热能与动力工程测试技术
热能与动力工程测试技术答案(A)
热能与动力工程测试技术答案（A）二、填空题1．偏差测量法、零差测量法2．感受件、显示件3．随机、系统4．热电阻材料、0℃阻值5．应变效应、压阻效应6．角接取压、法兰取压7．三线制、引线电阻变化产生8．抽出式、直插式9．全压、静压10．电阻率、电接点接通个数三、简答题1．热电偶的输出热电势不仅与热端温度有关，还与冷端温度有关，在测量的过程中，只有保持冷端温度恒定，热电偶的输出热电势才是热端温度的单一函数，所以必须进行冷端温度补偿。
补偿方法：计算法、冰点槽法、补偿导线法、补偿电桥法、多点温度法、PN结法等。
2．按照信号转换原理的不同，压力测量仪表大致可分为四大类：（1）液柱式压力计：可将被测压力转换成液柱高度差进行测量，例如U形管压力计、单管压力计及斜管微压计等。
（2）弹性式压力计：可将被测压力转换成弹性元件变形位移而进行测量，例如弹簧管压力计、波纹管压力计及膜盒式压力计。
（3）电测式压力计：可将被测压力转换成电量进行测量，例如电容式压力、压差变送器、振弦式变送器、霍尔片压力变送器以及应变式压力变送器、力平衡式压力变送器等。
（4）活塞式压力计：可将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重力进行测量，例如压力校验台。
3．超声波流量计最大的特点是仪表安装在管道外面，不破坏管道，和被测流体不接触，所以不干扰流场，没有压力损失；可对腐蚀性介质、有毒、易爆和放射性介质进行流量测量，而且不受流体的压力、温度、粘度和密度的影响；其价格不随管道口径增大而增大，因此特别适合于大口径管道的液体流量测量。
超声波流量计的工作原理是：在流体中超声波向上游和向下游的传播速度由于叠加了流体的速度而不同，因此可以根据超声波向上向下游传播速度之差测得流体流速。
测定传播速度之差的方法很多，主要有时间差、相位差或频率差等方法。
4．在使用氧化锆氧量计时必须注意以下问题：①温度的影响：氧量计的输出电势与氧化镐管的热力学温度呈正比，可采取恒温或温度补偿措施；②氧化镐管的致密性要好，纯度要高；③烟气侧和空气侧压力需要相同；④烟气侧和空气侧需要一定的流速；⑤测量仪表的输入阻抗要高。
热能与动力工程测试技术
第一章1、测量方法按最后得到结果过程不同分为三类：直接测量、间接测量、组合测量按过程分为：稳态、非稳态测量2、按工作原理，测量仪器都包括感受件、中间件和效用件3、测量仪器按其用途可分为范型仪器和实用仪器两类4、测量仪器的主要性能指标：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞和指示滞后时间第二章1、测量仪器或测量系统的动态特性的分析就是研究动态测量时产生的动态误差，主要用以描述在动态测量过程中输出量和输入量之间的关系。
2、传递函数实用输出量和输入量之比表示信号间的传递关系3、串联环节：两个传递函数非别为H1（s）和H2（s）环节串联后测量系统。
该系统特点是前一环节的输出信号为后一环节的输入信号4、单位阶跃输入信号特点是t=0时信号以无限大的速率上升；当t>0时信号保持定值，不随时间变化。
第三章1、绝对误差=测量值—真值相对误差=绝对误差/真值≈绝对误差/测量值系统误差：在测量过程中，出现某些规律性的以及影响程度有确定的因素所引起的误差2、消除系统误差的方法：消除产生系统误差的根源用修正方法消除系统误差常用消除系统误差的具体方法：交换抵消法、替代消除法、预检法3、综合系统误差的方法：代数综合法、算数综合法、几何综合法4、正态分布规律中随机误差特性：单峰性、对对称性、有限性、抵偿性5、进行随机误差计算前步骤：首先剔除过失（或粗大）误差修正系统误差最后在确定不存在粗大误差与系统误差的情况下，对随机误差进行分析和计算6、非等精度测量：在不同测量条件下，用不同的仪器、不同的测量方法、不同的测量次数以及由不同的测量者进行的测量，各次测量结果的精度不同。
7、间接测量：被测量的数值不能直接从测量仪器上读得，二十需要通过测取与被测量有一定关系的直接测量的量，再经过计算求得。
例3-6 3-8 3-10第四章1、传感器是能感受被测量并按照一定规律转换成电信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
2、常用的温度补偿方法：桥路补偿，应变片自补偿，热敏电阻补偿（热敏电阻处在与应变片相同的温度条件下，当应变片的灵敏度随温度升高而下降时，阻值也要下降）3、电感式传感器主要分为：自感式和互感式两大类4、常见的自感式电感传感器有：变气隙式、变截面式和螺管式三种5、电容式传感器中ε（为极板间介质的介电常数），d（为极板间的距离），A（为两极板相互遮盖的面积）三个参数都影响到电容量C6、压电效应：某些结晶物质，当沿它的某个结晶洲施加力的作用时，内不会出现极化现象，从而在表面形成电荷集结，电荷量与作用力的大小成正比7、热电现象：两种不同的导体A和B组成闭合回路，若两连接点温度T和T0不同，则在回路中就产生热电动势，形成热电流8、光电转换元件：光电管，光敏电阻，光电池，光敏晶体管9、霍尔效应：一块长为l，宽为b，厚为d的半导体薄片，若在薄片的垂直方向上加一磁感应强度为B的磁场，当在薄片的两端有控制电流I流过时，在此薄片的另两端会产生一个大小和控制电流I(A)和磁感应强度B(T)的乘积成正比的电压UH(V)。
热能与动力工程测试技术(第3版)
热能与动力工程测试技术(第3版)简介《热能与动力工程测试技术》是一本关于热能与动力工程测试的专业指南，旨在帮助工程师和技术人员更好地理解和应用热能与动力工程测试技术。
本书是第3版，经过对前两版的内容进行修订和扩充，加入了最新的测试技术和实践案例。
目录1.热能与动力工程测试的概述2.测试设备和仪器3.测试中的数据测量与分析4.测试方法与实践5.热能与动力工程测试的安全与操作规范6.热能与动力工程测试中的质量控制7.热能与动力工程测试的实例和应用案例第一章热能与动力工程测试的概述1.1 热能与动力工程测试的意义和目的1.2 热能与动力工程测试的基本原理1.3 热能与动力工程测试的分类1.4 热能与动力工程测试的步骤和流程第二章测试设备和仪器2.1 热能与动力工程测试中常用的设备和仪器2.2 设备和仪器的选择和购买原则2.3 设备和仪器的维护与保养2.4 设备和仪器的校准和验证第三章测试中的数据测量与分析3.1 数据测量的基本原理和方法3.2 数据采集和记录的技术和要求3.3 数据处理与分析的方法和工具第四章测试方法与实践4.1 热能与动力工程测试的常用方法和技术4.2 不同测试方法的适用范围和注意事项4.3 测试过程中的常见问题和解决方法4.4 测试结果的评估与分析第五章热能与动力工程测试的安全与操作规范5.1 热能与动力工程测试中的安全问题和风险评估5.2 测试现场的安全管理与控制5.3 设备和仪器的安全使用与维护5.4 操作规范和流程的建立与执行第六章热能与动力工程测试中的质量控制6.1 热能与动力工程测试中的质量要求和评估指标6.2 质量控制的方法和工具6.3 质量控制措施的实施和监控第七章热能与动力工程测试的实例和应用案例7.1 燃煤发电厂的性能测试与评估7.2 燃气轮机的性能测试与分析7.3 水力发电站的测试与调试7.4 热能与动力系统的节能改造与优化结语《热能与动力工程测试技术(第3版)》通过对热能与动力工程测试的概念、设备和仪器、数据测量与分析、测试方法与实践、安全与操作规范、质量控制以及实例和应用案例的详细介绍，为读者提供了一本全面、实用的测试指南。
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(电子课件)第9章 转速、转矩和功率测量(黄老师)
第9章转速、转矩和功率测量
9.3 功率测量
负荷电阻控制方式直流电力测功机的基本特性如下图所示。
图中同时给出转矩Tt、测量功率PT、驱动转矩Tm、驱动功率 P与转速n 的关系。在测功状态下，A为最大电流线，此时对应于最大励磁电流和最小 负荷电阻，即为负荷调节处于最大位置时的固有特性；A1、A2分别为负荷 调节处于中间位置时的固有特性；B为最大转矩线，受电枢的机械强度限制； C为最大功率线，受电机散热条件限制；D为最高转速线，受旋转部分所能 承受的最大离心力限制；E为最小吸收转矩或功率线，此时虽无励磁电流通 过，但仍存在轴承及空气阻力，因而在E线之下存在不能测定区（图上剖面 线范围）。
