熱物理量測技術(shù)復(fù)習(xí)

1、緒論1、 測量系統(tǒng)的基本概念、基本組成傳感器、信號處理、信號調(diào)理器應(yīng)該對其他的信號輸入不敏感。2、 誤差的性質(zhì)和分類誤差是指“測量值”與所測量“真實值”的差異。系統(tǒng)誤差：在相同條件下的多次測量，其誤差的絕對值和符號保持恒定，或誤差隨條件的改變而按某一確定的規(guī)律變化。用準(zhǔn)確度表征。隨機誤差：在相同條件下多次測量同一量，其誤差的絕對值和符號的變化，時大時小、時正時負(fù)，具有低償性，但沒有規(guī)律性。用精度表征。過失誤差：在相同條件下多次測量同一量，其誤差的絕對值和符號具有偶然性，沒有低償性，也沒有規(guī)律性。如記錄數(shù)據(jù)錯誤產(chǎn)生的誤差。3、 測量結(jié)果的精密度：對統(tǒng)一被測量進行多次測量所得的測定值重復(fù)一致的程度

2、，或者說測定值分布的密集程度 , 稱為測量的精密度。精(密)度反映隨機誤差的影響 , 隨機誤差愈小 , 精密度愈高。測量結(jié)果的準(zhǔn)確度：對同一被測量進行多次測量 , 測定值偏離被測量真值的程度稱為測量的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度反映了系統(tǒng)誤差的影響 , 系統(tǒng)誤差愈小 , 準(zhǔn)確度愈高。測量結(jié)果的精確度：準(zhǔn)確度+精密度4、 誤差估計方法： 5、 計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）：精度、儀器可測范圍、信號范圍信號調(diào)理模塊計數(shù)器定時器6、 靜態(tài)響應(yīng)、動態(tài)響應(yīng)。溫度1. 溫度描述的是什么？為什么是內(nèi)涵量？溫度是表征物體的冷熱程度的物理量；描述系統(tǒng)不同自由度間能量分布的物理量；描述分子無序運動的平均動能。

3、內(nèi)涵量：不具有疊加性。2. 溫標(biāo)、90國際。溫標(biāo)：用來衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度。三要素：固定點定義、內(nèi)插公式和內(nèi)插儀器。目前實行：1990年國際溫標(biāo)ITS-90.3. 膨脹式溫度計。原理：物體熱脹冷縮玻璃液體溫度計：感溫泡+毛細管+刻度標(biāo)尺。壓力式溫度計：溫泡+毛細管+彈性元件。雙金屬溫度計：熱膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片牢固結(jié)合在一起。4. 電阻溫度計。熱敏電阻溫度計：熱敏電阻（電阻值隨其溫度呈指數(shù)變化的半導(dǎo)體熱敏感元件） 金屬熱電阻：1）鉑熱電阻（化學(xué)穩(wěn)定性、線性關(guān)系與重復(fù)性好）13.8033K961.78；2）銅熱電阻（價格低）-50150；3）鎳熱電阻（無互換性）5. 熱電偶溫度計：工作原理：導(dǎo)

4、體的熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）包含哪些電勢：接觸電勢（電子密度大的導(dǎo)體的自由電子向電子密度小的導(dǎo)體擴散 ，珀爾帖電勢）；溫差電勢（溫度高的一端電子能量大，則電子從高溫端跑向低溫端的數(shù)量多，而返回的數(shù)量少，最后達到平衡，湯姆遜電勢）總熱電勢計算方法：四個應(yīng)用定則：1）均質(zhì)導(dǎo)體定則（內(nèi)容：由一種均質(zhì)導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)所組成的閉合回路,不論導(dǎo)體的截面積和長度如何，及導(dǎo)體各處溫度分布如何, 都不能產(chǎn)生熱電勢。應(yīng)用：熱電勢大小只取決于材料、冷熱端溫度,而與熱電極材料的長短與其上溫度分布無關(guān)。）2）中間導(dǎo)體定則（內(nèi)容：在熱電偶回路中接人中間導(dǎo)體(第三種導(dǎo)體)，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相等，則中間導(dǎo)體的接入對回路總電

