熱能與動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù)總結(jié)

1、第一章 概述1. 測(cè)量：用特定的工具和方法，通過試驗(yàn)的手段將被測(cè)物理量與另一同名的作為單位的物理量的比較，以確定兩者之間的比值。2. 測(cè)量方法：直接測(cè)量（直讀法、差值法、替代法、零值法）、間接測(cè)量、組合測(cè)量3. 測(cè)量?jī)x器按照工作原理分為三部分：感受器（傳感器）：直接與被測(cè)對(duì)象發(fā)生聯(lián)系，感知被測(cè)參數(shù)的變化，同時(shí)對(duì)外界發(fā)出相應(yīng)信號(hào)。中間件（傳遞件）：信號(hào)傳遞及加工效用件（顯示元件）：把被測(cè)量信號(hào)顯示出來4. 分類：標(biāo)準(zhǔn)儀器、范型儀器、實(shí)用儀器5. 測(cè)量?jī)x器性能指標(biāo)（靜態(tài)）精確度：測(cè)量結(jié)果與真值一致的程度。恒定度：儀器多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，其指示值的穩(wěn)定程度。靈敏度：儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移

2、的被測(cè)量的變化值之間的比例。靈敏度阻滯：足以引起儀器指針從靜止到作微小移動(dòng)的被測(cè)量的變化值。指示滯后時(shí)間：從被測(cè)參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時(shí)間。第二章 測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性1. 動(dòng)態(tài)特性：表示測(cè)試系統(tǒng)的輸入信號(hào)從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)突然變化到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，輸出信號(hào)的跟蹤能力。用以研究動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)的所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差，主要用以描述在動(dòng)態(tài)測(cè)量過程中輸出量與輸入量之間的關(guān)系，或是反映系統(tǒng)對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量響應(yīng)特性。2. 傳遞函數(shù)：當(dāng)初始條件為0時(shí)，線性系統(tǒng)輸出信號(hào)（時(shí)域）與輸入信號(hào)（時(shí)域）之比。（1）只是描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，不說明系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，只要?jiǎng)討B(tài)特性相似，可以有相似的傳遞函數(shù)。（2）僅

3、描述動(dòng)態(tài)特性，與輸入和初始條件無關(guān)。（3）組合系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：串聯(lián)環(huán)節(jié)、并聯(lián)環(huán)節(jié)、反饋聯(lián)接3. 基本測(cè)量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：（1）零階測(cè)量系統(tǒng)：不管輸入量隨時(shí)間如何變化，系統(tǒng)的輸出不受干擾也沒有時(shí)間滯后，具有完全理想的特性。例如：位移式電位計(jì)（2）一階測(cè)量系統(tǒng)：時(shí)間常數(shù)；穩(wěn)態(tài)靈敏度例如：熱電偶（3）二階測(cè)量系統(tǒng)：固有頻率；阻尼比，均需合適的選取例如：測(cè)振儀4. 測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)：評(píng)價(jià)系統(tǒng)正確傳遞與顯示輸入信號(hào)的重要指標(biāo)。典型輸入信號(hào)：階躍信號(hào)、正弦信號(hào)、脈沖信號(hào)、斜升信號(hào)。（1）測(cè)量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)（時(shí)域）一階：階躍響應(yīng)為指數(shù)曲線，時(shí)間常數(shù)越小，達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間短，得可靠的動(dòng)態(tài)測(cè)量。二階：大阻尼，

4、無過沖，無震蕩，過阻尼，曲線上升慢，響應(yīng)速度低。 臨界阻尼。 小阻尼，產(chǎn)生衰減震蕩，欠阻尼，曲線上升快，響應(yīng)速度高。 時(shí)，呈無衰減的等幅正弦震蕩。最佳阻尼比，提高相應(yīng)速率又不產(chǎn)生震蕩，使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性。動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)：穩(wěn)定時(shí)間和最大過沖量（2）測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)（頻域）頻率響應(yīng)：測(cè)量系統(tǒng)對(duì)正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。 輸入；輸出頻率響應(yīng)函數(shù)：幅頻特性：輸出量對(duì)輸入量的幅值比隨輸入信號(hào)的頻率的變化關(guān)系。相頻特性：相位差隨輸入信號(hào)的頻率的變化關(guān)系。第三章 測(cè)量誤差分析與處理1. 誤差：測(cè)量值與被測(cè)量真值之差。誤差公理：任何測(cè)量中都存在誤差。表示方法：絕對(duì)誤差=測(cè)量值-真值 誤差分類：（1）系

