工程控制技術復習要點

1、熱能與動力工程測試技術復習要點（注意：劃線和加粗字體重點關注，未劃線內(nèi)容也需要看一看，以防萬一）第一章：儀器的精度（見課本第 5頁）（計算題）3 = maJAoX 100%其中，S是儀器的精度， max是儀器所允許的最大誤差，Ao是儀表的量程。注意， A計算時，測量范圍不等于量程，考慮一般在正常工作時不能超過上限的 70% 所以要用測量范圍除以70%得到量程。例如，3 =0.2%時，儀表的精度等級為0.2級。儀表的精密度表示測量值隨機誤差的大小和對同一量測量值的離散程度。（選擇 題）多次測量誤差的計算：（見課本911頁，第14頁）（計算題）標準誤差：（測量次數(shù)足夠多時） 實際中, 此時的均方根

2、誤差為: 則算數(shù)平均值的標準誤差為 具體求法參照課本例題（14頁例2），此處不具體敘述。第二章：熱電偶測溫原理與計算（中間溫度定律）：（見課本第22頁）（計算題）當一支熱電偶的接點溫度分別為 Tl, T2時，其熱電勢為EaB（T1, T2）（Ei）；在接點溫度為T2和T3時，熱電勢為EaB（T2, T3）（E2）；則在接點溫度為Tl和丁3時，該熱電偶的熱電勢EaB（T1, T3）（E3）為前兩者之和，即EaB（T1, T3） = EaB（T1, T2） + E AB（T2, T3） 具體使用方法參考課本例題（ 22頁舉例）。 測量鍋爐爐膛內(nèi)的溫度（1300度左右）可采用銥銠一銥熱電偶、鉑銠30

3、鉑銠 6熱電偶。（選擇題）熱電阻溫度計計算：參照課本練習題（55頁第7題），需要如下知識點：23銅電阻的電阻與溫度關系如下：R=R0（1+At+Bt +Ct），式中R, R是銅電阻 的溫度分別為t和0° C時的電阻值。若在0100o C溫度范圍，則可以用此公式： Rt= Ro （ 1 + a t ）,其中a二Roo/Ro為電阻溫度系數(shù)。R）的大小根據(jù)分度號的下 標來判斷，下標帶有的數(shù)字就是 R）的值，如Cu°的R）值為50歐，而分度號為G 的為53歐。根據(jù)相關參數(shù)即可進行計算。熱電偶電路（串，并，反）：（見課本29至30頁）（簡答題）測三點平均溫度用并聯(lián)，1000度左右高溫

4、選鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）熱電偶；測兩點 間的溫差用反接，-100度左右低溫用銅-銅鎳（康銅）熱電偶。熱電阻測溫線路（三線制電橋線路、四線制測量線路可以消除引線電阻帶來的誤 差）：（電路圖和工作原理 見課本41頁）（簡答題）熱電偶冷端溫度補償?shù)脑蚝头椒ǎ海ㄒ娬n本2226頁）原因：熱電偶熱電勢的大小只在參比端（冷端）溫度為恒定和已知時，才能反應 測量端的溫度。在實際應用時，熱電偶的冷端總是放置在溫度波動的環(huán)境中，或是處于在距熱端很近的環(huán)境中，因此冷端溫度不可能為恒定值，測量的值也就不 是正確的。為消除冷端溫度對測量的影響，可采用如下方法：（一）補償導線法：用補償導線代替部分熱電偶絲作為熱電偶的延長部

5、分，使 參比端移到離被測介質(zhì)較遠的溫度恒定的地方。（二）計算修正法（三）冰浴法：將參比端直接置于0° C下而不需進行冷端溫度補償?shù)姆椒ā＃ㄋ模﹥x表機械零點調(diào)整法：如果參比端溫度經(jīng)常變化，此法不宜采用，一般 用于要求不高的測量中。（五）參比端溫度補償器（六）多點冷端溫度補償法：利用多點切換開關可把幾支甚至幾十支同一型號的熱電偶接到一塊儀表上，這時只需一個公共的冷端補償器即可。第三章：絕對壓力和表壓力的概念：（見課本第57頁）絕對壓力：以絕對真空作為零點壓力標準的壓力稱為絕對壓力。表壓力：以大氣壓作為零點壓力標準的壓力稱為表壓力。差壓力：以大氣壓以外的任意壓力為零點壓力標準的壓力稱為差壓