5、動勢沒有影響。）3）組合定則（參考電極定則）（內(nèi)容：若給出AC(如銅-鐵)和CB(如鐵-康銅)熱電偶的熱電勢，則可推導(dǎo)出AB(銅-康銅)熱電偶的熱電勢。）4）中間溫度定則（應(yīng)用：為參考端修正和使用補償導(dǎo)線提供了理論基礎(chǔ)）測溫線路圖：串并聯(lián)測溫原理：熱電偶分類：標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶+非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶；貴金屬熱電偶+賤金屬熱電偶。8種中5種(含T和K型)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的類型、名稱、正負(fù)極材料：S型：鉑銠10-鉑，單鉑銠熱電偶；準(zhǔn)確度最高、穩(wěn)定性最好；靈敏度低。R型：鉑銠13-鉑。B型：鉑銠30-鉑銠6，雙鉑銠熱電偶；最高使用溫度1800攝氏度。K型：鎳鉻-鎳硅熱電偶；目前用量最大的賤金屬熱電偶。N型：鎳鉻硅-鎳

6、硅熱電偶。J型：鐵-銅鎳熱電偶。E型：鎳鉻-銅鎳熱電偶；電動勢最大，靈敏度最高。T型：銅-銅鎳熱電偶；最佳的測量低溫的賤金屬熱電偶。特點：互換性好，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，經(jīng)濟耐用，體積小和容易維護的優(yōu)點；-20018006. 普通工業(yè)用熱電偶由哪幾部分組成，每部分的功能？熱電極：絕緣管：固定熱電極、絕緣保護管：保護熱電極接線盒：7. 鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶是將熱電偶絲和絕緣材料一起緊壓在金屬保護管中制成的、可以彎曲的熱電偶。特點：撓性好、可以彎曲；長度可以很長；機械強度、耐壓抗震性能好。8. 補償導(dǎo)線、參考端及相關(guān)測溫電路。補償導(dǎo)線：中間溫度定則。參考端：冰點式參考端；恒溫槽式參考端；室

7、溫式參考端9. 輻射測溫的優(yōu)勢。高溫物體或?qū)ο螅粺o法接觸物體或運動物體；導(dǎo)熱系數(shù)小或熱容量很小的物體；響應(yīng)時間很短；極小表面或極大表面；不會破壞溫度場；軍事；醫(yī)學(xué)診斷。10. 紅外大氣窗口。大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對35微米和814微米等波段的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。11. 黑體及實際物體的輻射亮度表達。；12. 寬波段輻射溫度計的溫度修正關(guān)系。（T實際物體的輻射溫度；TT顯示值）；13. 紅外探測器，不同類型的原理?！緹崽綔y器】原理：基于入射輻射與探測器相互作用時引起探測元件的溫度變化，進而引起探測器中與溫度有關(guān)的電學(xué)性質(zhì)的熱電效應(yīng)。類

8、型：熱電堆型；熱敏電阻型；熱釋電型?！竟馓綔y器】原理：基于入射輻射與探測器相互作用時，激發(fā)電子躍遷而產(chǎn)生的光電效應(yīng)。類型：光導(dǎo)型（光敏電阻，靈敏度高，響應(yīng)快，探測器必須冷卻）；光生伏特型（光電池，相應(yīng)時間更短，不需冷卻）。14. 接觸式溫度測量引起測溫誤差的原因：破壞原有的溫度場；存在熱流；M>0.2時氣動加熱；動態(tài)誤差；化學(xué)（貴金屬鉑的催化作用）【低速氣流溫度測量】溫度計的導(dǎo)熱對測量的影響（，其中，；mL的物理意義：換熱量/導(dǎo)熱損失）。減小溫度計導(dǎo)熱誤差的措施：1）增大長徑比；2）提高溫度計根部溫度；3）強化h，弱化；4）采用放氣式熱電偶。輻射屏蔽罩。粗細雙測量端熱電偶：+?！靖咚贇饬?/p>

