1、热能与动力工程测试技术一、 填空（30）1. 仪器测量的主要性能指标： 精确度 、 恒定度 、灵敏度 、 灵敏度阻滞 、 指示滞后时间 。P52. 在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽量选择量程较 小 的仪器，一般应使测量值在满刻度要求的 2/3 为宜 P53. 二阶测量系统的阻尼比通常控制于 =0.60.8, 对于二阶测量系统的动态性能的两个重要指标是稳定时间 ts和 最大过冲量 Ad。P184. 测量误差可分为 系统误差 、 随机（偶然）误差 、过失误差。5. 随机误差的四个特性为 单峰性 、 对称性 、 有限性 、 抵偿性 。6. 热电偶性质的四条基本定律为 均质材料定律 、中间导
2、体定律 、 中间温度定律 、 标准电极定律 。7. 造成温度计时滞的因素有： 感温元件的热惯性和 指示仪表的机械惯性 。P1098. 流量计可分为： 容积型流量计 、 速度型流量计 、质量型流量计 。P1619. 扩大测功机量程的方法有： 采用组合测功机 、采用变速器 。P20810. 除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技术有： 热线（热膜）测速技术 、 激光多普勒测速技术（ LDV） 、 粒子图像测速技术 。11. 在热能与动力工程领域中，需要测量的物理量主要有 温度、压力、流量、功率、转速 等。12. 按照得到最后结果的过程不同，测量方法可以分为 直接测量，间接测量和组合测量 。13.
3、 按工作原理，任何测量仪器都应包括 感受件，中间件和效用件 。14. 系统误差的综合包括 代数综合法、算数综合法和几何综合法。15. 金属应变式电阻传感器温度补偿的方法有 桥路补偿和应变片自补偿。16. 自感式电感传感器分为 变气隙式、变截面式和螺管式 。17. 常见的光电转换元件包括 光电管、光电池、光敏电阻和光敏晶体管 。18. 使用较多的温标有 热力学温标、国际实用温标、摄氏温标和华氏温标。19. 热力学温标 T 和摄氏温标 t 的转换关系T=t+273.1520. 可用于压力测量的传感器有 压阻式传感器、压电式传感器和电容式差压传感器 。21. 常用的量计的节流元件有 孔板、喷嘴、文丘
4、里管 等。22. 某待测水头约为 90 米,现有 0.5 级02.94 106Pa 和 1.0 级 00.98 106Pa 的两块压力表，问用哪一块压力表测量较好？答: 后者 。23. 对某一物理量 x 进行 N 次测量，测量值 xi 与其出现的次数 Ni 满足一定的规律，误差分布呈对称性、单峰性、有界性 的特点。24. 任意两种均质导体 A、B，分别与均质材料 C连接组成热电偶回路，若热电势分别为EAC(T,T0)和 ECB(T,T0)，则导体 A、B 组成的热电偶的热电势为 ： EAC（ T， T0）+ECB（ T， T0） 。25. 用铜和康铜分别与铂相配构成热电偶，热电势 E 铜-康铜
5、（100，0）= 1.10mV，E 铜-铂（100，0）= 0.75mV，E 康铜-铂（100，0） =-0.35mV。26. 弹簧管压力计中游丝的作用是： 恢复、导电、径向间隙小 。27. 标准节流装置由 节流元件、取压设备、后面的直管段 三部分组成，孔板取压有 角接取压；法兰取压和径距取压 三种方式。28. 气体的体积流量 qv 与其标准质量流量 qm 的关系是_qm_=_ qv_。29. 系统的绝对误差传递公式为。30. 根据统计学原理，随机误差服从 统计规律 ，因而可采用 统计法则 对含有随机误差的测量结果加以表达。31. 某种铜热敏电阻 30时的电阻值R11.812k，35时的电阻值
