动力工程及仪器-第4章
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获得数量观念旳一种认识过程。
它用特定旳工具和措施，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：数值不随时间而变化或变化很小旳被测量。
瞬变参数：随时间不停变化数值旳被测量（非稳态或称动态参数),如非稳定工况或过渡工况时内燃机旳转速、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，以仪表指针旳位置或记录仪描绘旳图形显示测量旳成果(不体现为“可数”旳形式) 。
数字测量：测量可直接用数字形式表达。
通过模／数（A／D)转换将模拟形式旳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旳仪器。
精确度很高，保留和使用规定较高。
实用仪器：是供实际测量使用旳仪器，它又可分为试验室用仪器和工程用仪器。
恒定度:仪器多次反复测量时，其指示值稳定旳程序，称为恒定度。
一般以读数旳变差来表达.敏捷度:它以仪器指针旳线位移或角位移与引起这些位移旳被测量旳变化值之间旳比例S来表达。
敏捷度阻滞:敏捷度阻滞又称为感量,感量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动旳被测量旳变化值。
一般仪器旳敏捷度阻滞应不不小于仪器容许误差旳二分之一。
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旳时间，又称时滞。
测量值与真值之差称为误差。
因子：在试验中欲考察旳原因称为因子。
因子又可分为没有交互作用和有交互作用旳因子，前者是指在试验中互相没有影响旳因子，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提成若干个等级，将等级称为水平二、填空题常用旳测量措施有直接测量、间接测量、组合测量。
测试中，被测量按照其与否随时间变化可以分类稳态参数和瞬变参数。
有时被测参数旳量或它旳变化，不体现为“可数”旳形式，这时就不能用一般旳测量措施，对应旳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。
动力机器基础设计规范 GB 50040-96
动力机器基础设计规范 GB50040－96主编部门：中华人民共和国机械工业部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1997年1月1日关于发布国家标准《动力机器基础设计规范》的通知建标[1996]428号根据国家计委计综(1987)2390号文的要求，由机械工业部会同有关部门共同修订的《动力机器基础设计规范》已经有关部门会审，现批准《动力机器基础设计规范》GB50040－96为强制性国家标准，自一九九七年一月一日起施行。
原国家标准《动力机器基础设计规范》GBJ40－79同时废止。
本标准由机械工业部负责管理，具体解释等工作由机械工业部设计研究院负责，出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。
中华人民共和国建设部一九九六年七月二十二日1 总则1.0.1 为了在动力机器基础设计中贯彻执行国家的技术经济政策，确保工程质量，合理地选择有关动力参数和基础形式，做到技术先进、经济合理、安全适用，制订本规范。
1.0.2 本规范适用于下列各种动力机器的基础设计：(1)活塞式压缩机；(2)汽轮机组和电机；(3)透平压缩机；(4)破碎机和磨机；(5)冲击机器（锻锤、落锤）；(6)热模锻压力机；(7)金属切削机床。
1.0.3 动力机器基础设计时，除采用本规范外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。
2 术语、符号2.1 术语2.1.1 基组foundation set动力机器基础和基础上的机器、附属设备、填土的总称。
2.1.2 当量荷载equivalent load为便于分析而采用的与作用于原振动系统的动荷载相当的静荷载。
2.1.3 框架式基础frame type foundation由顶层梁板、柱和底板连接而构成的基础。
2.1.4 墙式基础wall type foundation由顶板、纵横墙和底板连接而构成的基础。
2.1.5 地基刚度stiffness of subsoil地基抵抗变形的能力，其值为施加于地基上的力（力矩）与它引起的线变位（角变位）之比。
结构动力学4
4.1 无阻尼体系的简谐振动
稳态反应 ：
