熱工測試課后練習答案解析

1、熱工測試作業(yè)第一章11、 測量方法有哪幾類, 直接測量與間接測量得主要區(qū)別就是什么？ (P12)答: 測量得方法有:1 、直接測量 ;2 、間接測量;3 、組合測量。直接測量與間接測量得主要區(qū)別就是直接測量中被測量得數(shù)值可以直接從測量儀器上讀得, 而間接測量種被測量得數(shù)值不能直接從測量儀器上讀得 , 需要通過直接測得與被測量有一定函數(shù)關(guān)系得量, 然后經(jīng)過運算得到被測量得數(shù)值。12、 簡述測量儀器得組成與各組成部分得作用。 (P34)答 : 測量儀器由感受器、中間器與效用件三個部分組成。1、感受器或傳感器: 直接與被測對象發(fā)生聯(lián)系 ( 但不一定直接接觸), 感知被測參數(shù)得變化 , 同時對外界發(fā)出

2、相應得信號;2、中間器或傳遞件: 最簡單得中間件就是單純起“傳遞”作用得元件, 它將傳感器得輸出信號原封不動地傳遞給效用件;3、 效用件或顯示元件: 把被測量信號顯示出來, 按顯示原理與方法得不同 , 又可分模擬顯示與數(shù)字顯示兩種。13、 測量儀器得主要性能指標及各項指標得含義就是什么？ (P56)答 : 測量儀器得主要性能指標有: 精確度、恒定度、靈敏度、靈敏度阻滯、指示滯后時間等。1、精確度 : 表示測量結(jié)果與真值一致得程度, 它就是系統(tǒng)誤差與隨機誤差得綜合反映 ;2、 恒定度 : 儀器多次重復測試時, 其指示值得穩(wěn)定程度, 通常以讀數(shù)得變差來表示 ;3、 靈敏度 : 以儀器指針得線位移或

3、角位移與引起這些位移得被測量得變化值 之間得比例來表示。4、靈敏度阻滯: 又稱感量 , 就是以引起儀器指針從靜止到作極微小移動得被測量得變化值。4、 指示滯后時間: 從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需得時間。14、 說明計算機測控系統(tǒng)基本組成部分及其功能。 (P67)答 : 計算機測控系統(tǒng)基本組成部分有: 傳感器、信號調(diào)理器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、模/數(shù)(A/D)與數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換及微機。1、 信號調(diào)理器: 完成由傳感器輸出信號得放大、整形、濾波等, 以保證傳感器輸出信號成為 A/D 轉(zhuǎn)換器能接受得信號;2、 實現(xiàn)多路信號測量, 并由它完成輪流切換被測量與模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器得連接;3、 采樣保

4、持器：保證采樣信號在A/D轉(zhuǎn)換過程中不發(fā)生變化以提高測量精度；4、 A/D 轉(zhuǎn)換器: 將輸入得模擬信號換成計算機能接受得數(shù)字信號;5、 D/A 轉(zhuǎn)換器: 將輸入得數(shù)字信號換成計算機能接受得模擬信號。15、 試述現(xiàn)代測試技術(shù)及儀器得發(fā)展方向。 (P6 、 P9)答 : 計算機、微電子等技術(shù)迅速發(fā)展, 推動了測試技術(shù)得進步 , 相繼出現(xiàn)了智能測試儀、總線儀器、 PC 儀器、虛擬儀器、網(wǎng)絡化儀器等微機化儀器及自動化測試系統(tǒng)。隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)、分布式技術(shù)等手段得迅速發(fā)展, 測試技術(shù)與計算機相結(jié)合已成為當前測試技術(shù)得主流, 測試技術(shù)得虛擬化與網(wǎng)絡化得時代已經(jīng)不遠了。第二章21、 試述測量儀

5、器得動態(tài)特性得含意與主要研究內(nèi)容 , 它在瞬變參數(shù)測量中得重要意義。 (P11、 P16)答 : 測量儀器或測量系統(tǒng)得動態(tài)特性得分析就就是研究動態(tài)測量時所產(chǎn)生得動態(tài)誤差 , 它主要用以描述在動態(tài)測量過程中輸入量與輸出量之間得關(guān)系 , 或就是反映系統(tǒng)對于隨機時間變化得輸入量響應特性。 從而能夠選擇合適得測量系統(tǒng)并于所測參數(shù)相匹配, 使測量得動態(tài)誤差限制在試驗要求得允許范圍內(nèi) , 這便就是動態(tài)測量技術(shù)中得重要研究課題。在瞬變參數(shù)動態(tài)測量中 , 要求通過測量系統(tǒng)所獲得得輸出信號能準確地重現(xiàn)輸入信號得全部信息 , 而測量系統(tǒng)得動態(tài)響應正就是用來評價系統(tǒng)正確傳遞與顯示輸入信號得重要指標。22、 測量系統(tǒng)

6、得輸出量與輸入量之間得關(guān)系可采用傳遞函數(shù)表示, 試說明串聯(lián)環(huán)節(jié)、并聯(lián)環(huán)節(jié)及反饋環(huán)節(jié)得傳遞函數(shù)得表示方法。 (P1314)答 : 串聯(lián)環(huán)節(jié) :并聯(lián)環(huán)節(jié) :正反饋環(huán)節(jié):負反饋環(huán)節(jié):23、 試述常用得一、二階測量儀器得傳遞函數(shù)及它得典型實例。 (P1516)答:常用得一階測量系統(tǒng)得傳遞函數(shù):得介質(zhì)為例 , 每一瞬間介質(zhì)傳遞給熱電偶節(jié)點得熱量 dQ 為式中 ,T 為熱電偶瞬間溫度;h 為熱接點表面?zhèn)鳠嵯禂?shù);A 為熱接點表面積。在不考慮導熱及熱輻射損失得情況下, 介質(zhì)傳給熱接點得熱量即為熱電偶得儲熱量。若熱電偶吸收熱量dQ后，溫度上升dT,于就是式中 , 為熱電偶熱接點得比定壓熱容;m 為熱接點得質(zhì)量。

