《热能与动力机械测试技术》实验指导书DOC
热能动力基础实验指导书.(DOC)
热能动力基础实验实验指导书能源与动力工程教研室编写适用专业热能与动力工程陕西理工学院机械工程学院2010年10月前言工程流体力学是力学的基本原理在液体和气体中实际应用的一门科学。
本课程融合国内外最新教材的特点，侧重于基础性和工程应用性。
主要介绍了流体静力学中流体静止或相对静止时流体内压力分布、压力测量、作用在平面和曲面上的静压力；流体运动学中流场、流线、速度分析、有旋与无旋流动、流函数、热函数和流网；流体动力学中不可压缩流体与可压缩流体的质量、能量和动量守恒定律，以及这些定律在管道内部和物体外部流动中的实际应用。
本课程可作为能源动力工程、建筑环境与设备工程、环境工程、机械工程、石油和化学工程、航空航天工程以及生物工程等专业和学生学习的专业基础课，还可以作为人事与流体流动相关的研究和应用的工程技术人员的参考资料。
在工程流体力学课程中，为了培养学生的动手能力、观察能力、分析问题能力和解决问题的能力，特此设置了两个专项实验，一是雷诺实验（常规实验），另一个是伯努力能量方程实验（综合实验）。
在雷诺实验中，主要让学生观察水流的流态，即层流和紊流现象，然后测定上、下临界雷诺数，最终使学生了解流态与雷诺数的关系。
在伯努力能量方程实验中，主要是观察流体流经能量实验管时的情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解，并最终掌握测量流体流速的原理。
目录目录 (3)实验一综合传热性能实验 (4)实验二节流调速回路性能实验 (9)实验三雷诺实验 (16)实验四文丘里流量计实验 (19)实验五CO2临界状态观测及P-V-T关系测定实验 (22)实验六气体定压比热测定实验 (28)实验七液压泵性能实验 (34)实验一 综合传热性能实验实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的通过测定不同表面状态及气流条件下管道的综合传热系数，观察和分析影响传热的各种因素。
对传热过程有一个直观的了解。
二、实验设备仪器综合传热试验台、温度计、秒表。
《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。
《机械工程测试技术》实验指导书
《机械工程测试技术》实验指导书实验一、霍尔传感器的直流激励特性一、实验目的加深对霍尔传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制霍尔传感器静态特性特性曲线，掌握数据处理方法。
二、实验原理当保持元件的控制电流恒定时，元件的输出正比于磁感应强度。
本实验仪为霍尔位移传感器。
在极性相反、磁场强度相同的两个钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件控制电流I不变时，Vh与B成正比。
若磁场在一定范围内沿X方向的变化梯度dB/dX为一常数，则当霍尔元件沿X方向移动时dV/dX=RhXIXdB/dX=K，K为位移传感器输出灵敏度。
霍尔电动势与位移量X成线性关系，霍尔电动势的极性，反映了霍尔元件位移的方向。
三、实验步骤1. 有关旋钮初始位置：差动放大器增益打到最小，电压表置2V档，直流稳压电源置±2V档。
2. 3. 4. 5..RD、r为电桥单元中的直流平衡网络。
差动放大器调零，按图6－1接好线，装好测微头。
使霍尔片处于梯度磁场中间位置，调整RD使电压表指示为零。
上、下旋动测微头，以电压表指示为零的位置向上、向下能够移动5mm，从离开电压表指示为零向上5mm的位置开始向下移动，建议每读一数，记下电压表指示并填入下表X(mm） V(v) X(mm) V(v) 6. 用以上的位移和输出电压数据，绘出霍尔传感器静态特性的位移和输出电压特性V-X 曲线, 指出线性范围。
7. 将位移和输出电压数据分成两组，用“点系中心法”对数据进行处理，并计算两点联线的斜率，即得到灵敏度值。
实验可见：本实验测出的实际是磁场的分布情况，它的线性越好，位移测量的线性度也越好，它们的变化越陡，位移测量的灵敏度也就越大。