5、統(tǒng)誤差特點(diǎn)：規(guī)律性、方向性、可減小或消除（大小和符號(hào)保持恒定，或在條件改變時(shí)遵循一定規(guī)律變化，可以消除）。 恒值系統(tǒng)誤差與變值系統(tǒng)誤差（線性系統(tǒng)誤差與非線性系統(tǒng)誤差）消除方法：消除產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源、用修正方法消除系統(tǒng)誤差。 具體方法：交換抵消法、替代消除法、預(yù)檢法。分類：儀器誤差、安裝誤差、環(huán)境誤差、方法誤差、操作誤差、動(dòng)態(tài)誤差。綜合：代數(shù)綜合法（代數(shù)和）、算術(shù)綜合法（絕對(duì)值）、幾何綜合法（均方根）。（2）隨機(jī)誤差特點(diǎn)：隨機(jī)性（大小和符號(hào)均不可預(yù)測(cè)），等精度多次測(cè)量正態(tài)分布。消除方法：多次測(cè)量取平均值。隨機(jī)誤差正態(tài)分布公理：?jiǎn)畏逍浴?duì)稱性、有限性、抵償性。誤差方程 標(biāo)準(zhǔn)誤差標(biāo)準(zhǔn)誤差代表測(cè)量值

6、在平均值周圍分布離散程度的特征數(shù)；其值越小，曲線形狀越尖銳，數(shù)據(jù)越集中；其值越大，曲線形狀越平坦，數(shù)據(jù)越分散。通常把作為極限誤差。（3）過失誤差特點(diǎn)：無規(guī)律可循，可以避免。2. 隨機(jī)誤差算術(shù)平均值-測(cè)量結(jié)果的最佳值：最接近真值的值。最佳值:最小二乘法（基本原理）：在具有同一精度的許多觀測(cè)值中，最佳值就是能使各觀測(cè)值的誤差的平方和為最小。偏差 誤差標(biāo)準(zhǔn)誤差（有限次） （無限次）算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差算術(shù)平均值的極限誤差 相對(duì)極限誤差最后測(cè)得結(jié)果：3. 可疑測(cè)量數(shù)據(jù)的剔除（過失誤差）（1）萊依特準(zhǔn)則（準(zhǔn)則）：測(cè)量次數(shù)趨于無窮大時(shí)采用。 時(shí)，予以剔除。（2）格拉布斯準(zhǔn)則：測(cè)量次數(shù)較少，且最多只有一個(gè)異

7、常值時(shí)，效果最佳。 時(shí)，予以剔除。（3）t檢驗(yàn)準(zhǔn)則：測(cè)量次數(shù)較少時(shí)采用。首先剔除一個(gè)可疑測(cè)量值然后按t分布檢驗(yàn)。 時(shí)，予以剔除。（4）狄克遜準(zhǔn)則：測(cè)量次數(shù)較少，尤其是要從測(cè)量列中迅速判別粗大誤差時(shí)采用。 大于臨界值時(shí)予以剔除。選擇原則：可能存在多個(gè)異常值時(shí)，采用兩種以上的準(zhǔn)則交叉判斷，否則效果不佳。4. 隨機(jī)誤差計(jì)算（1）等精度測(cè)量計(jì)算步驟a.計(jì)算的平均值；b.計(jì)算的偏差，計(jì)算以及；c.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差及極限誤差；d.計(jì)算算術(shù)平均值的均方根誤差及極限誤差；e.計(jì)算算術(shù)平均值的相對(duì)極限誤差；f.得出被測(cè)量的值；g.檢查中有大于者予以剔除，重新計(jì)算，或按萊依特準(zhǔn)則或格拉布斯準(zhǔn)則剔除可疑測(cè)量值，按上述步

