1、作业 1.1. 用一只标准压力表检定甲、乙两只压力表时，读得标准表的指示值为 100kpa,甲、乙两表的读数各为 101.0kpa 和 99.5kpa。求它们的绝对误差和修正值。解：对甲压力表，其绝对误差= 101.0kp-100.0kp= 1.0kp，修正值= -1.0kp；对乙压力表，其绝对误差= 99.5kp-100.0kp= -0.5kp，修正值= 0.5kp。2. 被测温度值在 40左右的变化，绝对误差要求不超过0.5，如何可供选择的温度表有量程为 050 ；0100 ; 0200的 1.0 级表量程为 050 ；0100 ; 0200的 0.5 级表试选择合适的温度表。解：由温度值
2、在 40左右变化，所以只有 0-50 的表合适，对 1.0 级表：绝对误差=（50-0）*（ 1%）= 0.5，对 0.5 级表：绝对误差=（50-0）*（ 0.5%）= 0.25，再从同时满足误差要求和保证精确度等级两方面考虑故选择 1.0 级 0-50的表。3. 有一变化范围为 320360kpa 的压力。若用下列 A、B 两块压力计进行测量，那么在正常情况下哪一台的测量结果准确度高些？压力计 A：1 级，0600kpa压力计 B：1 级，250500kpa.解：对压力计 A：允许误差 =（600-0）*（ 1%）= 6 kp；对压力计 B：允许误差 =（500-250）*（ 1%）= 2
3、.5 kp| | |65.2压力计 B 测量结果准确度更高些。4. 现有一台精度等级为 0.5 的测量仪表，量程为 0100。在正常情况下进行校验，其最大绝对误差为 6，求该仪表的：（1）最大引用误差；（2）基本误差；（3）允许误差；（4）仪表是否合格。解：（1）：仪表的最大引用误差 max|*1%6A（2）：仪表的基本误差 = max = 6（3）：仪表的允许误差 = （100-0） *（ 0.5%）= 0.5（4）：因为最大绝对误差 6大于允许误差 0.5，所以仪表不合格。作业 21. 测量压力容器内介质压力 P，得如下一列测定数据（单位 105 pa）2.024 2.023 2.021
4、2.025 2.028 2.026 2.022 2.023 2.025 2.024 2.019 2.037 试测定数据中有无坏值。 （临界值 T（12，5）=2.285）.解：（1）：将数据 X 按由大到小重新排列；2.019，2.021，2.022，2.023，2.023，2.024，2.024，2.025，2.025，2.026，2.028，2.037（2）：计算子样平均值； 121.05niiiiX（3）：测量列标准误差估计值；122()0.45iiSX（4）： 1|.09.|1.3.8,45V2|372|6725.S故 在显著性水平 5%之下被判断为坏值，被剔除，12X（5）：剔除坏值
5、后，重新计算余下的算术平均值 X 和标准误差 S;11021 1.024;()0.5;|.9| |84|.3; 1.62345.i ii iSVVS所以余下的值中不含坏值。2. 测量恒温箱中温度，获得如下一列测量值（单位：）101.2 101.3 101.0 101.5 101.3 101.2 101.4 101.3 101.1 制定该测量列中是否有系统误差。解：平均值910.26iixX残差- 0.06，0.04，- 0.26，0.24，0.04，- 0.06，0.14，0.04，- 0.165916():(0.4.260.4)(0.614.06).04iiMv故存在线性系统误差；9 921
6、 1(2):|.72;().5;*8*04i x iix SAv XnnS 所以测量中不存在周期性系统误差。3. 对某物温度进行 20 次测量，结果为（）72.361 72.357 72.352 72.346 72.344 72.340 72.359 72.356 72.344 72.345 72.362 72.348 72.352 72.350 72.358 72.343 72.358 72.349 72.346 72.354 取置信概率为 95，求该物温度。解：（1）：字样平均值 2017.35iiX（2）：标准误差估计值 2021()0.657iiSX（3）：子样本平均值的标准误差 14