9、溫度測量】插入氣流的溫度計是擾動源，測得的是升高了的溫度。靜溫：氣流無序動能。動溫：氣流有向動能?？倻?gt;有效溫度>靜溫?！緞討B(tài)溫度測量】忽略導(dǎo)熱和輻射誤差后：時間常數(shù)定義：動態(tài)相應(yīng)方程：=>減小動態(tài)誤差的方法：減小時間常數(shù)15. 光譜輻射溫度計只測量狹窄波長范圍下的輻射能。將光譜輻射亮度用維恩公式表示。感知的是被測物體的亮度溫度。；16.思考題：X1.不論測量高速氣流還是低速氣流的溫度，只要流過溫度計的氣流速度足夠大，測量誤差就??？答：否。只是增大了對流h，還有導(dǎo)熱誤差、輻射誤差、氣動發(fā)熱誤差。X2.高速氣流的靜溫T、總溫T*與有效溫度Tg之間存在關(guān)系：T>T*>

10、Tg？X3.測量固體表面溫度時，等溫線布置熱偶絲的主要目的是為了減小溫度測量的導(dǎo)熱誤差？X4.三種紅外溫度計的響應(yīng)速度從快到慢的排列順序為：熱偶型紅外溫度計、光生伏特型(光電池)紅外溫度計、光導(dǎo)型(光敏電阻)紅外溫度計？X5.大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對35微米和814微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。X6.采用裸露的熱電偶測量燃燒產(chǎn)物的溫度，若熱電極材料為貴金屬，應(yīng)注意什么？答：鉑有催化作用。X7. 質(zhì)量、時間、長度等物理量為“內(nèi)涵量”，溫度比較特殊而是“廣延量”。不論該命題對或錯，均須簡要說明原因。X8. 說明熱電偶測溫中的中間導(dǎo)體定則的物

11、理含義。有何應(yīng)用？X9. 補償導(dǎo)線的作用是什么？X10. 熱電偶串聯(lián)接法，又稱什么？畫出熱電偶串聯(lián)接法的測溫線路圖，并說明所畫的圖中由幾對熱電偶組成？請舉兩個例子說明熱電偶串聯(lián)接法的應(yīng)用場所。X11. 如何理解高速氣流溫度測量中的有效溫度Tg。答：氣流滯止：動能=> 溫度升高=> 散熱(通過導(dǎo)熱、對流與輻射)=> 減少溫升=> 最后平衡于Tg。X12. 在接觸式溫度測量中，有哪些誤差來源。X13. 給出了低速氣流溫度測量的導(dǎo)熱誤差，其中m2L2 =hPL2/(kA)，而h、P、A、L、k分別為溫度計對氣流的對流換熱系數(shù)、橫截面的周長和面積、溫度計長度、材料導(dǎo)熱系數(shù)。說明

12、mL的物理含義，采取哪些措施可以減小溫度測量的導(dǎo)熱誤差。X14. 列舉出8種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，并注明分度號與熱電極材料的正負(fù)。X15. 熱電偶測溫的基本線路是什么？熱電偶并聯(lián)測溫線路有何用處，制作時有何要求？(要求給出線路圖)X16. 目前，溫度測量中采用的國際溫標(biāo)？X17. 請列舉出四種測溫用熱電阻名稱，它們可用于測量溫度的共同點是什么X18. 給出熱電偶測溫的四個定則的名稱，并說明T型熱電偶可以采用焊錫焊接的依據(jù)。X19. 給出速度誤差和復(fù)溫系數(shù)的基本定義。答：恢復(fù)系數(shù)：動能恢復(fù)為熱能的程度速度誤差：X20. 說明熱電偶的測溫原理，畫出包含補償導(dǎo)線的測溫線路圖，測溫回路中的總熱電勢由哪些電勢組成