6、R21.510k，那么热敏电阻在 32时的电阻值为： 1.683k 。32. 氧化锆氧量计安装方式分为 抽出式 和 直插式 。33. 红 外 气 体 分 析 仪 工 作 原 理 是 ： 被 测 气 体 对 红 外线 的 吸 收 程 度 ,来 对 多 组 分 混 合 气 体 进 行 定 量 分析 。34. 常用的压力传感器有 ：应变式、压电式 、 压阻式 、 电感式 和 电容式 等型式。35. 某压力表的量程是 20MPa，测量值的误差不允许超过 0.05MPa，则仪表的精度为 0.25 级。36. 标准误差、平均误差、或然误差、极限误差落在所属范围内的概率大小顺序依次为（用Nxfxfy21“”
7、或“标准误差 平均误差 或然误差 。37. 热电偶是基于 塞贝克 效应原理发展起来的一种测温传感器，两种不同导体 A、B 组成的闭合回路，当 A、B 两接点的温度不同时，回路中会产生热电势，研究表明热电势是由 温差电势 和接触电势 两种电势组成。38. 热电阻测温常采用“三线制”接法，其目的在于 消除连接导线电阻造成的附加误差 。39. 激光多普勒效应是指： 一定频率的激光照射到具有一定速度的运动粒子上，粒子对光有散射作用，散射光的频率与直射光的频率有一定的偏差，其频移量与运动粒子的速度成正比，只要测得频移，就可算出流速 。40. 涡街流量计中卡门旋涡的频率与 流体的平均速度 成正比，当旋涡列
8、间隔和旋涡间隔之比等于时，涡列就能保持稳定。41. 压电晶体表面产生的电荷能够长时间保持的两个条件是：外电路负载无穷大 ，内部无漏电 。42. 任何形式的波在传播时，波源、接收器、传播介质、中间反射器或散射体的运动都会使波的 频率 产生变化。43. 节流测量装置常用的取压方式有角接取压和法兰取压两种方式，角接取压又包括单独钻孔和 环室取压 两种形式。44. 差 压 式 水 位 计 测 量 汽 包 水 位 的 关 键 是 水 位 与 差 压之 间 的 准 确 转 换 ， 这 种 转 换 是 通 过 平 衡 容 器 实 现 的 。45. 仪表的等级有 0.1、0.2、0.4、0.5 级，用016M
9、Pa 压力表来测量 10MPa 左右的主蒸汽压力，要求相对测量误差不超过0.5%，那么应选择准确度等级为 0.2 级的测量仪表。46. 表征仪表读数精密性的指标是（ 分辨率 ）47. 对于与热电偶配套的动圈表， （动圈表必须与其相同型号的热电偶相配）48. 用金属材料测温热电阻（D 金属纯度越高对测温越有利）49. 在热力试验中，常用来测量微小正压、负压的差压的压力计是（U 型管压力计）50. 标准节流件的直径比 越小，则（D 流体的压力损失越大）51. 涡轮流量计输出_数字_信号52. 将 被 测 差 压 转 换 成 电 信 号 的 设 备 是 （ 差 压 变 送 器 ）53. 当高频涡流传
10、感器靠近铁磁物体时（线圈的电感增大）54. 标准节流装置的取压方式主要有（法兰取压 角接取压）55. 下列对氧化锆氧量传感器的工作温度叙述正确的是（应高于 600C 应保持恒温）56. 已知当地大气压 Pb,表压力读数为 Pe,则绝对压力 P 等于（ P=Pb+Pe） 。57. （圆柱三孔型探针）既可以做对向测量又可以做不对向测量58. 用热线风速仪测量流速方向时，应选择气流方向角为（45）的热线。59. 下面有关热电偶总的热电势方向描述是（a 沿着正热电极，由热端指向冷端）60. （a 波许烟度计）是反射光式烟度计61. 电接点水位计的测量原理是电极和氖灯构成回路，那么（蒸汽的电阻大，处于饱
11、和蒸汽中的电极断路，氖灯不亮） 。二、简答1、 什 么 是 测 量 仪 器 或 测 量 系 统 的 动 态 特 性 分 析 ？ 作 用 ？P112、何为霍尔效应？答：置于磁场中的金属（或带有电子的物质） ，当于两端通过电流时，另外两面会产生大小与控制电流 I（A）和磁感应强度 B(T)的乘积成正比的电压 UH(V),这一现象叫做霍尔效应。P903、何为亮度温度？答：在波长为 m的单色辐射中，若物体在温度 T时的亮度 B 和绝对黑体在温度为 Ts时的亮度 BO相等，则把 Ts称为被测物体的亮度温度。4、 何为动压？静压？总压？P1295、为什么阶跃信号常用于低阶测量系统的时域动态响应的输入信号？