四、思考题1. 为什么霍尔元件位于磁钢中间位置时，霍尔电动势为0。
2. 在直流激励中当位移量较大时，差动放大器的输出波形如何？实验二、电容传感器的直流特性实验内容：加深对电容传感器静态特性的理解。
掌握灵敏度、非线性度的测试方法，绘制电容传感器静态特性曲线，掌握数据处理方法。
热能与动力工程实验---仝编xxxx110.doc
2.5 稳态平板法测定绝热材料导热系数2.5.1 实验目的1. 巩固和深化稳态导热过程的基本理论，学习用平板法测定绝热材料导热系数。
2. 测定实验材料的导热系数。
3. 确定实验材料导热系数与温度的关系。
2.5.2 实验原理稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。
试验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的导热量Q 和平板两面的温差t ∆成正比，和平板的厚度δ成正比，以及和导热系数λ成正比的关系来设计的。
我们知道，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）的稳定导热量为λQ t F δ=⋅∆⋅ W （1）测定时，如果将平板两面的温差R L t t t ∆=-、平板厚度δ、垂直热流方向的导热面积F 和通过平板的热流量Q 测定以后，就可以根据下式得出导热系数：Q t Fδλ⋅=∆⋅ W/(m C)︒g （2） 需要指出，上式所得的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为：R L 1()2t t t =+ °C （3）在不同的温度和温差条件下测出相应的λ值，然后将λ值标在t λ-坐标图内，就可以得出()f t λ= 的关系曲线。
2.5.3 实验装置稳态平板法测定材料导热系数装置图如图2.5.1所示。
被试验材料做成两块方形薄壁平板试件，面积为270×270 mm 2，实际导热计算面积F 为200×200mm 2，平板厚度为δmm 2（实测），平板试件分别被夹紧在加热器的上、下热面和上、下水套的冷面之间。
加热器的上下面和水套与试件的接触面都设有铜板，以使温度均匀。
利用薄膜式加热片来实现对上、下试件热面的加热，而上下水套的冷却面是通过循环冷却水（或自来水）来实现的。
在中间200× 200mm 2部位上安设的加热器为主加热器。
为了使主加热器的热量能够全部单向通过上下两个试件，并通过水套的冷水带走，在主加热器四周(即200× 200mm 2之外的四侧)设有四个辅助加热器，测试时控制使主加热器以外的四周保持与中间主加热器的温度相一致，以免热流量向旁侧散失。
《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》课程教学方法探讨
《热能与动力工程测试技术》课程教学方法探讨【摘要】本文探讨了《热能与动力工程测试技术》课程的教学方法。
在引言部分介绍了课程的背景和教学目的。
正文部分包括教学内容安排、教学方法选择、教学手段运用、案例分析和教学效果评价。
通过案例分析和教学效果评价，总结出教学方法的优劣，并提出改进建议。
结论部分展望了未来该课程的发展方向，为提高教学质量提供了思路和建议。
通过本文的研究与探讨，为《热能与动力工程测试技术》课程的教学提供了一定的指导和借鉴，有助于提升教学效果和学生的学习兴趣。
【关键词】热能与动力工程、测试技术、教学方法、教学内容、教学手段、案例分析、教学效果评价、教学方法改进建议、未来发展展望1. 引言1.1 课程介绍《热能与动力工程测试技术》是一门旨在帮助学生掌握热能与动力工程相关测试技术的课程。
通过本课程的学习，学生将深入了解热能与动力工程领域的测试原理、方法和技术，掌握测试仪器的使用与维护技能，以及数据分析和结果解释的能力。
本课程旨在为学生提供热能与动力工程领域测试技术的基础知识和实践技能。
课程内容涵盖热工程实验技术、动力工程实验技术、热力学测试技术等内容。
学生将学习如何进行燃烧性能测试、动力性能测试、热传递性能测试等实验，并掌握使用各种仪器设备进行测试的操作方法。
通过课程的学习，学生将具备应用热能与动力工程测试技术解决实际问题的能力，为将来从事相关领域的工作做好充分准备。