p0 1 u (t ) sin t 2 k 1 ( / n )
u0—稳态反应的振幅：
p0 1 u0 k 1 ( / n ) 2
ust—等效静位移，或静位移： Rd—动力放大系数：
p0 u st k
u0 1 Rd 2 u st 1 ( / n )
(1) 当
1 2 1 2
时， Rd 1 ，即体系不发生放大反应。
(2) 当
时， ( Rd ) max
1 2 1 2 1 。 2
, (
) 峰值 1 2 2 。 n
(3) 当 / n 1 （共振时） ， Rd (4) 当 / n
2
4.2 有阻尼体系的简谐振动
通解uc对应于有阻尼自由振动反应：
uc (t ) e
nt
( A cos Dt B sin Dt )
特解up可以设为如下形式 :
u p (t ) C sin t D cost
p0 2 n u n u u sin t m
通解对应的方程是一个自由振动方程，其解uc 为无阻尼自由振动：
u c (t ) A cos n t B sin n t
n k / m
c - complementary
4.1 无阻尼体系的简谐振动
ku p0 sin t mu
特解—满足运动方程的解，记为up(t) ，是由动 荷载p0sinωt直接引起的振动解。 设特解为：u p (t ) C sin t D cost
待定系数A、B由初值条件确定
A u (0) (0) p0 / n u B 2 n k 1 ( / n )
第4章 流体基本知识
注：不是流体没有粘性
一、流体的静压强定义：
流体的压强(pressure) ：在流体内部或固体壁面所存在的单位 面积上 的法向作用力 流体静压强（static pressure)：流体处于静止状态时的压强。
p
lim
A0
P A
4、稳定流和非稳定流
定常流动(steady flow) :流动物理参数不随时间而变化
如：p f ( x, y, z), u f ( x, y, z, )
非定常流动(unsteady flow) :流动物理参数随时间而变化
如：p f ( x, y, z, t ), u f ( x, y, z, t )
式中μ——黏度或黏滞系数(viscosity or absolute viscosity)。
黏度的单位是：N.s/m2或Pa.s 黏度μ的物理意义：表征单位速度梯度作用下的切应力， 反映了流体黏性的动力性质，所以μ又被称为动力黏度。 与动力黏度μ对应的是运动黏度υ(kinematic viscosity)，二 者的关系是
V 0
V 0
V
V
G V
三、流体的压缩性与膨胀性 1、压缩性： 定义：在一定的温度下，流体的体积随压强升高而缩 小的性质 表示方法：体积压缩系数β (The coefficient of compressibility)
1 dV V dp
（1/Pa）
2、膨胀性： 定义： 在一定的压强下，流体的体积随温度的升 高而增大的性质 表示方法：温度膨胀系数α(the coefficient of expansibility)
特别注意：流体静压强的分 布规律只适用于静止、同种、 连续的流体。
第四章 区域稳定性问题
③正断层 在错动过程中，垂直断面走向的水平方向有所伸长。伴 随这类断层活动的变形(下沉)和分支断层错动，主要集中于 下降盘。与河谷平行断面倾斜的正断层，可以使拦河坝产生 比其它形式断层运动更宽的初始裂缝（下图）。一般说来， 这类断层的可识别程度介于走滑断层和逆断层之间，其影响 带宽度和对工程的危害程度也介于两者之间。
在基础理论、研究思维方法等方面的一些新进展。
1)学科理论体系的建立和完善。重点论述地壳稳定性分析、主要 地质灾害风险估算和地壳稳定性评价3个层次的基础理论。
2)研究思路和方法不断更新。主要论述系统的、多层次的研究思
路；动态的、发展演化的研究思路和多种方法相互补充验证的研究思 路。
第二节 活断层的工程地质研究
美国原子能委员会:
狭义上,是全新世一万年以内; 广义上,能动的断层,过去3.5万年内活动过; 过去50万年内反复活动过,与之有联系的断层; 有地震活动记录的断层。
在我国:分铁路1万年内; 核电站5万年内。
2．活断层的基本特征
(1)深大断裂反复活动的产物；
(2)具有继承性，反复性； (3)具有两种活动方式：
补充阅读:
(2)我国区域地壳稳定性研究的新进展 区域地壳稳定性研究是工程地质学中与地质力学和构造地质学关 系密切的一个分支学科。近10年来，随着国家大型工程建设的高速发 展，区域地壳稳定性研究取得了长足的进步，逐步形成了自己的学科 理论——区域地壳稳定性工程地质学。我们从两个方面介绍这门学科
