測(cè)試技術(shù)課后題部分答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.1簡述測(cè)量儀器的組成與各組成部分的作用答：感受件、中間件和效用件。感受件直接與被測(cè)對(duì)象發(fā)生聯(lián)系，感知被測(cè)參數(shù)的變化，同時(shí)對(duì)外界發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)；中間件將傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)處理后傳給效用件，放大、變換、運(yùn)算；效用件的功能是將被測(cè)信號(hào)顯示出來。1.2測(cè)量儀器的主要性能指標(biāo)及各項(xiàng)指標(biāo)的含義是什么答：精確度、恒定度、靈敏度、靈敏度阻滯、指示滯后時(shí)間等。精確度表示測(cè)量結(jié)果與真值一致的程度；恒定度為儀器多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，指示值的穩(wěn)定程度；靈敏度以儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測(cè)量的變化值之間的比例表示；靈敏度阻滯又稱感量，是足以引起儀器指針從靜止到做微小移動(dòng)的被測(cè)量的

2、變化值；指示滯后時(shí)間為從被測(cè)參數(shù)發(fā)生改變到儀器指示出該變化值所需時(shí)間，或稱時(shí)滯。2.3試述常用的一、二階測(cè)量儀器的傳遞函數(shù)及它的實(shí)例答：一階測(cè)量儀器如熱電偶；二階測(cè)量儀器如測(cè)振儀。2.4試述測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的含義、研究方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)。答：測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是用來評(píng)價(jià)系統(tǒng)正確傳遞和顯示輸入信號(hào)的指標(biāo)。研究方法是對(duì)系統(tǒng)輸入簡單的瞬變信號(hào)研究動(dòng)態(tài)特性或輸入不同頻率的正弦信號(hào)研究頻率響應(yīng)。評(píng)價(jià)指標(biāo)為時(shí)間常數(shù)（一階）、穩(wěn)定時(shí)間ts和最大過沖量Ad（二階）等。2.6試說明二階測(cè)量系統(tǒng)通常取阻尼比=0.60.8范圍的原因答：二階測(cè)量系統(tǒng)在=0.60.8時(shí)可使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，而且此時(shí)提高系統(tǒng)的固有頻率

3、n會(huì)使響應(yīng)速率變得更快。3.1測(cè)量誤差有哪幾類？各類誤差的主要特點(diǎn)是什么？答：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和過失誤差。系統(tǒng)誤差是規(guī)律性的，影響程度由確定的因素引起的，在測(cè)量結(jié)果中可以被修正；隨機(jī)誤差是由許多未知的或微小因素綜合影響的結(jié)果，出現(xiàn)與否和影響程度難以確定，無法在測(cè)量中加以控制和排除，但隨著測(cè)量次數(shù)的增加，其算術(shù)平均值逐漸接近零；過失誤差是一種顯然與事實(shí)不符的誤差。3.2試述系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因及消除方法答：儀器誤差，安裝誤差，環(huán)境誤差，方法誤差，操作誤差(人為誤差)，動(dòng)態(tài)誤差。消除方法：交換抵消法，替代消除法，預(yù)檢法等。3.3隨機(jī)誤差正態(tài)分布曲線有何特點(diǎn)?答：單峰性、對(duì)稱性、有限性、抵償性。4.

4、1什么是電阻式傳感器？它主要分成哪幾種？答：電阻式傳感器將物理量的變化轉(zhuǎn)換為敏感元件電阻值的變化，再經(jīng)相應(yīng)電路處理之后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。分為金屬應(yīng)變式、半導(dǎo)體壓阻式、電位計(jì)式、氣敏式、濕敏式。4.2用應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量時(shí)為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償？常用的溫度補(bǔ)償方法有哪幾種？答：在實(shí)際使用中，除了應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變片電阻變化之外，溫度變化也會(huì)使應(yīng)變片電阻發(fā)生誤差，故需要采取溫度補(bǔ)償措施消除由于溫度變化引起的誤差。常用的溫度補(bǔ)償方法有橋路補(bǔ)償和應(yīng)變片自補(bǔ)償兩種。4.4什么是電感式傳感器？簡述電感式傳感器的工作原理答：電感式傳感器建立在電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上，是利用線圈自感或互感的變化，把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為線圈電感量變

5、化的傳感器。4.5什么是電容式傳感器？它的變換原理如何答：電容式傳感器是把物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器，對(duì)于電容器，改變，和都會(huì)影響到電容量，電容式傳感器根據(jù)這一定律變換信號(hào)。4.8說明磁電傳感器的基本工作原理，它有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？在使用中各用于測(cè)量什么物理量？答：磁電式傳感器是把被測(cè)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的傳感器，是以導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的原理為基礎(chǔ)。直線運(yùn)動(dòng)式用于測(cè)量線速度、線位移、線加速度；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式用于測(cè)量角速度、角位移、角加速度。4.9熱電偶有哪幾條基本定律？說明他們的使用價(jià)值答：均質(zhì)材料定律，說明熱電偶必須是多種材料組成；中間導(dǎo)體定律，說明插入第三種導(dǎo)體不會(huì)使熱電偶的熱