6、力。絕對壓力=表壓力+大氣壓力壓力傳感器的應用：（見課本第68頁）測量動態(tài)壓力時，通常是用壓力傳感器將其轉(zhuǎn)變成電信號來進行測量的。常用的壓力傳感器有應變式、壓電式、壓阻式、電感式、電容式等。高頻脈動壓力信號 應采用壓電式壓力傳感器。（選擇題）測量活塞壓縮機氣缸內(nèi)的壓力 變化采用壓電式壓力傳感器。（選擇題）用電橋測量應變時，為了使測量電路既有很好的線性， 又有最高的增益，應采用 全橋 接橋形式。（選擇題）電容式壓力傳感器原理：（見課本7879頁）平行板電容器的電容量可用此式表示：式中，&是電容器極板間介質(zhì)的介電常數(shù)；S是電容器極板間的遮蓋面積；d是 極板間的距離。由此可見，只要改變上述三

7、參數(shù)中的任一參數(shù)，就可改變電容C的值。電容式傳感器就是通過改變電容器極板間的距離來實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換的。工作原理：感受被測壓力時，彈性膜片的變形就使得電容器極板間的距離發(fā)生變化， 導致了電容 C的變化，因此通過測量電容 C的變化就可以得到壓力 P的變化。（簡 答題）申（容式傳感器的優(yōu)點 是，靈敏度高，動態(tài)響應快，結(jié)構簡單，輸入能量低，不受 磁場的影響。（選擇題）缺點是，輸出阻抗高，傳感器與測量電路的連接導線的 寄生電容影響大，輸出為非線性。真空測量儀的原理與特性：（見課本8892頁）真空是指壓強低于一個標準大氣壓的稀薄氣體狀態(tài)。真空度的單位是帕斯卡（Pa）。通常將真空度劃分為粗真空、低真空、高真空、

8、超高真空和極高真空五 個等級。真空測量的特點是利用氣體在低壓強下的某些特性（如熱傳導，電離現(xiàn)象等）作 間接測量。在間接測量中，往往要借助于外加能量的辦法，從而必然會帶來測量 誤差，因此，真空測量的準確度較低，且被測壓強越低，測量準確度越差。雖然 儀表的測量誤差較大，但是一般也能滿足工程應用中的要求。低真空測量往往采用熱偶真空計（又稱真空規(guī)管）進行測量，其工作原理是氣體 分子的導熱能力與氣體的壓強有關。熱偶真空計的測量范圍是102101Pq高真空測量常用電離真空計（熱陰極電離真空規(guī)管）。其工作原理是，在稀薄氣 體中，帶電粒子與氣體分子碰撞， 使氣體分子電離，電離后產(chǎn)生的正離子數(shù)目（即 離子電流）

9、與氣體的壓強有關。因此，測量離子電流的大小就可以間接地測量出 氣體壓強。使用熱陰極電離真空計時，必須注意系統(tǒng)內(nèi)的壓強要低于10-1Pa時才 能開啟，否則其燈絲易于燒毀。此外，若蒸汽分子進入規(guī)管，則它碰到灼熱的燈 絲后會分解，使規(guī)管內(nèi)壓強增大，造成測量誤差，應予防止。（簡答題）磁控放電真空計的工作原理與熱陰極電離真空計的相同，而它的不同之處在于， 氣體的電離不是靠熱陰極發(fā)射電子而形成， 而是最先由宇宙射線或其它因素產(chǎn)生 出少量的自由電子，這些電子向陽極運動時碰撞氣體分子而發(fā)生電離， 產(chǎn)生的正 離子奔向陰極，在陰極表面上打出二次電子，這些電子飛向陽極時又使氣體分子 電離，如此不斷發(fā)展，終于形成自持

10、放電，因此磁控放電真空計是一種冷陰極電 離真空計。優(yōu)點是：1.沒有熱陰極存在，不怕漏氣使真空管燒壞，使用壽命長， 可避免高溫燈絲產(chǎn)生的化學吸氣作用。2.受化學活性氣體的影響少，不怕毒化， 不影響電子發(fā)射。3可測氣體及蒸汽的總壓強。4能連續(xù)讀數(shù)，可實現(xiàn)遠距離測 量和控制。5.結(jié)構簡單，易于制造，由于放電電流較大，故可以降低對測量儀表 靈敏度的要求。6.結(jié)構穩(wěn)固，有一定的抗振能力。缺點是：1.在高真空時，它的 靈敏度不如熱陰極電離真空計高。2.電吸氣作用較強，因此讀數(shù)偏低，誤差較大， 為了減小誤差，必須對管子進行徹底除氣。放射性電離真空計是另一種冷陰極電離真空計，其工作原理是，利用放射性物質(zhì)引起氣