在我国逆冲型活断层主要发育于西部地区。 受印度板块年速率约6cm的NNE向俯冲的推挤， 自南而北有喜马拉雅山南麓逆冲推覆断层，天 山南侧，天山北侧逆冲推覆断层等几个长达数 百公里走向近东西的逆冲型活断层，青藏断块 东界的北段，则有走向北东的龙门山逆掩推覆 断层；所有这些断层都是活动性强烈的发震断 层。
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(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。
工程流体力学-第4章-M
运动学物理量的比例系数都可以表示为尺度比例系数和时间比例系数的不同组合形式。
如：kv=klkt-1 ka=klkt-2 k=kt-1 k=kl2kt-1 kqv=kl3kt-1 的单位是m2/s qV的单位是m3/s
三 动力相似（受力相似）
定义：两流动的对应部位上同名力矢成同一比例。 原型流动中作用有：重力、阻力、表面张力，则模型流动中相应点上也应存在这三种力，并且各同名力的方向相同、比值保持相等。 引入力比例系数 也可写成
[解]（1） 对流动起主要作用的力是黏滞力，应满足雷诺准则
流动的压降满足欧拉准则
[例2] 有一直径d=50cm的输油管道，管道长l=200m，油的运动粘滞系数 ，管中通过油的流量 。现用10℃的水和管径dm= 5 cm的管路进行模型试验，试求模型管道的长度和通过的流量。
M： 1＝ c+d L： 1＝ a+b-3c-d T： -2＝ -b -d 上述三个方程中有四个未知数，其中的三个未知数必须以第四个未知数表示： c=1-d； b=2-d； a=2-d 求得各指数值，带入假设式，得到无量纲关系式
（2）根据量纲和谐原理建立联立方程式
上式是一个无量纲方程，与具有四个未知数的原函数方程相比，仅包含一个独立的无量纲变量。在分析试验结果并确定变量之间的关系时，独立变量数的减少是非常方便的，这也是量纲分析的明显好处。
非定常相似准则
由当地惯性力与迁移惯性力的关系，得到 称为斯特罗哈（Strouhal)数，要使两个流动的当地惯性力作用相似，则它们的斯特罗哈数必须相等，这称为惯性力相似准则，也称为非定常相似准则。
流动相似理论是工程模型研究和实验的基础。模型和原型的相似参数的测试与数据处理是工程模型研究的两个核心问题。 一、模型与原型的相似 1、近似相似 1）不是所有的相似准则数都能同时被满足的； 2）甚至，有时连保证几何相似都是困难的。 2、实验方法 根据具体的问题，选择最重要的相似准则，确定模型尺寸及实验条件；得到无量纲准则数之间的关系。
动力机器基础设计规范 GB 50040-96
动力机器基础设计规范 GB50040－96主编部门：中华人民共和国机械工业部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1997年1月1日关于发布国家标准《动力机器基础设计规范》的通知建标[1996]428号根据国家计委计综(1987)2390号文的要求，由机械工业部会同有关部门共同修订的《动力机器基础设计规范》已经有关部门会审，现批准《动力机器基础设计规范》GB50040－96为强制性国家标准，自一九九七年一月一日起施行。
原国家标准《动力机器基础设计规范》GBJ40－79同时废止。
本标准由机械工业部负责管理，具体解释等工作由机械工业部设计研究院负责，出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。
中华人民共和国建设部一九九六年七月二十二日1 总则1.0.1 为了在动力机器基础设计中贯彻执行国家的技术经济政策，确保工程质量，合理地选择有关动力参数和基础形式，做到技术先进、经济合理、安全适用，制订本规范。
1.0.2 本规范适用于下列各种动力机器的基础设计：(1)活塞式压缩机；(2)汽轮机组和电机；(3)透平压缩机；(4)破碎机和磨机；(5)冲击机器（锻锤、落锤）；(6)热模锻压力机；(7)金属切削机床。
1.0.3 动力机器基础设计时，除采用本规范外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。
2 术语、符号2.1 术语2.1.1 基组foundation set动力机器基础和基础上的机器、附属设备、填土的总称。
2.1.2 当量荷载equivalent load为便于分析而采用的与作用于原振动系统的动荷载相当的静荷载。
2.1.3 框架式基础frame type foundation由顶层梁板、柱和底板连接而构成的基础。
2.1.4 墙式基础wall type foundation由顶板、纵横墙和底板连接而构成的基础。
2.1.5 地基刚度stiffness of subsoil地基抵抗变形的能力，其值为施加于地基上的力（力矩）与它引起的线变位（角变位）之比。
仪表及自动控制设备管理规定