13、？這些電勢的形成機理？若參考端的溫度不是0，如何根據(jù)參考端溫度及測溫回路的熱電勢計算被測溫度？在熱電偶測溫中要注意哪些誤差來源？答：誤差來源？X21. 什么是導(dǎo)體的“熱電效應(yīng)”？用文字和圖說明熱電偶熱電勢中接觸電勢與溫差電勢的產(chǎn)生機理。試說明均質(zhì)導(dǎo)體定則與中間導(dǎo)體定則的實際應(yīng)用價值。解：導(dǎo)體的熱電效應(yīng)亦稱塞貝克(SeeBeck)效應(yīng)，由兩種不同的導(dǎo)體A和B構(gòu)成回路，回路中的兩端溫度不同，即TT0時，回路中會產(chǎn)生熱電勢，熱電勢與兩端溫度存在一定的關(guān)系。其中測溫線路見下圖。(在一定溫度范圍內(nèi)，與配用熱電偶的熱電特性相同的一對帶有絕緣層的導(dǎo)線，稱為補償導(dǎo)線。) 補償導(dǎo)線的作用是將熱電偶的參考端延伸到

14、遠離熱源或環(huán)境溫度比較穩(wěn)定的地方。熱電偶熱電勢中接觸電勢與溫差電勢的產(chǎn)生機理，請同學(xué)參考課件。根據(jù)均質(zhì)導(dǎo)體定則，熱電偶的熱電勢大小只取決于材料、冷熱端溫度，而與熱電極材料的長短與其上溫度分布無關(guān)。因此在實際應(yīng)用中，只需關(guān)心熱端和冷端溫度，而不需關(guān)注兩端的具體溫度分布，同時可以使用同樣材質(zhì)的導(dǎo)體將兩熱電極連接至測溫儀表。根據(jù)中間導(dǎo)體定則，焊接熱電偶熱端時形成了第三種導(dǎo)體，但其兩端溫度相同，對測溫準(zhǔn)確度沒有影響。當(dāng)然，熱電偶的兩熱電極材料可以焊接于導(dǎo)電材料的兩個不同的點，而且離開一定的距離，只要兩點的溫度相同，對測溫準(zhǔn)確度亦沒有影響。X22. 鉑電阻傳感器被用于測量0200之間的溫度。阻值R()隨

15、溫度t ()的關(guān)系為，溫度為0、100和200時的電阻值分別為100.0、138.50和175.83。計算溫度系數(shù)和。X23. 用金屬熱電阻測量溫度時，為什么所用的電橋接線方式要采用補償導(dǎo)線電阻的連接方式？提示：溫度測量點與電橋的間距可能達到百米。答：看材料力學(xué)書X24. 舉例說明家庭中有哪些場所或設(shè)備需要進行溫度測量，分別選用哪一種溫度傳感器較為合理，其用途或目的又是什么？解：一個典型的家庭在以下場所和設(shè)備中需要進行溫度測量，以下也列出了相應(yīng)的用途或目的：室內(nèi)氣溫，玻璃水銀(酒精或煤油)液體溫度計，測量室內(nèi)氣體溫度；體溫計，玻璃水銀液體溫度計，體溫測量專用溫度計；空調(diào)機室內(nèi)機，熱敏電阻，測量

16、室內(nèi)機進氣溫度用于控制室內(nèi)空氣溫度；電冰箱，壓力式溫度開關(guān)(我國早期采用雙金屬溫度開關(guān))，測量儲藏柜溫度以控制制冷機的啟停；燃氣熱水器，K型熱電偶，作為溫度開關(guān)監(jiān)測熱水器火焰，當(dāng)火焰熄滅后立即切斷燃氣以提供安全保護；燃氣爐灶，K型熱電偶，作為溫度開關(guān)監(jiān)測爐灶火焰，當(dāng)火焰熄滅后立即切斷燃氣以提供安全保護；中高檔電飯煲，采用熱敏電阻的偏多，監(jiān)測飯粥溫度(位于外側(cè)壁或上蓋)，為飯粥溫度提供程序控制，獲得更香的米飯。X25. 測溫用熱電阻有哪幾種？它們各有何特點？試比較金屬熱電阻與(半導(dǎo)體)熱敏電阻的異同。X26.可以利用熱電偶的哪個定則檢查熱電極材料的均勻性。如何操作？X27. (a) T型和K型熱

