熱力測試技術(shù)基礎(chǔ)習題

1、熱力測試技術(shù)基礎(chǔ)習題第二章測量的基本概念名詞：測量、直接測量、間接測量、等精度測量，誤差、 誤差分類（絕對誤差和相對誤差）系統(tǒng)誤差、隨機誤差、標準誤差，殘差、有效數(shù)字、極限誤差。簡答：1. 簡述測量的分類，直接測量方法的分類（直讀、差值、零位、替代） 測量方法分為直接測量法、間接測量法、組合測量法；直接測量法分為直讀法、差值法、零位法、替代法；2. 誤差按表示方法、按性質(zhì)和按產(chǎn)生原因分類與含義按誤差的表示方法分為絕對誤差、相對誤差；按誤差的性質(zhì)分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差、過失誤差；3. 理解精密度、準確度、精確度三者的關(guān)系精密度高的準確度不一定高；準確度高的精密度不一定高；但精度高的，精密度和準確

2、度都高；4. 系統(tǒng)誤差的特點和來源系統(tǒng)誤差的特點：測量條件中所引起的誤差， 是由于某些出現(xiàn)規(guī)律及影響程度都可以確 定的因素引起。判斷：正確的測量結(jié)果中不應(yīng)包含系統(tǒng)誤差（X）系統(tǒng)誤差的來源：儀器誤差，環(huán)境誤差，測量者誤差，測量方法誤差5. 隨機誤差分布規(guī)律與四個特點隨機誤差分布規(guī)律：正態(tài)分布隨機誤差四個特點：單峰、有界、對稱、相互補償計算：有限測量次數(shù)中的隨機誤差計算（間接、直接）第三章測試儀表基本知識名詞：測試儀表、儀表精度、靈敏度、靈敏度阻滯、時滯，傳遞函數(shù)，動態(tài)誤差 簡答：1. 測試儀表的組成和功能測試儀表的組成：傳感器、傳輸元件和處理元件、顯示器; 測試儀表的功能：變換功能、傳輸功能、顯

3、示功能；2. 儀器傳感器滿足的三個條件是什么隨被測參數(shù)的變化而發(fā)生相應(yīng)的內(nèi)部變化（即輸出信號）； 只能隨被測參數(shù)變化而發(fā)出信號或其輸出為被測信號的函數(shù); 變換器輸出信號與被測參數(shù)這間必須是單值的函數(shù)關(guān)系；3. 儀表精度定級與選用原則，并舉例說明數(shù)字小，相對誤差小，精度高；數(shù)字大，相對誤差大，精度低； 儀表精度等級規(guī)定了在滿量程使用條件下，最大誤差不得超過的數(shù)值;定級原則取上限（精度低的）；選用原則取下限（精度高的）；測量精度:儀表精度:4. 測量精度與儀表精度的區(qū)別，舉例說明y Am m：最大絕對誤差l Am儀表測量范圍 l :被測量值估計量5.測量儀表的動態(tài)特性與動態(tài)誤差動態(tài)特性：指當輸入信

4、號隨時間變化時，輸出與輸入信號之間的關(guān)系；動態(tài)誤差：儀表在動態(tài)下讀數(shù)值和在同一瞬間被測量真值之間所存在的差值;6. 什么是阻尼比？為什么多選為0.707)2二階儀器動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述:my cy kyf (t)定義3 0：0定義二階儀器的阻尼比Zc7.畫出一階儀器階躍輸入的響應(yīng)圖并分析時間常數(shù)的作用71 07 / / W/ 一0圖m -階僅洲階瞬應(yīng)T = Tj + 7*2 =?！毙?幾8.給出二階系統(tǒng)的正弦輸入的頻率響應(yīng)圖，并會簡單分析計算：儀表精度的選用，儀表精度定級，測量次數(shù)計算第四章溫度測量名詞：熱電效應(yīng)，電阻溫度系數(shù)簡答：1. 攝氏溫標、華氏溫標、絕對溫標三種溫標的概念以及如何換算華氏