7、xSn（4）：对给定的置信概率，求置信区间单长 aa = Z* 当置信概率为 95%时，Z=1.96，a=1.96* =0.003XS XS测量结果 : X=72.351 0.003（，p=95%）为所求。作业 31. 已知 k 分度号热电偶的热电势为：E k（100，0）=4.095mv ， E k（20，0）=0.798mv， E k（30，20）=0.405mv求 E k（30，0） ， E k（100，20） ， E k（100，30） .E k (30,0)= E K (30,20)+ E k (20,0)=0.798+0.405mv =1.203mvE k (100,20)= E
8、k (100,0)E k (20,0)=4.0950.798mv=3.297mvE k (100,30)= E k (100,0)E k (30,0)=4.0951.203mv=2.892mv2.现有 E 分度号的热电偶动圈表，它们之间由相应的补偿导线相连接，如下图所示。 分 度 tn=30 ,m 分 度如将补偿导线换成铜导线，仪表指示为多少？答：将补偿导线换成铜导线时，冷端便移动到 50 E k (t,0)= E k (800,50)+ E k (30,0)=32.458mv查表得 t=780如将 EPX 与 ENX 补偿导线位置对换，仪表指示又为多少？交换后 E k (t,0)= E k
9、(800,50)E k (50，30)+ E k (30,0)=31.693mv 查得 t=7603. 有一采用 S 分度热电偶的测温系统（如图） ,04分 度10 tn=3 分 度试问：（1）此动力表的机械零点应调在多少度上？UAB =ES (1000,20) 所以调在 20上（2）当冷端补偿器的电源开路（失电）时，仪表指示为多少？e= ec+ em = ES (1000,40 )+ ES (20,0)=9.463mv查表得 t=989.5作业 4 1. 用单色辐射高温计测量高温物体温度。试问：、（1） 仪表指示值是否是被测物体的真实温度？为什么？（2） 仪表读数为 1200，试求被测物体的
10、实际温度？已知光学温度计使用 =0.65um 的红色滤光片，被测物体单色黑度系数=0.447。（3） 说明影响光学高温计测温精度的主要因素。答：（1）不是，测得的亮度温度总低于真实温度 eC2/TCC1 -5 = CC1 -5 eC2/t5eC2/T = eC2/t5 测得的 Ts 不等于真实值 T(2) 1/Ts 1/T=/C2 ln1/T=1554.9k(3) 人眼因数的影响，人眼判断灯光的隐灭时，存在视觉误差，手动调整准确度不高，而且不能连续自动进行测量为影响光学高温计测量精度的主要因素。2. 安装和使用辐射高温计时应注意哪些事项？解：（1） 影响，尽量创造全辐射体的辐射条件；（2）中间
11、介质的影响，测量距离不可太远；（3）热电偶冷端温度影响； （4）按规定 D/L（被测物体的直径，被测物体与温度计之间的距离）的范围，否则会引起较大的误差 。 3. 光学高温计是怎样工作的？它有什么特点？解： 光学高温计采用亮度比对法，具体的实现原理为：光学高温计中装有一只亮度可调的灯泡作为比较光源，测温时，在某一波长下用灯泡灯丝的光源辐射亮度与被测物体的光谱辐射进行比较，通过改变电流人工调整灯丝的亮度，使二者亮度相同，该灯泡亮度与某灯泡灯丝的电流或电阻之间有一一对应关系。因此测出其电气参数就测量出物体的亮度，从而测量出物体的温度值。4. Pt100 的铂电阻温度计，插入静止的空气中。测得势电阻
