測量誤差按照產生

7、誤差因素的出現(xiàn)規(guī)律以及它們對測量結果的影響程度來區(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。5. 系統(tǒng)誤差的綜合包括代數(shù)綜合法、算數(shù)綜合法和幾何綜合法。6. 金屬應變式電阻傳感器溫度補償?shù)姆椒ㄓ袠蚵费a償和應變片自補償。657. 自感式電感傳感器分為變氣隙式、變截面式和螺管式。互感式電感傳感器又稱為差動變壓器8. 常見的光電轉換元件包括光電管、光電池、光敏電阻和光敏晶體管。9. 使用較多的溫標有熱力學溫標、國際實用溫標、攝氏溫標和華氏溫標。10. 熱力學溫標T和攝氏溫標t的轉換關系T=t+273.1511. 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。12. 流

8、量計的類型有容積型流量計、速度型流量計和質量型流量計。13. 常用的量計的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里管等。二名詞解釋（每題5分，共20分）壓阻效應（P66）答：很多固體材料在受到應力作用后，電阻率發(fā)生變化，這種效應叫做壓阻效應。熱電現(xiàn)象（79）答：兩種不同導體A和B組成閉合回路，若兩連接點溫度T和T0不同，則在回路中就產生熱電動勢。形成熱電流，這種現(xiàn)象叫做熱電現(xiàn)象。光生伏特效應（84）答：在光線作用下使物體產生一定方向電動勢成為光生伏特效應。輻射溫度答：溫度為T的物體全輻射出射度M等于溫度為Ts的絕對黑體全輻射出射度M0時，則溫度Ts稱為被測物體的輻射溫度。激光多普勒效應答：當激光照射到跟隨

9、流體一起運動的微粒上時，微粒散射的散射光頻率將偏離入射光頻率，這種現(xiàn)象叫做激光多普勒效應。三簡答（每題5分，共20分）1、測量儀器按照用途可以分為哪兩類？其特點為？（P4）答：測量儀器按其用途可以分為范型儀器和實用儀器兩類。范型儀器是準備用以復制和保持測量單位，或是用來對其他測量儀器進行標定和刻度工作的儀器。特點是精確度高，對它的保存和使用有較高要求。實用儀器是供實際測量使用的儀器。又可以分為試驗室用儀器和工程用儀器。特點是前者需要提供標定資料后者不需要，前者比后者有更高精確度。2、簡述常用消除系統(tǒng)誤差的具體方法。（P27）答：（1）交換抵消法；（2）替代消除法；（3）預檢法3、簡述電阻式傳感

10、器的基本原理。(P63)答：基本工作原理是將物理量的變化轉換成敏感元件電阻值的變化，在經相應電路處理后，轉換成電信號輸出。4、熱電偶冷端溫度補償?shù)姆绞接心膸追N？答：冷端溫度恒溫法，冷端溫度補償器法，冷端溫度校正法和補償導線法。5、簡述液柱 計的誤差來源。（P123）答：1.環(huán)境溫度變化的影響；2.重力加速度變化的影響；3.毛細現(xiàn)象的影響；4.其他誤差，如安裝誤差，讀數(shù)誤差。四、計算題（每題15分，共30分）1、在一次內燃機負荷特性試驗中，對某一特定工況的轉速用數(shù)字式轉速儀測出8次轉速值，見下表，求該工況下的轉速及誤差。P42（例3-5原題）測量次數(shù)12345678轉速li/(r/min)300

11、23004300029982995300130063002li=24008r/min,L=3001r/minvi/(r/min)+1+3-1-3-60+5+1Vi=li-L,vi=0vi/(r/min)1919360251vi=82(r/min)22、用鎳鎘鎳硅熱電偶測溫時，其冷端溫度ts=30°C，用直流電位差計測得熱電動勢為EAB(t,30)=38.5mV,求實際溫度為多少？（請看P82冷端溫度校正法）動力工程測試技術及儀表復習模擬試題標準答案一、 填空題1、某待測水頭約為90米,現(xiàn)有0.5級02.94106Pa 和1.0級00.98106Pa 的兩塊壓力表，問用哪一塊壓力表測量