7、根據(jù)熱平衡可得經(jīng)簡化后可得式中 , 稱為測量系統(tǒng)得時間常數(shù)。上式就是熱電偶 ( 測溫傳感器) 數(shù)學模型得一階線性微分方程, 這類傳感器稱為一階測量系統(tǒng), 該系統(tǒng)得傳遞函數(shù)為常用得二階測量系統(tǒng)得傳遞函數(shù):以測振儀為例，描述質(zhì)量m得運動微分方程為式中 ,c 為阻尼 ;k 為彈性系數(shù);f(t) 為干擾力。上式就是一個單質(zhì)量強迫阻尼振動微分方程。將其與比較可得,f(t)相當于 x 。用 k 除以兩端可得將上式與相比 , 其傳遞函數(shù)有相同形式。這時,1/k 為系統(tǒng)得柔性系數(shù), 為系統(tǒng)得固有頻率, 為系統(tǒng)得阻尼比。因而 , 測振儀屬二階測量系統(tǒng)。24、 試述測量系統(tǒng)得動態(tài)響應得含意、研究方法及評價指標。答

8、 : 含義 : 在瞬態(tài)參數(shù)動態(tài)測量中 , 要求通過系統(tǒng)所獲得得輸出信號能準確地重現(xiàn)輸入信號得全部信息 , 而測量系統(tǒng)得動態(tài)響應正就是用來評價系統(tǒng)正確傳遞與顯示輸入信號得重要指標。 研究方法 : 對測量系統(tǒng)施加某些已知得典型輸入信號包括階躍信號、正弦信號、脈沖信號、斜升信號, 通常就是采用階躍信號與正弦信號作為輸入量來研究系統(tǒng)對典型信號得響應 , 以了解測量系統(tǒng)得動態(tài)特性, 依此評價測量系統(tǒng)。 評價指標 : 穩(wěn)定時間 t s 、最大過沖量Ad 。25、 試述常用得一、二階測量儀器得頻率響應及內(nèi)容。答 : 一階測量系統(tǒng)得頻率響應函數(shù)為一階測量系統(tǒng)得副頻特性與相頻特性在時間常數(shù)P確定后也隨之確定，且

9、P越小，頻率響應特性越好。二階測量系統(tǒng)得頻率響應函數(shù)為26、 試說明二階測量系統(tǒng)通常取阻尼比 范圍得原因。答 : 對于二階系統(tǒng)應使, 這樣能減少動態(tài)誤差, 系統(tǒng)能以較短得時間進入偏離穩(wěn)態(tài)不到2%5%得范圍內(nèi), 就是系統(tǒng)得動態(tài)響應好, 當系統(tǒng)得阻尼比在 0、 8 左右時幅頻特性近似常數(shù)得頻率范圍最寬 , 而相頻特性曲線也最接近直, 相位失真也線。 因而去很小,使系統(tǒng)具有較好得穩(wěn)定性。而且，此時提高系統(tǒng)得固有頻率會使響應速率變得更快。27、某一力傳感器擬定為二階系統(tǒng)，具固有頻率為800Hz，阻尼比為0、14。問使用改傳感器作頻率為400Hz正弦變化得外力測試時，其振幅與相位角各位多少？解：28、用

10、一階系統(tǒng)對100Hz得正弦信號進行測量時，如果要求振幅誤差在10%Z內(nèi),時間常數(shù)應為多少？如果用該系統(tǒng)對 50Hz得正弦信號進行測試時，幅值與相位誤差各為多少?解:(1) A( ) 1 A( ) 1 1()2則1(2) A( ) 1 A( ) 1 11 ()2() arctg arctg (50 229、用傳遞函數(shù)為1/(0、0025s+1)得一階1 10%1 (100 2 )21 2.81%1 (50 27.71 10 4)24 27.71 10 )13.62號測量，若將幅值誤差限制在5%下，試求所能測量得最高頻率成分，此時相位差就是多少？11解:，A( ) 1 A( ) 1 21 25%1

11、 ()2,1 (0.0025 )2則或相位差：210、某一階測量裝置得傳遞函數(shù)為1/(0、04s+1),若用它測量頻率0、5Hz,1Hz,2Hz得正弦信號，試求其幅值誤差。解:,(1)當 f=0、5Hz 時,11°,A( ) 1 A( ) 1 21 20.78%1 ()21 (20.5 0.04)2(2)當 f=1Hz 時,11A( ) 1 A( ) 1 21 23.02%1 ()2,1 (21 0.04)2當f=2Hz時,A( ) 1 A()11()21,1 (22 0.04)210.56%上由n個周期取平均值得衰減周期以及在響應曲線211、對某二階系統(tǒng)進行動態(tài)標定時，測量最大過沖

12、量。試求該系統(tǒng)得阻尼比及系統(tǒng)固有頻31、測量誤差有哪幾類？各類誤差得主要特點就是什么？答：(1)系統(tǒng)誤差，特征：有其對應得規(guī)律性，它不能依靠增加測量次數(shù)來加以消除 一般可通過試驗分析方法掌握其變化規(guī)律，并按照相應規(guī)律采取補償或修正得方 法加以消減。(2)隨機誤差，特征：個別出現(xiàn)得偶然性而多次重復測量總體呈現(xiàn)統(tǒng)計規(guī)律，服從高斯(GASS汾布，也稱正態(tài)分布;(3) 過失誤差 ; 特征 : 無規(guī)律可尋, 可以避免32、 試述系統(tǒng)誤差產(chǎn)生得原因及消除方法。答 : 按產(chǎn)生得原因可分為 :(1) 儀器誤差: 它就是由于測量儀器本身不完善或老化所產(chǎn)生得誤差。(2) 安裝誤差: 它就是由于測量儀器得安裝與使用