17、電偶亦稱為什么？熱電極材料分別是什么，正負(fù)極呢？(b) 在0100范圍內(nèi)，T型和K型熱電偶的靈敏度非常接近，大約0.04mV/，用其中一種熱電偶測量保溫瓶內(nèi)的開水溫度，熱電偶與電壓表相連接，電壓表接線端溫度25，電壓表顯示的電壓值為2mV，保溫瓶內(nèi)的開水溫度是多少？X28. 膨脹式溫度計包括哪三類具體的溫度計？X29. 鉑、銅和鎳等金屬常用來制作測溫用熱電阻的材料，從化學(xué)穩(wěn)定性和測溫上限等方面的性能考慮，哪一種金屬最適合用作測溫材料？X30. 工業(yè)生產(chǎn)過程的三大檢測參數(shù)包括了哪些被測量？答：X31. 在動態(tài)溫度測量中，減小動態(tài)測量誤差的最有效方法是減小溫度計的結(jié)構(gòu)尺寸，為什么？X32. 請舉出

18、三個紅外溫度計應(yīng)用的場所。答：醫(yī)療：測體溫；飛行器檢測；電路板檢測；遠程監(jiān)視；軍事上目標(biāo)識別。X33. 在接觸式溫度測量過程中，是否必須使溫度計與被測對象達到能量平衡？為什么？X34. 哪一種測溫方法不會破壞被測對象的溫度場？X35. 在高速氣流溫度測量中，采用滯止罩或輻射屏蔽罩中的哪一種，可以減小速度誤差？X36. 是否可以設(shè)計出一種復(fù)溫系數(shù)等于或大于1.01的用于測量高速氣流的溫度計。請說明原因。解：復(fù)溫系數(shù)(恢復(fù)系數(shù))定義為：動能恢復(fù)為熱能的程度。事實上，只有部分的動能轉(zhuǎn)換為熱能，但不可能全部地轉(zhuǎn)換為熱能；溫度計受到氣動加熱后，同時也通過輻射和導(dǎo)熱的形式向外散熱，即復(fù)溫系數(shù)是大于0且小于

19、1的值，因此，不可能設(shè)計出一種復(fù)溫系數(shù)等于或大于1.01的用于測量高速氣流的溫度計。X37. 已知為細長桿型溫度計的能量平衡方程，符號定義如下：r材料密度；V微元體的體積；cp材料比熱；T微元體溫度；t時間；材料的導(dǎo)熱系數(shù)；x長度尺度；h對流換熱換熱系數(shù)；S微元體的表面積；Tg被測氣流的溫度；e微元體發(fā)射率；s斯蒂芬-玻爾茲曼參數(shù)；Tw壁面溫度。(1) 給出動態(tài)誤差、導(dǎo)熱誤差、輻射誤差的表達式；(2) 給出時間常數(shù)的定義式，分析有哪些措施可以減小動態(tài)誤差。解：(1)對下式進行整理得則動態(tài)誤差、導(dǎo)熱誤差、輻射誤差各項的表達式分別為、 、 (2) 給出時間常數(shù)的定義式為：則因此，減小動態(tài)誤差的關(guān)鍵