12、較好？答: 后者 。2、對某一物理量x進行N次測量，測量值xi與其出現(xiàn)的次數(shù)Ni滿足一定的規(guī)律，誤差分布呈對稱性 、 單峰性 、 有界性 的特點。3、任意兩種均質導體A、B，分別與均質材料C連接組成熱電偶回路，若熱電勢分別為EAC(T,T0)和ECB(T,T0)，則導體A、B組成的熱電偶的熱電勢為：EAC（T，T0）+ ECB（T，T0） 。4、用銅和康銅分別與鉑相配構成熱電偶，熱電勢E銅-康銅（100，0）=1.10mV， E銅-鉑（100，0）=0.75mV，E康銅-鉑（100，0）=-0.35mV 。7、彈簧管壓力計中游絲的作用是：恢復、導電、徑向間隙小 。9、標準節(jié)流裝置由 節(jié)流裝置

13、、 差壓信號管道 、 壓差計 三部分組成，孔板取壓有角接取壓； 法蘭取壓和徑距取壓 三種方式。10、氣體的體積流量qv與其標準質量流量qm的關系是_qm_=_qv_。11、系統(tǒng)的絕對誤差傳遞公式為 。 12、根據統(tǒng)計學原理，隨機誤差服從_統(tǒng)計規(guī)律_，因而可采用_統(tǒng)計法則_對含有隨機誤差的測量結果加以表達。15、某種銅熱敏電阻30時的電阻值R11.812k，35時的電阻值R21.510k，那么熱敏電阻在32時的電阻值為：1.683 k。16、氧化鋯氧量計安裝方式分為抽出式和_直插式_。20、紅外氣體分析儀工作原理是：被測氣體對紅外線的吸收程度,來對多組分混合氣體進行定量分析。22、請指出下列誤差

14、屬于哪類誤差（系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差）。（1）用一塊萬用表測量同一電壓，重復測量15次后所得的結果誤差。（2）觀測者抄寫記錄時錯寫了數(shù)據造成的誤差。（3）在流量測量中，流體溫度、壓力偏離設計值造成的流量誤差。23、常用的壓力傳感器有：應變式、壓電式、壓阻式、電感式和電容式等型式。24、某壓力表的量程是20MPa，測量值的誤差不允許超過0.05 MPa，則儀表的精度為0.25級。25、標準誤差、平均誤差、或然誤差、極限誤差落在所屬范圍內的概率大小順序依次為 （用“>”或“<”排列）極限誤差>標準誤差>平均誤差>或然誤差。26、熱電偶是基于塞貝克效應原理發(fā)展起來

15、的一種測溫傳感器，兩種不同導體A、B組成的閉合回路，當A、B兩接點的溫度不同時，回路中會產生熱電勢，研究表明熱電勢是由溫差電勢和接觸電勢兩種電勢組成。32、熱電阻測溫常采用“三線制”接法，其目的在于消除連接導線電阻造成的附加誤差 。34、激光多普勒效應是指：一定頻率的激光照射到具有一定速度的運動粒子上，粒子對光有散射作用，散射光的頻率與直射光的頻率有一定的偏差，其頻移量與運動粒子的速度成正比，只要測得頻移，就可算出流速 。35、渦街流量計中卡門旋渦的頻率與流體的平均速度 成正比，當旋渦列間隔和旋渦間隔之比等于時，渦列就能保持穩(wěn)定。39、壓電晶體表面產生的電荷能夠長時間保持的兩個條件是：外電路負