13、不正確而產(chǎn)生得誤差。(3) 環(huán)境誤差 : 它就是由于測量儀器使用環(huán)境條件與儀器使用規(guī)定得條件不符而引起得誤差。(4) 方法誤差 : 它就是由于測量方法或計算方法不當所形成得誤差 , 或就是由于測量與計算所依據(jù)得理論本身不完善等原因而導致得誤差。(5) 操作誤差 : 也稱人為誤差。 這就是由于觀察者先天缺陷或觀察位置不對或操作錯誤而產(chǎn)生得誤差。消除系統(tǒng)誤差得方法:(6) 交換抵消法: 將測量中某些條件互相交換, 使產(chǎn)生系統(tǒng)誤差得原因互相抵消。(7) 替代消除法: 在一定測量條件下 , 用一個精度較高得已知量, 在測量系統(tǒng)中取代被測量 , 而使測量儀器得指示值保持不變。(8) 預檢法 : 就是一種

14、檢驗與發(fā)現(xiàn)測量儀器系統(tǒng)誤差得常用方法。 可將測量儀器與較高精度得基準儀器對同一物理量進行多次重復測量。33、 隨機誤差正態(tài)分布曲線有何特點？ (P30)答 :1 、單峰性。2、對稱性。3、有限性。4、抵償性。34、 試述測量中可疑數(shù)據(jù)判別方法以及如何合理選用。答:1 、萊依特準則 ;2 、格拉布斯準則 ;3 、 t 檢驗準則 ;4 、狄克遜準則。判別法得選擇 :1 、 從理論上講, 當測量次數(shù)n 趨近 （或 n 足夠大 ）時,采用萊依特準則更為合適; 若次數(shù)較少時, 則采用格拉布斯準則 ,t 檢驗準則或狄克遜準則。 要從測量列中迅速判別粗大誤差時, 可采用狄克遜準則。 2、 在最多只有一個異常

15、值時采用格拉布斯準則來判別壞值得效果最佳。3、在可能存在多個異常值時,應采用兩種以上得準則來交叉判別 , 否則效果不佳。35、 試述直接測量誤差計算得一般步驟。答 : 直接測量誤差計算得一般步驟 :1、計算1 i得平均值L;2、計算 li 得偏差 vi=liL;3、計算均方根誤差？與極限誤差A ;4、計算算術(shù)平均值得均方根誤差S與極限差人;5、計算算術(shù)平均值得相對極限誤差6;6、得出被測量得值;7、檢查vi中有大于A者，應將該次測量瞧做誤差為差錯予以剔除，然后按上述步驟重新計算。36、 什么叫做等精度測量與非等精度測量？為什么在非等精度測量中引入“權(quán)”得概念計算更為合理？答 : 等精度測量:

16、用同一儀器, 按同一方法, 由同一觀測者進行得測量。非等精度計算: 用不同一儀器, 按不同一方法, 由不同一觀測者進行得測量?！皺?quán)” 概念引入得原因 : 對于非等精度測量, 其最可信賴度就不能用算術(shù)平均值來確定 , 為了正確評價測量結(jié)果得質(zhì)量, 引進了測量結(jié)果“權(quán)” 。37、 試述間接測量得含意及其計算得一般步驟。答 : 間接測量法: 通過直接測量與被測量有某種確定函數(shù)關(guān)系得其它各個變量, 然后將所測得得數(shù)值代入函數(shù)關(guān)系進行計算, 從而求得被測量數(shù)值得方法。38、 什么叫做傳遞誤差？為何測量系統(tǒng)中采用負反饋可以提高測量精度？答 : 由系統(tǒng)各環(huán)節(jié)得靜態(tài)誤差組成得總誤差。在系統(tǒng)中引入負反饋開辟了補

17、償順聯(lián)環(huán)節(jié)誤差得新途徑, 因為在系統(tǒng)得誤差計算公式中 , 順聯(lián)與負反饋誤差得符號相反 , 可以減小或抵消誤差, 使整個系統(tǒng)誤差大大減小, 以提高測量精度39、 回歸分析就是實驗數(shù)據(jù)處理得一種數(shù)學方法 , 它有何特點 ?答:(1) 兩個變臉光之劍不就是對等關(guān)系 ,進行回歸分析時, 應該先根據(jù)研究目得確定自變量與因變量;(2) 回歸方程得作用在于給定自變量得值估計推算因變量得值, 回歸方程表明變量間得變動關(guān)系 ;(3) 回歸方程中自變量得系數(shù)成為回歸系數(shù), 回歸系數(shù)有正負號, 正好表明回歸方程配合得就是一條上升得直線, 負號表明回歸方程配合得就是一條下降直線 ;(4) 回歸方程要求自變量就是給定數(shù)

18、值, 因變量就是隨機變量。310、用精度為0、5級、量程為010MPa導彈簧管壓力表測量管道流體壓力，示值為8、5MPa試問測量值得最大相對誤差與絕對誤差各為多少？解：最大相對誤差 p=d(0、5%*10)MPa=0、05MPa絕對誤差£ =Ap/p= d0> 05/8、5=d0、59%311、用量程為010A得直流電流表與量程為0250V得直流電壓表測量直流電動機得輸電流與電壓，示值分別為9A與220V,兩表得精度皆為0、5級。試問電動機輸入功率可能出現(xiàn)得最大誤差為多少？ ( 提示 : 電動機功率P=IV)解：儀表基本誤差：I=10>0、5%=0 05AU=250>

19、;0、5%=1 25V由P46表35常用函數(shù)相對誤差與絕對誤差知 函數(shù)y=u1u2得絕對誤差為±(u1u2+u2/u1)所以最大誤差：4P=XUAI+I U)=4220>0、05+9M、25)W=25W312、某壓力表量程為20MPa測量值誤差不允許超過 0、01MPa問該壓力表得精度等級就是多少？解:0、01MPa/20MPa=O0005=R 5% 所以測量等級為0、5級313、對某物理量L進行15次等精度測量，測得值如下表所列。設這些測得值已消除了系統(tǒng)誤差，試用準則判別該測量中就是否含有過失誤差得測量值。在舁 廳P12345678L20、4220、4320、4020、432