5、溫標：32° 標準大氣壓下冰的熔點；212° 標準大氣壓下水的沸點；32212°分成180分，每一等分為華氏1度， t C =(T-273.15)K=( 1.8t+32 )° F;2. 常用測溫方法及特點玻璃管式液體溫度計：工作液體的熱膨脹：水銀、酒精、甲苯等；壓力式溫度計：氣體或液體受熱后壓力變化的原理而制成的； 熱電偶溫度計：利用兩種不同金屬的熱電效應(yīng)的原理來測量； 熱電阻溫度計：利用導(dǎo)體和半導(dǎo)體受熱后電阻值變化性質(zhì)；limlim3Slimlim100%(P=99.73%)以符號。L(1lim )F表示;光學(xué)高溫計和輻射高溫計：高溫物體熱輻射t光學(xué)設(shè)

6、備分析光譜t輻射強度t溫度3.熱電效應(yīng)四個定律名稱及內(nèi)容均勻?qū)Ь€定律：同一材料不管截面或溫度梯度如何，其 內(nèi)部不會產(chǎn)生熱電勢中間導(dǎo)體定律：熱電偶回路若有中間導(dǎo)體，只要 中間導(dǎo)體兩端溫度相同 ，則 對 熱電偶 回路的總熱 電動勢無影響 ；中間溫度定律：在熱電偶回路中，如果熱端溫度為 t ，冷端溫度為 t 0，中間溫度為 t n， 則熱電偶回路的總電勢(t,t 0)等于t與tn熱電勢(t,t n)和tn與to熱電勢(tn,t 0)的代數(shù) 和：E ( t,t 0)=E ( t,t n ) +E ( tn,t 0 )；標準電極定律：如果兩種導(dǎo)體AB分別與第三種導(dǎo)體 C組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知，

7、則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就已知；t,t0EBC t,t0eAC teBC teAC t0eBC t0t,t0EAC t,t0EBC t,t04. 為什么要進行冷端補償？四種補償方法熱電偶的分度是在冷端溫度為 0C時進行的，科學(xué)工作者將各種材料的熱電勢均進行測 試，制成圖表供使用；實際使用時，難于保證 0C,需采取措施消除冷端實際溫度與分度時 0C不同而引起的誤差；冷端恒溫法：冷端放入冰水混合物的容器中，容器溫度保持0C不變冷端溫度校正法： 如果冷端溫度固定為 t 0時進行的， 就可從分度表中查出 E(t,0) ， E(t 0，0) ，即可按前述進行校正。補償導(dǎo)線法 : 常將

8、冷端和測量儀表放置在遠離熱源的地方，這需要將熱電偶的一段延伸 出來，這種方法對貴金屬制成的熱電偶不經(jīng)濟，因此用熱電性能與主熱電偶相同或接近 的補償來代替昂貴的熱電偶電極實現(xiàn)。補償電橋法 : 采用電橋式冷端溫度補償器，可使冷端溫度變化自動得到補償5. 熱電偶三種保護結(jié)構(gòu)與特點露頭式：響應(yīng)快； 絕緣型：防護好； 接地型：介于兩者之間；6. 熱電阻工作原理與溫度系數(shù) 原理：導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度變化而變化；導(dǎo)體熱電阻特性： Rt R0(1t)Rt :溫度t時的電阻；R0:溫度0C時的電阻；a:導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)；電阻溫度系數(shù)：在某溫度間隔內(nèi)，溫度變化單位溫度時的電阻相對變化量，單位為Q /C7

9、. 熱電偶和熱電阻大致測溫范圍熱電偶：-2001800 C；熱電阻：-120500 C8. 熱電阻易于產(chǎn)生誤差的原因 熱電阻受熱后產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而造成誤差：熱電阻絲很細，受熱后不能自由膨脹就會產(chǎn)生內(nèi) 應(yīng)力，因而使其電阻值發(fā)生變化而造成誤差，避免方法：定期校正； 熱電阻引線造成的誤差：引線電阻限制在一定范圍內(nèi)； 電阻線圈因有電流流過而引起的誤差：控制通過電阻線圈的電流； 由于絕緣不好而造成的誤差：定期檢查電阻引線的絕緣電阻；9. 簡述輻射式測溫的幾種方法和原理單色輻射式光學(xué)溫度計：利用亮度代表輻射能，700C以上發(fā)可見光；全輻射高溫計：測全部輻射能；比色高溫計：兩種不同波長輻射強度的比值；紅外測溫儀