12、值为 R t =200，试求：（1） 势电阻的自热误差。 （自然误差：这是由于测量过程中有电流流过电阻回路，使电阻体产生温升而引起温度测量的附加误差。它与电流大小和传热介质有关）（2） 热空气的温度 t解（1）Q=I 2Rt=（5*10 -3） 2*200=5*10-3wQ=2htA t=Q/2dl=1.04(2) Rt =200 Rt 100 时的温度 t1 为（270t 1）/（t 1 260）=（202.89200）/（200199.23）t1 =262.11t= t1 t=262.111.04作业 51. XCT101 型仪表，分度号为 K，仪表要求外接电阻为 15，仪表内阻为 200
13、，热电偶测量上限为 800，自由端温度为 45，热电偶距仪表 15m，用补偿导线连接。仪表周围温度为 25，补偿导线截面积为 2mm2 ，电阻率 =0.5 mm2 m ，不计热电偶电阻，试求实际调整电阻和流过热电偶的电流强度。（已知 E k(800，0）=33.29mv E k(45，0） =1.82mv E k(25，0）=1mv）解： R 补 =2l/A=7.5 实际调整 k=157.5=7.5E k (800,25) = E k (800,0)E k (25,0)=33.291mv=32.29mvI= E k (800,25)/R 总 =32.29mv/15=0.156mA2. 已知动点
14、圈电阻的温度补偿用热敏电阻 RT， （R T20= 100 ， RT50= 30 ）和锰铜电阻 RB 并联而成的电阻，动线圈在 20时为 80，由漆包铜线绕制，要求在20和 50为全补偿，求锰铜电阻 RB （动线圈电阻温度系数=4.25*10 -3）3. 为检查锅炉炉膛内温度值是否准确，先用携带式电位差计测得热电偶的输出热电势为 37.33mv，热电偶和用镍铬镍硅热电偶，热电偶冷端温度用水银温度计测得为 35，问此时炉膛的实际温度？解： E k (t,35)=37.33mv E k (t,0) E k (35,0)=37.33mvE k (t,0)=38.737 查表得 t=9354. 有一测
15、温线如图所示。热电偶分度号为 K，仪表表示值为 758，冷端温度为 30，后发现补偿盒用错，试求被测介质的实际温度 分 度 号Cut0补 偿 导线 补 偿盒注：补偿盒即冷端补偿器，电桥平衡温度为 20解：E k (t,0)= E k (t,30)+ E k (30,20)+ E k (20,0)E k (758,0)= E k (t , 30)+ E s (30,20)+ E k (20,0)E k (t,0)= E k (t,30)+ E k (30,0)=30.668+1.203mv=31.891mv 查表得 t=766.5 作业 61. 利用弹簧压力表测压力，在大气中它的指示为 P，如果
16、把它移动到真空中，则指示会不会变？为什么？答：会变化，弹簧压力表的原理是利用压力作用于弹簧上产生变形，在大气中作用在弹簧上的压力为表压力，而在真空中，则是绝对压力。压力不同，位移就不同，弹簧表的示数就不同。2. 有一单管水银气压计，刻度时温度为 0,读书时温度 t=30，汞柱高 hf =750mm，求因密度变化的压力修正值。（已知汞的体膨胀系数=18.2*10 -5）解温度为 03. 弹性压力表中弹簧管为什么要做成扁圆形的？答：弹簧管分为固定端和自由端，当固定端通入被测介质时，被测介质充满弹簧管的内腔，弹簧管因承受内压，其截面形状趋于变成圆形并伴有伸直的趋势而产生力矩，同时改变其中心角，封闭的
17、自由端产生位移，根据公式可知，只有 a 不等于 b 时，才会产生角位移，才能检测压力。4. 有一真空压力表，其正向可测到 600Kpa，反向可测到-101.33kpa，现校验时发现，其最大误差发生在 300kpa，即上行程和下行程是标准压力表的知识分别为30 5 和 29 5 kpa，问该表是否符合它的精度等级 1.5 级的要求？解：精度等级 1.5 级，其允许误差为 1.5量程为-101.33600KPa仪表的各处示值的绝对误差不允许超过（600+101.33）*( 1.5)= 10.5KPa在 300kpa 的绝对误差为 5kap10.5kpa该表符合它的精度等级 1.5 级的要求。作业