11、體分子電離。通常選用放射a粒子的物質(zhì)制作，因為a粒子最能使氣體強 烈地電離，故放射性真空計也稱為a粒子真空計。這種真空計的測量線性范圍較 寬。優(yōu)點是：1.提高了電離真空計量程的壓強上限。2.沒有熱陰極存在，故不怕 燒毀陰極，不怕化學作用影響陰極的發(fā)射。3.與熱偶真空計相比，蒸汽的存在不 影響校準曲線。4.化學性質(zhì)很穩(wěn)定，故可用于測量化學性質(zhì)活潑的氣體的真空度。 缺點是：1.靈敏度很低，在低壓下離子電流很小，測量有困難。2.放射性元素很昂貴，且對工作人員健康不利，使用時要特別注意安全。第四章：熱線風諫儀 的種類和工作原理：（見課本111114頁）（簡答題）工作原理：當人為地用恒定電流對熱絲加熱時

12、， 由于流體對熱線有冷卻作用，而 流體冷卻能力隨流速的增大而加強，因此可根據(jù)熱線溫度的高低（即熱絲電阻值 的大?。﹣頊y量流體的速度，這便是等電流法測量流體流速的原理。熱線風速儀有等溫型熱線風速儀和等電流型熱線風速儀 。等溫型是目前應用較廣 的一種型式，因為它可以測量非常快的脈動速度 ；而不用復雜的補償電路。 等電 流型線路簡單，但由于橋路的輸出電壓，受熱線溫度的影響較大，若系統(tǒng)中不加 特殊的補償線路，就會給測量帶來很大誤差。等溫型的工作原理：熱線探針置于 流體中，當流速發(fā)生變化時熱線溫度將隨之升高或降低， 從而引起熱線電阻變化，熱線電阻的變化又將導致 U 22變化，經(jīng)差動放大后，反饋至電橋輸入

13、端，使Usr發(fā)生變化，導致流經(jīng)熱線的電流發(fā)生變化，使電橋失去平衡。操縱控制電阻器R，使 R值改變，使電橋恢復平衡。熱線溫度保持恒定，從而建立了輸出電壓Use與流速的關系。原理圖 見課本 "3頁圖4-32。使用熱線風速儀時，在熱絲強度和使用壽命允許的前提下， 應盡可能選用細的熱 線作探頭，以減少儀表的熱慣性；在熱線材料許可的情況下，盡量提高其加熱速 度，以減小流體溫度的影響，提高儀表的靈敏度，因此，所有熱線探頭都要逐個 在校正風洞中進行校正后才能使用。B =45。時，方向靈敏度最大，所以 測量流動方向時，可選擇 45° 熱線；B =0° 時，方向靈敏度最小，所以 若

14、測量速度，則應選擇0°熱線。（選擇題）測量非穩(wěn)態(tài)流體的流速可米用熱線風速儀和激光多普勒測速儀。（選擇題）屬于恒壓差變截面形的流量計是浮子流量計。（選擇題）壓力探針的測量誤差分析：（簡答題）1.探針對流場的擾動減小策略：將探針的尺寸做得足夠小2.測壓孔對測量值的影響-減小策略：保證靜壓孔的直徑為0.51mm3. Ma數(shù)對測量值的影響-減小策略：用頭部為半球形的L”形探針且d2/d 1=0.34. Re數(shù)對測量值的影響一一-減小策略：當Re<3 0時，使用相關公式進行校正5.速度梯度對測量值的影響-減小策略:測壓孔的位置應遠離支桿，通常靜壓孔離支桿的距離為 8d孔板流量計的組成部分