6、電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生變化；中間溫度定律，給出了間接測(cè)量熱電勢(shì)的方法；標(biāo)準(zhǔn)電極定律，可以從幾個(gè)熱電極與標(biāo)準(zhǔn)電極組成熱電偶時(shí)所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)求出這些熱電極彼此任意組合時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)。4.12什么是霍爾效應(yīng)？試舉兩個(gè)霍爾傳感器在動(dòng)力機(jī)械測(cè)量中典型應(yīng)用的例子答：霍爾效應(yīng)指在半導(dǎo)體薄片垂直方向上加一磁場(chǎng)，當(dāng)在薄片的兩端有控制電流流過時(shí)，在薄片的另兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小與控制電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積成正比的電壓?；魻杺鞲衅骺捎糜谵D(zhuǎn)速測(cè)量、位移測(cè)量以及做為接近開關(guān)等。5.3為什么熱電偶要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？冷端溫度補(bǔ)償有哪些方法答：由于冷端溫度受周圍環(huán)境溫度的影響，難以自行保持為某一定值，因此，為減小測(cè)量誤差，需對(duì)熱電偶冷端采

7、取補(bǔ)償措施，使其溫度恒定。冷端溫度補(bǔ)償方法有冷端恒溫法、冷端補(bǔ)償器法、冷端溫度校正法和補(bǔ)償導(dǎo)線法。5.5輻射式溫度計(jì)有哪幾種。簡述各自的工作原理答：單色輻射式光學(xué)高溫計(jì)，利用亮度比較取代輻射出射度比較進(jìn)行測(cè)溫；全幅射高溫計(jì)，根據(jù)絕對(duì)黑體的全幅射定律設(shè)計(jì)；比色高溫計(jì)，根據(jù)維恩位移定理設(shè)計(jì)。6.3簡述壓阻式、壓電式、電容式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍答：壓阻式傳感器核心部分是一塊圓形膜片，在膜片上應(yīng)用集成電路成型工藝制成的等值硅電阻構(gòu)成平衡電橋的四個(gè)橋臂，膜片四周用一硅圓環(huán)固定，膜片的兩端有兩個(gè)壓力腔，一個(gè)是和被測(cè)系統(tǒng)相連接的高壓腔，另一個(gè)是和大氣相通的低壓腔，膜片兩邊出現(xiàn)壓力差時(shí)，膜片上個(gè)點(diǎn)存

8、在應(yīng)力，四個(gè)電阻值發(fā)生變化，輸出相應(yīng)電壓，用于測(cè)量穩(wěn)定壓力；壓電式傳感器由壓電元件和電壓放大器組成，傳感器受到壓力后由于壓電效應(yīng)輸出微弱的電壓，通過放大器放大信號(hào)之后輸出，壓電片串聯(lián)則電壓靈敏度較高，并聯(lián)則電荷靈敏度高，用于測(cè)量高頻脈動(dòng)壓力；電容式中心感壓膜片受壓力作用發(fā)生形變，從而改變電容，測(cè)量電容變化量即可得到被測(cè)壓差，用于測(cè)量壓差。6.7試解釋內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)動(dòng)態(tài)壓力采集系統(tǒng)工作原理答：示功圖計(jì)算機(jī)信號(hào)采集系統(tǒng)原理圖見P139圖6-327.2試述熱線風(fēng)速儀的兩種基本工作方式，并對(duì)比分析其各自的特點(diǎn)答：恒流式熱線風(fēng)速儀工作過程中保持加熱電流不變，熱線的表面溫度隨流體流速而變化，電阻值隨之改變，但

9、因熱線慣性的影響，存在靈敏度隨被測(cè)流體流動(dòng)變化頻率減小而降低，而且會(huì)產(chǎn)生相位滯后等缺點(diǎn)；恒溫（恒電阻）式熱線風(fēng)速儀在工作過程中，通過調(diào)節(jié)熱線兩端的電壓以保持熱線的電阻不變，可以根據(jù)電壓值的變化，測(cè)出熱線電流的變化，進(jìn)而計(jì)算流速，其電橋可實(shí)現(xiàn)自平衡。7.3從信號(hào)處理、實(shí)際應(yīng)用等角度對(duì)比分析LDV三種基本光路系統(tǒng)的特點(diǎn)答：參考光束系統(tǒng)光束經(jīng)微粒散射后，其強(qiáng)度將大大削弱，因此系統(tǒng)采用1：9的比例將光源發(fā)射的光束分割成參考光和信號(hào)光，使光電檢測(cè)器接收到的參考光強(qiáng)度與被散射的信號(hào)光強(qiáng)度具有相同量級(jí)，這樣才能得到高信噪比和高效率的多普勒信號(hào)；單光束系統(tǒng)要求兩散射光接收孔的孔徑適當(dāng)，孔徑過大過小都會(huì)降低測(cè)量

