熱能與動力工程測試技術答案

1、1.測量方法：直接測量：凡是被測量的數值可以從測量儀器上讀出，常用方法直讀法差值法3.替代法4.零值法 間接測量：被測量的數值不能直接通過測量儀器上讀出，而直接測量與被測量有一定函數關系的量，通過運算被測量的測值。組合測量：測量中各個未知量以不同的組合形式出現，根據直接測量與間接測量所得的數據，通過方程求解未知量的數值2.測量儀器：可分為范型儀器和實用儀器一、感受件：它直接與被測對象發(fā)生聯系，感知被測參數的變化，同時對外界發(fā)出相應的信號。應滿足條件：1.必須隨測量值的變化發(fā)生相應的內部變化 2.只能隨被測參數的變化發(fā)出信號 3.感受件發(fā)出的信號與被測參數之間必須是單值的函數關系二、中間件：起傳

2、遞作用，將傳感器的輸出信號傳給效用件 常用的中間件：導線，導管三、效用件：把被測信號顯示出來。 分為模擬顯示和數字顯示3.測量儀器的主要性能指標：一、精確度：測量結果與真值一致的程度，系統(tǒng)誤差與隨機誤差的綜合反映二、恒定度：儀量多次重復測量時，其指示值的穩(wěn)定程度三、靈敏度：認儀器指針的線位移或角位移與引起變化值之間的比例四、靈敏度阻滯：在數字測量中常用分辨率表示五、指示滯后時間：從被測參數發(fā)生變化到儀器指示出現該變化值所需時間4.傳遞函數是用輸出量與輸入量之比表示信號間的傳遞關系。 H（s）=Y（s）/X（s） 作用：傳遞函數描述系統(tǒng)的動態(tài)性能，不說明系統(tǒng)的物理結構，只要動態(tài)特性相似，系統(tǒng)可以

3、有相似的傳遞函數 串聯環(huán)節(jié)：H（s）=H1（s）H2（s） 并聯環(huán)節(jié)H（s）=H1(s)+H2（s） 反饋環(huán)節(jié)H（s）=Ha(s)/1+Ha(s)Hb(s) 5. 測量系統(tǒng)的動態(tài)響應：通常采用階躍信號和正弦信號作為輸入量來研究系統(tǒng)對典型信號的響應，以了解測量系統(tǒng)的動態(tài)特性，依次評價測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)的階躍響應：一階測量系統(tǒng)的階躍響應 二階測量系統(tǒng)的階躍響應測量系統(tǒng)的頻率響應：一階測量系統(tǒng)的頻率響應 二階測量系統(tǒng)的頻率響應7.誤差的來源：每一參數都是測試人員使用一定的儀器，在一定的環(huán)境下按一定的測量方法和程序進行的，由于受到人們的觀察能力，測量儀器，方法，環(huán)境條件等因素的影響，所得到的測量值只能是

4、接近于真值的近似值，測量值與真值之差稱為誤差。8誤差分類; 一、系統(tǒng)誤差：出現某些規(guī)律性的以及影響程度由確定因素所引起的誤差 特點：1隨機性，不確定性 2.必然存在性 3.服從統(tǒng)計規(guī)律 4.誤差與測量的次數有關 二、隨機誤差：由許多未知的或微小的因素綜合影響的結果 特點：1.必然存在與測量結果之中 2.完全服從統(tǒng)計規(guī)律 3.大小正負誤差有頻率決定 4.誤差與測量的次數有關 三、過失誤差：主要由測量者粗心，過度疲勞或操作不正確引起的。 特點：1.無規(guī)律可循 2包含過失誤差的測量結果不可用9系統(tǒng)誤差的由來：儀器誤差，它是由于測量儀器本身不完善或老化所產生的誤差安裝誤差，它是由于測量儀器安裝和使用不

5、正確而產生的誤差環(huán)境誤差，它是由于測量儀器使用環(huán)境條件與儀器使用規(guī)定的條件不符而引起的方法誤差，它是由于測量方法或計算方法不當所形成的誤差，操作誤差，也稱人為誤差，它是由于觀察者天使缺陷或觀察位置習慣偏向一方等引起的動態(tài)誤差，在測量瞬變值時，由于儀器指示系統(tǒng)的固有頻率、阻尼等所反映的測量儀器的動態(tài)特性與被測瞬變量之間不匹配，而產生的振幅和相位誤差10.系統(tǒng)誤差的特征：系統(tǒng)誤差是由固定不變的因素按確定的規(guī)律變化的因素造成的消除系統(tǒng)誤差的方法：一、消除產生系統(tǒng)誤差的根源 二、用修正法消除系統(tǒng)誤差 三、常用消除系統(tǒng)誤差的具體方法：1交換抵銷法2替代消除法3預檢法系統(tǒng)誤差的綜合：1.代數綜合法 2.算