20、是設(shè)計溫度計時使其結(jié)構(gòu)尺寸盡可能地小，其次是將溫度計放置于表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的地方。X38. 用帶鋼套管的熱電偶來測量煙道中的煙氣溫度，若熱電偶感受到的溫度為，氣流溫度為，管壁溫度為，如要求，問熱電偶最小插入深度應(yīng)當(dāng)多大？(忽略套管頂部的對流換熱)熱電偶套管外徑為15mm熱電偶套管內(nèi)徑為10mm鋼的導(dǎo)熱系數(shù)54W/m，h=100W/m2解：由得 ch(mL)>200則mL>5.99即所以熱電偶的最小插入深度應(yīng)為20.1cm。X39. 用兩熱偶材料相同、發(fā)射率均為e的粗細雙測量端熱電偶測量高溫氣流(已知熱電偶垂直與氣流)。其兩對熱電偶直徑分別為d1= 0.2mm和d2=0.8mm，顯示溫

21、度值分別為Tj1和Tj2。推導(dǎo)粗細雙測量端熱電偶測溫關(guān)系式，并求修正后的氣流溫度。(1)當(dāng)壁面溫度遠小于熱偶溫度時，Tj1=792K，Tj2=720K。(2)當(dāng)壁面溫度遠大于熱偶溫度時，Tj1=720K，Tj2=792K。解：對于熱偶由平衡方程：（1） （2）而 ，則 （3）由式（1）、（2）和（3）聯(lián)立可以得到（4）(1) 當(dāng)時，（4）可以化為，將Tj1=792K，Tj2=720K，d1= 0.2mm和d2=0.8mm代入上式有Tg=989K (2) 當(dāng)時，式（4）可以化為，將Tj1=720K，Tj2=792K，d1= 0.2mm和d2=0.8mm代人上式有Tg=648KX40. 用一裸絲熱

22、電偶測量氣流的溫度，在流速為100m/s時測得熱電偶的時間常數(shù)為0.1s，若流速減小到25m/s，問熱電偶的時間常數(shù)為多大？若此時溫度突然呈線性變化T=20t，問當(dāng)時間分別為0.2s及1.0s時，其動態(tài)誤差多大？解：由(若考慮偶絲與氣流平行時，暫且考慮偶絲與氣流垂直情況)和得則流速減小到25m/s時熱電偶的時間常動態(tài)誤差當(dāng)時間分別為0.2s時當(dāng)時間分別為1.0s時流量1. 流出系數(shù)，流量范圍、量程，量程比。流出系數(shù)：C=q實/q理 ，實際流量與理論流量之比。流量范圍：由流量計在允許誤差內(nèi)所能測量的最大流量和最小流量所限定的范圍。量程：測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。量程比：最大流量和最小流量的

23、比值，如100:1.2. 容積式流量計（齒輪容積式流量計）。原理：利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)計量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積。型式：轉(zhuǎn)子型，刮板型，活塞型，濕式氣表（轉(zhuǎn)筒式，量程比大20:1，精度高），干式氣表（膜式，煤氣表）優(yōu)點：是流量儀表中精度最高的一類；在旋轉(zhuǎn)流和管道內(nèi)流場畸變時，對計量精確度沒有影響，沒有前置直管段要求；用于高粘度流體的測量；量程比大（10:1到5:1，甚至30:1）；直讀式儀表，清晰簡便。缺點：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有活動部件，一般只適用于中小口徑；安全性差，如檢測活動部件卡死，流體就無法通過；會給流動帶來脈動，

24、產(chǎn)生噪聲，甚至使管道振動；對被測介質(zhì)種類、介質(zhì)工況有要求，只適用潔凈單相流體，一般不適用于高低溫場合，適用范圍窄。3. 葉輪/速度式流量計（渦輪流量計）。原理：利用葉輪因流體流動而旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與流體的平均流速成一定的函數(shù)關(guān)系型式：渦輪流量計，水表和葉輪風(fēng)速計。【渦輪流量計】原理： 信號檢測：電磁感應(yīng)式，笛簧管式，光電感應(yīng)式。4. 浮子流量計（轉(zhuǎn)子流量計、變面積流量計）。受力分析： 體積流量： 特點：用于小管徑和低流速；對上游直管段要求不是特別高；量程比10：1，最低5:1最高25:1，壓力損失較低；金屬管浮子流量計，使用溫度和壓力范圍寬；大部分只能用于自下向上垂直流的管道安裝。5. 差壓流量計（