10、：測紅外光，700以下無可見光，同光電高溫計；10. 接觸式溫度計的誤差來源及改進措施安裝誤差；熱電偶與被測表面接觸方式不同引起的誤差熱幅射引起的誤差；感溫器熱傳導(dǎo)引起的誤差；氣體流動所引起的測溫誤差；接觸式靠熱交換測溫，因熱慣性而存在時滯； 第五章壓力測量名詞：表壓力、真空度、壓電效應(yīng)、壓電常數(shù)、居里點、靜壓、動壓 簡答：1. 三種壓力概念及如何換算（表壓力、絕對壓力、負壓力）表壓力：Pa=P-Po（ P：絕對壓力；Po：大氣壓）；負壓力：Pb=P>P （ P:絕對壓力；F0：大氣壓）；2. 簡述壓力傳感器分類、工作原理液柱式壓力計：利用液柱高度測壓；機械式彈性壓力計：以各種形式的彈性

11、元件受；電子式壓力傳感器：結(jié)構(gòu)t外力變形t電荷、電阻、電容、電感的變化t放大器t顯示裝置；3. 簡述上止點測試的幾種方法靜態(tài)測定法：停機劃線法；磁電法；接觸法；光點法；閃電停像法；動態(tài)測定法：電容法；壓縮線法；4. 簡述示功圖測試的誤差分析測壓通道引起的誤差（改變了發(fā)動機原有工作狀態(tài)，滯后和腔振）；上止點位置引起的誤差（是根據(jù)示功圖進行放熱率、平均指示壓力）；溫度變化引起的誤差 （壓力傳感器對溫度的變化很敏感，尤其是壓電元件的壓電常數(shù)因溫度的變化而改變，是測量時的輸出發(fā)生飄移。傳感器在測試時的冷卻條件，可采用帶溫度 補償片的壓電傳感器，以消除氣缸內(nèi)燃氣高溫帶來的影響）； 第六章流速測量1. 流

12、速測量常用儀器、原理1 v2動壓管（皮托管）可壓縮氣體等熵流動的能量方程：P0 P式中：P0氣2體總壓；P氣體靜壓；P氣體密度；V液體或氣體流速；£壓縮修正系數(shù)， 對于液體：£ =0 ；熱線風速儀：利用被電流加熱而置于氣流中的感受元件“熱線”的熱量散失強度與氣流速度大小之間的關(guān)系來測定流速；多普勒激光測速儀：當激光照射到跟隨被測氣體一起流動的微粒上時，激光被運動的粒子所散射，其散射光對入射光的頻率偏移與流體速度成正比，測定散射光的頻率偏移量，便可求得被測流體速度；粒子圖像測速技術(shù)：測量示蹤粒子在厶t內(nèi)的位移來計算流體速度，位移信息是t和t+ t時刻的粒子圖像，采用激光器發(fā)射

13、的脈沖光照明流場，利用示蹤粒子的散射光成像，并 拍攝粒子圖像；2什么是恒溫法、恒流法熱線風速儀恒流法：v=f（Tw）電源以恒值電流對熱線加熱，使熱線的過熱度比周圍被測氣流溫度約 高100200C，因此熱線向測量點周圍氣流散熱，其散熱量的大小，當其它條件保持固定不 變時，僅為氣體流速的單值函數(shù)；恒溫法v=f（I）:測量過程中，通過伺服機構(gòu)，使熱線的溫度始終保持在比測量上周圍 氣流溫度高某一恒定值。 隨著被測氣流流速的變化，熱線向氣體的散熱量也必然發(fā)生相應(yīng)的改變，為使熱線的溫度始終保持為給定的恒定值，通過伺服機構(gòu)隨時調(diào)節(jié)流徑熱線的電流值；3. 簡述多普勒測速的幾種方法和原理參考光束；單光束（雙散射