20、0、4220、4320、3920、30在舁 廳P9101112131415L20、4020、4320、4220、4120、3920、3920、40解：與書中P37頁例32一樣為方便計算，重新設為314、已知某銅電阻與溫度之間關(guān)系為，在不同溫度下對銅電阻序號1234567t/C19、125、030、136、040、045、150、076、77、79、80、82、83、85、30807580359010進行等精度測量，得一組測定值，如下表所示。試用最小二乘法確定銅電阻與溫度 之間關(guān)系。解：已知銅電阻與溫度之間關(guān)系式Rt=R0 + R1t (其中 R1=a R0)利用正態(tài)方程來決定回歸系數(shù)，這時方程

21、可表示為nR0 + RlEt = ERtR02 t + R1 Et2=E tRt7*R0+R1*245、3=565、28R0*245、3+R1*932s 83=2001& 575列表計算如下:tRttRtt2119、176、31457、33364、81225、077、81945625330、179、752400、 475906、01436、080、082882、881296540、082、3532941600645、183、903783、892034、01750、085、1042552500245、3565、2820018、5759325、83代入正態(tài)方程得解得 R0= 90、13 ;

22、R1=0、2676即 a=R1/R0=Q 00296故銅電阻與溫度之間關(guān)系為 y=90、130、2676x315、為測量消耗在電阻中得電功率，分別測量電阻R與加在電阻R兩端電壓V（提小:功率按得數(shù)值,其測量結(jié)果為 計算）解：. R=10*1%=0 1 V=100*1%=1設 y1=v2=10000. .yi=及*V* AV= 受00設 y2= y i/R=10000/10=1000£y2=4(AR/R+-A yi/ y 1)=0、01+R 02)= 節(jié).p= v2/R=1000(1 43%)316、某冷卻油得粘度隨溫度升高而降低，其測量值如下：試求粘度隨溫度變化之間得經(jīng)驗公式溫度t/

23、 c1015202530354045粘度4、243、512、922、522、202、001、811、70溫度t/ c50556065707580粘度1、601、501、431、371、321、291、25(提示:經(jīng)驗公式可用幕函數(shù)表示，用線性變換求得)解:設經(jīng)驗公式：v=a*t b線性變換：In v= In a+b* In x令 In y=Y, In x=X In a=ao則變?yōu)?Y=ao+b*X則可以計算得出列表X2、2、2、3、3、3、3、3、3、4、4、4、4、4、4、302708996219401555689807912007094174248317382Y1、1、1、0、0、0、0、

24、0、0、0、0、0、0、0、0、445256072924788693593530470405358315278255223ao=Z2Y/Kb!2X/K=7、5b=<kE(xi*yi)( £x)( ZZy。>/ < kZZx，(Z2xi)2>=2a=eao=0、0005所以可得：v=0、0005*t2第四章41、什么就是電阻式傳感器？它主要分成幾種？答:把位移、力、壓力、加速度、扭矩等非電物理量轉(zhuǎn)換為電阻值變化得傳感器。主要有金屬應變式傳感器，半導體壓阻式傳感器，電位計式傳感器，氣敏傳感器, 濕敏電阻傳感器。42、用應變片進行測量時為什么要進行溫度補償？常用得溫

25、度補償方法有哪幾種？答:主要原因有兩個方面，一就是因溫度變化引起得應變片敏感柵得電阻變化及附加變形；二就是因試件材料與敏感柵材料得線脹系數(shù)不同，從而使應變片產(chǎn)生附加應變。補償方法有：橋路補償，應變片自補償、43、簡要說明一下氣敏、濕敏電阻傳感器得工作原理，并舉例說明其用途。答:氣敏電阻傳感器就是利用半導體氣敏元件與被測氣體接觸后造成半導體性質(zhì)發(fā)生變化，以此特性來檢測待定氣體得成分。例如氧化錫就用來檢測某氣體就是 否有可燃性。濕敏電阻傳感器則就是吸濕元件在吸濕與脫濕過程中，水分子分解出來得H+得傳導狀態(tài)發(fā)生變化 , 從而使?jié)衩綦娮鑲鞲衅鞯秒娮柚惦S濕氣得吸附與脫附而變化。 例如鎳鐵氧體濕敏傳感器,

26、 當鐵氧體表面吸附有水蒸氣分子時, 中性得水分子將會作為正離子而被吸附, 電阻值因而增大。44、 什么就是電感式傳感器？簡述電感式傳感器得工作原理。答 : 電感式傳感器建立在電磁感應基礎上 , 它就是利用線圈自感或互感得變化 , 把被測物理量如位移、振動、壓力、流量等轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化得傳感器。電感式傳感器就是利用金屬導體與交變電磁場得互感原理。 位于傳感器前端得檢測線圈產(chǎn)生高頻磁場, 當金屬物體接近該磁場 , 金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生渦電流, 導致磁場能量衰減, 當金屬物體不斷靠近傳感器感應面, 能量得被吸收而導致衰減, 當衰減達到一定程度時, 觸發(fā)傳感器開關(guān)輸出信號, 從而達到非接觸式之檢測目得

27、。45、 什么就是電容式傳感器？它得變換原理如何？解 : 電容式傳感器就是把位移 , 壓力 , 振動 , 液面位置等物理量變化轉(zhuǎn)換為電容量變化得傳感器。它得變換原理就是 c=e A/d、46、已知一變極板間隙得電容器極板為圓形，直徑D=50mn板間介質(zhì)得介電常數(shù) , 極板間得初始距離 。試求 :1)該傳感器得初始電容。2)當極板間隙增大3mm寸得輸出電容增量。答:46 由 C=e A/d打入數(shù)據(jù)計算C(1)=0、 0001178F當 D增大 3mm寸,C(2)=0、00009062F C=C(2)C(1)=0、 00002718F47、 分析用于壓電傳感器得電壓放大器與電荷放大器得特點及各自得