Xx有限公司仪表及自动控制设备管理规定第一章总则第一条为了加强xx有限公司（以下简称公司）仪表及自动控制设备（以下简称仪表设备）的管理工作，提高仪表设备管理水平，保障仪表设备安全经济运行，依据国家相关法律、法规，结合集团、公司实际情况，制定本规定。
第二条本规定所称仪表设备是指在公司生产运营过程中所使用的各类检测仪表、控制监视仪表、执行器、过程控制计算机系统、在线分析仪表、可燃（有毒）气体检测报警仪及其辅助单元等。
第三条本规定依据《xx科技有限公司仪表及自动控制设备管理规定》（xx机〔2018〕103号）制定，适用于公司机械动力部仪表专业。
第四条仪表设备管理的主要目标是对仪表设备从使用、维护、修理、改造、更新直至报废等进行科学的管理，使仪表设备处于良好的技术状态。
第二章管理职责第五条公司机械动力部是公司仪表设备管理工作的归口管理部门，主要职责：1（一）贯彻执行国家有关仪表设备管理工作的方针、政策和法规，贯彻执行xx有限公司、xx科技有限公司仪表设备管理制度、规定、规程和标准。
（二）负责制定和修订本公司仪表设备管理办法、规程和标准。
（三）检查仪表专业执行仪表管理规定、规程和标准的情况。
（四）参与新建装置、重点更新及技改技措项目仪表设备的规划、设计选型等前期技术管理工作。
（五）负责审核仪表设备零购、更新、报废计划及审批检修计划。
（六）参与审查仪表设备及其系统的技改技措项目计划。
（七）负责仪表设备的日常运行、维护管理工作，按时汇总、上报仪表设备技术状况有关统计表。
（八）负责审批重要仪表设备的检修项目及方案，参与重要仪表项目验收工作。
（九）负责组织仪表设备新产品、新材料、新技术和先进管理经验的交流及推广应用。
（十）负责组织仪表设备的重大事故调查，并及时提交事故报告。
（十一）组织建立健全仪表设备台帐及档案。
第六条生产运行部主要职责2（一）参与新建装置、重点更新及技改技措项目仪表设备设置合理性的审查工作；参与新增联锁逻辑的检查确认工作。
第四章航天器的姿态动力学与控制
11.3.6 姿态敏感器
姿态就是航天器在空间的方位，而姿态敏感器用来测量航天器 本体坐标系相对于某个基准坐标系的相对角位置和角速度，以确 定航天器的姿态。要完全确定一个航天器的姿态，需要3个轴的角 度信息。由于从一个方位基准最多只能得到两个轴的角度信息 （俯仰和偏航），为此要确定航天器的三轴姿态至少要有两个方 位基准。姿态敏感器按不同的基准方位，可分为下列5类：1、以 地球为基准方位：红外地平仪，地球反照敏感器；2、以天体为基 准方位：太阳敏感器，星敏感器；3、以惯性空间为基准方位：陀 螺，加速度计；4、以地面站为基准方位：射频敏感器；5、其 他：例如磁强计（以地磁场为基准方位），陆标敏感器（以地貌 为基准方位）。
单轴
与喷气推力器三轴姿态稳定系统相比，飞轮三轴姿态稳定系统 具有多方面的优点。
1、飞轮可以给出较精确的连续变化的控制力矩，可以进行线性控 制，而喷气推力器只能作非线性开关控制。因此飞轮的控制精度一 般比喷气推力器的高一个数量级，而且姿态误差速率也比喷气控制 小。
2、飞轮所需要的能源是电能，可以不断通过太阳能电池在轨得到补 充，因而适合于长寿命工作。喷气推力器需要消耗工质或燃料，在 轨无法补充，因此其使用寿命大大受限，基本上与航天器携带的工 质或燃料质量成正比，而且还有长期密封问题。
11.3.3 自旋稳定
自旋稳定的原理：是利用航天器绕自旋轴旋转所获得的陀螺定轴 性，使航天器的自旋轴方向在惯性空间定向。它的主要优点首先是为 航天器获得规则的姿态运动提供了一种简单的手段。自旋卫星利用非 常简单的仪器便可提供姿态信息，而且因为运载工具通常是以自旋方 式入轨的，所以航天器很容易达到完全无源的惯性定向，并且有一定 的精度。其次，由于自旋运动具有比较大的动量矩，因此航天器抵抗 外干扰的能力很强，因为当自旋航天器受到恒定干扰力矩作用时，其 自旋轴是以速度漂移，而不是以加速度漂移。加之自旋稳定能使航天 器发动机的推力偏心影响减至最小，因此自旋稳定方式在航天器，特 别是在早期发射的航天器中得到了广泛的应用。
热能与动力工程测试技术答案汇总
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) =Y (s) /X ( 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) =H1 (s) H2 (s) 并联环节H (s) =H1(s)+H2 (s) 反馈环节H (s) =Ha(s)/1+Ha(s)Hb(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。
热能与动力机械测试技术---作业题