12、P176、简述金属应变式传感器的工作原理。P637、 在 测 量 瞬 时 温 度 时 采 用 的 感 温 元 件 时 间 常 数 大 小如 何 ？ 为 什 么 ？ 在 测 量 平 均 温 度 时 又 如 何 ？ 为 什 么 ？P1108、试 画 出 皮 托 管 的 结 构 简 图 ， 说 明 皮 托 管 的 工 作 原理 ， 并 导 出 速 度 表 达 式 （ 条 件 自 拟 ， 不 考 虑 误 差 ）。P143P1449、压 阻 效 应 （ P66） 热 电 现 象 （ 79） 光 生 伏 特 效 应（ 84）10、辐射温度：温度为 T 的物体全辐射出射度 M等于温度为 Ts 的绝对黑体全辐
13、射出射度 M0时，则温度 Ts 称为被测物体的辐射温度。11、激光多普勒效应：答：当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时，微粒散射的散射光频率将偏离入射光频率，这种现象叫做激光多普勒效应。12、 测 量 仪 器 按 照 用 途 可 以 分 为 哪 两 类 ？ 其 特 点 为 ？（ P4）13、简述常用消除系统误差的具体方法。 （P27）14、简述电阻式传感器的基本原理。(P63)15、热电偶冷端温度补偿的方式有哪几种？P8116、简述液柱式压力计的误差来源。 （P123）三、计算题 3X101、 某压力表精度为 1.5 级，量程为 02.0MPa，测量结果显示为 1.2MPa，求：（ 1）最大
14、引用误差 .解：最大引用误差 nm=1.5%（ 2）可能出现的最大绝对误差 m解：m=21.5%=0.03MPa（3）示值相对误差 x x= 100%= 100%=2.5% m 0.03 1.21、在一次内燃机负荷特性试验中，对某一特定工况的转速用数字式转速仪测出 8 次转速值，见下表，求该工况下的转速及误差。 P42（例 3-5 原题）测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8转速li/(r/min) 3002 3004 3000 2998 2995 3001 3006 3002l i=24008r/min,L=3001r/minvi/(r/min) +1 +3 -1 -3 -6 0 +5 +
15、1 Vi=li-L,v i=0vi/(r/min) 1 9 1 9 36 0 25 1 v i=82(r/min)22、用镍镉 镍硅热电偶测温时，其冷端温度 ts=30C，用直流电位差计测得热电动势为 EAB(t,30)=38.5mV,求实际温度为多少？（请看 P82 冷端温度校正法）1、用分度号为 S 的热电偶和动圈式仪表构成测温系统如图所示，冷端温度补偿器的平衡温度为 20 ，图中，动圈式仪表的机械零位为 0 。试求（ 1）动圈式仪表的温度示值 1300 所对应的电势值？（ 2）要想使示值与实际温度相符，应作何处理？Es（1300,0）13.159mV Es（30,0）0.173mV Es
16、（80,0）0.502mV Es（20,0）0.113mVEs（25，0）0.143mV （1）E S（t,o）E S(1300,20)13.159-0.11313.046（mv）(2)要使示值与实际温度相符，应将机械零点调至 20ES（t,o）E S(1300,20)+ES(tm,0)E S(1300,0) t=1300 t m=20 2、已知分析气体与参比气体总压力相同，氧化锆测得烟温为 735 时氧电动势为 15mV。参比气体 20.85%，综合常数为 0.0496mV/K，试求此时烟气含氧量为多少 ? 解：设烟气含氧量为 x 150.496（735273.15）lg X10.4% 答：