6、術綜合法 3.幾何綜合法13.隨機誤差正態(tài)分布曲線的特點：1.單值性：概率密度的峰值只出現在零誤差附近 2.對稱性：符號相反，絕對值相等的隨機誤差出現概率相等。 3.有限性：誤差的絕對值不超過一定范圍 4.抵償性：一列等精度測量中各個誤差的代數和趨向于零 14.可疑測量數據的剔除:多半是由于過失或疏忽所引起的誤差。 四大準則：一、萊依特準則 二、格拉布斯準則 三、t檢驗準則 四、狄克遜準則 選擇：1.當測量次數N趨近于無窮大時，采用萊依特準則，若次數較少采用其他三種，要從測量列中迅速判別粗大誤差時，可采用狄克遜準則。 2.最多只有一個異常值，采用格拉布準則來判別壞值的效果最佳。 3.有可能存在

7、多個異常值時，應用兩種以上的準則來交叉判別，否則效果不佳。15.傳感器是能感受被測量并按一定規(guī)律換成電信號的器件或裝備，由敏感元件和轉換元件組成。 分類方法：一、按被測物理量分類：壓力傳感器，溫度傳感器，速度傳感器 二、按測量原理分類：電阻式傳感器，電感式傳感器，電容式傳感器。 三、按輸出信號分類：模擬式傳感器，數字式傳感器16.電阻式傳感器：將物理量的變換轉換為敏感元件電阻值的變化，再經電路處理后，轉換成電信號輸出。 分類：1.金屬應變式傳感器 2.半導體壓阻式傳感器3.電位計式傳感器 4.氣感傳感器 5.濕敏電阻傳感器17.應變片的溫度補償：1.溫度變化也會使應變片電阻發(fā)生變化，由此帶來的

8、測量誤差為溫度誤差，2.溫度的變化會引發(fā)應變片敏感柵的電阻變化和附加變形 3.試件材料與敏感柵材料膨脹系數不同，會產生不同的附加應變 為此必須采用溫度補償來消除有溫度變化引起的誤差，以求出真實應力。 方法:橋路補償和應變片補償。18.電感式傳感器：建立在電磁感應的基礎上，利用線圈自感或互感的變化，把被測物理量轉換為線圈電感量變化的傳感器。原理：電磁感應原理：振蕩器產生一個交變磁場，當金屬目標接近交變磁場達到感應距離時，產生渦流，從而導致金屬震蕩器衰減，以至停振，之后，觸發(fā)驅動控制器具，從而達到非接觸式之檢測目的。19.電容式傳感器：把位移，壓力，振動等物理量變化轉換為電容量變化的傳感器。 變化

9、原理：電容式傳感器中，倒E、d和A三個參數都會影響電容量C，改變任意一個，都會引起電容量的變化。20. 電阻式傳感器機工作原理：將物理量的變換轉化為敏感元件電阻值的變化，再經相應電路處理后，轉換為電信號輸出.21. 磁電式傳感器：是把被測參數的變化轉換成感應電動勢的傳感器，它是以導線在磁場中運動產生電動熱的原理為基礎22. 熱電式傳感器：把溫度變化轉換成電量變化的傳感器 分為熱電阻傳感器和熱電偶電動勢分為接觸式電動勢 和溫差電動勢23.熱電偶的基本特性：1.均質材料定律 2.中間導體定律 3.中間溫度定律 4.標準電極定律24.為什么進行冷端補償： 由于冷端溫度t0受周圍溫度的影響，難以自行保

10、持，為減小誤差，應對其進行冷端補償，使其溫度恒定。熱電偶冷端溫度補償：1.冷端恒溫法2.冷端補償器法3.冷端溫度校正法4.補償導線法25.對于熱電極材料的要求：1.在測溫范圍內熱電耗穩(wěn)定 2.在測溫范圍內，電極材料有足夠的物理化學穩(wěn)定性。不易被氧化腐蝕 3.熱電動勢應盡可能地大并與溫度成單值線性關系 4.電阻溫度系數小，電導效高 5材料復制性好，制造簡單，價格便宜26.光電效應：1.在光線的作用下能使電子逸出物質表面的稱為外光電效應（光電管，光電倍增器） 2.在光線的作用下使物體電阻率改變的稱為內光電效應（光敏元件，光電管） 3.光線作用下物體產生一定方向電動勢稱為光電伏特效應（光電池，光敏晶