10、精度，另外這種系統(tǒng)對(duì)光能的利用率很低，且需要遮蔽周圍環(huán)境的光線，目前較少應(yīng)用；雙光束系統(tǒng)多普勒頻移與光電檢測(cè)器的接收方向無關(guān)，故得以最廣泛應(yīng)用。7.4論述PIV技術(shù)的特點(diǎn)，并根據(jù)測(cè)量原理，比較PIV與LDV對(duì)示蹤粒子的要求答：PIV能夠測(cè)量整體流場(chǎng)的瞬時(shí)速度信息，包括流體流動(dòng)中的小尺度結(jié)構(gòu)，且對(duì)流場(chǎng)無擾動(dòng)。LDV要求示蹤粒子能夠很好地跟隨流體的運(yùn)動(dòng)，具有高的散射效率，具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)；PIV則對(duì)示蹤粒子的種類、粒徑、播散量都有具體要求。8.1流量有哪幾種表示方式？常用流量測(cè)量方法和流量計(jì)有哪些？各有什么特點(diǎn)？選用時(shí)應(yīng)考慮哪些主要因素答：流量可用質(zhì)量單位表示，也可用體積單位表示。流量測(cè)量方

11、法有通過計(jì)量單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)流體充滿或排出某一定容容器V的次數(shù)計(jì)算流量；通過測(cè)量流通截面上的流體流速或與流速有關(guān)的各種物理量計(jì)算出流量；直接用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進(jìn)行測(cè)量；同時(shí)測(cè)取流體密度和體積流量，通過運(yùn)算推到出質(zhì)量流量；通過溫度壓力補(bǔ)償計(jì)算流量的方法。流量計(jì)為容積型流量計(jì)、速度型流量計(jì)和質(zhì)量型流量計(jì)。應(yīng)根據(jù)用途、工況條件、被測(cè)流體的性質(zhì)、安裝條件等方面選擇流量計(jì)。8.3當(dāng)被測(cè)流體的工作參數(shù)偏離節(jié)流式流量計(jì)的設(shè)計(jì)條件時(shí)，應(yīng)該對(duì)測(cè)量值進(jìn)行哪些修正？試設(shè)計(jì)一種對(duì)密度具有溫度壓力補(bǔ)償?shù)牧髁繙y(cè)量系統(tǒng)答：應(yīng)進(jìn)行流量系數(shù)、流體膨脹校正系數(shù)、流體密度及節(jié)流元件開孔直徑的修正。8.5簡述影響渦輪流量計(jì)特性

12、的主要因素和使用渦輪流量計(jì)時(shí)應(yīng)注意的主要問題答：主要因素為流體粘度的影響、流體密度的影響、流體壓力和溫度的影響以及流動(dòng)狀態(tài)的影響。在使用時(shí)應(yīng)注意考慮各個(gè)影響因素，并根據(jù)影響因素對(duì)渦輪流量計(jì)進(jìn)行校正。8.6簡述光纖流量計(jì)和超聲波流量計(jì)的工作原理、特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)答：光纖流量計(jì)通過將流量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟て系奈灰菩盘?hào)或壓力差信號(hào)，通過Y行光纖傳感器輸出相應(yīng)的光脈沖信號(hào)，從而確定被測(cè)流量大??；超聲波流量計(jì)是基于超聲波在介質(zhì)中的傳播速度與該介質(zhì)的流動(dòng)速度有關(guān)這一現(xiàn)象，通過測(cè)量超聲波在順流和逆流中的傳播速度差求流速，進(jìn)而換算出流量。超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)是非接觸測(cè)量，不擾動(dòng)流體流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生壓力損失；不受被測(cè)

13、流體物理、化學(xué)特性影響；輸出特性呈線性。9.1根據(jù)壓差式液位計(jì)的基本工作原理，說明為什么對(duì)于密閉容器內(nèi)的液位測(cè)量，當(dāng)其中的液體及其蒸汽的密度變化較大時(shí)，不能直接利用圖9-1b和式（9-2）的測(cè)量方法答：因?yàn)閴翰钍揭何挥?jì)的理論 依據(jù)是不可壓縮流體的靜力學(xué)原理，不可壓縮流體假定流體密度不變，而液體及其蒸汽密度變化較大時(shí)，不可壓縮流體假定就失效了，液位與壓差的關(guān)系不定，壓差的變化不能完全反映出液位的變化。9.2比較分析用于導(dǎo)電液和非導(dǎo)電液的電容式液位傳感器的不同結(jié)構(gòu)，簡述各自的工作原理答：測(cè)量導(dǎo)電液體的電容式液位計(jì)主要利用傳感器兩電極的覆蓋面積隨被測(cè)液體液位的變化而變化，從而引起電容量的改變這種關(guān)系