热能与动⼒机械测试技术---作业题《热能与动⼒机械测试技术》作业习题（⼀）第⼀章概述1-1 什么是测量？1-2 按照得到最后结果的过程不同，测量⽅法可分为哪三类？1-3 什么是直接测量？什么是间接测量？什么是组合测量？1-4 对于稳态物理量，直接测量时常⽤的⽅法有哪⼏种？1-5 对于⾮稳态和瞬变参数应如何测量？1-6 什么是模拟测量？什么是模拟测量系统，它的优缺点是什么？1-7 什么是数字测量？什么是数字测量系统，它的优缺点是什么？1-8 模拟信号与数字信号的区别是什么？1-9 按⼯作原理，测量仪器⼀般包含哪三个部分？1-10 作为仪器的感受件必须满⾜哪三个条件？1-11 作为仪器的中间件可以完成哪四项任务？1-12 仪器的效⽤件的作⽤是什么？它可以分为哪些种类？1-13 测量仪器按⽤途可分为哪⼏类？范型仪器、试验室⽤仪器和⼯程⽤仪器的特点和使⽤要求是什么？1-14 测量仪器的主要性能指标有哪些？1-15 测量仪器如何表⽰其准确度的级别？1-16 选⽤仪器时应遵循哪两条基本规则？第⼆章误差理论及应⽤2-1 测量的四要素是什么？测量误差分析的作⽤是什么？2-2 什么是误差？⼀般可将测量误差分为哪三类？各类误差有哪些特点？2-3 系统误差的产⽣原因有哪些？消除系统误差有哪些⽅法？2-4 系统误差的综合的常⽤⽅法有哪三种？各有何特点？2-5 符合正态分布的随机误差具有哪四个特征？2-6 剔除可疑测量值的准则有哪⼏种？⼀般地选择原则是什么？2-7 叙述直接测量量的随机误差计算⽅法（包括计算步骤和计算公式）。
2-8 在某发动机处于稳定⼯况下，对输出转矩进⾏了10次测量，得到如下测定值：14.3，14.3，14.5，14.3，13.8，14.0，14.4，14.5，14.3，14.0N·m。
试表达测量结果。
2-9 叙述间接测量量的随机误差计算⽅法（包括计算步骤和计算公式）。
2-10 ⽤⽔⼒测功机测量发动机输出的功率。
实验流体力学(4)报告
第一节 风洞试验装臵
(2) 开放式巡回风洞
(a) 示意图 图2 开放式巡回风洞
(b) 外部结构图
第一节 风洞试验装臵
2. 风洞测试仪器
(1) 气动力测量仪器
气动力测量仪器直接测量风洞中作用于模型上的气动力和力
矩的装臵主要是风洞天平 。风洞天平的分类方法很多，按测 量原理可分为： 机械式天平 应变式天平
属作骨架、用轻木或塑料作填料、能模拟飞行器各部件弯曲
和扭转刚度的弹性模型，把它放在风洞中作模拟飞行条件的 高动压实验，测量对模型刚度的影响，修正刚体模型实验的 数据。
第一节 风洞试验装臵
外挂物测力和投放轨迹实验。测量飞行器外挂油箱、炸弹或
其他物体的气动力和外挂物投放轨迹的实验。由于风洞尺寸
的限制，风洞中外挂物模型很小，测量很困难。早期的实验 是设计专门的外挂物天平。天平可以放在外挂物模型或者它
(5) 流态观测实验
第一节 风洞试验装臵
(1)测力实验
利用风洞天平测量作用在模型上的空气动力和力矩的风洞 实验。它是风洞实验中最重要的实验项目之一。测力实验 主要有：全模型和部件的纵向和横向测力实验、喷流实验 、静气动弹性实验、外挂物测力和投放轨迹实验等。 全模型和部件的纵向和横向测力实验测量沿模型上三个互 相垂直轴的力和绕三个轴的力矩的实验。
第一节 风洞试验装臵
(2) 压力测量仪器 各种传感器参考前面的课件。
转子压力扫描阀→电子采样压力组件（多路开关和气路切
换开关组成）
(3)总焓测量仪器
(4) 流场密度测量仪器
风洞中常用光学仪器来显示和测量流场，常用的是阴影
仪、纹影仪和马赫-曾德尔干涉仪等。
第一节 风洞试验装臵
(5) 气流速度测量仪器
动力触探试验详解(课件)
并减少探杆的侧阻力。贯入深度超过10m后，每贯入
0.2m即旋转一次。
3．每一触探孔应连续贯入，只是在接探杆时才允许停顿。 对超重型N120的正常范围是3～40击。 当击数超过正常范围，如遇软粘土层，可记录每击的 贯入度；如遇硬土层，可记录一定击数下的贯入度。 5．当N10>50即可停止试验；当N63.5>50，可停止试验改用
→探头做功，因此，能量平衡：（见图4－1）
Rd Ah Ep W N
N Ep Rd A h As
（h/N＝s，表示平均每击的贯入度）
Ep
或
Rd Ah N Ep
二、原理表述
当规定一定的贯入深度h，采用一定规格（规定的 探头截面、圆锥角、重量）的落锤和规定的落距，那么 锤击数N的大小就直接反映了动贯入阻力Rd的大小，即 直接反映被贯入土层的密实程度和力学性质。因此，实 践中常采用贯入土层一定深度的锤击数作为圆锥动力触
（2）外挂式提引器：利用上提力完成挂锤，靠导杆顶端
所设弹簧锥或凸块强制挂钩张开，使重锤自由落下。
二、试验方法
（1）将穿心锤穿入带钢砧与锤垫的触探杆上； （2）将探头及探杆垂直地面放于测试地点；