课程注重理论与实践相结合，通过案例分析和实验操作让学生真正理解和掌握测试技术的应用。
希望学生通过本课程的学习，能够在热能与动力工程领域取得更好的成就。
1.2 教学目的教学目的是通过本门课程的学习，使学生掌握热能与动力工程相关的基本理论知识和实际应用技术，培养学生的创新能力和实践能力。
通过本课程的教学，要引导学生注重理论与实践相结合，注重应用与创新相结合，培养学生的工程实践能力和团队协作能力。
教学目的还包括培养学生的独立思考能力和解决问题的能力，使他们能够在热能与动力工程领域做出积极贡献。
热能与动力机械测试技术课程设计
热能与动力机械测试技术课程设计一、引言随着工业化发展和科技的进步，机械工程行业已经成为现代工业的重要支柱，而机械测试技术在机械工程领域中变得越来越重要。
本文将描述一种基于热能与动力机械测试技术的课程设计方案，可以帮助学生了解机械测试领域的最新技术和知识。
二、课程设计目标本课程设计旨在：•帮助学生了解机械测试的基本原理和技术•提高学生在测试系统操作和分析方面的技能•培养学生团队合作和沟通的能力•帮助学生了解最新的热能与动力机械测试技术三、教学内容该课程设计将覆盖以下主题：1. 机械测试基础•机械测试的定义•测试系统组成和原理•传感器、仪器和设备的使用和校准•测试数据收集和分析2. 热能测试•热能测试的基础知识•热能测试的仪器和设备使用•热传导和热辐射测试•热工性能测试3. 动力机械测试•动力机械测试的基础知识•发动机和驱动系统测试•动力性能测试•噪音和振动测试四、课程设计方案1. 实验设备和仪器为了完成本课程设计，需要以下实验设备和仪器：•标准化测试台•数字多通道数据采集系统•温度、压力和振动传感器•热量计•发动机测试设备•声学级振动计2. 实验计划和组织本课程设计将分为以下几个实验：实验1：机械测试基础此实验将介绍机械测试的基本原理和技术。
学生将使用标准化测试台和数据采集系统进行测试。
此实验旨在培养学生基本的测试技能和数据分析能力。
实验2：热能测试此实验将介绍热能测试的基本原理和技术。
学生将使用热量计和温度传感器对热传导和热辐射进行测试。
此实验旨在培养学生热能测试的技能和对热工性能测试的理解。
实验3：动力机械测试此实验将介绍动力机械测试的基本原理和技术。
学生将使用发动机测试设备和声学级振动计对发动机和驱动系统进行测试。
此实验旨在培养学生动力机械测试的技能和对动力性能测试的理解。
3. 考核形式本课程设计的考核形式包括以下内容：•实验报告•课堂演示•小组讨论和展示五、总结与展望通过本课程设计，学生可以了解基本的机械测试原理和技术，并掌握最新的热能与动力机械测试技术。
热能与动力机械测试技术
熵增原理，表述为自发过程总是向着熵增加的方向进行。
热力学第三定律
绝对零度不能达到原理，表述为不可能通过有限步骤将系统冷却 到绝对零度。
流体力学基础知识
流体静力学
研究流体静止时的平衡状态及对固体作用力的流体动力学分支。
流体动力学
研究流体运动规律以及流体与固体之间相互作用的一门科学。
流体阻力
控制系统基础知识
开环控制系统
系统的输出信号对控制部分没有反馈，控制部 分只根据设定值进行控制。
闭环控制系统
系统的输出信号对控制部分有反馈，控制部分 根据设定值和反馈信号进行控制。
控制系统的稳定性
系统在受到扰动后能够恢复到原始状态的能力。
03
热能测试技术
温度测量技术
热电偶测量法
利用热电偶的温差电动 势与温度的对应关系，
测试技术的重要性
01
02
03
提高设备效率
通过测试，可以了解设备 的性能参数，优化设备运 行，提高能源利用效率。
保障设备安全
及时发现设备故障和异常， 预防事故发生，确保设备 安全稳定运行。
促进技术创新
测试技术的发展可以推动 相关领域的技术进步和创 新。
测试技术的发展历程
初期阶段
01
早期的热能与动力机械测试技术主要依靠手工测量和经验判断。
测量出物体的温度。
红外线测量法
通过测量物体发射的红 外线能量，推算出物体
的表面温度。
热电阻测量法
利用导体电阻随温度变 化的特性，测量物体的
温度。
热辐射测量法
通过测量物体发射的热 辐射能量，推算出物体
的温度。
压力测量技术
01
02