16、載無窮大，內部無漏電 。41、任何形式的波在傳播時，波源、接收器、傳播介質、中間反射器或散射體的運動都會使波的 頻率 產生變化。42、節(jié)流測量裝置常用的取壓方式有角接取壓和法蘭取壓兩種方式，角接取壓又包括單獨鉆孔和環(huán)室取壓 兩種形式。44、差壓式水位計測量汽包水位的關鍵是水位與差壓之間的準確轉換，這種轉換是通過平衡容器 實現(xiàn)的。46、儀表的等級有0.1、0.2、0.4、0.5級，用016MPa壓力表來測量10MPa左右的主蒸汽壓力，要求相對測量誤差不超過±0.5%，那么應選擇準確度等級為 0.2 級的測量儀表。二、判斷題1、表壓力和真空度都不是實際壓力，只是儀表的讀數(shù)。（）3、云母水

17、位計顯示的水位值要高于汽包的實際水位。 （×）5、在鍋爐煙氣中，除氧氣外，其余成分的磁化率都是負值 。（×）6、角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板（）7、渦輪流量變送器中的導流器的作用是改變流體方向。（×）11、壓電晶體在任何方向上有外力作用時都會產生壓電效應。（×）13、差壓式水位計中平衡容器的作用主要是為了使水位穩(wěn)定。（×）14、噴嘴的取壓方式主要采用法蘭方式取壓。 （×）16、采用全橋電路測量扭矩時，溫度變化不會對輸出電壓有影響。（）17、順磁性氣體磁化率與壓力成正比，和絕對溫度平方成反比。（）18、半導體應變片的電

18、阻變化量和材料的應變成線性關系。 （×）19、凝固性液體壓力測量可以采用薄膜密封式測量儀器。 （）20、精度含有精密度、正確度、準確度 等概念，精密度高的，正確度不一定高；正確度高的，精密度不一定高。（）21、熱力學溫標（絕對溫標）中溫度僅與熱量有關,而與工質無關。（）22、半導體熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，具有負的溫度系數(shù)。（）24、彈簧管有壓力信號時，其自由端會發(fā)生移動，與截面形狀無關。（×）25、對干燥氣體測量應采用下方取壓或側面取壓的方式。（×）26、可壓縮氣流的速度是由總壓和靜壓的差值決定的。（×）27、平衡容器帶加熱套是為了讓容器內水的

19、密度接近飽和水的密度。（）28、化學發(fā)光氣體分析儀只能測NO的濃度。（×）32、氧化鋯補償式測量系統(tǒng)與定溫式測量系統(tǒng)都有熱電偶，作用相同。（×）33、XCZ-102是測量熱電阻的三線制動圈儀表。（）34、利用熱電偶測溫，只要熱電偶連接顯示儀表的兩個接點溫度相同，那么儀表的接入對熱電勢沒有影響。（）三、選擇題1、表征儀表讀數(shù)精密性的指標是（C）A靈敏度B線性度C分辨率D準確度2對于與熱電偶配套的動圈表，下列敘述正確的是（B）A對于標準化熱電偶，動圈表是通用的B動圈表必須與其相同型號的熱電偶相配C動圈表的量程一般不能調整D動圈表測量的起始溫度為03用金屬材料測溫熱電阻下列說法正

20、確的是（D）A金屬材料的密度鹽堿對測溫越有利B金屬材料的強度超高對測溫越有利C金屬合金材料摻雜越均勻對測溫越有利D金屬純度越高對測溫越有利4在熱力試驗中，常用來測量微小正壓、負壓的差壓的壓力計是（A）AU型管壓力計B單管式壓力計C斜管式壓力計D彈性式壓力計5標準節(jié)流件的直徑比越小，則（D）A流量測量越準確 B流體的壓力損失越小C要求水平直管段越長 D流體的壓力損失越大6渦輪流量計輸出_信號（B）A模擬 B數(shù)字 C電流 D電壓7將被測差壓轉換成電信號的設備是（C）A平衡容器 B脈沖管路 C差壓變送器 D顯示器8當高頻渦流傳感器靠近鐵磁物體時（C）A線圈的振蕩頻率增加B線圈電阻增大C線圈的電感增大