28、優(yōu)缺點。答: 一種就是電壓放大器, 它得輸出電壓與輸入電壓 （傳感器得輸出電壓）成正比 ;一種就是電荷放大器, 其輸出電壓與傳感器得輸出電荷成正比。電壓放大器與電荷放大器相比 , 電路簡單、 元件少、 價格便宜、 工作可靠 , 但就是 ,電纜長度對測量精度得影響較大, 而使用電荷放大器則可以在一定得條件下 , 使傳感器得靈敏度與電纜長度無關(guān)。48、 說明磁電傳感器得基本工作原理, 它有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？在使用中各用于測量什么物理量？答 : 磁電傳感器就就是利用電磁感應原理, 將運動速度, 位移 , 等物理量轉(zhuǎn)換成線圈中得感應電動勢輸出分: 動圈式磁電傳感器與磁阻式磁電傳感器; 前者測線速度與角速

29、度, 后者測轉(zhuǎn)速、偏心量、振動。49、 熱電偶有哪幾條基本定律？說明它們得使用價值。答: 熱電偶基本定律有1、均質(zhì)材料定律; 由一種材料組成得閉合回路,無論截面就是否變化 , 也不論在電路內(nèi)存在什么樣得溫度梯度, 電路中都不會產(chǎn)生熱電動勢。 2、中間導體定律; 無論材料本身得某一段就是否存在溫度梯度, 也不論插入得材料就是否接在兩導體之間 , 還就是接在某一種導體中間 , 均不會有附加得熱電動勢產(chǎn)生, 從而影響熱電偶得測量結(jié)果。3、中間溫度定律; 熱電動勢等于熱電偶在連接點兩不同溫度對應熱電動勢之與。4、 標準電極定律; 可以方便地從幾個熱電極與標準電極組成熱電偶時所產(chǎn)生得熱電動勢, 求出這些

30、熱電極彼此任意組合式得熱電動勢。410、 用鎳鉻鎳硅熱電偶測溫時 , 其冷端溫度, 用直流電位差計測得得求實際溫度為多少？熱電動勢為解：查表42得鍥絡鍥硅得標準電動勢為4、1mV 根據(jù)中間定律有EL0) = %jM30) + EU,0)£1 口4, ImV=3& SmV +x 30 =肛 73mVT要4、73mvImV = 969100411、光電效應有哪幾種？與之對應得光電元件各有哪些?答：光電效應有三類：1、外光電效應；元件有光電管、光電倍增管等。2、內(nèi)光電效應；元件有光敏電阻以及由光敏電阻制成得光導管等。3、光生伏特效應；元件有光電池與光敏晶體管等。412、什么就是霍爾

31、效應？試舉兩個霍爾傳感器在動力機械測量中典型應用得例子。答：一塊長為1,寬為b,厚為d得半導體薄片，若在薄片得垂直方向上加以磁感應 強度為B得磁場，當在薄片得兩端有控制電流I流過時，在此薄片得另兩端會產(chǎn)生 一個大小與控制電流I(A)與磁感應強度B(T)得乘積成正比得電壓U(V),這一現(xiàn) 象稱為霍爾效應。主要應用有：轉(zhuǎn)速測量、位移測量、接近開關(guān)。413、什么就是編碼器？絕對式編碼器與增量式編碼器有何區(qū)別？答：以編碼形式產(chǎn)生數(shù)字信號得代碼型傳感器又稱為編碼器。絕對式角數(shù)字編碼器將被測轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相應得代碼，指示其絕對位置。增量式數(shù)字編碼器需要一個計數(shù)系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)得碼盤就是傳感器得敏感元件產(chǎn)生一系列脈沖

32、，在計數(shù)器中對某個基數(shù)進行加減，可測出角速度位移量或轉(zhuǎn)速。414、有一電橋，已知工作臂應變片阻值為靈敏度k=2,其余橋臂電阻值也供橋電壓為10V。當應變片得應變?yōu)闀r，分別求出電橋單臂工作與半橋工作時得輸出電壓，并比較兩種情況下得靈敏度。解:(1)由題意得當應變?yōu)?00 N £時電橋單臂工作得輸出電壓就是板橋工作時得輸出電壓就是(2)同理，當應變?yōu)?000仙&時電橋單臂工作得輸出電壓就是板橋工作時得輸出電壓就是U0k10 266U ( 12) (1000 10 6 1000 10 6) 044可以瞧出，在該電橋工作時，單臂工作得靈敏度比較高。第五章51、溫標有哪幾種？彼此之間得

33、關(guān)系如何？答：溫標有熱力學溫標、國際實用溫標、攝氏溫標與華氏溫標。熱力學溫標T與攝氏溫標t得關(guān)系為:T=t+273、15;攝氏溫標tC與華氏溫標tF得關(guān)系為:tC=5/9(tF32)。53、為什么熱電偶要進行冷端溫度補償？冷端溫度補償有哪些方法？答：熱電偶熱電勢得大小就是熱端溫度與冷端得函數(shù)差，為保證輸出熱電勢就是被測溫度得單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；熱電偶分度表給出得熱電勢就是以冷端溫度0c為依據(jù)，否則會產(chǎn)生誤差。因此，常采用一些措施來消除冷鍛溫度變化所產(chǎn)生得影響 , 如冷端恒溫法、冷端溫度校正法、補償導線法、補償電橋法。55、 輻射式溫度計有哪幾種？簡述各自得工作原理。答 : 輻射式

34、溫度計有哪幾種？簡述各自得工作原理。單色輻射式光學高溫計利用亮度比較取代出射度比較進行測溫。 P111全輻射高溫計通過測量物體全部輻射能來確定物體溫度得。 P114比色高溫計利用兩種不同波長得輻射強度得比值來測量溫度得。 P114紅外測溫儀56、試驗室用氣體溫度計測量時有哪幾種誤差？如何進行修正？答 : 氣體溫度計得修正1、工作氣體得非理想修正2、毛細管體積修正3、測溫泡體積冷縮得修正4、熱分子壓差得修正57、 簡述紅外測溫儀與紅外熱像儀得工作原理。答 : 紅外測溫儀就是通過接收目標物體發(fā)射、反射與傳導得能量來測量其表面溫度。紅外熱像儀（ 熱成像儀或紅外熱成像儀） 就是通過非接觸探測紅外能量（

