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（30X1）

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。P5

2、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。P5

3、二阶测量系统的阻尼比通常控制于ξ=0.6~0.8,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t s和最大过冲量A d 。P18

4、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。P109

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。P161

9、扩大测功机量程的方法有：采用组合测功机、采用变速器。P208

10、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。

二、名词解释(5X4)

1、什么是测量仪器或测量系统的动态特性分析？作用？

答：P11，测量仪器或测量系统的动态特性分析就是研究测量时所产生的误差。

它主要是以描述在动态测量过程中输出量和输入量之间的关系。

2、何为霍尔效应？

答：（参考）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U H(V),这一现象叫做霍尔效应。P90

3、何为亮度温度？

答：在波长为λm的单色辐射中，若物体在温度T时的亮度Bλ和绝对黑体在温度为T s时的亮度B Oλ相等，则把T s称为被测物体的亮度温度。

4、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。

三、简答题(5X4)

1、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？

答：阶跃信号从一个稳定的状态突然过过渡到另一个稳态，对系统是一个严格的考验，（比其它输入信号更）易暴露问题。P17

2、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。

3、为什么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？P110

答：感温元件的质量和比容越小，相应越快，故在测量瞬时温度时采用时间常数小的感温元件；反之时间常数越大相应越慢，感温元件的温度越接近平均温度，故测量平均温度时采用时间常数大的元件。

4、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~P144

四、计算题3X10

时τ/s 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600

温度t/o C 305 284 260 241 223 198 181 160 140 118

1）写出温度随时间的线性回归方程。

解：（tip:可用计算器）

2）求铁块降至室温(t=20 o C）的时间。

解：（略）

2、某压力表精度为1.5级，量程为0~2.0MPa，测量结果显示为1.2MPa，求：

1）最大引用误差. 解：最大引用误差δnm=1.5%

2）可能出现的最大绝对误差△m 解：△m=±2×1.5%=±

0.03MPa

3）示值相对误差δxδx=×

100%= ×100% =2.5%

3、采用热电偶测温度的时候，是将电动势转化为响应的温度而工作的。已知测温计显示的两

端电势差为E(t,t0),而当温度为t0时显示的电势差为E(t0,0),求当温度为t时实际电动势

E(t,0)（借此得到实际温度）是多少？

答：（汗~~）

一．填空（每空1分，共30分）

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，测量方法可以分为直接测量，间接测量和组合测量。

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。

4.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。

5.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。

6.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。

7.自感式电感传感器分为变气隙式、变截面式和螺管式。

8.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。

9.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。

10.热力学温标T和摄氏温标t的转换关系T=t+273.15

11.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。

12.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。

13.常用的量计的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管等。

二．名词解释（每题5分，共20分）

压阻效应（P66）

答：很多固体材料在受到应力作用后，电阻率发生变化，这种效应叫做压阻效应。

热电现象（79）

答：两种不同导体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，这种现象叫做热电现象。

光生伏特效应（84）

答：在光线作用下使物体产生一定方向电动势成为光生伏特效应。

辐射温度

答：温度为T的物体全辐射出射度M等于温度为Ts的绝对黑体全辐射出射度M0时，则温度Ts称为被测物体的辐射温度。

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。

三．简答（每题5分，共20分）

1、测量仪器按照用途可以分为哪两类？其特点为？（P4）

答：测量仪器按其用途可以分为范型仪器和实用仪器两类。

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。特点是精确度高，对它的保存和使用有较高要求。

实用仪器是供实际测量使用的仪器。又可以分为试验室用仪器和工程用仪器。特点是前者需要提供标定资料后者不需要，前者比后者有更高精确度。

2、简述常用消除系统误差的具体方法。（P27）

答：（1）交换抵消法；（2）替代消除法；（3）预检法

3、简述电阻式传感器的基本原理。(P63)

答：基本工作原理是将物理量的变化转换成敏感元件电阻值的变化，在经相应电路处理后，转换成电信号输出。

4、热电偶冷端温度补偿的方式有哪几种？

答：冷端温度恒温法，冷端温度补偿器法，冷端温度校正法和补偿导线法。

5、简述液柱式压力计的误差来源。（P123）

答：1.环境温度变化的影响；2.重力加速度变化的影响；3.毛细现象的影响；4.其他误差，如安装误差，读数误差。

四、计算题（每题15分，共30分）

1、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

2、用镍镉—镍硅热电偶测温时，其冷端温度ts=30°C，用直流电位差计测得热电动势为E AB(t,30)=38.5mV,求实际温度为多少？（请看P82冷端温度校正法）