25、孔板差壓流量計）。原理：節(jié)流效應(yīng) （）=u2修正：取壓系數(shù)，速度修正 流量公式：（可壓縮流體）系數(shù)：流束收縮系數(shù)；節(jié)流裝置的直徑比 節(jié)流件類型：標(biāo)準(zhǔn)孔板，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，文丘里管，文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件+取壓裝置（D,D/2；角接取壓，法蘭取壓）+節(jié)流件前后直管段（10D，5D）差壓計：U型管，斜管微差壓計優(yōu)點：是系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度很高的一大類流量計，標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)應(yīng)用最普遍（易于復(fù)制，簡單牢固，性能穩(wěn)定可靠，壽命長價格低）；應(yīng)用范圍極廣泛（單相混相各種工況）缺點：中等重復(fù)性和精確度；量程比?。ú顗汉土髁砍善椒疥P(guān)系，3:1-4:1）；安裝條件要求較高，需較長的直管段；引壓管線易泄漏

26、、堵塞、凍結(jié)、信號失真；壓損大（孔板、噴嘴）。6. 電磁流量計。原理：法拉第電磁感應(yīng)定律 => 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，無運動部件，無流動干擾和壓力損失；非接觸式測量，可測固液兩相流體及腐蝕性流體；前置直管段要求低；量程比20:1-50:1；管道口徑范圍寬，可測正反雙向流量、脈動流量。缺點：不能測電導(dǎo)率低的流體；不能測量氣體、蒸汽和含有較多氣泡的液體；不能用于高溫流體；易受電磁干擾。7. 渦街流量計。原理：渦脫落頻率； 流量 信號檢測：檢測鈍體的振動頻率（應(yīng)力應(yīng)變，電容電磁）；檢測渦旋的變化頻率（熱敏、光電、超聲）優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護方便；適用流體種類多（氣、液、混相）；精確度較高；量程

27、比10:1或20:1；壓力損失?。装宓?/4_1/2）；輸出與流量成正比的脈沖信號；一定Re數(shù)范圍內(nèi)，受流體物性和組分的影響小缺點：不適于低Re數(shù)的測量；渦旋分離的穩(wěn)定性受流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流的影響，需設(shè)前直管段或整流器；力敏檢測法不適于強振動場所；分辨率低，口徑越大越低；8. 科氏力流量計。原理：利用流體在直線運動的同時處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力，測量該力即可獲得質(zhì)量流量。優(yōu)點：質(zhì)量流量直接測量方法，精度高，量程比大；與管內(nèi)流速分布、流態(tài)無關(guān)，不需整流；適用的流體介質(zhì)面寬，非牛頓、少固少氣的混相；可靠性高，無活動部件和阻礙物。缺點：不能測密度太低的物質(zhì)；對外界振動敏感

28、；不能用于大管徑測量；壓力損失較大，體積重量大；零點漂移；價格昂貴。9. 皮托管原理：，皮托管系數(shù)（流量系數(shù)），可膨脹性系數(shù)速度面積法：10. 熱線（膜）測速。應(yīng)用：平均流速測量，脈動流速測量。在湍流脈動速度測量中占壟斷地位。熱線金屬絲：要求電阻溫度系數(shù)高，強度高。常用鍍鉑鎢絲（鉑耐高溫不易氧化，鎢強度好耐沖擊易氧化）。最大可能的長徑比和最高的空間分辨率。長徑比一般在100-200之間。原理：能量平衡。 實用公式：，得到：（熱線靜態(tài)響應(yīng)方程）方向特性：優(yōu)點：慣性小，頻率響應(yīng)寬，適于湍流測量；靈敏度高；對流場干擾小。缺點：極低和極高速度測量不完善；只能測量單點；價格較高。11. PIV測速基本原