机械测试技术实验指导书
皖西学院机械测试技术实验指导书机械与电子工程系自动控制教研室二00六年二月一．概述根据传感器原理课程的教学基本要求，适应当前教学改革的需要，考虑所选设备的特点，我们组织编写了《机械测试技术实验指导书》，其目的在于使学生对《机械测试技术》所讲的内容有更进一步的认识、理解，对学生进行实际操作训练，让学生验证所学的传感器知识。
通过这些实验，要求学生掌握基本的操作技能，增加感性认识，从而避免专业课学习的抽象感。
同学们必须在掌握相应的电子技术基础和传感器原理后，进行本实验课。
该书内容包括验证性实验八个,实验内容的选择既可以实现对学生基本技能的训练、创新能力的培养，又能体现教学先进性、实用性，而且有利于提高学生传感器技术知识的综合应用能力。
二．实验要求及注意事项（一）实验要求1．了解传感器的原理及性能。
2．必须先预习各实验的预习思考题，并写出答案，在进行各实验。
3．根据上课时间，按时到实验室。
4．按时完成实验内容并按要求写出实验。
（二）注意事项1．爱护自己，保证人身安全。
爱护设备，保证设备安全。
2．严禁带电拆、接线、及其它违章操作。
3．所需要的仪器、设备、工具、元件分组专用。
必须爱护使用，不得任意乱拿、乱动、不得丢失。
4．如果发生意外事故要立即切断电源，并向教师报告检查事故原因。
造成设备损坏者要作书面检查，责任事故要约情赔偿经济损失。
5．不得高声喧哗或打闹，果皮、碎纸不得随地乱扔，保持安静。
6．复杂线路可用不同色线区分，或把线路分割成几个简单的组成部分，先把各组成部分连好，再依次连接总线路，各部连线尽量短。
三．实验项目实验一金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互关系。
实验原理：说明实际使用的应变电桥的性能和原理。
已知单臂、半桥和全桥电路的∑R分别为⊿R/R、2⊿R/R 、4⊿R/R。
根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4·E·∑R，电桥灵敏度KU=V/⊿R/R，于是对应单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4E、1/2E、和E。
热动专业课程实验指导书
电气工程学院《热动专业课程》实验指导书冯胜强编写适用专业热能与动力工程：贵州大学二00七年八月前言本课程主要介绍了煤的工业分析和煤的发热量，对煤的阐述是《锅炉原理》内容的一部分，所以把它称为专业课程实验。
需要学生掌握的知识是：煤的水分、煤的灰分、煤的挥发分和煤的发热量，当然在此之前学生也应该了解煤样的选择以及煤粉的制作过程。
所有实验均为综合性实验，完成本实验学生可以较全面了解煤的品质好坏，更好理解本实验的意义所在。
在实验中学生要等待煤粉的水分被干燥的过程、看到在高温下煤粉的挥发分失掉的过程、煤粉的燃烧过程，在理性和感性两方面对煤有较充分的认识，也对培养学生认真、严谨工作态度有好处，受益匪浅。
煤的水分分析主要介绍了煤在110℃下干燥1．5小时后所失掉的重量为水分的重量；煤的灰分主要介绍了煤在高温下充分燃烧后所剩下的成分为煤的灰分；煤的挥发分主要介绍了煤在高温缺氧的情况下所失掉的成分为水分和挥发分，间接可以得到煤的挥发分；煤的发热量介绍了标定热容量和测量发热量。
汽轮机转子振动特性分析实验是为热能与动力工程专业必修课《汽轮机原理》配套开设的实验课，通过实验使学生加深理解课堂学习的基本原理和基本方法，了解转子的振动特性和现场动平衡的常用方法，并通过动手操作掌握实验步骤，仪器的使用方法和实验现象分析，培养学生动手能力和实验技能。
几个实验训练和培养了学生进行煤的工业分析和发热量测量的技能。
本书注重理论联系实际，内容具有较强针对性。
贵州大学电气工程学院冯胜强2007年8月１目录1、实验一：煤的工业分析 (3)2、实验二：煤的发热量测定 (6)3、实验三：汽轮机转子振动特性分析 (10)4、实验四：过程控制 (13)5、附件五 (18)6、附件六 (19)２３实验 一：煤的工业分析实验学时：9 实验类型：综合 实验要求：必修 一、实验目的1．学会对煤进行工业分析；2．学会对干燥箱、箱式电炉和电子分析天平的使用。