（3）提升穿心锤至预定高度，使其自由下落撞击锤垫，
将探头打入土中； （4）记录每贯入30cm（或10cm）的锤击数； （5）重复上述步骤，直至预定试验深度。
侧壁摩阻力的影响。主要用于查明地层在垂直方向和水
平方向上的均匀程度。
第四节 影响成果的主要因素
一、杆长的影响 二、杆侧摩擦的影响
三、上覆压力的影响
第 四 节 试 验 影 响 因 素 分 析
一、杆长修正
对杆长的影响，我国各个领域的规范或规程不尽相
第四章第二次产业革命
1892年德国工程师狄塞尔（R.Diesel,1858— 1913）发明了柴油机。柴油机结构简单，燃 料更便宜、热效率更高。只是由于压缩比大， 所以较汽油机笨重。成为重型动轮工具大动 力机。
1885年，戴姆勒和本茨以汽油机为动力分别 制成了最早的实用汽车。1888年英国工程师 发明了充气轮胎，1903年美国莱特兄弟驾驶 内燃机发动的飞机首次飞上天空。
在十八世纪初，它还可以自夸莱布尼兹一个人就抵 得过整个一个科学院。德国科学的诞生是由于在弗 雷德里克大帝的有力赞助下，从法国输入了科学。 德国科学身上留下的那种受扶植的痕迹既是它的力 量的源泉又是它的脆弱的原因。它从一开头就具有 官办的性质，但是在十九世纪，当其他国家的大学 仍然瞧不起科学的时候，德国的大学已经允许科学 发展起来，而且在德国科学发展过程中提供了不少 目前已经推广到整个科学界的组织方法。研究院校、 研究所、大量的实验室技术、专业科学刊物的出版 等等全都主要是由德国首创的。
1829年美国的亨利改进了电磁铁，又1831年 试制出一台电动机的实验模型。1836年法国 青年皮克希试制成功第一代可供实用的永磁 发电机。1834年，德国雅可比将亨利的电动 机模型中的水平电磁铁改为转动的电枢，加 装了脉动转矩和换向器，试制出了第一台实 用的电动机。1938年研制出双重电动机。
战争刚一结束，爱因斯坦的相对论就得到确凿的证 明。这一成就使德国科学在战时遭到协约国的诽谤
之后，又彻底恢复了原有的声望，可是做出这项贡
献的人后来竟被赶出德国并被剥夺国籍，这不能不
说是历史的恶作剧之一。然而相对论虽然是伟大的
成就，却只是物理学思想革命的一部分。这场革命 的最高潮是1925年问世的新量子力学。这一成就主 要也应归功于德国科学，虽然英国和法国也都起了
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4.3.1 涡轮流量计
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涡轮
磁电转换装置
前置放大器
信号脉冲频率
转速
流量
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（1）流量方程
2 r0 S0 n Q tg
f nZ / 60 ξQ
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优点：
•测量精度高，重复性好．基本误差 0.25-1.5％之间. •测量范围较宽，可测的小流量为40kg/h，最大流量可达 16×106kg/h 。 •惯性小，可用于瞬时流量的测量。 •温度使用范围广，有的可测－200℃ 的低温介质的流量， 有的可测400℃介质的流量。 •输出是数字信号，容易实现流量积算和定量控制，可与 调节器、执行器和计算机配套使用。
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第四章 流量测量
4.1 流量测量概述
4.1.1 流量
单位时间内通过某一既定截面流体的质量qm(kg/s， 称质量流量)或体积qV(m3/s，称体积流量，无特 殊说明，简称为流量)：qm＝ρqV 瞬时流量与累计流量：
dQ q 流量表或流量计 dt
Q qdt 计量表
t1
t2
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4.1.2 流体的物理性质与管流基础知识
1．流体的密度
ρ M V
流体密度是温度和压力的函数。 2．流体粘度
du F μA dy
μ ν ρ
3．流体的压缩系数和膨胀系数
在一定的温度下，流体体积随压力增大而缩小的特性，称为流体 的压缩性；在一定压力下，流体的体积随温度升高而增大的特性， 称为流体的膨胀性。
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标准喷嘴即 ISA1932喷嘴．它 是一个以管道喉部 开孔轴线为中心线 的旋转对称体，由 两个圆弧曲面构成 的入口收缩部分及 与之相接的圆筒形 喉部所组成．其结 构如图所示
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标准取压装置