8、驟重新計(jì)算。（2）非等精度測(cè)量“權(quán)”是在非等精度測(cè)量中用來評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的標(biāo)志，數(shù)值越大，可信賴度越高。測(cè)量結(jié)果的權(quán)： 最佳值： 加權(quán)算術(shù)平均值的均方根誤差：5. 間接測(cè)量的誤差計(jì)算（1）只進(jìn)行一次測(cè)量時(shí) 相對(duì)誤差-實(shí)測(cè)所示讀數(shù)可能出現(xiàn)的最大相對(duì)誤差；-儀器本身的最大相對(duì)誤差；-實(shí)測(cè)時(shí)儀器所示讀數(shù)；-儀器的滿刻度讀數(shù)。（2）多參數(shù)一次測(cè)量時(shí) 相對(duì)誤差（3）多參數(shù)多次測(cè)量時(shí)a.標(biāo)準(zhǔn)誤差 極限誤差 最佳值b.算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差 極限誤差 相對(duì)誤差第四章 傳感器的基本類型及工作原理1. 非電量電測(cè)系統(tǒng)包括：傳感器、信號(hào)調(diào)節(jié)裝置、記錄和顯示裝置。2. 傳感器：能感受被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)

9、的器件或裝置。組成：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件。3. 電阻式傳感器：把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成電阻變化的一種傳感器。應(yīng)用：位移、形變、力、加速度、溫度、濕度。（1）金屬應(yīng)變式傳感器-應(yīng)變片工作原理：應(yīng)變效應(yīng)-導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，電阻值也 隨之產(chǎn)生相應(yīng)變化。應(yīng)變片：敏感柵（感受轉(zhuǎn)換）、基底（保護(hù)）、覆蓋層（保護(hù)）、引出線（引出信號(hào)）。溫度補(bǔ)償：橋路補(bǔ)償、應(yīng)變片自補(bǔ)償。（2）半導(dǎo)體壓阻式傳感器（測(cè)壓力和加速度）-硅、鍺膜片工作原理：壓阻效應(yīng)-材料在受到應(yīng)力作用時(shí)，電阻率發(fā)生變化。（3）電位計(jì)式傳感器（測(cè)角位移和線位移）：旋轉(zhuǎn)式和滑線式變阻器（4）氣敏傳感器（檢測(cè)氣體種類和氣體量）工作原理：

10、半導(dǎo)體氣敏元件與北側(cè)氣體接觸后，會(huì)造成半導(dǎo)體性質(zhì)的變化。（5）濕敏電阻傳感器（測(cè)濕度）：電阻值隨空氣濕度發(fā)生變化。4. 電感式傳感器工作原理：電磁感應(yīng)效應(yīng)-利用線圈自感或互感的變化，將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為線圈 電感量變化。應(yīng)用：位移、振動(dòng)、壓力、流量。分類：自感式電感傳感器、互感式電感傳感器（差動(dòng)傳感器）。 自感式：變氣隙式（位移）、變截面式（線位移或角位移）、螺管式（大位移）。5. 電容式傳感器：將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成電容量變化。應(yīng)用：位移、振動(dòng)、壓力、液面位置。分類：變極板間隙型，常用對(duì)稱配置的差動(dòng)式電容傳感器 變面積型，測(cè)大角位移或線位移 變介電常數(shù)型，如液位計(jì)6. 壓電式傳感器工作原理：壓電效

11、應(yīng)-某些晶體物質(zhì)，當(dāng)沿它的某個(gè)晶體軸施加力的作用時(shí)，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)極化現(xiàn)象，從而在表面形成電荷集結(jié)，電荷量與作用力的大小成正比。應(yīng)用：力、壓力、加速度等最終轉(zhuǎn)換成力的物理量。注意：為了增強(qiáng)輸出信號(hào)，往往是將多片壓電晶體組合在一起組成一個(gè)傳感器。 并聯(lián)組合，電荷作為輸出信號(hào)，電容大，時(shí)間常數(shù)大，測(cè)量緩變信號(hào)。 串聯(lián)組合，電壓作為輸出信號(hào)，電容小，時(shí)間常數(shù)小，測(cè)量瞬變信號(hào)。7. 磁電式傳感器工作原理：導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，將被測(cè)量變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的傳感器。應(yīng)用：測(cè)線速度或角速度，轉(zhuǎn)速測(cè)量最常用傳感器之一。8. 熱電式傳感器：將溫度變化轉(zhuǎn)換成電量變化的傳感器。（1）熱電阻傳感器：溫度變化轉(zhuǎn)換為