1－弹性扭轴 2－卡盘 3－凸臂 4－钢铉
第9章转速、转矩和功率测量
9.2 转矩测量
假设弹性扭轴处于自由状态时，钢铉的固有频率为f0，受转矩T作用时 频率为f，则
T K ' ( f 2 f 02 )
式中，K’是常数，它由弹性扭轴的刚度、钢铉的尺寸及测量仪的特性 等决定。 测得频率f则可测量出转矩T。
磁致伸缩式转矩仪工作原理图
第9章转速、转矩和功率测量
9.3 功率测量
1.功率基本测量方法
主要测量方法： （1）通过电功率测量。又称损耗分析法，动力机械由电动机直接驱动，先测出 电动机的输入功率，再利用损耗分析计算电动机的输出功率，即为动力机械的轴功 率。 （2）通过转矩间接测量。由于动力机械的轴功率正比于转矩与转速的乘积，故 常采用间接测量方法。分别测量转矩和转速，再按下式求得功率
第9章转速、转矩和功率测量
9.1 转速测量
b.磁电式转速传感器
1-传感器壳体 2-输出信号线 3-保护层 4-永磁体 5-感应线圈 6-杆销 7-触发齿轮 G-气隙
热能与动力工程测试技术(附答案)
1.测量方法：直接测量：凡是被测量的数值可以从测量仪器上读出，常用方法１．直读法２．差值法3.替代法4.零值法间接测量：被测量的数值不能直接通过测量仪器上读出，而直接测量与被测量有一定函数关系的量，通过运算被测量的测值。
组合测量：测量中各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量与间接测量所得的数据，通过方程求解未知量的数值2.测量仪器：可分为范型仪器和实用仪器一、感受件：它直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。
应满足条件：1.必须随测量值的变化发生相应的内部变化 2.只能随被测参数的变化发出信号 3.感受件发出的信号与被测参数之间必须是单值的函数关系二、中间件：起传递作用，将传感器的输出信号传给效用件常用的中间件：导线，导管三、效用件：把被测信号显示出来。
分为模拟显示和数字显示3.测量仪器的主要性能指标：一、精确度：测量结果与真值一致的程度，系统误差与随机误差的综合反映二、恒定度：仪量多次重复测量时，其指示值的稳定程度三、灵敏度：认仪器指针的线位移或角位移与引起变化值之间的比例四、灵敏度阻滞：在数字测量中常用分辨率表示五、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示出现该变化值所需时间4.传递函数是用输出量与输入量之比表示信号间的传递关系。
H（s）（s）（s）作用：传递函数描述系统的动态性能，不说明系统的物理结构，只要动态特性相似，系统可以有相似的传递函数串联环节：H（s）1（s）H2（s）并联环节H（s）1(s)2（s）反馈环节H（s）(s)/1(s)(s)5.测量系统的动态响应：通常采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，依次评价测量系统测量系统的阶跃响应：一阶测量系统的阶跃响应二阶测量系统的阶跃响应测量系统的频率响应：一阶测量系统的频率响应二阶测量系统的频率响应7.误差的来源：每一参数都是测试人员使用一定的仪器，在一定的环境下按一定的测量方法和程序进行的，由于受到人们的观察能力，测量仪器，方法，环境条件等因素的影响，所得到的测量值只能是接近于真值的近似值，测量值与真值之差称为误差。
热能与动力工程测试技术要点
J I A N G S U U N I V E R SI T Y热能与动力工程测试技术要点简析主编：邝锡金副主编：代冲主审：邝锡金目录第一章概述 (3)第二章测量系统的动态特性 (4)第三章测量系统误差分析及处理 (5)第四章传感器的基本类型及工作原理 (6)第五章温度测量 (8)第六章压力测量 (10)第七章流速测量 (11)第八章流量测量 (12)第一章概述1、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。
2、按照得到最后结果的过程不同，测量方法可以分为哪几类？简述各类方法的定义。
1）直接测量：凡被测量的数值可以直接从测量仪器上读得的测量：2）间接测量：被测量的数值不能直接从测量仪器上读得，而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，然后经过运算得到被测量的数值：3）组合测量：测量中使各个未知量以不同组合形式出现（或改变测量条件以获得不同的组合），根据直接测量或间接测量所得数据，通过求解联立方程组求得未知量的数值。
3、按工作原理，任何测量仪器都应包括哪三部分？各部分的功能和作用？包括感受器、中间件和效应件三个部分。
1）感受器或传感器：它直接与被测对象发生关系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号;2)中间件或传递件：最简单的中间件是单纯起“传递”作用的元件，它将传感器的输出信号原封不动的传递给效应件；3)效应件或显示元件：显示元件的功能是把被测信号显示出来，按显示原理与方法不同，又可分为模拟显示和数字显示两种。
4、测量仪器按照用途可以分为哪两类？其特点为？范型仪器和实用仪器两种。
范型仪器精确度很高，对它的保存和使用有较高要求：实用仪器使用起来方便、可靠，测量结果只要在工程测量允许范围内即可。
5、测量仪器的主要性能指标包括？各指标的含义？测量仪器的性能指标主要有：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。
精确度：表示测量结果与其真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反映。
《热能与动力工程测试技术》课程教学大纲(本科)
热能与动力工程测试技术Testing Technology of Thermal and Power Engineering课程代码：04410070学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：32实验学时：0上机学时：0课程实践学时：0 ）先修课程：大学物理、电工电子学适用专业：能源与动力工程（动力机械工程及自动化）教材：《热能与动力工程测试技术》，严兆大，机械工业出版社，第2版一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热能与动力工程测试技术》为考试课程，是动力机械工程及自动化专业的核心课程之一。
试验在内燃机的研发、性能优化、排放控制等方面占有极其重要的地位，可以说内燃机是以试验为基础的学科。
通过课程的学习，可使学生掌握测试系统的特性、测量仪器的工作原理、常见物理量的测试方法及有关内燃机的专业参量的测量原理，可为学生以后的工作提供有力的支撑。
（二）课程目标知识目标1：掌握测试技术的发展历程及作用；2：测量系统特性及误差的分析；3：各类传感器的机构及工作原理；4：被测参量的物理含义及测量方法；5：有关内燃机的法规认知。
能力目标1：能根据测试要求合理选择测量仪器或测试系统并能组织有效试验；2：能对测量结果进行分析及真伪性判断。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系如下：知识目标全部对应毕业要求1;能力目标全部对应毕业要求4；能力目标全部对应毕业要求5。
二' 课程内容与教学要求（按章撰写）第一章概述（一）课程内容测试技术的重要性、发展阶段及趋势，本课程的性质、特点、研究对象与方法、目的、任务等。
学习测量的基本概念、仪器的组成与分类、测量仪器的主要性能指标。
学习现代计算机测试技术。
（二）教学要求（1）测试技术在本学科中的重要性呈现给学生；（2）了解本课程的性质、研究对象与方法；（3）掌握测量的定义、测量仪器的组成与分类、测量仪器的评价指标及含义；（4）了解非电量电测系统的工作原理，初步认识仪器的静态标定；（5）激发学生学习本课程的兴趣和信心。
(完整版)热能与动力工程测试技术