11、體管）27.霍爾效應：當電流垂直于外磁場通過導體時，垂直于電流和電磁場方向會產生一附加電場，從而在導體兩端產生一附加電場。 例子：1.轉速測量2.位移測量4.接近開關 第五章28.溫標：熱力學溫標，國際實用溫標，攝氏溫標和華氏溫標。tc=5/9(tf-32) T=t+273.1526.接觸式溫度測量反應被測物體的溫度，必須滿足以下條件：1.熱力學平衡條件2.當被測對象溫度變化時，感溫元件的溫度能實時的跟著變化即傳感器的熱容和熱阻為零27. 溫感原件的安裝條件：1.安裝時應迎著被測介質的流向插入。2.若無法做到這一點，可采 用迎著被測介質的流向斜的方式，至少也須與被測介質正交（即900），應盡量

12、避免與被 測介質形成順流。3.安裝時，要使感溫元件處于管道中心，即應使它處于流速最大處。 4.在感溫元件插入處附近的管道或容器壁外，要有足夠的絕熱層，以減少由于輻射和導熱 損失引起的誤差。28. 壓力式溫度計的工作原理：是基于密閉系統(tǒng)內的氣體或液體受熱后壓力變化的原理而制成的。它由溫包、毛細管和彈簧管所構成的密閉系統(tǒng)和傳動指示機構組成。29.27.溫度計的時滯：1.感溫元件的熱慣性，由感溫元件本身原來的溫度T1過渡到T2時需要一定的時間 2.指示儀表的機械慣性：感溫元件將所獲得的熱信號送到儀表的指示位置所需要一定時間28.壓力測量方法：1.重力與被測壓力的平衡法2.彈性力與被測壓力的平衡法 3

13、.利用物質某些壓力相關的物理性質進行測壓29.液柱式壓力計的測量誤差來源：1.環(huán)境溫度變化的影響2.重力加速度的修正3.毛細現象的影響4.其他誤差 彈性壓力計的測量誤差來源：1.遲滯誤差 2.溫度誤差 3.間隙和摩擦誤差 31.壓阻式傳感器：結構特點：結構簡單，可實現微型化，靈敏度高，固有頻率高，響應快精度高 應用范圍：廣泛的應用在航天航空，石油化工，動力機械等各個領域。但在溫度變化范圍大的環(huán)境中使用時，必須進行溫度補償。 壓電式傳感器：為了增加輸出信號，由于壓片晶體有極性，有串聯組合和并聯組合兩種。 應用領域：并聯組合中適用于電荷作為輸出的場合，串聯組合適用于電壓作為輸出的場合 電容式壓力傳

14、感器：結構簡單，耐振動沖擊，測量范圍寬，可靠性強和精度高 應用：適用高工作壓力，低壓差的測量。34.總壓管：1.L形總壓管。制造簡單，安裝和使用比較方便，支桿對測量結果影響較小，不敏感偏流較小 2.圓柱形總壓管：可以做成很小的尺寸，且工藝性能好，使用方便，不敏感偏，流角較小 3.帶導流套的總壓管：實際是L形總壓管的管口處加一導流套，不敏角p大大提高，p隨Ma變化較明顯，頭部尺寸較大，對流場影響較大 4.多點總壓管;各單點總壓管沿支桿軸向分布，組成梳狀總壓管，各單點總壓桿沿支桿徑向分布，組成耙狀總壓管 5.邊界層總壓管：邊界層內氣流總壓比主流內的總壓小得多，且邊界非常薄，氣流總壓的總壓管是非常特

15、殊的。第 七 章（1） 皮托管測速技術原理1、 組成：總壓探頭和靜壓探頭利用流體總壓和靜壓之差即動壓來測量流速故也稱動壓管。 測量對象：主要是氣體 測速原理：根據不可壓縮流體的伯努力方程，流體參數在同一直線上得 可見通過測量流體和總壓和靜壓p或它們的壓差就可以根據上式計算流體后流速。這就是皮托管測速的基本原理。2、 對于平面流動，可采用三孔測速管測量其流速的大小和方向。 三孔測速管主要由三孔感應球形探頭，干管，傳壓管和分度盤等組成。在探頭的感應孔中，居中一個為總壓孔，兩側的孔用于探測氣流方向，故也稱方向孔。工作原理：實際測量時，將上述測速管探頭插入氣流之中，慢慢轉動干管直到兩個方向孔的壓力相等