18、7 （思考题）1. 画出霍尔压力传感器的磁场。说明霍尔压力传感器是怎样工作的？答：应采用桥式整流、稳定的晶体管恒流源；将磁钢的磁极片设计成特殊的形状。在未受压力之前，霍尔元件处于极靴间隙的中心位置时，霍尔元件两半边所处的磁场方向大小相等，方向相反，总的霍尔电势输出为零。当弹性元件受压产生位移时将带动霍尔元件偏离中心位置，由于两半边所处的磁感应强度不同，霍尔元件就有正比于位移的霍尔电势输出。霍尔元件位移越大，霍尔电势也就越大，反映所测压力越大。2. 阐述力平衡式压力传感器的工作原理答：力平衡式压力测量是利用力平衡的原理，将弹性元件受压后产生的集中力直接变换为电信号，此时弹性元件的位移量几乎为零。
19、力平衡式差压传感器主要由弹性元件，杠杆系统，矢量机构，差动变压器和位移测量，放大器以及反馈装置等部分组成。被测压差经弹性膜片转换成一集中力作用在主杠杆的下端；主杠杆以弹性密封膜片为支点转动，使其下端的集中力传递到主杠杆上端，并转换成对矢量机构的作用力；矢量机构将主杠杆传来的水平方向上的力分解为垂直方向的力和矢量角方向上的力，垂直方向的分力作用于副杠杆上，此力的作用使副杠杆以弹性支点为中心偏转，就将此分力传递到反馈线圈处检测片也随之移动，检测片的位移量经过位移检测器转换成电量输入到放大器，转换为输出电流。此电流同时流经反馈装置的可动线圈，可动线圈与恒定磁场作用产生一个与输出电流成比例的反馈力，此
20、反馈力趋于使杠杆恢复到原来的位置，当反馈力与作用在反馈线圈上的力平衡时，杠杆系统重新回到力平衡状态。最后得出输出电流与被测差压信号成正比，测出输出电流的大小就可以知道差压的数2201RaP()Ebhk值。3. 压力仪表在安装、使用中应注意什么？答:系统正确安装包括取压口的开口位置、连接导管的合理铺设和仪表安装位置的正确等。（1）为了正确测量压力信号，取压口位置应远离各种阻力件，并使导压信号管路走向合理，不会产生积气，积液或掉进污物而堵塞。（2）对于水、蒸汽介质，导压管的内径一般取 7-13 毫米，其长度不宜过长，一般工业测量系统中规定管路长度不能大于 60 米。导压管路应垂直或倾斜铺设，管路应
21、尽量直行，少急弯。如果是差压仪表，正、负两根导压管应尽量靠近，并行敷设。并使两根管内的传压介质的温度一致，不至产生附加误差。4. 压力传感器的作用是什么？常见的压力传感器可以分为几种？它们分别把压力信号转变为何种形式的信号进行测量的？答:压力传感器的作用是把压力信号转变为其他的便于测量或远传的信号实现压力的测量。常见的压力传感可分为液柱式、机械式、电气式及活塞式。（1） 液柱式：利用流体静力学的原理，把压力信号转换成液柱的高度。（2）机械式：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移。（3）电气式：将被测压力转换成各种电量，如电感、电容、电阻、电位差等，依据电量的大小实现压力的间接测量。
22、（4）活塞式：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量作业 81. 有一台椭圆形齿轮流量计，某天 24 消失的走字数为 120.已知器换算系数为 1 米3字，求该天的物料量是多少米 3？平均流量是多少米 3h？解：物料量 Q=120*1 米 3字=120 米 3平均流量 q=Q/24=5 米 3 /h2. 阐述涡轮流量计的工作原理。答：（1）在仪表中装一旋转叶轮，流体流过时，推动涡轮旋转，涡轮的转速与流速成正比。（2）涡轮转动时，涡轮上导磁的叶片顺次接近管壁上的线圈，改变线圈磁回路的磁阻，使线圈磁通量发生变化，产生与流量成正比的脉冲信号。（3）将此脉冲转换成电