35、 熱量 ）,并將其轉(zhuǎn)換為電信號, 進而在顯示器上生成熱圖像與溫度值, 并可以對溫度值進行計算得一種檢測設備。第六章61、答: 液柱式壓力計測量誤差來源:1 、 環(huán)境溫度變化 （或用書上經(jīng)驗公式66）2 、 重力加速度變化 （ 或用書上經(jīng)驗公式67）3 、 毛細管現(xiàn)象4、安裝與測讀引起得誤差。彈性壓力計測量誤差來源 :1 、遲滯誤差2、溫度誤差3、間隙與摩擦誤差62、答:63、答 : 壓阻式壓力傳感器原理: 當力作用于硅晶體時, 晶體得晶格產(chǎn)生變形 , 使載流子從一個能谷向另一個能谷散射, 引起載流子得遷移率發(fā)生變化 , 擾動了載流子縱向與橫向得平均量, 從而使硅得電阻率發(fā)生變化。 電阻率發(fā)生變

36、化 , 通過測量電路就可得到正比于力變化得電信號輸出應用范圍 : 壓阻式壓力傳感器得主要缺點就是電阻與靈敏度系數(shù)得熱穩(wěn)定性差 , 所以一般應用于溫度較為穩(wěn)定得環(huán)境壓電式壓力傳感器原理某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力得作用而變形時 , 其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象, 同時在它得兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反得電荷。 當外力去掉后, 它又會恢復到不帶電得狀態(tài), 這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。 當作用力得方向改變時, 電荷得極性也隨之改變。壓電壓力傳感器就是利用壓電原理制成得應用 ; 它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異得特點。壓電式加速度傳感器在飛機、 汽車、 船舶、 橋梁與建筑得振動與沖擊測量中已經(jīng)得

37、到了廣泛得應用 , 特別就是航空與宇航領(lǐng)域中更有它得特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力得測量與真空度得測量。 也可以用于軍事工業(yè) , 例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)得一瞬間得膛壓得變化與炮口得沖擊波壓力。電容式壓力傳感器原理: 它一般采用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜作為電容器得一個電極, 當薄膜感受壓力而變形時, 薄膜與固定電極之間形成得電容量發(fā)生變化 , 通過測量電路即可輸出與電壓成一定關(guān)系得電信號。電容式壓力傳感器屬于極距變化型電容式傳感器, 可分為單電容式壓力傳感器與差動電容式壓力傳感器。應用范圍 : 電容式傳感器具有功率小 , 阻抗小 , 動態(tài)特征好, 結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點

38、 , 且可用于非接觸測量, 電容式傳感器不但應用于位移、振動、角度、加速度、荷重等機械量得測量, 也廣泛應用于壓力、差壓力、液壓、料位、成分含量等熱工參數(shù)測量64、答:（ 1） L 形總壓管 , 制造簡單 , 安裝盒使用比較方便, 且支桿對測量結(jié)果得影響較小 , 就是最常見得總壓管。缺點就是不敏感偏流角比較小。（ 2）圓柱形總壓管, 可以做成很小得尺寸 , 且工藝性能好, 使用方便 , 但其不敏感偏流角較小。（ 3）帶導流套得總壓管, 實際上就是在L 形總壓管得關(guān)口處加一導流套, 導流套進口處得錐面為流體收斂段, 氣流經(jīng)過導流套被整流, 使得不敏感偏流角大大提高。缺點就是隨著Ma得變化比較明顯

39、，此外由于頭部尺寸較大，因此對流場得影響較大。（ 4）多點總壓管, 把若干單點總壓管按一定方式組合在一起, 就構(gòu)成了多點總壓管。（ 5）邊界層總壓管, 其感受截面做成扁平得形狀, 感受孔做成一道窄縫, 以使其有效中心靠近其幾何中心。65、答 : 測壓儀表得標定分靜態(tài)標定與動態(tài)標定。靜態(tài)標定就是根據(jù)靜壓平衡原理, 利用活塞式壓力計、標準彈簧壓力計或液柱式壓力計進行得。動態(tài)標定有兩種方法 , 一種就是輸入標準頻率及標準幅值得壓力信號與傳感器得輸出信號比較, 這種方法稱為對比法; 另一種方法就是通過激波產(chǎn)生一個階躍得壓力并施加與被標定得傳感器上, 根據(jù)其輸出曲線求得她們得頻率響應特性這種激波管動態(tài)標

40、定就是一種最為基本得動態(tài)標定方法。66、 、答 :1 、測壓通道引起得誤差 2、上止點位置引起得誤差3、溫度變化引起得誤差4、 其她得有傳感器與測量線路得絕緣性能、 環(huán)境得振動與噪聲、 電磁場得干擾、安裝操作不當?shù)?。減少誤差 :1 、使傳感器與燃燒室壁面齊平安裝 2、可以用硬件跟軟件方法多上止點位置進行修正3、注意傳感器在測量時冷卻條件, 可采用帶溫度補充片得壓力傳感器, 以消除氣缸內(nèi)燃機溫度帶來得影響。67、答 : 系統(tǒng)中采用光電傳感器獲得曲軸角信號與上止點信號, 采用石英電傳感器與電荷放大器獲得氣缸壓力信號。采樣單元由采樣保持器與模擬轉(zhuǎn)換器組成 , 采樣保持器在曲軸轉(zhuǎn)角信號觸發(fā)下對電壓信號

41、進行采樣, 并使采樣值在模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行模式轉(zhuǎn)換得過程中保持不變。計算機系統(tǒng)對采樣單元進行控制并且對采集得數(shù)據(jù)進行顯示與分析處理。第七章71、答:可壓縮p0 = p + dp = 1191 7kpaKPo f KI 2Ha Ma = O, 513查表得 則p= 1, 226e= 12 x 19 7x 10,=173 9m/s1、 226(1 + 0, 0620)(2)不可壓縮7 x 10s22(y=179, 27m/s72、答:(1)恒流式，在熱線風速儀得工作過程中保持加熱電流不變 ，熱線得表面溫度 隨流體流速而變化，電阻值也隨之改變。因此，通過測定熱線得電阻值就可以確定 流體速度得變化。(2)