21、D線圈的電阻減小9標準節(jié)流裝置的取壓方式主要有（B D）A損失取壓B法蘭取壓C理論取壓D角接取壓E任意取壓10下列對氧化鋯氧量傳感器的工作溫度敘述正確的是（A B）A應高于600°C B應保持恒溫 C應高于1150°C D應低于600°C E應高于1150°C12已知當?shù)卮髿鈮?Pb , 表壓力讀數(shù)為 Pe , 則絕對壓力P等于（c）。 （a） P= Pb - Pe （b） P= Pe - Pb （c） P= Pb + Pe 13下面哪一種壓力計不是彈性式壓力計（d）（a）膜片式壓力計（b）膜盒壓力計 （c）波紋管壓力計 （d）應變式壓力計14對于平行板

22、電容器，下面哪一個參數(shù)改變不能改變電容的值。（d）（a）極距（b）極板間遮蓋面積（c）介電常數(shù) （d）極板厚度15下面哪種探針既可以做對向測量又可以做不對向測量（c）（a）L形探針（b）U形探針（c）圓柱三孔型探針16用熱線風速儀測量流速方向時，應選擇氣流方向角為（c）的熱線。（a）0°（b）90°（c）45°（d）15°17下面有關熱電偶總的熱電勢方向描述正確的是（a）（a）沿著正熱電極，由熱端指向冷端（b）沿著正熱電極，由冷端指向熱端（c）沿著負熱電極，由熱端指向冷端18敞口式靜壓液面計測量時，液面高度和壓力的關系表達式錯誤的是（b）（a），（b）（

23、c）19下面哪一種煙度計是反射光式煙度計（a）（a）波許煙度計（b）哈特里奇煙度計（c）PHS煙度計 （d）重量式煙度計21電接點水位計的測量原理是電極和氖燈構成回路，那么（b）。（a）蒸汽的電阻大，處于飽和蒸汽中的電極接通，氖燈亮；（b）蒸汽的電阻大，處于飽和蒸汽中的電極斷路，氖燈不亮；（c）水的電阻大，處于水中的電極斷路，氖燈不亮；（d）蒸汽的電阻小，處于飽和蒸汽中的電極接通，氖燈亮四、圖解題。2、在渦輪流量變送器結構圖中，16各代表什么部件？并簡述其各自的作用。4、試寫出圖示回路電勢表達式。1熱電偶2補償導線3補償熱電偶4恒溫器5銅導線6動圈儀五、簡答題1、何謂亮度溫度？寫出它和被測實際

24、溫度的關系式。2、測壓儀表在安裝、投入運行及使用過程中應注意哪些事項？3、影響差壓式水位計的水位測量誤差因素主要有哪些？減小誤差采取的主要措施是什么？6、簡述熱電偶的三條基本定律（公式）。六、計算和證明題1、用分度號為S的熱電偶和動圈式儀表構成測溫系統(tǒng)如圖所示，冷端溫度補償器的平衡溫度為20，圖中，動圈式儀表的機械零位為0。試求（1）動圈式儀表的溫度示值1300所對應的電勢值？（2）要想使示值與實際溫度相符，應作何處理？Es（1300,0）13.159mVEs（30,0）0.173mVEs（80,0）0.502 mVEs（20,0）0.113 mV Es（25，0）0.143 mV（1）ES（

25、t,o）ES(1300,20)13.159-0.113 13.046（mv） (2) 要使示值與實際溫度相符，應將機械零點調至20 ES（t,o）ES(1300,20)+ES(tm,0) ES(1300,0) t=1300tm=202、已知分析氣體與參比氣體總壓力相同，氧化鋯測得煙溫為735時氧電動勢為15 mV。參比氣體20.85%，綜合常數(shù)為0.0496 mV/K，試求此時煙氣含氧量為多少?解：設煙氣含氧量為x150.496×（735273.15）lgX10.4%答：煙氣含量為10.4%。4、如下圖所示，求回路中的熱電勢，并畫出熱電流方向。EAB（600，0）=24.092mv，EAC（60，0）=4.050mv，EAC（10，0）=0.646mv，EAB（10，0）=0.397mv。t2,