23、流信号给出瞬时流量信号，累积得到累计流量流量，同时。这种将转速转换成脉冲信号的方法叫磁阻法。3. 简述靶式流量计、转子流量计以及差压式流量计的工作过程（思考题） 。答：靶式流量计的工作过程：流体流经管道时，流体流过靶，対靶产生冲击力，同时靶对流体有节流作用，使靶前后产生差压，流体在流经圆形靶和管道内壁之间的环形截面时，对靶周产生粘滞摩擦力。当圆形靶一定时，被测流体密度和流量系数一定时，作用于靶上的力与被测体积流量的平方成正比。只要测出靶的受力就可以测定被测流体的流量。转子流量计的工作过程:被测流体自下而上流过锥管时，浮子发生运动，通过连动杆带动铁心相对差动变压器产生相对位移，从而改变了输出差动
24、电势。实现流量到浮子位移再到电信号的转换。测量输出差动电势就可得流量的大小。差压式流量计的工作过程：现以节流式差压测量为例叙述，在充满流体的管道中固定放置一个流通面积小于管道流通面积的阻力件，当流体流过阻力件时，由于流体流束的收缩而使流速加快，静压力降低，在阻力件的前后产生一定的压差。它与流量的大小有关，在管道参数和节流件不变的情况下，阻力件前后的压差与体积流量之间有一定的函数关系，因此可以通过测量差压来测量体积流量。4. 用标准节流装置进行流量测量时，流体必须满足哪些条件？答：用标准节流装置进行流量测量时，流体必须在到达节流件上游一个直径处形成流体典型紊流状态。流体的温度和压力变化不要过大。
25、流体要清洁。保证不会有固体物质对节流件产生影响。作业 9 1. 已知被校流量计的精度为 0.2 级，换算系数为 0.1 升字，在流动开始时，流量计的走字数为“241” ，标准槽标尺数 Ql=30L;在流动终了时，走字数为“1239” ，标尺读数为 Q2=130L。问被校流量计是否保持原有的精度等级？解：总走字数为 1239-241=998 字 998 字应对应 99.8L 测量值标尺读数变化Q=Q 2-Q1=100L 实际为 100L（真值）误差为 =99.8-100=-0.2L精度等级仍为 0.22. 画出力平衡式的压力测量的原理示意图。3. 阐述涡轮流量计的工作过程，并对流量公式进行推导。
26、答：工作过程：被测流体流入传感器，经过导流体冲击叶轮。由于涡轮的叶片与流体的流向之间有一倾角，流体的冲击力对涡轮产生力矩，使涡轮克服机械摩擦阻力矩和流体阻力矩开始旋转。当转动力矩与阻力矩相平衡时，涡轮等速旋转。在一定的流量范围内，一定的流体黏度下，涡轮的旋转角速度与通过涡轮的流量成正比，可以通过测量涡轮的旋转角速度来测流量。流量公式推导： ， ， f = zn4. 在设计图 5-6 的平衡容器时，确定适当的 L 和 l 值的目的是什么？为什么当水位偏离正常水位时，输出差压还受汽包压力影响？答：为了在正常水位时，汽包压力的变化对输出差压不产生影响，使得零水位差压在汽包压力从很小到额定压力变化时得
27、到完全补偿。当水位偏离正常水位时，差压等于零位差压值减去由于水位变化引起的压力变化。汽包中的汽水密度随汽包压力的变化而变化，所以当偏离正常水位时，差压仍然受汽包压力的影响。5. 分析差压式流量测量的原理；画出流体流经节流体时的流动状态；指出流量公式中各符号的意义；并简述标准节流装置。答: 原理：在充满流体的管道中固定放置一个流通面积小于管道流通面积的阻力件，当流体流过阻力件时，由于流体流束的收缩而使流速加快，静压力降低，在阻力件的前后产生一定的压差。它与流量的大小有关，在管道参数和节流件不变的情况下，阻力件前后的压差与体积流量之间有一定的函数关系，因此可以通过测量差压来测量体积流量。；qm-质量流量，/s;d、D-节流件开孔直径，管道直径，m;-节流件开孔直径与管道直径之比；-流体流束膨胀系数 ；p-实际测得的差压；Pa;1-节流前流体密度；kgm3;a-流量系数。6. 叙述氧化锆氧量计的工作原理，并画出它的结构；在使用氧化锆氧量计是必须注意什么？fztgArCqV120pDpqm 121244