⒈什么是测量?答：测量是人类对自然界中客观事物取得数量概念的一种认识过程.⒉测量方法有哪几类？直接测量与间接测量的主要区别是什么？答:测量方法有①直接测量（直读法、差值法、替代法、零值法）②间接测量③组合测量直接测量与间接测量区别:直接测量的被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量的被测量的数值不能从测量仪器上读得，而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，经过运算得到被测量。
⒊任何测量仪器都包括哪三个部分？各部分作用是什么？答:①感受件或传感器，作用：直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化,同时对外界发出相应的信号.②中间件或传递件，作用：“传递"、“放大”、“变换”、“运算”。
③效用件或显示元件，作用:把被测量信号显示出来.⒋测量仪器按用途可分为哪几类？答：按用途可分为范型仪器和实用仪器两类。
⒌测量仪器有哪些主要性能指标？各项指标的含义是什么？答：①精确度，表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反应。
②恒定度,仪器多次重复测量时，其指示值的稳定程度。
③灵敏度，以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表示④灵敏度阻滞，灵敏度阻滞又称为感量,此量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。
⑤指示滞后时间，从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间，称为指示滞后时间或称时滞。
⒍测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么?答：①系统误差，特点：按一定规律变化，有确定的因素，可以加以控制和有可能消除。
②随机误差，特点：单峰性、对称性、有限性、抵偿性,无法在测量过程中加以控制和排除。
③过失误差，特点：所测结果明显与事实不符，可以避免。
⒎什么叫随机误差?随机误差一般都服从什么分布规律？答：随机误差（又称偶然误差)是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差。
随机误差一般都服从正态分布规律。
热能与动力工程测试技术课程设计
热能与动力工程测试技术课程设计一、设计背景热能与动力工程测试技术作为能源转化的核心技术之一，是现代工程技术领域中一个至关重要的领域。
在热能与动力工程的研究与开发过程中，不仅仅需要相关理论知识，同时还需要对测试技术有深刻的理解，并运用技术手段进行测试，验证和评估。
因此，热能与动力工程测试技术课程的教学质量和课程设计的实践性都是至关重要的。
二、设计目的本课程设计的目的主要是通过学生参与热能与动力工程测试的实践活动，让学生深入了解热能与动力工程测试技术的工作原理和实践过程，提高学生的实践能力和能力，同时锻炼学生动手解决问题的能力和创新能力，更好地为今后的工作和专业发展做好准备。
三、设计内容3.1 课程简介热能与动力工程测试技术是一门基础课程，旨在介绍热能与动力工程的测试方法、测试技术、测试仪器等方面的知识，使学生掌握相关的基本理论和实践方法，了解反应功率、传热、流体力学等基本热学原理和热工测试技术。
3.2 设计原则1.问题导向：设计中设置多个问题或任务，学生需要通过实践活动完成对应的测试任务，通过实践任务，体验解决实际问题时所需的思考方法和策略；2.合作式学习：为促进学生之间的互动和协作，设计中可以设置组队任务，多组学生共同完成一个测试任务，每个同学都有自己的任务和职责。
通过小组合作学习，帮助学生提高解决问题能力和学习效果。
3.3 设计步骤1.热学原理掌握：针对热学原理进行课堂讲解及习题练习，培养学生基本理论基础。
2.试验方案设计：在老师的指导下，学生根据要求设计相应的试验方案。
3.试验数据采集和分析：学生在实验室内进行实验操作，并采集、处理数据，进行试验结果分析和评估。
4.报告撰写：学生需要根据实践任务完成报告撰写任务，完成试验报告的撰写和答辩。
3.4 设计成果1.课程达成度：学生将能够掌握热学原理和热工测试技术，能够熟练操作测试仪器，独立进行热工测试，并能够理解和分析测试结果。
2.报告成果：学生完成试验报告撰写任务，包括测试方案设计、测试结果分析和结论等，能够独立进行规范化的技术报告写作。
热能与动力工程测试技术(第3版)
热能与动力工程测试技术(第3版)本课程旨在介绍《热能与动力工程测试技术(第3版)》的目的和内容。
在这门课程中，我们将深入探讨热能与动力工程领域中的测试技术，帮助学生了解并应用这些技术。
目的本课程的目的是培养学生在热能与动力工程领域中的测试技术方面的能力。
通过研究本课程，学生将能够掌握并应用各种测试技术，以准确、科学地评估和分析热能与动力工程系统的性能和效果。
内容本课程的内容包括但不限于以下方面：热能与动力工程测试的基本概念和原理测试设备和仪器的选择和使用热能与动力工程系统的测试方法和步骤数据采集和分析技术误差分析和结果解释测试结果的报告和呈现方式通过结合理论研究和实践操作，学生将能够全面了解和应用热能与动力工程测试技术，为解决实际问题提供准确可靠的数据支持。
请注意：本文档的内容只能根据《热能与动力工程测试技术(第3版)》课程而进行写作，不应引用未经确认的内容。
热能与动力工程测试技术的定义和重要性测试技术的分类和应用领域测试技术在热能与动力工程领域中的作用测试仪器和设备的介绍测试方法和技术的基本原理测试数据的采集和处理方法温度测量与控制技术压力测量与控制技术流量测量与控制技术速度测量与控制技术热能测试技术在工业领域的应用动力工程测试技术在能源领域的应用案例分析和解决方案新型热能测试技术的发展趋势新兴动力工程测试技术的应用前景测试技术创新的挑战和机遇该课程将详细介绍热能与动力工程测试技术的概念、基础知识和常用工具，以及其在实际应用中的案例和新兴领域的前景。
通过研究该课程，学生将获得对热能与动力工程测试技术有深入了解的能力，并能够应用所学知识解决相关问题。
本课程《热能与动力工程测试技术(第3版)》采用多样化的教学方法和研究工具，旨在提供广泛的知识和实践经验。
以下是该课程所采用的教学方法和研究工具的概述：课堂讲授：通过教师的讲解，学生将获得关于热能与动力工程测试技术的理论知识。
教师将结合案例分析和实际问题解决，帮助学生理解和应用所学的知识。
热能与动力工程测试技术习题及答案
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ξ=~,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t s和最大过冲量A d。
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.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+20.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、文丘里管等。
22.某待测水头约为90米,现有级0～⨯和级0～⨯的两块压力表，问用哪一块压力表测量较好答:后者。
热能与动力工程测试技术复习重点
第一至三章一、名词解释测量:是人类对自然界中客观事物取得数量观念的一种认识过程。
它用特定的工具和方法，通过试验将被测量与单位同类量相比较，在比较中确定出两者比值。
稳态参数：数值不随时间而改变或变化很小的被测量。
瞬变参数：随时间不断改变数值的被测量〔非稳态或称动态参数),如非稳定工况或过渡工况时内燃机的转速、功率等。
模拟测量：在测量过程中首先将被测物理量转换成模拟信号，以仪表指针的位置或记录仪描绘的图形显示测量的结果(不表现为“可数”的形式) 。
数字测量：测量可直接用数字形式表示。
通过模／数〔A／D)转换将模拟形式的信号转换成数字形式。
范型仪器：是准备用以复制和保持测量单位，或是用来对其他测量仪器进行标定和刻度工作的仪器。
准确度很高，保存和使用要求较高。
实用仪器：是供实际测量使用的仪器，它又可分为试验室用仪器和工程用仪器。
恒定度:仪器多次重复测量时，其指示值稳定的程序，称为恒定度。