14、）；雙光束（單散射）； 第七章流量測量1. 流量計的分類及典型儀器容積式：單位時間充滿某一定容積的次數(shù)，即qv=nV=f（n）:橢圓齒輪，腰輪（羅茨）,刮板式，伺服式容積，皮模式，轉(zhuǎn)筒流量計；速度型：根據(jù)流體一元流動的連續(xù)方程，通過測量流速或與流速有關(guān)的物理量來計算流量，即qv= f（v）:差壓式，轉(zhuǎn)子式，渦輪式，電磁式，超聲波流量計，靶式，渦街，層流 明渠；質(zhì)量型：測量與流體質(zhì)量有關(guān)的物理效應(yīng)為基礎(chǔ)：直接式，推導(dǎo)式，溫度壓力補償式；流速法測量流量；2. 壓差、浮子、渦輪等流量計的原理與特點壓差：流體通過測量管道中節(jié)流元件時，流線和流速發(fā)生變化， 在節(jié)流元件前后產(chǎn)生壓差，該壓差與流量流速成正比

15、。測得壓差，通過計算可得到流量；轉(zhuǎn)子：通過改變節(jié)流面積，使得流體的動壓不變，即總靜壓差不變，也叫浮子式；渦輪：渦輪葉片受流動沖擊而轉(zhuǎn)動，測轉(zhuǎn)速；3. 壓差式流量計的流量系數(shù)與誰有關(guān)，如何變化qvd2其中:d-節(jié)流元件的孔徑m）；a -流量系數(shù)與P -節(jié)流元件入口前的空氣密度（kg/m3 ）; P-節(jié)流元件前后壓力差（Pa）；£ 膨脹校正系數(shù)，由 P和P0決定。第八章液位測量1. 液位計的典型儀器電容式液位計；電阻式液位計：電接點液位計；熱電阻液位計；光纖液位計：全反射型光纖液位計；浮沉式光纖液位計；2. 電容式液位計工作原理液位變化，電極間充填液體的介電常數(shù)發(fā)生變化，引起電容變化；3

16、. 了解電阻式液位計和光纖液位計的典型種類電阻式液位計：電接點液位計：禾U用物質(zhì)液態(tài)和氣態(tài)的電阻率相差懸殊的特性指示液位；熱電阻液位計：利用熱電阻絲在液體和氣體中的換熱系數(shù)不同溫度不同導(dǎo)致電阻改變來 指示液位；光纖液位計：全反射型光纖液位計： 在空氣中符合全反射條件， 接受光強大；在液體中不符合全反射 條件。棱鏡一浸入液體，大部分入射光進入液體，接受光強驟減；浮沉式光纖液位計：浮子，重錘，鋼索，計數(shù)齒盤。齒盤轉(zhuǎn)過的齒數(shù)與液位成正比； 第九章轉(zhuǎn)速、扭矩和功率測量1. 水力、電力、電渦流測功的工作原理與工作特性描述與分析（畫圖）水力測功器：利用運動物體與水之間摩擦阻力來吸收發(fā)動機的功率；電力測功器

17、：定子由電源激磁轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子受相反力矩，外殼固定，電流帶走 能量；電渦流測功器：激勵繞組通直流電流，形成的閉合磁路，感應(yīng)子外圓為齒狀，旋轉(zhuǎn)時磁通密度不斷變化，在渦流環(huán)表面產(chǎn)生渦電流，變成熱量由冷卻水帶走，轉(zhuǎn)子受到一個與轉(zhuǎn)向"t& io-i M圖喑m沖輛胄rf：的轉(zhuǎn)Hat裁CW440D-1500/6500 型測功機特性曲線350030002500)2000 m(1500 矩 扭10005000相反的力，形成制動力矩;500450400350W 300(250率2001501005000 少0 50° 護胃 1200 #0 浮0 2(P0 2護 00 理 00