16、。這時，氣流方向與總壓孔的軸線平行?？倝嚎缀蛢蓚€方向孔的壓力分別為： 或 （2） 熱線（熱膜）測速技術1、 構造：探頭，信號，數據處理系統(tǒng)構成。 探頭分為：熱線探頭和熱敏探頭 熱線探頭：鉑絲或鎢絲。直徑3.85微米，長度12mm 熱膜探頭：鉻或鉑金屬薄膜，用熔焊的方法固定在楔形或圓柱形的石英骨架上。 熱膜探頭響應速度沒有熱線探頭高。2、 熱線風速儀是根據通電的探頭在氣流中的熱量散失強度與氣流強度之間的關系來測量流速的。恒流式：工作過程中保持加熱電流不變，熱線的溫度隨流體流速而變化，電阻值也隨之變化。測速公式：恒溫（恒電阻）式：工作過程中通過調節(jié)熱線兩端的電壓以保持熱線的電阻不變，這樣就可以根據

17、電壓的變化，測出熱線電流的變化，進而計算流速：3、 恒流式因熱線熱慣性的影響，存在靈敏度隨被測流體流動變化頻率減小而降低，而且會產生相位滯后等缺點。第 八 章1、 流量通常指單位時間內通過某有效流通截面的流體數量，稱為瞬時流量 流量： 質量流量： 體積流量：2、 流量計類型容積式流量計：通過單位時間內被測流體充滿或排出某一定容容器v的次數來計算流量，即。適用于高粘度，低雷諾數的流體。不宜高溫高壓與臟污介質。速度型流量計：當流通截面確定時，流體的體積流量與截面上的平均流速成正比?？捎糜诟邷馗邏毫黧w測量。質量型流量計：與質量有關的物理效應為基礎 （1）直接型：利用與質量有關的直接原理（如牛頓第二定

18、律） （2）溫度壓力補償型：利用溫度，壓力與密度之間的關系，將其轉化為密度，再與體積流量進行運算而得到質量流量。 （3）推導型：同時測取流體的密度和體積流量。3、 流量計的選用原則根據被測流體的性質選擇：不同類型的流量計對被測流體的適應性不同。選擇時需要明確了解被測流體的物態(tài)及其特性。根據用途選擇：不同流量計的功能，測量精度和價格不同，而不同的使用場合對流量計的這些要求有所側重。根據工況條件選擇：工況包括被測流體的流量變化范圍，溫度和壓力高低等。其他選擇流量計還應考慮流量計的安裝條件，包括安裝位置，安裝尺寸以及流通管路的振動情況等。（2） 節(jié)流式流量計1、 測量原理：當流體流經管道中急驟收縮的

19、局部截面時，將產生增速降壓的節(jié)流現象，流體的流速越大，即在相同流通截面積條件下的流量越大，節(jié)流壓降也越大。這種節(jié)流現象作為流量測量依據的儀表簡稱為節(jié)流式流量計。其輸出信號為差壓。 結構：由節(jié)流裝置，差壓信號導管（導壓管）和壓差計三部分組成。2、 節(jié)流裝置基本組成：節(jié)流元件，取壓裝置，節(jié)流元件上下游的局部阻力元件和直管段以及連接法蘭等組成。常用的節(jié)流元件：孔板，噴嘴，文丘利管等。取壓裝置由取壓方式決定。視取壓孔的位置不同，取壓方式有角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓、理論取壓和管接取壓等。2、 根據流量計的工作原理和誤差分析理論，說明為什么對同一節(jié)流式流量計測量流量的上下限比值有一定的范圍要求。答：根

20、據反映流量與節(jié)流壓降的關系的流量方程為： 式中流量系數與流動狀態(tài)（雷諾數）有關。流量發(fā)生改變。則流速發(fā)生變化。雷諾數也隨之變化。當雷諾數變化較大時，流量測量就不準確。（3） 渦輪流量計1、 基本特性：線性特性，壓力損失特性2、 影響渦輪流量計特性的主要因素：被測流體的性質、工作狀態(tài)與標定條件關系。3、 影響渦輪流量計測量結果的主要因素流體粘度的影響：渦輪流量計的儀表常數k與流體的粘度密切相關。隨著流體年度的增加，流量計的線性范圍縮小。流體密度的影響：推動渦輪轉動的力矩與流體的密度成正比，流體密度的變化也引起渦輪轉速的變化因而引起誤差。流體壓力和溫度的影響：當被測流體的壓力和溫度與流量計標定時的