热能与动力机械测试技术
准确度
仪器的指示值接近于被测量的实际值的准确程度，称 为准确度。它通常以“允许误差”的大小来表示。 允许误差的物理意义是：仪器读数允许的最大绝对误 差折合为该仪器量程的百分数。
y
j Aa Ab 100o o
测量仪器采用允许误差来表示仪器准确度的级。通常 工程用仪器为0.5～4级；试验室用仪器为0.2～0.5级； 范型仪器在0.2级以上。 在选用仪器时，应在满足被测量要求的条件下，尽量 选择量程较小的仪器，一般应使测量值在满刻度的2/3 从以上为宜。
测量仪器可分为范型仪器和实用仪器：
范型仪器： • 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，对 它的保存和使用有较高的要求。
实用仪器：
• 试验室用仪器 • 工程用仪器
第四节 测量仪器的主要性能指标
主要性能指标
准确度 恒定度 灵敏度 灵敏度阻滞 指示滞后时间
组合测量
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。如用铂 电阻温度计测量介质温度。
非稳态和瞬变参数的测量
随时间不断改变数值的被测量，称为 非稳态和瞬变参数(或称动态参数)， 如过渡工况时内燃机的转速、功率等； 瞬变参数测量仪器的选择。
模拟测量与数字测量系统
模拟测量：被测物理量转换成模拟信号， 并最终以仪表指针的位置或记录仪描绘 的图形显示测量的结果。直观性强、灵 活。 数字测量：直接用数字形式表示结果。 能排除人为的读数误差。
第三节 测量仪器的组成和分类
一、测量仪器的组成
感受件 中间件 效用件
《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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验一温度传感器动态标定实验一．实验目的1．掌握热敏电阻传感器和热电偶传感器动态性能测试方法。
2．了解根据阶跃响应曲线求取传感器动态特性指标的方法。
3．熟悉测温传感器动态标定系统的结构、组成和使用方法。
二．试验装置1．被校热敏电阻传感器2．标准热电偶传感器及数字显示仪表3．被校热电偶传感器4．补偿导线及冷接点恒温器5．恒温水槽6．保温瓶7．恒温油槽或高温电炉8．大气温度计9.标准水银温度计2只10.数字存储示波器11.微型计算机（带GP-IB接口）三．实验原理传感器动态标定实验的任务是用动态激励信号激励传感器,使传感器产生动态响应,根据动态标定实验的结果求出一个近似的数学模型（如传递函数），来描述传感器的动态特性，并求出它的动态性能指标。
温度源为恒温水槽(或恒温油槽)，其温度值由标准水银温度计测出。
阶跃温度的幅值大小可以通过调节恒温水槽(或恒温油槽)的温度得到。
输出信号的阶跃响应由数字存储示波器记录，记录结果可由示波器观察，同时经RS-232或GP-IB接口进入计算机，由计算机内的软件包计算其动态数学模型与动态性能指标。
测取传感器的阶跃响应是获取传感器动态特性的方法之一。
阶跃响应的平稳性、快速性和稳态精度可用如下性能指标描述：时间常数T——输出上升到稳态值的63%所需要的时间。
响应时间T2——输出达到稳态值的95%或98%所需要的时间。
调节时间T s——在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带所用的最小时间。
峰值时间T p——阶跃响应曲线超出其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。
上升时间T r——阶跃响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需要的时间（对欠阻尼系统，通常指从0上升到稳态值所需要的时间）。
延迟时间T a——阶跃响应曲线上升到稳态值的50%所需要的时间。
超调量σ%——在阶跃响应过程中，超出稳态值的最大偏离量与稳态值的百分比。
σ%=[Y(T p)-Y(∞)]/Y(∞)稳态误差E ss——当时间t趋于无穷时，传感器阶跃响应的实际值（即稳态值）与期望值[即输入量X(t)]之差。