通常以读数的变差来表示.灵敏度:它以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表示。
灵敏度阻滞:灵敏度阻滞又称为感量,感量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。
一般仪器的灵敏度阻滞应不大于仪器允许误差的一半。
指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间，又称时滞。
测量值与真值之差称为误差。
因子：在试验中欲考察的因素称为因子。
因子又可分为没有交互作用和有交互作用的因子，前者是指在试验中相互没有影响的因子，而后者则在试验中互相有制抑作用。
水平：每个因子在考察范围内分成假设干个等级，将等级称为水平二、填空题常用的测量方法有直接测量、间接测量、组合测量。
测试中，被测量按照其是否随时间变化可以分类稳态参数和瞬变参数。
有时被测参数的量或它的变化，不表现为“可数”的形式，这时就不能用普通的测量方法，相应的就出现了模拟测量和数字测量。
按工作原理，任何测量仪器都包括感受件，中间件和效用件三个部分。
热能与动力工程测试技术PPT课件
K Y X
K Y X
灵敏度有量纲，它是输出、输入量的量纲之比
。
4 分辨率
与灵敏度有关的另一性能指标，是指测量系统 能够检测出的最小输入变化量。
5 稳定性
指在规定的工作环境条件和时间内，仪表性 能的稳定程度，它用观测时间内的误差 来表示。
6 重复性
在相同测量条件下，对同一被测量进行多次
重复测量，测量结果的一致程度，用重
转换和处理一般也有两种形式： 1 非电量的转换； 2 电量的转换和处理。
这些经处理后的信号一般是模拟信号，可直接送 到显示部分，也可通过A/D转换，变成数字量 ，传输到计算机进行信息处理，当然也可送到 数字式仪表。
3 显示元件
根据传递元件传来的信号向观测人员显示出被 测量在数量上的大小和变化。
一般可分为模拟显示和数字显示。微机的CRT 显示屏既能显示模拟信号，又能显示数字 信号和文字。
由此可见，测试技术水平高低，将 直接影响科技的发展。
4
二 测量方法
1 按照获得测量结果的方法不同分类
1) 直接测量：
将被测量直接与测量单位进行比较，或用预 先标定好的测量仪器进行测量其测量结果 可直接从测量仪表上获得，称为直接测量 。
A 直读法：直接从仪表上读出测量结果。如 ：压力表温度计等。
B 比较法：与某一已知量或标准量具进行比
这种通过直接测量量与被测量有确定函数关系的 各变量，然后将所测得的数值代入函数关系式进 行计算，从而求得测量值的方法，称为间接测量 法。
7
按照测量状态和条件分
1) 按等精度和非等精度分： 在完全相同条件（测量者、仪器、测量方法、环境等） 下，进行一系列重复测量称为：等精度测量。
2) 按动态和稳态分： 对稳态参数进行测量，称为稳态测量（如：环境、温 度、大气温度、压力…）。
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(电子课件)第1章 绪论
全面准确地 产生能够表达被 测试对象状态的 信息！
试验装置的核心作用是表达与输出被测试对象的待测信息， 是测试系统的“信号发生器”。 测量系统主要由传感器、信号调理、信号处理和显示记录等 单元构成。
第1章绪论
1.2 测试系统的基本组成
传感器 能够感受被测量并按照一定的规律转换成可输出信号的器件或装置。 信号敏感元件 传感器中能够直接感受或响应被测量的部分。 信号变换元件 传感器中将敏感元件感受到或做出响应的被测量转换成适合 于传输并测量的物理量的部分。 信号调理单元的 把来自传感器的信号转换成更适合于进一步传输和处理的 形式
等精度测量 非等精度测量
等方差性检验
第1章绪论
1.3 测量的基本类别
三、按照测量对象的时空变化性质分类 1. 稳态与非稳态 稳态测量（静态）：针对量值不随时间变化的被测量实施的测量。 非稳态测量（动态）：针对随时间变化的被测量实施的测量，是为了确 定被测量的瞬时值或被测量随时间的变化规律。 2. 单点与分布 单点测量方法：被测量量值在其空间范围内是均匀一致的时采用的测量。 分布测量方法：被测量量值在其空间范围内处于不均匀分布状态时采用 的测量。 具体采用哪种测量方法，除了被测量本 身的分布差异外，还与测试要求有关。
《热能与动力工程测试技术》·第3版
热能与动力工程测试技术
教学课件
教材：热能与动力工程测试技术 第3版 作者：俞小莉 严兆大 ISBN： 978-7-111-58644-9 出版社：机械工业出版社
《热能与动力工程测试技术》·第3版
第1章 绪论
1.1 测试工作的内涵及其作用
1.2 测试系统的基本组成 1.3 测量的基本类别 1.4 测试技术的发展及其在热能与动力工程 领域的应用概况 1.5 热能与动力工程测试技术课程学习要求
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(习题解答)-课后习题及答案
第2章1. 传递函数是指零初始条件下输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。
（√）2. 传递函数既描述了系统的动态性能，也说明了系统的物理结构。
（×）3. 幅频特性 和 相频特性 共同表达了测量系统的频率响应特性。
4. 测量系统的动态特性一般可以从 时（间）域 和 频（率）域 两方面进行分析。
5. 用试验测定动态参数的方法有频率响应法、阶跃响应法、随机信号法。
6. 测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示，试说明串联环节、并联环节及反馈联接的传递函数的表示方法。
答：串联环节：并联环节：正反馈环节：负反馈环节：7. 试述测量系统的动态响应的含意、研究方法及评价指标。
答：含义：在瞬态参数动态测量中，要求通过系统所获得的输出信号能准确地重现输入信号的全部信息，而测量系统的动态响应正是用来评价系统正确传递和显示输入信号的重要指标。
研究方法：对测量系统施加某些已知的典型输入信号，包括阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、斜升信号，通常是采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，以此评价测量系统。
评价指标：稳定时间t s 、最大过冲量A d 。
8. 某一力传感器拟定为二阶系统，其固有频率为800Hz ，阻尼比为0.14。
问使用该传感器)()()()()()()()()(21s H s H s Z s X s Y s Z s X s T s H ===)()()()()()()()(2121s H s H s X s Y s Y s X s Y s H +=+==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A -==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A +==作频率为400Hz 正弦变化的外力测试时，其振幅和相位角各为多少？解：()2222411⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n A ωωξωωω()222280040014.0480040011⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=31.1≈()212⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n arctg ωωωωξωϕ2800400180040014.02⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-=arctg 6.10-≈9. 用一阶系统对100Hz 的正弦信号进行测量时，如果要求振幅误差为10%以内，时间常数应为多少？如果用该系统对50Hz 的正弦信号进行测试，其幅值误差和相位误差为多少？ 解：（1）%10)2100(111)(111)(1)(22≤⨯+-=+-=-=∆πτωτωωA A 则 s 41071.7-⨯≤τ （2）%81.2)1071.7250(111)(111)(1)(242≤⨯⨯⨯+-=+-=-=∆-πωτωωA Aτ取7.71×10-4时， ︒-=⨯⨯⨯-=-=-62.13)1071.7250()(24πωτωϕarctg arctg相位误差小于等于13.62°10. 用传递函数为1/(0.0025s +1)的一阶系统进行周期信号测量。