42、恒溫式子熱線風速儀工作過程中，通過套接熱線兩端得電壓以保持熱線得電阻不變，這樣就可以根據(jù)電壓值得變化，測出熱線電流得變化，進而計算流速。特點:恒流式因熱線熱慣性得影響，存在靈敏度隨被測流體流動變化頻率減小而降低,而且會產(chǎn)生相位滯后等缺點。因此，現(xiàn)在得熱線風速儀大多采用頻率特性較 好得恒溫式。另外，在實際應用中，由于測速公式得含糊關(guān)系不易確定，通常都采用實驗標定曲線得方法, 或把標定數(shù)據(jù)通過回歸分析整理成經(jīng)驗公式。應用時 ,如果被測流體得溫度偏離熱線標定時得流體溫度, 則需要進行溫度修正 , 為此可以采用自動溫度補償電路。第八章81、 流量有哪幾種表示方式？常用流量測量方式與流量計有哪些？各有什

43、么特點？選用時應考慮哪些因素？答 : 流量分為瞬時流量與累計流量, 累計流量又有體積流量與質(zhì)量流量之分。常用流量測量方法有容積型流量測量、速度型流量測量與質(zhì)量型流量測量。容積型得有: 橢圓齒輪式流量計、腰輪（ 羅茨 ） 流量計、刮板式流量計、伺候式容積流量計、皮膜式流量計與轉(zhuǎn)筒流量計。容積式流量計工作原理簡單, 測量結(jié)果受流體流動狀態(tài)得影響較小 , 精確度高 , 適合于測量高粘度、 低雷諾數(shù)得流體 , 但不適宜用于高溫高壓與骯臟介質(zhì)得流量測量。速度型流量計得有: 差壓式 （ 又稱節(jié)流式） 流量計、 轉(zhuǎn)子式流量計、 渦輪流量計、 電磁流量計、 旋渦流量計、超聲波流量計。速度流量計有著良好得使用性

44、能 , 可用于高溫高壓流體測量, 其精度較高 ; 但就是 , 由于它們以平均流速為測量依據(jù), 因此 , 測量結(jié)果受流動條件（ 如雷諾數(shù)、 渦流 , 以及截面上流速分布等） 得影響較大, 這對精確測量帶來困難。質(zhì)量型流量計分為直接型、推導型與溫度壓力測量補償型。直接型有量熱式質(zhì)量流量計、 角動量式質(zhì)量流量計、 振動陀螺式質(zhì)量流量計、 馬格努斯效應式質(zhì)量流量計、科里奧利力式質(zhì)量流量計?？紤]得因素有: 流體性質(zhì)、用途、工況等。82、 根據(jù)節(jié)流式流量計得工作原理與誤差分析理論, 說明為什么對同一節(jié)流式流量計測量流量得上下限比值有一定得范圍要求。答 : 根據(jù)反應流量與節(jié)流壓降關(guān)系得流量方程:式子中 ,

45、流量系數(shù)與節(jié)流裝置得流動狀態(tài)（ 雷諾數(shù) ） 有關(guān)。流量改變則流速發(fā)生變化 , 雷諾數(shù)也會隨之改變, 當雷諾數(shù)變化較大時, 流量測量就不準確。83、答: 可以進行以下修正 :1 、節(jié)流元件開孔尺寸 d 因溫度變化得修正 ;2 、被測流體密度變化修正 ;3 、通過綜合修正系數(shù)進行修正。溫壓補償流量測量系統(tǒng)設計: 可以在一般節(jié)流式流量計上添加補償電橋與壓力變送器進行溫壓補償, 使工況流體（ 氣體 ） 狀態(tài)值接近標況值。84、答：節(jié)流元件根據(jù)對B計算在50到750之間,雷若數(shù)在8000以上,因此選擇法蘭取壓標準節(jié)流孔板。壓差極限值通過計算為 0、 12 兆帕。因此取壓裝置選液汞U型測壓管。直管段通過連

46、接法蘭連接。85、 簡述影響渦輪流量計特性得主要因素與使用渦輪流量計時應該注意得主要問題。答 : 影響渦輪流量計特性得主要因素有:1、流體粘度得影響 : 渦輪流量計得儀表常數(shù)K 與流體得粘度密切相關(guān), 隨著流體（ 尤其指液體 ） 粘度得增大, 流量計得線性測量范圍縮小。2、流體密度得影響 : 渦輪流量計就是一種速度型流量計, 它根據(jù)流體速度得大小測量流體得體積流量。當被測流體得密度值受狀態(tài)參數(shù)（ 溫度、壓力 ） 得影響而發(fā)生明顯變化時, 應在測量回路中加入密度（ 或溫度、壓力 ） 補償器 , 以補償相應得測量誤差。3、流體壓力與溫度得影響: 當被測流體得壓力與溫度與流量計標定時得狀態(tài)有較大偏離

47、時, 將使渦輪變送器得結(jié)構(gòu)尺寸及其內(nèi)部得流體體積發(fā)生變化 , 從而影響到流量計得特性。4、流動狀態(tài)得影響: 渦輪流量計得儀表特性直接受流體流動狀態(tài)得影響 , 其中對渦輪變送器進口處得流速分布尤為敏感。進口處流速得突變與流體得旋轉(zhuǎn)可使測量誤差達到不能忽略得程度, 而這些流動狀態(tài)得形成主要取決于該處得管道結(jié)構(gòu)。使用渦輪流量計時應該注意得主要問題有:1、安裝渦輪流量計前, 管道要清掃。 被測介質(zhì)不潔凈時, 要加過濾器。 否則渦輪、軸承易被卡住, 測不出流量來。2、拆裝流量計時, 對磁感應部門不能碰撞。3、 投運條件高前輩行儀表系數(shù)得設定。 仔細檢查 , 確定儀表接線無誤, 接地良好 ,方可送電。4、