E ss=X(t)-Y(∞)上述性能指标中，延迟时间T a、上升时间T r和峰值时间T p均表征系统响应初始段的快慢；时间常数T、响应时间T2和调节时间T s表示系统过渡过程持续的时间，从总体上反映了系统的快速性；超调量σ%是反映系统响应过程的平稳性；稳态误差E ss则反映了系统复现输入信号的最终（稳态）精度。
四．实验方法和实验步骤（一）热敏电阻传感器的动态校准1．求取正阶跃响应：1）将被测温度传感器置于盛有冰水混合物的保温瓶内（温度为0℃），调节恒温水槽的温度为80℃，设置数字存储示波器的采样间隔。
2）待标准水银温度计示值稳定后，将被测温度传感器迅速插入水槽中，使温度传感器受到一个从0℃至80℃的阶跃温度的激励。
3）用数字存储示波器记录和显示传感器的阶跃响应曲线，由计算机读取传感器的阶跃响应数据，并形成数据文件。
2．求取负阶跃响应：1）将被测温度传感器置于恒温水槽中，调节恒温水槽的温度为80℃，设置数字存储示波器的采样间隔。
记录大气温度计的示值。
2）将温度传感器迅速插入盛有冰水混合物的保温瓶内，得到从室温至0℃的负阶跃温度的激励。
3）用数字存储示波器记录和显示传感器的阶跃响应曲线，由计算机读取传感器的阶跃响应数据，并形成数据文件。
（二）热电偶传感器的动态校准1）将被测热电偶温度传感器置于盛有冰水混合物的保温瓶内，调节补偿电路使输出热电势为0V，调节测量仪表使显示值为0℃，设置数字存储示波器的采样间隔。
2）使恒温油槽（或高温炉）保持在500℃，温度值由标准热电偶传感器测出，并由数字显示仪表显示。
3）将被测热电偶快速插入油槽（或高温炉）内，记录热电势的变化过程。
由计算机读取传感器的阶跃响应数据，并形成数据文件。
五．试验报告1．根据记录的热敏电阻温度传感器或热电偶温度传感器的动态校准实验数据，画出阶跃响应曲线。
2．根据实验曲线分别求出热电阻温度传感器或热电偶温度传感器的时间常数T和传递函数。
H(s)=K/(Ts+1)K——静态传递系数（当ω=0时）。
3．根据传感器阶跃响应分别求出延迟时间T a、上升时间T r、响应时间T2、调节时间T s和稳态误差E ss。
测量数据记录表热敏电阻温度传感器动态标定实验记录表(正阶跃响应)热敏电阻温度传感器动态标定实验记录表(负阶跃响应)热电偶温度传感器动态标定实验记录表(正阶跃响应)热电偶温度传感器动态标定实验记录表(负阶跃响应)实验二 压力表的静态标定实验一．实验目的1.学习压力表的静态标定方法。
2.了解压力表静态校准设备的基本工作原理及使用方法。
3.掌握压力表的非线性误差的计算方法。
二．实验装置1. B009型活塞式压力计2. 活塞式压力计用标准砝码一套3. 弹簧管式标准压力表4. 弹簧管式被校压力表5. 各种工具（扳手、螺丝刀等）三.实验原理压力测量装置的静态标定采用静重比较法，即标准砝码的重力通过已知直径和重量的柱塞作用于密封的液体系统，从而产生如下标准压力：221)(4D M M g P π+=式中 P －标准压力（Pa ）； g －当地的重力加速度（m/s 2）；M 1－标准砝码的质量（kg ）； M 2－柱塞的质量（kg ）； D －柱塞直径（m ）；此标准压力作用于压力传感器或压力表的敏感元件上，使压力测量装置产生相应的输出，根据产生的已知压力和测得的被校压力测量装置的输出，便可确定输入和输出的关系。
压力表静态特性测定原理是通过标准砝码，借助于活塞式压力计向被校压力表施加压力，压力指示值由标准压力表给出，根据标准砝码的标称值、标准压力表的指示值及被校压力表的指示值，便可得到被校压力表的在各校准点上的误差，从而绘出被校压力表的静态特性曲线、误差校正曲线，进一步计算静态特性曲线的线性度和迟滞误差。
四.实验方法和实验步骤1．将被校压力表和标准压力表装在活塞式压力计接头上，调节活塞式压力计至水平位置。
2．打开活塞式压力计通向活塞盘的切断阀和贮油器阀门，缓慢逆时针转动旋转手柄，将油缸的活塞退至最后侧（最大位置），使整个管道充满油液。
顺时针旋转手轮，将油压入油杯，观察是否有小气泡从油杯中升起，反复操作，直到不出现小气泡时为止。
当油泵吸满油后，关闭贮油器阀门，并分别打开通向被校压力表和标准压力表的阀门。
3．自零开始，以每次递增10kg/cm 2加载。