国家标准中规定的两种取压装置，即角接取压装 置和法兰取压装置。其中角接取压适用于孔板和 喷嘴，而法兰取压仅用于孔板。 （1）角接取压装置 角接取压装置可以采用环室或夹紧环(单独钻孔)取 得节流件前后的差压。 （2）法兰取压装置 法兰取压装置由两个带取压孔的取压法兰组成。
法兰取压标准孔板装置
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标准节流装置的管道条件 标准节流装置的流体条件
①满管，流体必须充满管道内部，并连续流动； ②单相，流体在物理上和热力学上是单相的，流经测量 元件时不发生相变； ③流体的速度一般低于音速。 还要求流体必须是在圆管内流动，且其密度和粘度 已知，流速稳定，不存在旋涡，只允许流量缓慢变化。故 不宜测量脉动流的流量。
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图4-8
环室取压和单独钻孔取压
4-9
角接取压
图4-10
法兰取压
角接取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高。法兰取压 法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些。
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标准孔板装置
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角接取压标准孔板装置
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ρ1u1 A1 ρ2 u2 A2
p1 u12 p2 u22 gz1 gz 2 2 ρ 2
实际流体的伯努利方程可写为
p1 u12 p2 u22 gz1 gz 2 hwg 2 ρ 2
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4.1.3 流量测量方法
1.差压法 利用伯努利方程基本原理，通过测量流体差压信号来 反映流量的差压式流量测量法。 2.容积式流量计： 单位时间排出流体的固体容积， qV=nV,如椭圆齿轮、腰轮流 量计、刮板流量计等 。 3.速度法
由流体的一元流动连续方程，截面上的平均流速与体积 流量成正比，因此与流速有关的各种物理现象都可用来度量 流量。节流式流量计是应用最广泛的一种流量计。此外属于 速度式流量计的还有转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、 超声流量计等
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4．质量流量法
方法1： 测量流体的体积流量，根据测量得到的流体的压力、 温度等状态参数对流体密度的变化进行补偿。 方法2： 其物理基础是测量与流体质量流量有关的物理量（如动 量、动量矩等），从而直接得到质量流量。
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4.1.4 流量测量系统
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4.1.5 流量计的校验与标定
流量是质量或体积对时间的导数，难以按定义直 接做出流量单位的标准器。
一般是在流量不变的前提下，使流体连续流入容
器内，精确测量流体流动的起止时间和流入容器的流体 总量，用平均流量代替瞬时流量作为标准。
Q α εS0 2 p1 p 2 / ρ G α εS0 2 ρ p1 p 2
: 阻力系数
ε：膨胀系数
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4.2.2 标准节流装置
对于不同几何形状的节流元件及不同的取压方式，流量 方程中 的各不相同，受多种因素影响，须由实验 （或C）、 求出。
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缺点：
被测介质必须是导电液体，不能用于气体、蒸汽及石油制品的 流量测量； 流速测量下限有一定限度，工作压力受到限制； 结构比较复杂，成本较高。
4．电磁流量计的安装
变送器最好垂直安装，并使流体自下而上通过变送器，若水平 安装，则必须保证两电极处于同一水平面上； 安装地点应避免有较强的交直流磁场或有剧烈震动； 上游直管段大于5D，下游不作要求； 变送器输出的电势E是以变送器内液体电位为基准的，为使液体 电位稳定并与变送器等电位，变送器外壳、金属管道两端应有良 好的接触并接地，转换器外壳也应接地。