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(习题解答)-课后习题及答案
第2章1. 传递函数是指零初始条件下输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。
（√）2. 传递函数既描述了系统的动态性能，也说明了系统的物理结构。
（×）3. 幅频特性 和 相频特性 共同表达了测量系统的频率响应特性。
4. 测量系统的动态特性一般可以从 时（间）域 和 频（率）域 两方面进行分析。
5. 用试验测定动态参数的方法有频率响应法、阶跃响应法、随机信号法。
6. 测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示，试说明串联环节、并联环节及反馈联接的传递函数的表示方法。
答：串联环节：并联环节：正反馈环节：负反馈环节：7. 试述测量系统的动态响应的含意、研究方法及评价指标。
答：含义：在瞬态参数动态测量中，要求通过系统所获得的输出信号能准确地重现输入信号的全部信息，而测量系统的动态响应正是用来评价系统正确传递和显示输入信号的重要指标。
研究方法：对测量系统施加某些已知的典型输入信号，包括阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、斜升信号，通常是采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，以此评价测量系统。
评价指标：稳定时间t s 、最大过冲量A d 。
8. 某一力传感器拟定为二阶系统，其固有频率为800Hz ，阻尼比为0.14。
问使用该传感器)()()()()()()()()(21s H s H s Z s X s Y s Z s X s T s H ===)()()()()()()()(2121s H s H s X s Y s Y s X s Y s H +=+==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A -==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A +==作频率为400Hz 正弦变化的外力测试时，其振幅和相位角各为多少？解：()2222411⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n A ωωξωωω()222280040014.0480040011⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=31.1≈()212⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n arctg ωωωωξωϕ2800400180040014.02⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-=arctg 6.10-≈9. 用一阶系统对100Hz 的正弦信号进行测量时，如果要求振幅误差为10%以内，时间常数应为多少？如果用该系统对50Hz 的正弦信号进行测试，其幅值误差和相位误差为多少？ 解：（1）%10)2100(111)(111)(1)(22≤⨯+-=+-=-=∆πτωτωωA A 则 s 41071.7-⨯≤τ （2）%81.2)1071.7250(111)(111)(1)(242≤⨯⨯⨯+-=+-=-=∆-πωτωωA Aτ取7.71×10-4时， ︒-=⨯⨯⨯-=-=-62.13)1071.7250()(24πωτωϕarctg arctg相位误差小于等于13.62°10. 用传递函数为1/(0.0025s +1)的一阶系统进行周期信号测量。
《热能与动力工程测试技术》教学大纲.doc
华中科技大学文华学院《热能与动力工程测试技术》课程教学大纲一、课程名称：热能与动力工程测试技术MEASUREMENT IN HEAT ENERGY AND POWER ENGINEERING二、课程编码：0303014三、学时与学分40学时（讲课40学时）,2.5学分。
四、先修课程：高等数学、大学物理、传热学、工程热力学、流体力学、电工学、电子技术、微机原理。
五、课程性质：必修六、课程教学目标及要求：通过本课程的学习，使学生基本掌握动力工程及动力机械中常用参数的测试原理，方法，仪器仪表的原理及选用，误差分析计算，及微机在测试系统中的应用等。
七、适用专业：热能及动力工程本科生；八、基本教学内容与学时安排第一章测量系统概论及误差分析简介（2学时）【内容】：测量系统的基本组成；仪器仪表的主要性能参数；误差的分类及处理方法，直接测量及间接测量中随机误差及系统误差的计算方法。
【基本要求】：了解基本内容【重点与难点】：第二章温度测量（4学时）【内容】：热电偶温度计，电阻温度计测温的基本原理，测量方法、计算方法及有关电路；几种常用的热电偶及电阻温度计；正确地选用温度计并了解温度计的标定方法；了解几种其它形式的温度计的原理。
【基本要求】：掌握基本内容【重点与难点】：电阻温度计测温的基本原理，测量方法、计算方法，第三章压力测量（6学时）【内容】：流体稳态压力测量的基本原理，测压传感器的形式及构成；测量误差产生的原因及解决办法；动态压力测量传感器的原理，基本结构；压力计及压力测量系统的标定；真空测量技术。
【基本要求】：掌握基本内容【重点与难点】：流体稳态压力测量的基本原理，测压传感器的形式及构成；动态压力测量传感器的原理，基本结构。
第四章流速及流量的测量（6学时）【内容】：流体速度的测量（稳态下要求掌握速度探针的原理及使用，动态下要求掌握热线风速仪及多普勒测速仪的原理）；速度方向的测量（二维流及三维流方向测量的原理及方向探针的结构及测量方法）;流量的测量要求掌握几种常用的流量计（节流压差形，涡轮流量计，浮子流量计等）的原理组成及使用方法。
热能与动力工程测试技术
1、何为动压静压总压P129答：静压是指运动气流里气体本身的热力学压力;总压是指气流熵滞止后的压力,又称滞止压力;动压为总压与静压之差;2、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;P143~P1443、某压力表精度为级,量程为0~,测量结果显示为,求精确度、最大绝对误和差示值相对误差δ4、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;P55、测量误差可分为系统误差、随机偶然误差、过失误差;6、随机误差正态分布曲线的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性;7、热电偶性质的四条基本定律为均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律;8、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、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;10、简述金属应变式传感器的工作原理;答：金属应变式传感器的工作原理是基于金属的电阻应变效应,即导体或半导体在外力作用下产生机械形变时,电阻值也随之产生相应的变化;P6311、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. 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. 测量误差按照产生误差因素的出现规律以及它们对测量结果的影响程度来区分可以将测量误差分为系统误差,随机误差和过失误差;15. 系统误差的综合包括代数综合法、算术综合法和几何综合法;16. 