48、安裝渦輪流量計時, 前后管道法蘭要水平, 否則管道應力對流量計影響很大。5、被測介質(zhì)對渦輪不能有侵蝕, 特別就是軸承處, 否則應采取措施。86、 簡述光釬流量計與超聲波流量計得工作原理、特點及其發(fā)展趨勢。答 : 光釬流量計舉光釬差壓式流量計為例。工作原理 : 在節(jié)流元件前后分別安裝一組敏感膜片與Y 形光釬 , 膜片感受流體壓力得作用而產(chǎn)生唯一,Y 形光釬就是一種光釬位移傳感器, 它根據(jù)輸入輸出光強 得相對變化測量膜片位移得大小。特點 : 利用光釬傳感技術(shù)檢測節(jié)流元件前后得差壓。發(fā)展趨勢:超聲波流量計。工作原理: 超聲波在順流與逆流中得傳播速度差與介質(zhì)得流動速度v 有關(guān) , 測出這一傳播速度差就

49、可求得流速, 進而可換算為流量。特點 :1 、非接觸測量, 不擾動流體得流動狀態(tài), 不產(chǎn)生壓力損失。2、不受被測流體物理、化學特性( 如粘度、導電性等) 得影響。3、輸出特性呈線性。發(fā)展趨勢 :1 、在石油與天然氣領(lǐng)域快速普及。2、超聲波流量計具有高精確度與低總體擁有成本。3、亞洲與中東市場增長最大。87、 綜述質(zhì)量流量計得類型、工作原理及特點。答 :1 、沖量式固體粉粒流量計。它就是基于動量定理進行流量測量得方法 , 其工作原理就是當被測固體粉粒從一定得高度自由下落到一定傾斜角得檢測板上時,對檢測板產(chǎn)生一個沖力 , 其大小可根據(jù)動量定理求出。2、熱式質(zhì)量流量計。它就是一種直接型質(zhì)量流量計,

50、有不同結(jié)構(gòu), 其基本原理就是利用流體流動過程中換熱量與質(zhì)量流量之間得直接關(guān)系進行流量測量。第九章91、 根據(jù)差壓式液位計得基本工資原理, 說明為什么對于密閉容器內(nèi)得液位測量,當其中得液體及其密度變化較大時, 不能直接利用圖 91b 與式 (92) 得測量方法？答 : 因為液位與差壓得關(guān)系將變化不定, 差壓得變化不能完全反映液位得變化。92、 比較分析用于導電液與非導電液得電容式液位傳感器得不同結(jié)構(gòu), 簡述各自 得工作原理。答 : 測量導電液體得電容式液位計主要利用傳感器兩電極得覆蓋面積隨被液體液位得變化而變化 , 從而引起電容量得變化。測量非導電液體得電容式液位計主要利用被測液體液位變化時可變

51、電容傳感器兩電極之間充填介質(zhì)得介電常數(shù)發(fā)生變化 , 從而引起電容量變化。93、 簡述電阻式液位計得種類、工作原理及其特點。答 :1 、 電接點液位計。 其工作原理就是根據(jù)同一介質(zhì)在氣、 液狀態(tài)下電阻值大學得不同來分辨與指示液位得高低。2、熱電阻液位計。其工作原理就是利用通電得金屬絲與液、氣之間傳熱系數(shù)得差異及其電阻值隨溫度變化得特點進行液位測量。94、 綜述光纖傳感技術(shù)在液位測量中得應用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。答 : 光纖傳感技術(shù)得應用一方面緣于高靈敏度, 另一方面就是由于它還具有電瓷絕緣性能與防爆性能, 從而為易燃易爆介質(zhì)得液位測量提供了安全得檢測手段。第十章101、答 : 光電式轉(zhuǎn)速傳感器: 結(jié)

52、構(gòu)復雜且脈沖信號不穩(wěn)定磁電式轉(zhuǎn)速傳感器: 結(jié)構(gòu)簡單 , 無需配置專門得電源裝置 , 且脈沖信號不會因轉(zhuǎn)速過高而減弱測速范圍廣 , 因此適用范圍非常廣泛。102、答 : 測量方法有傳遞法與平衡力法。 典型得測量儀器有鋼鉉轉(zhuǎn)矩測量儀, 光電式轉(zhuǎn)矩儀 , 光學式轉(zhuǎn)矩儀, 磁電式轉(zhuǎn)矩儀, 應變式轉(zhuǎn)矩儀, 磁致伸縮式測距儀。103、答:P=1*10*3000/9550=3、141kw104、答、直流電力測功機得控制方式有負荷電阻控制方式與自動饋網(wǎng)控制方式兩類。在測功狀態(tài)下 , 負荷調(diào)節(jié)處于最大位置得固有特性。自動饋網(wǎng)控制方式可將所產(chǎn)生得電能自動反饋給電網(wǎng) , 其基本原理也與電阻作負荷得直流電機, 以擴大

53、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍與增大低速時得轉(zhuǎn)矩。105、答 : 曲線 A 為測功機得最大負荷調(diào)節(jié)位置時得特性去想 , 也稱固有特性曲線 , 轉(zhuǎn)矩與功率分別隨轉(zhuǎn)速得二次方與三次方增加。 曲線 B 為測功機轉(zhuǎn)子與軸允許得最大轉(zhuǎn)銀下得強度限制線。曲線C為測功機出水溫度達到最大允許值時得功率限制線即測功機能吸收與測量得最大功率。曲線D為受離心力負荷或軸允許轉(zhuǎn)速所限制得最高轉(zhuǎn)速限制線。曲線E 為測功機空轉(zhuǎn)時能測量得最小轉(zhuǎn)矩與功率限制線, 此時制動器內(nèi)腔得水完全放掉, 阻力矩僅由轉(zhuǎn)子與空氣之間得摩擦以及軸承得摩擦產(chǎn)生。106、 測功機得選型主要有哪幾個依據(jù)？請分別介紹。答:1、 工作范圍對于一臺測功機, 它得工作范圍就是已知得, 必須保證被測動力機械得特性全部落在所選測功機得工作范圍之內(nèi)。2、 測量精度測功機得測量精度應符合測量要求, 在滿足工作范圍得條件下, 應使測量盡可能接近滿量程進行, 以獲得較好得測量準確度, 通常被測動力機械最大功率與測功機工作范圍得最大功率之比應不低于 3:4 。3、