任何流量计都有其适用范围，对流体的特性以及管道条件都有特 定的要求。目前生产的各种容积法和速度法流量计，都要求满足下列 条件： ①流体必须充满管道内部，并连续流动； ②流体在物理上和热力学上是单相的，流经测量元件时不发生相变； ③流体的速度一般低于音速。 虽然两相流动是工业过程中广泛存在的流动现象。但目前尚无成熟的 两相流流量仪器。
按下式估算：
1 β 2α δp p 2 1 β α
4.2.5 标准节流装置的使用范围
①流体条件 ②管道条件 ③压力损失 ④运行精度 ⑤在同一 β 值下，喷嘴较孔板d大，故测量范围大。
⑥与喷嘴相比，孔板的最大优点是加工方便、安装容易、 省料、造价低。
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4.3 速度式流量计
缺点：
•制造成本高，对被测流体的清洁度要求高。
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涡轮流量计的安装
1、流量计应安装在便于维修且对管道无振动或配管无应力的地点，同 时避免受强磁场和强热辐射的影响。信号传输线要采用屏蔽电缆，并应 远离动力线。 2、流量计要配置前后直管段，上游直管段长15D(D为涡轮流量计直径) 以上，下游直管段为4D以上。上游段若加整流器，效果更佳。 3、流量计上游段要加装过滤器，以除去流体中的杂质。
p 1 ( 1 ) 2 p k k p1 ε [(1 ) p p1 k 1 p1
k 1 k
1 k 0.935
1 β 4 ] 2 p k 1 β 4 (1 ) p1
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3．压力损失 p
p 由流体流经节流元件会产生涡流等原因引起，其大小可
βd D
1 G 1.253K D( β ) ρF β
流量与靶输出力F的平方根成正比
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靶式流量计的压力损失一般低于节流式流量计，约 为孔板压力损失的一半。
靶式流量计的安装和使用
①流量计前后应有必要的直管段，一般表前大于5D， 表后大于3D； ②流量计一般水平安装，如果必须安装在垂直管道上时， 由于重力影响，产生零点漂移，故安装后要重新调整零点； ③靶式流量计测量的下限低，其流量系数 对脏污介质 K 不敏感，精度约为1级，适用管径0.015~0.2m； ④在选用靶式流量计时，应确切了解产品的规范。
等边三角形漩涡发生器
dm π 2 dm QA f D f Sr 4 Sr
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4.2.3 标准节流装置的参数 * 1.流量系数
就越大
2.膨胀损失
对角接取压标准孔板， ε 可由如下经验公式计算
与ReD以及管道粗糙度相关，管道越粗糙，
ε 1 (0.3707 0.3184 β 4 )[1 (p2 /p1 ) ]
对于标准喷嘴，可按等熵流动过程推导出
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2．电磁流量计的励磁方式
（1）直流励磁
（2）交流励磁 （3）低频方波励磁
3．电磁流量计的特点 优点：
由于变送器内径与管道内径相向，故其测量为无干扰测量，压 力损失小； 适用于含有颗粒、悬浮物等流体以及腐蚀性介质； 测得的体积流量不受温度、压力、密度、粘度等参数的影响； 流量测量范围大，流量计的管径2.5mm~2.4m； 反应灵敏，可以测量正反方向的流体流量和脉动流量； 测量精度为0.5~1.5级。
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4、测定容易产生蒸汽的流体时，必须安装气体分离器。 5、预计有过大流量情况下，在流量计下游段要安装控制阀门，以 限制流体的流量，以免影响流量计轴承的使用寿命。
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4.3.2 电磁流量计
1．工作原理
1 D E 2 Q D u E 4C1 4C1 B k
因此，在累积时间内，必须保证流量高度稳定，
并且计时和计量都要足够准确。
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4.2 节流式流量计
4.2.1 节流装置测量原理及流量方程
节流差压式原理：利用流道中的节流元件所产生的 差压Δp来计算流量。
1 2 p ρv const 2