15、和取壓方法：（簡答題）由節(jié)流元件、取壓設備和節(jié)流元件前后的直管段組成。取壓方法有角按取壓、法蘭取壓和徑距取壓三種。渦輪流量計的工作原理：（簡答題）（見課本127T28頁）將渦輪置于流體中，渦輪受流體的作用而旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與流量成正比。渦輪的轉(zhuǎn) 速由磁電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，經(jīng)過前置放大器放大由顯示儀表顯示和計 數(shù)。根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計脈沖數(shù)就能計算出流體流量和累計流量。（系統(tǒng)框圖見課本第228頁的圖4-46）第五章:低溫液面計的種類：（見課本137T40頁）（選擇題）電阻式低溫液面計超導式低溫液面計電容式低溫液面計差壓式低溫液面計 高溫液面計的種類：（見課本141T46頁）（選擇題）

16、 靜壓式液面計連通器式液面計差壓式水位計電容式低溫液面計的原理：（見課本第239頁），電容式低溫液面計就是改變極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，使液面的變化轉(zhuǎn)換成電 容量的變化，通過測量電容量的大小來測液面高低的。 而傳感器的電容量C與液 面高度I成正比，即測出C,就可求得液面高度I。第六章:熱導池檢測器的工作原理：（見課本第255頁）熱導池的作用是將進入檢測器的組分在載氣中的濃度轉(zhuǎn)換成為電壓信號輸出，轉(zhuǎn)換電路是由四根鎢絲組成的一個電橋， 電橋由穩(wěn)壓電源供電，并把鎢絲放置在熱 導池左右兩邊的金屬小室中。根據(jù)電橋的性質(zhì)不難得出，熱導池橋臂電阻的阻值 越大，電橋通過的電流越大，電橋的靈敏度越高。供電電流還受橋

17、臂電阻工作溫度的限制，而工作溫度又受電阻本身的允許工作溫度的限制，對于同一種橋臂電阻，載氣傳熱系數(shù)大則允許的最大工作電流可以取高一些。若要分析煙氣中NO的濃度，應采用化學發(fā)光氣體分析儀和氣相色譜分析儀 。（選 擇題）采用氣相色譜儀對樣氣進行定性分析時，可采用加純物質(zhì)法和滯留時間法。（選 擇題）第七章：數(shù)字式測速儀 的誤差分析：（見課本178179頁）計數(shù)式測速儀測量轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生誤差的原因是:振蕩器的振蕩頻率誤差；門電路啟閉誤差；必然產(chǎn)生的+1計數(shù)誤差。測量頻率的誤差：一數(shù)字式測速儀測量轉(zhuǎn)速時，相對誤差為=±相位差式轉(zhuǎn)矩儀 的工作原理：（簡答題）（見課本182183頁）轉(zhuǎn)矩M作用在直徑為

18、d、長度為L的彈性軸上時，在材料的彈性極限內(nèi)軸將產(chǎn)生與轉(zhuǎn)矩成線性關系的扭轉(zhuǎn)角©，即© =，式中I是極慣性矩，對于直徑為d的圓軸，1=，故G為剪切模數(shù)，G d、L由軸本身形狀和材料決定。軸指定后,轉(zhuǎn)矩和扭轉(zhuǎn)角成正比，測得扭轉(zhuǎn)角就可以知道轉(zhuǎn)矩 M的大小。據(jù)此將扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變 為電位差信號，設計成相位差轉(zhuǎn)矩儀。（工作原理圖見課本第183頁圖7-11） 電機功率的測量：（見課本190191頁）（計算題）Np=Cn式中，Np是被測功率，W C是功率表分格常數(shù)，W格；n是指針偏轉(zhuǎn) 的格數(shù)。式中，Vm和Im分別是該功率表的額定電壓和額定電流值； nm是該功率表標度尺的滿刻度格數(shù)。功率表與電壓互感器和電流互感器配合使用時， 實際測得的功率是表上的讀數(shù)與 變壓比及變流比的乘積，即 式中，是電壓互感器的變壓比；是電流互感器的 變流比；P是功率表的讀數(shù)，Ni是實際電機輸入的功率， W（具體的題目解法請參看課本第191頁的例題）第八章：測量機器旋轉(zhuǎn)主軸的徑向振動，采用渦電流式位移傳感器。（選擇題） 電容式測振傳感器 的基本原理：振動時，兩極間隙或相對有效面積產(chǎn)生變化而使 電容變化。（簡答題）測振位移計與加速度計的幅頻特性對比。（見課本第202頁圖8-6、第204頁的 圖 8-9）級的平均：（見課本第220