金属应变式电阻传感器温度补偿的方法有桥路补偿补偿片法和应变片自补偿;17. 自感式电感传感器分为变气隙式、变截面式和螺管式;18. 光电效应分为三类：外光电效应元件有光电管、光电倍增管、内光电效应元件有光敏电阻、光导管、光生伏特效应元件光电池、光敏晶体管19. 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;20. 热力学温标T和摄氏温标t的转换关系T=t+21. 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;22. 流量计的类型有容积型流量计、速度型流量计和质量型流量计;;24①易于实现集中检测、控制和远距离测量②响应速度快,可以测量瞬时值及动态过程③使热动测试的连续测量、自动记录和自动控制成为可能④测量的准确度和灵敏度高,可以测量微弱信号并将其放大与长距离传输⑤易于和计算机等进行连接,记录和处理数据方便25、电阻式传感器原理—将物理量的变化转换为敏感元件电阻值的变化,再经相应电路处理后转换为电信号输出;26、金属应变式传感器原理—导体或半导体在歪理作用下产生机械变形时,电阻值也随之产生相应的变化---------应变片结构：基底,敏感栅,覆盖层,引出线应变片的温度补偿：1桥路补偿2应变片自补偿：选择特定的应变片,采用双金属敏感栅自补偿应变片,热敏电阻补偿;27、半导体压阻式传感器：压阻效应—固体材料在受到应力作用后,电阻率都会发生变化的效应；28、电感式传感器—在电磁感应基础上,利用线圈自感或互感变化,把被测量转换为线圈电感量变化的传感器;分为自感式和互感式两种1自感式：①变气隙式—电感量L=N 2N0N2N；δ:气隙厚度A:气隙截面积μ:真空磁导率;δ越小,灵敏度越高;②变截面式；③螺管式：结构简单、制作容易,但由于磁阻较大因而灵敏度低,主要用于测量大位移的场合2互感式电感传感器：又称差动变压器,他把被测位移变化转化为传感器互感变化;目前用的最多的就是螺管形差动变压器,由线圈和铁芯组成;29、电容式传感器—功率小、阻抗高、动态性能好、结构简单,可用于非接触式测量两极板间的电容量C=NNN =N N NN×8.854×10−12；A：面积,N：介电常数,N=N N N N,N N=N.NNN×NN−NN N N⁄；d：极板间距,改变其中任意一个,C都会变化,因此可再分为：变极板间隙型、变面积型、变介电常数型30、压电式传感器—基于某些物质的压电效应,这些物质在外力作用下表面会产生电荷,经过电荷放大器的放大,可实现电测的目的；压电效应：某些结晶物质,当沿它的某个结晶轴施力时,内部会出现极化现象,从而在表面形成电荷集结,电荷量大小和作用力大小成正比逆压电效应：在晶体某些表面之间施加电场,在晶体内部会出现极化现象,促使晶体变形31、磁电式传感器—转速测量时最常用的传感器之一,也称感应式传感器;32、热电式传感器是将温度变化转为电量变化的传感器；1热电阻式传感器→热电阻效应：电阻率随本身温度变化而变化的现象；电阻随温度变化导体或半导体称为热电阻器件;金属随温度升高电阻增大,半导体随温度升高电阻下降;2热电偶式传感器→热电现象：两种不同的导体A和B组成闭合回路,若两连接点温度T和T不同,则在回路中产生热电动势,形成热电流的现象;A和B两导体称为热电极,他们组合称为热电偶;接触热场的一端温度为T为工作端,另一端称为自由端;热电偶输出电动势的大小只取决于两种金属的性质和两端温度;热电偶四大基本定律：①均质材料定律：一种材料组成的闭合回路不会产生热电动势②中间导体定律：插入第三种多种,只要插入材料的两端温度相同,就不会使热电偶的热电动势发生变化③中间温度定律：EAB t,t=EABt,tn+EABtn,t④标准电极定律:EAB t,t=EACt,t-EBCt,t对热电极材料的要求：①测量结果不随时间变化②足够的物理化学稳定性③热电动势应尽可能大并与温度成单值线性或近似于线性关系④电阻温度系数小,电导率高⑤材料复制性好,制造简单,价格便宜33 1.在光线的作用下能使电子溢出物质表面的称为外光电效应,有光电管,2.在光线作用下使物体电阻率改变的称为内光电效应,有光敏电阻和由光敏电阻制成的光导管等；3.在光线作用下使物体产生一定方向电动势的称为光生伏特效应,有光电池和光敏晶体管等;34、霍尔传感器：利用半导体的霍尔效应进行测量的传感器35、温标：用来度量温度高低的尺度称为温度标尺,简称温标,它规定了温度的零点和基本361接触式温度计则无此问题;2接触式温度计感温元件与被测物体达到热平衡需要一定时间,所以产生的时间滞后比较大；非接触式温度计直接测量被测物体的热辐射,响应速度较快;3由于感温元件难以承受很高的温度,所以接触式温度计测量高温时受到限制,非接触式温度计则无此问题;4由于低温时物体热辐射很小,所以非接触式温度计不适合测量低温;5一般来说,接触式温度计的测量精度比非接触式温度计高;37、1膨胀式温度计：利用物质体积随温度升高而膨胀的特性制作的温度计;具体有三种：玻璃管液体温度计、压力式温度计、双金属温度计;玻璃管液体温度计：常用水银温度计,水银不粘玻璃,不易氧化,在相当大的温度范围内-38~356℃保持液体,在200℃以下,膨胀系数几乎与温度呈线性关系,所以可做精密标准温度计;使用玻璃管温度计注意两个问题：①零点漂移②露出液柱校正压力式温度计：基于密闭系统内的气体或液体受热后压力变化的原理而制成,由温包、毛细管和弹簧管组成;双金属温度计：线膨胀系数不同的两金属构成的金属片作为感温元件,当温度变化时,由于两种金属的线膨胀系数不同,双金属片就产生与被测温度大小成比例的变形,这种变形通过相应的传动机构由指针指示出温度数值,分为螺旋形和盘形双金属温度计两种;2热电阻温度计：利用导体或半导体的电阻值随温度的变化而变化的特性制成;3热电偶温度计：利用热电效应而制成的感温元件见热电偶传感器;4温度计的校验①热电阻温度计的校验：a、比较法 b、两点法;5接触式温度计的感温元件正确反映物体温度,必须满足的两个条件：①热力平衡条件,使感温元件与被测对象组成孤立的热力学系统,并经历足够的时间,使两者完全达到热平衡;②当被测对象温度变化时,感温元件的温度能实时的跟着变化,即使传感器的热容和热阻为零6造成温度计时滞的两个因素：①感温元件的热惯性②指示仪表的机械惯性;38、非接触式温度计：基于热辐射原理;39、气体温度计：常用于测量热力学温度;根据热力学原理,理想气体的状态方程pV=nRT,用理想气体温度计测出的温度就是热力学温度;气体温度计分为三种：定容气体温度计、定压气体温度计、测温泡定温气体温度计;40、压力——流体对单位面积上的垂直作用力,即压强;绝对压力：以完全真空作为零标准的压力,也就是作用于单位面积上的全部压力；表压力相对压力：在压力仪表上指示的压力,其数值为绝对压力减当地大气压；绝对压力=表压力+当地大气压常用单位有Pa帕、at工程大气压、atm标准大气压、bar巴、mmHg毫米汞柱O= Pa1bar=1×105 Pa；1atm=101325 Pa；1at= Pa；1mmHg= Pa；1mmH2压力测量方法：重力与被测压力的平衡法；弹性力与被测压力的平衡法；利用物质某些与压力有关的物理性质进行测压41、液柱式测压仪表：利用工作液又称封液,常用的有水、酒精、水银的液柱重力与被测压力平衡,根据液柱高度确定被测压力大小的压力计;①U型管压力计②单管压力计③斜管微压计1液柱式压力计的测量误差及修正A、环境温度变化的影响：环境温度偏离规定20℃时的修正公式B、重力加速度变化的影响C、毛细现象的影响：封液引起的误差,误差大小取决于封液种类、温度、管径等,实际中,可以加大管径减小毛细现象,封液为酒精时,管内径d≥3mm；水或水银则≥8mmD、水和酒精读数,应与凹面持平；水银与凸面持平2弹性测压仪表：弹簧管压力计、膜式压力计膜片和膜盒两种、波纹管式压差计单波纹管和双波纹管两种3弹簧管压力计属于弹性测压仪表：由弹簧管、齿轮传动机构、指针和刻度盘组成；弹簧管的横截面呈椭圆形或扁圆形,是一根空心金属管,其一端封闭为自由端,另一端固定在仪表的外壳上,并用与被测介质相通的管接头联接;原理：当具有压力的介质进入管内腔后,在压力的作用下,弹簧管会发生变形,由于椭圆形短轴方向的内表面积比长轴方向大,因此受力也大,管子截面趋于变圆,产生弹性变形,使弯成圆