每次加载后，慢慢顺时针转动旋转手柄压缩油液，使油压逐渐上升。
当柱塞连同标准砝码在压力油的作用下上升到规定高度后（即砝码托盘下杆套底边位于活塞杆标记线位置），用手轻轻转动砝码托盘，使砝码和柱塞一同旋转，以减小柱塞与缸体之间的摩擦力。
记下此时载荷数及被校压力表和标准压力表读数，依次增加砝码重量直至标定载荷。
4．自停加最大载荷起，每次递减10kg/cm²。
每次减载后，慢慢逆时针转动旋转手柄，当柱塞连同标准砝码下降到规定高度后（即砝码托盘下杆套底边位于活塞杆标记线位置），用手轻轻转动砝码托盘，使砝码和柱塞一同旋转，记下载荷数和相应的被校压力表和标准压力表读数。
依次去掉砝码重量直至所加载荷为0。
五．实验报告1．将原始测量数据填入记录表格中。
2．绘制压力表的静态特性曲线、误差校正曲线标定曲线，计算线性度和迟滞误差。
3．计算被标定压力表的精度等级。
实验数据记录表实验三压力传感器的静态标定实验一．实验目的1.学习压电晶体传感器的静态标定方法。
2.了解压力传感器静态校准设备的基本工作原理及使用方法。
3.掌握压电晶体传感器的非线性误差的计算方法。
二．实验装置1.CY-YD-205 581型压电晶体传感器2.B009型活塞式压力计3.活塞式压力计用标准砝码一套4.弹簧管式标准压力表5. YE5850型电荷放大器6. FLUKE 8050A型数字电压表7. 高阻表8．各种工具（扳手、螺丝刀、高频起子等）三．实验原理与实验方法1.压电晶体传感器静态特性测定原理：压电晶体传感器的静态标定是根据静压平衡原理，借助于活塞式压力计向传感器施加压力，压力指示值由标准压力表指示，传感器随产生正比于力的负荷，此电荷量送至电荷放大器放大，放大后的信号以电压形式输出至数字电压表。
由此可测定压力与输出电压之间的关系和压电变换的线性度及灵敏度。
2．压电晶体传感器灵敏度测定原理传感器灵敏度可用下式表示： S Q=V0/pK式中：S Q——传感器灵敏度V0——电荷放大器输出电压（mV）；p——标准砝码值kg/cm2；K——电荷放大器的灵敏度（mV/pc），K=K1/K2K1——电荷放大器的电荷放大级增益控制旋钮指示值（mV/kg/cm2）；K2——电荷放大输出级控制旋钮指示值（pc/kg/cm2）；1pc=10-12库仑根据在各校准点测得的电荷放大器输出电压和施加的载荷以及标定过程中电荷放大器的灵敏度，利用上式进行计算，便可得到传感器灵敏度特性曲线。
四.实验步骤1．将压电传感器，电荷放大器系统方入烘箱中烘四小时以上取出，用高阻表测量传感器阻值。
此阻值应大于1012欧，不足此数应经烘干去潮后再进行测量，直至大于此值。
2．调整活塞式压力计至水平位置。
将传感器装在活塞式压力计接头上，并拧紧保证不漏油。
接好压电传感器与电荷放大器和数字电压表的信号线。
3．将电荷放大器的电荷灵敏度旋钮选在给定值。
打开电荷放大器及直流数字电压表的电源开关，预热十分钟。
观察放大器零位输出的漂移程度，调整放大器零点。
4．打开活塞式压力计贮油器阀门，按照要求加满蓖麻油并排除管道中的空气，然后缓慢逆时针转动旋转手柄，将油缸的活塞退至最后侧（最大位置），使整个管道充满油液，然后关闭贮油器阀门。
然后分别打开通向被校传感器和测量缸的阀门。
5．由零开始，每次按10kg/cm2依次递增加载。
每次加载后，慢慢顺时针转动旋转手柄压缩油液，同时用手轻轻转动砝码托盘，使砝码和柱塞一同旋转，以减小柱塞与缸体之间的摩擦力。
当柱塞连同标准砝码在压力油的作用下上升到规定高度后（即砝码托盘下标记位于刻度线位置），停止旋动手论，保持原位置不变。
记下加载后数字电压表和标准压力表的读数。
依次增加砝码重量直至所加砝码的载荷为100kg/cm2。
6．由100kg/cm2开始，每次按10kg/cm2递减载荷, 每次减载后，慢慢逆时针转动旋转手柄，同时用手轻轻转动砝码托盘，使砝码和柱塞一同旋转。
当柱塞连同标准砝码下降到规定高度后（即砝码托盘下标记位于刻度线位置），停止旋动手论，保持原位置不变。
记下减载后数字电压表和标准压力表的读数。
依次去掉砝码重量直至所加载荷为0。
五．实验报告1．将原始测量数据填入记录表格中。
2．计算传感器灵敏度，绘出传感器灵敏度特性曲线。