14、進(jìn)行液位測(cè)量；測(cè)量非導(dǎo)電液體的電容式液位傳感器主要利用被測(cè)液體液位變化時(shí)可變電容傳感器兩電極之間充填介質(zhì)的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而引起電容量變化這一特性進(jìn)行液位測(cè)量。見P184P18510.2轉(zhuǎn)矩測(cè)量有哪幾種方法？各有什么典型測(cè)量儀器（同時(shí)掌握曲線含義、測(cè)繪方法）答：轉(zhuǎn)矩測(cè)量主要有傳遞法、平衡力法和能量轉(zhuǎn)換法。典型測(cè)量儀器有鋼鉉轉(zhuǎn)矩測(cè)量儀(P194)、光電式轉(zhuǎn)矩儀（P194）、光學(xué)式轉(zhuǎn)矩儀（P196）、磁電式轉(zhuǎn)矩儀（P197）、應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩儀（P197）、磁致伸縮式轉(zhuǎn)矩儀（P198）11.1論述色譜分析儀在氣體組成部分鑒別和含量測(cè)量中的作用、工作原理以及具體應(yīng)用時(shí)需要注意的主要問題答：色譜分析儀的

15、原理是被分析的混合物在流動(dòng)氣體或液體（稱流動(dòng)相）的推動(dòng)下，流經(jīng)一根裝有填充物（稱固定相）的管子（稱色譜柱），由于固定相對(duì)不同的組分具有不同的吸附能力，因此混合物經(jīng)過色譜柱之后，各種組分在流動(dòng)相和固定相中的含量分配不同，最終導(dǎo)致從色譜柱流出的時(shí)間不同，從而達(dá)到組分分離的目的；利用色譜分析儀可以對(duì)混合物的各種組分進(jìn)行定性或定量分析。應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意控制流量、溫度，同時(shí)注意色譜流程的操作條件有嚴(yán)格的穩(wěn)定性和一致性要求。11.2簡述紅外分光分析儀和紅外不分光分析儀的工作原理和用途特點(diǎn)答：在燃?xì)饣蚺欧艢怏w所含主要成分中，除了同原子的雙原子氣體外，其他非對(duì)稱分子氣體在紅外區(qū)都有特定的吸收帶(波段)，這種特定的

16、吸收帶對(duì)某一種分子是確定的、標(biāo)準(zhǔn)的，依據(jù)特定的吸收帶，可以鑒別分子的種類，這就是紅外光譜分析的基本原理。紅外不分光分析儀用以測(cè)量已知組分的含量，通過測(cè)量特定吸收帶內(nèi)待測(cè)組分對(duì)紅外輻射的吸收程度可確定其含量。紅外分析儀要求被測(cè)氣體是干燥而清潔的，在分析組分前需要對(duì)分析樣品進(jìn)行除濕、除塵處理。對(duì)于紅外分光分析儀，多組分分析需要一定的掃描時(shí)間，不適用于連續(xù)測(cè)量。11.3綜述O2、CO、CO2、HC以及NO等燃燒氣體排放組分含量的測(cè)量方法答：O2：氧化鋯氧量分析儀，利用氧化鋯濃差電池形成的氧濃差電動(dòng)勢(shì)與氧氣含量之間的量值關(guān)系進(jìn)行測(cè)量；CO、CO2、HC以及NO：可采用紅外分光分析儀和紅外不分光分析儀；Nox：化學(xué)發(fā)光法，利用NO-O3反應(yīng)體系的化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象測(cè)量。11.4比較分析吸收式和透光式煙度測(cè)量方法的特點(diǎn)答：透光法利用煙氣對(duì)光的吸收作用，即通過測(cè)量光從煙氣中的透過度確定煙度；吸收法先用濾紙收集一定量的煙氣，再通過比較濾紙表面對(duì)光的反射率的變化測(cè)量煙度。13.1簡述下列物理量的定義并分辨相互之間的關(guān)系：聲壓、聲壓級(jí)、聲強(qiáng)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率、聲功率級(jí)、響度、響度級(jí)、計(jì)權(quán)聲級(jí)（A聲級(jí)、B聲級(jí)、C聲級(jí)）等答：聲壓指聲波波動(dòng)引起傳播介質(zhì)壓力變化的量值，聲壓級(jí)的單位為分貝，是一個(gè)相對(duì)于基準(zhǔn)的比較指標(biāo)，用以反映聲音的相對(duì)強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)聲源傳播的總聲能為聲功率