29、理。粒子圖像測速。原理：理論假設(shè)：示蹤粒子跟隨流體運動且均勻分布，判讀區(qū)內(nèi)有唯一的速度，時間間隔內(nèi)，微團內(nèi)粒子的相對位置變化不大。關(guān)鍵：粒子的跟隨性，片光源，流場速度的可視化方法系統(tǒng)組成：脈沖激光器，CCD，采集卡，同步控制器，計算機優(yōu)點：定量，非接觸，信息量豐富缺點：示蹤粒子的跟隨性，空間分辨率及總視場受限，光路要求12. 流場可視化原理：在流場中加入一定量的粒子(示蹤粒子),粒子完全跟隨流體運動；或者利用流體本身就攜帶跟隨性很好的粒子；或流場自身對光產(chǎn)生的散射、反射，通過觀察、拍攝粒子的運動軌跡，從而定性(有時也可以定量)確定流場的速度分布狀況，這種方法稱作流場可視化方法。系統(tǒng)組成：光源（

30、普通光源、激光、片光源）、觀察記錄系統(tǒng)（直接觀測，相機，高速攝像機）、示蹤粒子（煙霧、顆粒、顏料）。示蹤粒子：要求：密度與流體相同；直徑盡量?。粚獾纳⑸湫院?；添加的粒子顆粒密度均勻，不會對流體的物性產(chǎn)生影響。選擇：氣體流場（煙、霧），液體流場（空心玻璃珠，空心陶瓷珠，顏料，熒光粒子），兩相流（麩皮，三氧化二鋁）優(yōu)點：直觀；非接觸式測量；信息量豐富缺點：一般不能定量測量；測量區(qū)域有光學(xué)要求。思考題：X1.簡要介紹PIV(粒子成像測速)技術(shù)的基本測速原理。X2.一般情況下，科氏力質(zhì)量流量計、渦街流量計和渦輪流量計，哪一種流量計的壓力損失最??？答：渦輪還是渦街？X3.渦街流量計能否應(yīng)用于層流管道中

31、的流量測量？X4. 推導(dǎo)轉(zhuǎn)子流量計的流量計算公式。X5. 用圖與文字詳細說明渦街流量計、電磁流量計和科氏力質(zhì)量流量計的工作原理。X6. 非導(dǎo)電流體，如空氣，能否利用電磁流量計測量其流量，為什么？X7. 孔板差壓式流量計與科氏力流量計相比，哪種流量計的量程比大？X8. 渦輪流量計的工作原理？X9. 工業(yè)生產(chǎn)過程的三大檢測參數(shù)包括了哪些被測量？X10. 流量計有哪些分類原則？答：ü 測量對象：封閉管道流量計和敞開流道(明渠)流量計ü 測量目的：總量測量(總量表)和瞬時流量(流量計)ü 測量物質(zhì)的形態(tài):氣體、液體、固體、兩相流、ü 所利用的物理原理：按物理學(xué)科分類ü 按測量方法和結(jié)構(gòu)分類：工程上最通用的分類方法ü 檢測信號：體積流量計和質(zhì)量流量計X11. 定排量流量計指的是哪種流量計，又是如何工作的？壓力與氣體成分1. 壓力測量方法液柱式壓力測量：U形管，單管，斜管彈性元件及彈性壓力表電阻應(yīng)變式壓力傳感器：原理：壓力作用=>產(chǎn)生應(yīng)變(彈性材料)=>尺度變化=>(長度、截面積變化)=>阻值變化；電橋形式：【擴散硅壓阻式壓力傳感器】：原理：壓阻效應(yīng)（壓力作用=>電阻率變化（半導(dǎo)體材料）=>電阻變化）；特點：結(jié)構(gòu)簡單，可微型化；頻帶寬；靈敏度高；溫度影響大；量程小，一般