21、狀態(tài)有較大偏離時，將使渦輪變速器的結構尺寸及其內部流體體積發(fā)生變化從而影響到流量計的特性。流動狀態(tài)的影響：進口處流速突變和流體的旋轉可使測量誤差達到不能忽略的程度。4 光纖流量計 1。工作原理：在節(jié)流元件前后分別安裝一組敏感膜片和Y形光纖，膜片感受流體壓力和作用而產生位移，Y形光纖是一種光纖位移傳感器，它根據輸入輸出光強的相對變化測量膜片位移的大小。 特點：利用光纖傳感技術檢測節(jié)流元件前后的壓差p2. 光纖膜片式流量計 工作原理：直接把流量信號轉變?yōu)槟て系奈灰菩盘?，即流量越大，膜片受力而產生內向的變形（位移）越大，測量膜片的位移光就可以確定被測流量的大小。3. 光纖卡門渦街流量計 特點：采用

22、了光纖傳感器技術測量渦流頻率 工作原理：利用了壓力變化感測原理.當卡門渦街中的漩渦按左右交替的規(guī)律，從漩渦發(fā)生體表面剝離出來時，在其左右兩邊形成的壓力差的正負也隨之交替變化測量裝置中的左右兩膜片感受這種壓力的變化，通過Y形光纖傳感器輸出相應的光脈沖信號5 超聲波流量計 1.基本原理：基于超聲波在介質中傳插速度與介質的流動速度有關這一現象。 2.特點：1.非接觸測量，不擾動流體的流動狀態(tài)，不產生壓力損失 2.不受被測流體物理化學特性的影響 3.輸出特性呈線性 3.常用方法：時間差法，相位差法，頻率差法。第 九 章（一）1、從本質上講，液壓測量是一門檢測液體液體，氣體液體，或者固體液體之間的分界面

23、的技術。 2、液壓測量的技術主要基于相界面兩側物質的物性差異或液位改變引起有關物理參數的變化現象。（2） 差壓式液位計1、 基本原理：通過測量液體靜壓力p或差壓p就可以確定相應的液位高度H。理論依據：不可壓縮流體的靜力學原理。2、 根據差壓式液位計的基本工作原理。說明為什么對于密閉容器的液位測量，當其中的液體及其蒸汽密度變化較大時。不能直接利用圖916和式92的測量方法？答：。僅適用于密度和變化不大的場合。否則液位與差壓的關系將變化不定，差壓的變化不能完全反映液位的變化。（2） 電阻式液位計1、 電接點液壓計特點：利用液體與其蒸汽之間的導電特性（電阻值）的差異進行液位測量。工作原理：通過測定與

24、容器相連的測量筒內處于汽水介質中的各電極間的電阻，來判別汽水界面的位置。2、 熱電阻液壓計特點：利用液體與蒸汽對熱敏材料傳熱特性不同而引起熱敏電阻變化的現象進行液位測量。工作原理：通電的電阻絲與液氣之間傳熱系數的差異及其電阻變化值隨溫度變化的特點進行液位測量。電阻絲在液體中的電阻值比空氣中大。則燈泡較暗，當電阻絲在空氣中時，燈泡較亮。在這種檢測回路中，燈泡從暗變亮時，表示液位已低于預定高度。第十一章（1） 色譜分析儀1、 基本原理：被分析的混合物在流動氣體或液體的推動下。流經一根裝有填充物的管子。由于固定相對不同的組分具有不同的吸附或溶解能力，因此混合物經過色譜柱后。各種組分在流動相和固定相中

25、形成的含量分配關系不同。最終導致從色譜柱流出的時間不同，從而達到組分分離的目的。2、 作用：對混合物的各種組分進行定性或定量分析。3、 應用時應注意的問題：環(huán)境條件：在濕度過大時要采取必要措施氣體純度：氣源純度要求在99.99以上氣流比例選擇：合適的氣流速度氣路的撿漏種清洗：對裝置進行密封性和清潔度的檢查，提高氣體純度。（2） 紅外分光分度計1、 基本原理：在燃氣或排放氣體所含的主要成分種（如）。除同原子的雙原子氣體外，其他非對稱分子氣體。在紅外區(qū)均有特定的吸收帶（波段）。（如）根據特定的吸收帶，可以鑒別分子的種類。 用途特點：對混合氣體所含組分種類進行定性分析。鑒別的理想檢測器。 不適用于連續(xù)測量2、 不分光紅外氣體分析儀 基本原理：通過測量特定吸收帶內待測組組分隊