17、烟气含量为 10.4%。20.85、已知一应变片测量电路采用等臂电桥接法如下图所示，其中 RL 为负载电阻，R1=R2=R3=R4=R， RLR；电阻 R1 为应变片，在受到应力（受拉）时，电阻 R1 有一个微小增量 R1 ，则电桥的输出为 u ；试证明：如何使测量电路的灵敏度提高到原来的 4 倍。11、如 何用电容传感器实现液面的测量？请写出公式推导过程，并画出示意图 432432121 )()( RRuRuE 4)(4 3214321 KuK12.如图所示，节流差压式测量流量，如何利用流道中的节流元件所产生的差压 P 来计算流量？是收缩系数，忽略流体的可压缩性。02S13、下图是直流电位差
18、计测热电偶电势的电路，对照此图说明其测量原理。1、 “工作电流标准化” ，求得 NREI/12、切换开关倒向测量位置 ABtRIE1),(014、现有 E 分度号的热电偶、温度显示仪表，它们是由相应的补偿导线连接，如下图所示。已知测量温度 t=800, 接点温度 =50 ，仪0t表环境温度 t0=30 。如将补偿导线换成铜导线，仪表指示为多少？如果将两根补偿导线的位置对换，仪表的指示又为多少？其中： ，mV17.6)0,8(E， ， ，mV048.3),5(E mV81.)0,3(E .59),1.74(E5276解：当补偿导线都改为铜导线时，热电偶的冷端便移到了 50处，故仪表的输入电势为
19、)(7.59)0,3(),80(21EEt查分度表可得，此时仪表的指示是 784.1，只有将机械零位调到 50，才能指示出 800。若两根补偿导线反接，线路电势为 再加上机械仪表的零位调整，则)mV(72.56)30,()5,80(1 EE )mV(523.801.72.561mtE这时仪表指示为 t=768.3,由此可见，补偿导线接反了，仪表指示将偏低，偏低的程度与接点处的温度有关，所以补偿导线和热电偶的正负极不能接错。四、如图双室平衡容器，请按照力学原理，推导出当汽包水位在任意值时，平衡容器的输出差压表达式，并简单说明双室平衡容器在实际使用时存在的问题。 gHgLP)()(1存在问题（要点
20、）：1、温度变化进而造成 变化，带来指示误差12、汽包压力变化，造成 变化，带来误差dSCconstp1constS221 /constS02/1m2mc2122 pc热线风速仪的基本原理是，将一根通电加热的细金属丝（称热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起和流过的电流强度，T 为热线与流体的温度差，A、B 为与流体和热线有关的物理常数。考虑到热线材料的电阻温度特性，（D3.4.4a）式可化为(D3.4.4b)。上式中 U 为热线的输出电压，A，B为与热线的电阻温度系数有关的物理常数，由实验确定。这样通过测量热线两端的电压，即可确定流速。 热线风速仪特
21、点o 1.体积小，对流场干扰小。2.适用范围广，可用于气体、液体，在气体的亚声速、跨声速和超声速流动中均可使用；除了测量平均速度外，还可测量脉动值和湍流量；除了测量单方向运动外还可同时测量多个方向的速度分量。3.频率响应高，可高达 1 MH z。4.测量精度高，重复性好。5.缺点是对流场有一定干扰，热线容易断裂。 热线风速仪工作模式o 热线风速仪有两种工作模式：1.恒流式，亦称定电流法，即加热金属丝的电流保持不变，气体带走一部分热量后金属丝的温度就降低，流速愈大温度降低得就愈多；温度变化时，热线电阻改变，两端电压变化，因而测得金属丝的温度则可得知流速的大小。2.恒温式，亦称定电阻法（即定温度法），改变加热的电流使气体带走的热量得以补充，而使金属丝的温度保持不变（也称金属丝的电阻值不变）如保持150，；这时流速愈大则所需加热的电流也愈大，根据所需施加的电流（加热电流值）则可得知流速的大小。恒温式比恒流式应用更广泛