弧状的弹簧管向外伸张,在自由端产生位移,通过拉杆带动齿轮传动机构,使指针相对于刻度盘转动;当变形引起的弹性力与被测压力平衡时,变形停止,指针指示出被测压力值;为了提高弹簧管的灵敏度,可采用螺旋形弹簧管或S形回形弹簧管;齿轮传动机构的作用是把自由端的位移转换成指针的角位移;4弹性压力计弹性测压仪表误差分析：①迟滞误差主要原因,同一元件在相同压力下正反行程的变形量不一样,而且元件变形远远落后于压力的变化,可采用迟滞误差极小的全弹性材料,如熔炼石英；②温度误差,仪表精度标定是在标准温度下进行的,当使用环境的温度偏离标准温度很多时,弹性元件的弹性模量会产生变化,因而误差,可采用恒弹性材料做弹性元件,如合金Ni42CrTi等；间隙和摩擦误差,传动系统机构间的间隙和摩擦阻力或仪表安装不当会引起附加误差,可采用新传动技术,减小或取消中间传动机构,如采用电阻应变转换技术,还可以采用无感摩擦弹性支承或磁悬浮支承;42、1气流压力是指气流单位面积上所承受的法向表面力;在静止气体中,不存在切向力,这个表面力与所取面积的方向无关,该压力称为静压;在流动气体中,静压是指运动气流里气体本身的热力学压力,当感受器在气流中与气流以相同的速度运动时,感受到的就是静压;总压是指气流熵制止后的压力,又称制止压力;动压=总压-静压2总压的测量工具是总压管,原理为理想气体的伯努利方程；为了得到满意的测量结果,必须使总压管口无毛刺且壁面光滑,并要求感受孔轴线对准来流方向;习惯上取测量误差为速度头1%的偏流角α作为总压管的不敏感偏流角,记作αp ,αp越大越好;半圆形感受头αp角最小,带导流套的总压管αp角最大;总压管的类型：L形总压管、圆柱形总压管、带导流套的总压管、多点总压管、边界层总压管;静压管的类型：L形静压管、圆盘形静压管、带导流套的静压管;43、容腔效应：由于测压元件前的空腔和导压管存在,必然导致压力信号的幅值衰减和相位滞后,这种效应称为动态压力测量的容腔效应;44、上止点位置的确定：磁电法、气缸压缩线法、电容法;曲轴转角信号的测定：磁电法、光电法、上止点基准法;45、1皮托管测流速皮托管：由总压探头和静压探头组成,利用总压和静压之差,即动压来测流速;又称动压管、风速管;它的优点是：结构简单,价格低廉,制造使用方便,较高测量精度;皮托管测取的是流场空间某点的平均速度;皮托管测速原理：p+12NN2=N0；p：静压；p0：总压；12NN2：动压；ρ：流体密度,v：流速；∴流速N=√2（N0−N）N；这就是皮托管的基本测速原理;最终用马赫数Ma表示气体流速,Ma=ζ√2（N0−N）NN（1+N）；ζ皮托管校准系数，一般1.01~1.02；κ气体等熵指数，空气κ= 1.40；ε压缩性修正系数，查表可得。
热能与动力工程测试技术答案(B)
热能与动力工程测试技术答案（B ）二、填空1．热电极、绝缘材料 2．水位与差压、平衡容器 3．系统误差、随机误差4．动圈式显示仪表、平衡电桥 5．感应弹性元件、应变片6．法拉第电磁感应定律、导电性 7．2/3、1/28．直接测量、间接测量 9．实际水位、重力（重量）水位 10．Pt100、Pt10三、简答题1．中间温度定律，输出电势减小。
原因：假设补偿导线产生电势为0(,)n E t t ，热电偶产生电势为(,)n E t t ，则补偿后形成的总电势为00(,)(,)(,)n n E t t E t t E t t +=。
若极性接反，则补偿后形成的总电势为0(,)(,)n n E t t E t t -，所以输出电势减小。
2．弹簧管又称为波登管，通常的结构是一根弯成圆弧形（C 形）的空心管子。
管子的截面呈椭圆形或扁圆形，管子截面的短轴方向垂直于管子的弯曲平面。
管子开口端固定在仪表接头座上，称为固定端。
压力信号由接头座引入弹簧管内。
管子的另一端封闭，称为自由端，即位移输出端。
当固定端通入被测压力时，弹簧管承受内压，由于沿椭圆截面的短轴方向内表面积大，因而受力大，致使短轴伸长，管子截面形状趋于变成圆形，刚度增大，弯曲的弹簧管伸展，产生向外挺直的扩张形变，使封闭的自由端产生位移。
自由端的位移通过传动机构带动压力计指针转动，指示出被测压力。
弹簧管所受压力p 与其中心角相对变化值γγ∆成正比。
弹簧管压力计可用于测量真空或0.1～103MPa 的压力。
单圈弹簧管压力表品种型号繁多，使用最为广泛，可用于真空测量，也可用于高达103MPa 的高压测量；而多圈弹簧管压力表由于灵敏度高，常用于压力式温度计。
3．流体条件：①流体充满圆形截面管道并连续流动；②流体为均质单相流体，在流动过程中不发生相变或析出杂质；③流体流动是稳定的，流速小于音速，流动属于非脉动流；④流体在受到节流件影响前，已达到充分发展的紊流。
管道条件：①管道必须是直的圆形管道，管道直度可目测，圆度要符合规定；②管道内壁应洁净，可以为光管或糙管，相对粗糙度在限值内；③节流件前后应有足够的直管段。
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⒈什么是测量？答：测量是人类对自然界中客观事物取得数量概念的一种认识过程。
⒉测量方法有哪几类？直接测量与间接测量的主要区别是什么？答：测量方法有①直接测量（直读法、差值法、替代法、零值法）②间接测量③组合测量直接测量与间接测量区别：直接测量的被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量的被测量的数值不能从测量仪器上读得，而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，经过运算得到被测量。
⒊任何测量仪器都包括哪三个部分？各部分作用是什么？答：①感受件或传感器，作用:直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。
②中间件或传递件，作用：“传递”、“放大”、“变换”、“运算”。
③效用件或显示元件，作用：把被测量信号显示出来。
⒋测量仪器按用途可分为哪几类？答：按用途可分为范型仪器和实用仪器两类。
⒌测量仪器有哪些主要性能指标？各项指标的含义是什么？答：①精确度，表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反应。
②恒定度，仪器多次重复测量时，其指示值的稳定程度。
③灵敏度，以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表示④灵敏度阻滞，灵敏度阻滞又称为感量，此量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。
⑤指示滞后时间，从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间，称为指示滞后时间或称时滞。
⒍测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么？答：①系统误差，特点：按一定规律变化，有确定的因素，可以加以控制和有可能消除。
②随机误差，特点：单峰性、对称性、有限性、抵偿性，无法在测量过程中加以控制和排除。
③过失误差，特点：所测结果明显与事实不符，可以避免。
⒎什么叫随机误差？随机误差一般都服从什么分布规律？答：随机误差（又称偶然误差）是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差。
随机误差一般都服从正态分布规律。
⒏试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用？答：①判别方法有莱依特准则、格拉布斯准则、t检验准则、狄克逊准则、肖维涅准则。
②选用原则：1）从理论上讲，当测量次数n趋近∞（或n足够大）时，采用莱依特准则更为合适；若次数较少时，则采用格拉布斯准则、t检验准则或狄克逊准则。
要从测量列中迅速判别粗大误差时，可采用狄克逊准则。
2）在最多只有一个异常值时，采用格拉布斯准则来判别坏值的效果最佳。
3）在可能存在多个异常值时，应采用两种以上的准则来交叉判别，否则效果不佳。
⒐什么叫做等精度测量和非等精度测量？为什么在非等精度测量中引入“权”的概念？答：①等精度测量是指在测量条件（包括测量仪器、测量人员、测量方法及环境条件等）不变的情况下，对某一被测几何量进行的多次测量。