18、6)0)00 少轉(zhuǎn)速(r/min )| 功率亠扭矩2. 簡述測功機與發(fā)動機配合工作的穩(wěn)定條件測功器扭矩曲線越陡，其穩(wěn)定性越好；3. 測功機的選型依據(jù)如圖所示4. 了解常用扭矩測量儀的工作原理鋼鉉轉(zhuǎn)矩儀：根據(jù)彈性扭曲的變形引起鋼鉉伸縮，從而使鋼鉉振動的固有頻 率發(fā)生變化來測量轉(zhuǎn)矩；相位差式：在彈性變形范圍內(nèi)，利用彈性軸間隔一定長度的兩個端面上所產(chǎn) 生扭轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)矩成正比；應(yīng)變式：利用應(yīng)變原理，當被測軸承受轉(zhuǎn)矩時，其產(chǎn)生切應(yīng)力，而最大應(yīng)力發(fā)生在軸的外圓周面上。兩個主應(yīng)力軸線成45°和135 °夾角，通過測量粘貼在主應(yīng)力方向上的應(yīng)變片的應(yīng)變值來測量轉(zhuǎn)矩；磁致伸縮式：利用鐵磁物體的磁

19、導(dǎo)率在機械力的作用下發(fā)生顯著變化，拉應(yīng)力下，其磁 導(dǎo)率增加，壓應(yīng)力下磁導(dǎo)率減??；5. 光電、磁電和霍爾測速方法的原理與特點被測軸旋轉(zhuǎn)齒輪上每個齒磁電式轉(zhuǎn)速表：利用電磁感應(yīng)原理將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電脈沖信號經(jīng)過磁電式測速傳感器感應(yīng)線圈時，輸出一個脈沖信號，由電子計數(shù)器接受信號，并對其實行放大整形、控制、記數(shù)及顯示等；光電式轉(zhuǎn)速表：利用光電轉(zhuǎn)換原理將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，分為透光式，反射式;霍爾傳感器式轉(zhuǎn)速表：通電的霍爾元件有磁場作用時在另兩端產(chǎn)生電壓；第十章內(nèi)燃機排氣成分測定與分析1. 常用的發(fā)動機尾氣取樣方法直接取樣法：取樣探頭插入發(fā)動機排氣管內(nèi)直接采集部分廢氣，然后進行分析的方法, 叫直接取樣法，連

20、續(xù)直接采樣與非連續(xù)直接采樣;全量取樣法；稀釋取樣法；定容取樣法：CVS法是一種稀釋取樣法，它利用一定比例的周圍空氣對汽車排氣進行連續(xù)稀釋，因而一種接近于汽車排氣向大氣中擴散的實際過程的取樣方法；2. 簡述各氣體成份的測試方法及原理（CH CO CQ、NOx 02）0含量測量：順磁分析儀，氧化鋯氧量分析儀；CH的測量：氫火焰電離檢測器；CO CO的測量：不分光紅外分析儀；NOx的測量：化學(xué)發(fā)光檢測器；3. 煙度測量有幾種方法，原理是什么？典型煙度儀有哪些？透光度法；利用煙氣對光的吸收作用，即通過測量光從煙氣中的透過度來確定煙度；濾紙法：用濾紙收集一定量的煙氣， 再通過比較濾紙表面對光的反射率的變

21、化來測量煙 度的，這種方法也叫反射法；哈特里奇煙度計：讓部分排放氣體連續(xù)不斷地流經(jīng)測量管；是一種典型的透光式煙度計，其煙度分度方式為：0表示無煙（通常用干凈空氣的透光度標定），100表示全黑（透光度為0）；PHS煙度計：是一種透光式煙度計，不同的是，它將被測對象的全部排放氣體都導(dǎo)入其 檢測部分；波許煙度計：是一種典型的濾紙式煙度計，由定容采樣泵（抽氣泵）和檢測儀兩部分組成，抽氣泵從排放氣體中抽取固定容積的氣樣，并讓氣樣通過裝在夾具上的濾紙，使氣樣中的碳煙沉積在濾紙上，由于抽取的氣樣數(shù)量（容積）恒定，故濾紙被染黑的程度（簡稱黑度） 能夠反映氣樣中所含碳煙的濃度；馮布蘭德煙度計：是一種濾紙式煙度計，不同的是，馮布蘭德煙度計采用帶狀濾紙，通過相應(yīng)的濾紙傳送裝置，可以實現(xiàn)碳煙的連續(xù)測量，通過調(diào)節(jié)