非等精度测量是指在不同测量条件下，用不同的仪器、不同的测量方法、不同的测量次数以及由不同的测量者进行的测量，各次测量结果的精度不同。
②为了正确评价测量结果的质量。
⒑什么叫做回归分析？答：采用数理统计方法，从大量试验数据中寻求变量之间相关关系的数学表达式，并对所确定的数学表达式的可信度进行统计检验。
11.非电量电测法具有哪些优点？答:①易于实现集中检测、控制和远距离测量。
②响应速度快，可以测量瞬态值及动态过程。
③传感器提供了被研究对象的测量、调节和控制设备之间最方便可靠的联系方式，因而使热能与动力工程测试的连续量、自动记录和自动控制成为可能。
④测量的准确度和灵敏度高，可以测量微弱信号并将其放大与进行长距离传输。
⑤电信号易于和计算机等进行连接，记录和处理数据方便。
12.什么是电阻式传感器？主要分哪些类型？答：①将物理量的变化转换为敏感元件电阻值的变化的传感器。
②分金属应变式传感器、半导体压阻式传感器、电位计式传感器、气敏传感器、湿敏电阻传感器。
13.用应变片测量时，为什么要进行温度补偿？常用的温度补偿方法有哪些？答：①因为在实际使用中，除了应变会导致应变片电阻变化外，温度变化也会使应变片电阻发生变化，由此带来的测量误差。
②补偿方法有桥路补偿和应变片自补偿14.简述电感式传感器的工作原理？答：电感式传感器建立在电磁感应基础上，它是利用线圈自感或互感的变化，把被测物理量转换为线圈电感量变化的传感器。
15.电容式传感器有哪些类型？答：变极板间隙型电容传感器、变面积型电容传感器、变介电常数型电容传感器。
16.什么是压电效应？什么是压电元件的电轴、光轴和力轴？答：①某些结晶物质，当沿它的某个结晶轴施加力的作用时，内部会出现极化现象，从而在表面形成电荷集结，电荷量与作用力的大小成正比，这种效应称为压电效应。
②垂直于x轴的晶体切片可用作压电元件，此时x轴称为电轴。
垂直于z轴切割出的晶片没有压电效应，称z轴为光轴。
沿该轴方向受力产生极性相反的电压。
17.什么是热电效应？热电偶有哪些基本定律？答：①两种不同的导体A和B组成闭合回路，若两连接点温度T 和To不同，则在回路中就产生热电动势，形成热电流，这一现象称为热电现象。
②热电偶的基本定律：均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。
18.热电偶为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿方式有哪些？答：①由于冷端温度to受周围环境温度的影响，难以自行保持为0℃或某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。
②常用补偿方式：冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法、补偿导线法。
19.什么是霍尔效应？试举两种霍尔传感器在动力机械测量中的典型应用。
答：①若在薄片的垂直方向上加一磁感应强度为B的磁场，当在薄片的两端有控制电流I流过时，在此薄片的另两端会产生一个大小与控制电流I(A)和磁感应强度B(T)的成积成正比的电压UH(V)，这一现象称为霍尔效应。
②转速测量、位移测量、接近开关。
20.生物传感器的基本结构和测量原理？答：结构生物传感器的原理：生物传感器的结构一般是在基础传感器(电化学装置）上再耦合一个生物敏感膜（称为感受器或敏感元件）。
生物敏感膜紧贴在探头表面上，再用一种半渗透膜与被测溶液隔开。
当待测溶液中的成分透过半透膜有选择地附着于敏感物质时，形成复合体，随之进行生化和电化学反应，产生普通电化学装置能感知的O2、H2、NH4+、CO2等，并通过电化学装置转换为电信号。
21.试举标准热电偶的名称与型号？答:①铂铑10-铂热电偶（S型）②铂铑30-铂铑6热电偶（B型）③镍铬-镍硅热电偶（R型）④铜-康铜热电偶（T型）⑤镍铬-康铜热电偶（E型）22.辐射式温度计有哪几种？简述各自的工作原理？比较各种温度计测量温度与真实温度的关系？答：①全辐射高温计、单色光学高温计、比色光学高温计、红外温度计。
②23.可用于动力机械最高压力测量的仪器有哪几种？简述其工作原理。
答：①机械式最高压力表：测量时，气缸压力通过单向阀进入压力表直接指示压力。
②气电式最高压力表：24.什么叫总压、静压和动压？什么叫不敏感偏流角？不敏感偏流角受哪些因素影响？答：①气流熵滞止后的压力叫总压，又称滞止压力。
运动气流里气体本身的热力学压力，当感受器在气流中与气流以相同的速度运动时，感受到的就是气流的静压。
总压与静压之差称为动压。
②使测量误差为速度头1%的偏流角α作为总压管的不敏感偏流角，记作αp。
③总压管的形式和马赫数Ma。
25.常用的总压和静压测量仪器有哪些？各自的特点是什么？P129答：①总压用总压管（L形总压管、圆柱形总压管、带导流套的总压管、多点总压管、边界层总压管）测量②静压测量在固体壁面外进行时用壁面静压孔测量。
在流场中进行时用静压管测量。
静压管（L形静压管、圆盘形静压管、带导流管的静压管）26.测压仪进行静态标定和动态标定时，常用哪些标定设备？答：①静态标定：活塞式压力计、标准弹簧压力计、液柱式压力计。
②动态标定：对比法、激波管动态标定法。
27.绘制内燃机压力采集系统基本结构原理图，简述其工作原理。
答：系统中采用光电传感器获得曲轴转角信号和上止点信号，采用石英压电传感器和电荷放大器获得气缸压力信号。
28.简述内燃机上止点位置确定的测量方法及其特点？答：①磁电法：测的的上止点实际上为静态上止点②气缸压缩线法：接近工作状态下的动态上止点③电容法：最大电容量位置即认为动态上止点，对四冲程内燃机，压缩、排气冲程有差异。
29.简述皮托管的基本结构和测速原理？皮托管常用什么装置进行标定？答：①它由总压探头和静压探头组成，利用流体总压与静压之差，即动压来测量流速，故也称动压管。
②校准风洞30.简述热线风速仪有哪些工作方式及其各自的工作原理？答：①恒流式：在热线风速仪的工作过程中保持加热电流不变，热线的表面温度随流体流速而变化，电阻值也随之改变。
通过测定热线的电阻值就可以确定流体速度的变化。
②恒温（恒电阻）式:热线风速仪工作过程中，通过调节热线两端的电压以保持热线的电阻不变，这样就可以根据电压值的变化，测出热线电流的变化，进而计算流速。
31.目前所使用的流量计可归纳为哪几大类型？其特点是什么？答：①容积型流量计：测量结果受流动状态的影响较小，精确度较高，适合于测量高粘度、低雷诺数的流体，但不宜用于高温高压和脏污介质的流量测量。
②速度型流量计：这类流量计有着良好的使用性能，可用于高温高压流体测量，且精确度较高；但是，由于它们以平均流速为测量依据，因此，测量结果受流动条件的影响很大，这对精确测量带来困难。
③质量型流量计：这类流量计以测量与流体质量有关的物理效应为基础32.节流式流量计的测量原理是什么？答：当流体流经管道中急骤收缩的局部截面时，将产生增速降压的节流现象，流体的流速越大，即在相同流通截面积条件下的流量越大，节流压降也越大。
以这种节流现象作为流量测量依据的仪表简称为节流式流量计，由于其输出信号为差压，故也称差压式流量计。
33.简述涡轮流量计的工作原理？答：当被测流体流经涡轮时，推动涡轮6转动，高导磁性的涡轮叶片随之周期性地通过磁电转换器的永久磁铁4，使磁路的磁阻发生相应的变化，导致通过感应线圈3的磁通量改变，在线圈中产生交变的感应电动势，从而获得交流电脉冲信号的输出。
34.简述光纤式流量计和超声波流量计的工作原理和特点？答：①光纤式流量计的工作原理：P172②超声波流量计工作原理：超声波式流量计的测量原理是基于超声波在介质中的传播速度与该介质的流动速度有关这一现象。
特点：1）非接触测量，不扰动流体的流动状态，不产生压力损失。
2）不受被测流体物理、化学特性的影响。
3）输出特性呈线性。
35.简述转子式流量计的工作原理？答：转子流量计也叫浮子流量计，它也是利用流体流动的节流原理进行流量测量的仪表。
36.比较分析用于导电液和非导电液的电容式液位传感器的不同？简述各自的工作原理？答：①测量导电液体的电容式液位计:主要利用传感器两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起电容量变化这种关系进行液位测量。