12、電阻率變化。（2）熱電偶傳感器：溫度變化轉(zhuǎn)換為電動(dòng)勢(shì)變化。輸出電動(dòng)勢(shì)的大小只取決于兩種金屬的性質(zhì)和兩端的溫度，與其他無關(guān)。熱電偶基本性質(zhì)：均質(zhì)材料定律、中間導(dǎo)體定律、中間溫度定律、標(biāo)準(zhǔn)電極定律。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償：冷端恒溫法、冷端補(bǔ)償器法、冷端溫度校正法、補(bǔ)償導(dǎo)線法。9. 光電式傳感器：將光信號(hào)準(zhǔn)換成電信號(hào)的傳感器（光電效應(yīng)）。光電效應(yīng)分為三類：外光電效應(yīng)-逸出電子，光電管、光電倍增管。 內(nèi)光電效應(yīng)-電阻率改變，光敏電阻、光導(dǎo)管。 光生伏特效應(yīng)-產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，光電池、光敏晶體管。10. 霍爾傳感器工作原理：半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)-在磁場(chǎng)中將被測(cè)量通過霍爾元件轉(zhuǎn)換為電量輸出。應(yīng)用：特別適用非接觸式測(cè)量。

13、轉(zhuǎn)速測(cè)量、位移測(cè)量、接近開關(guān)。第五章 溫度測(cè)量1. 溫標(biāo)：用來度量溫度高低的尺度。規(guī)定了溫度的零點(diǎn)和基本測(cè)量單位。華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際溫標(biāo)。2. 溫度計(jì)分類接觸式：感溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，進(jìn)行充分的熱交換最后達(dá)到熱平衡。非接觸式：感溫元件不與被測(cè)對(duì)象相接觸，通過熱輻射進(jìn)行熱量交換。3. 接觸式溫度計(jì)（1）膨脹式溫度計(jì)：物質(zhì)體積隨溫度升高而膨脹。a.玻璃管液體溫度計(jì)：全浸入式和局部浸入式。注意問題：零點(diǎn)漂移和露出液位的校正 b.壓力式溫度計(jì)：密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體或液體受熱后壓力變化。c.雙金屬溫度計(jì)：線脹系數(shù)不同的金屬，溫度變化時(shí)產(chǎn)生與被測(cè)溫度成比例的變形。（2）熱電阻溫度計(jì)：導(dǎo)

14、體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化。常用：鉑熱電阻、銅熱電阻。（3）熱電偶溫度計(jì)常用：普通工業(yè)熱電偶、鎧裝熱電偶、薄膜熱電偶。接觸方式：點(diǎn)接觸式、面接觸式、等溫線接觸式、分立接觸式。接觸式溫度測(cè)量誤差正確反映被測(cè)溫度的條件：熱力學(xué)平衡條件、感溫元件溫度隨被測(cè)溫度實(shí)時(shí)變化。誤差來源及減?。篴.安裝誤差：感溫元件與被測(cè)介質(zhì)形成逆流、處于流速最大處、感溫元件插入處附近的管道或容器壁外有足夠絕熱層。b.輻射引起的誤差：采用表面光滑的感溫元件保護(hù)套管，減小輻射傳熱系數(shù)；改善對(duì)流傳熱條件，增大表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。c.熱傳導(dǎo)引起的誤差：管道外壁或保護(hù)套管座覆蓋絕熱材料以提高保護(hù)套管座的溫度、增加感溫部分插入深度、

15、采用較薄的保護(hù)套管。d.高速氣流的溫度測(cè)量誤差：靜溫、動(dòng)溫、總溫、有效溫度。e.感溫元件的響應(yīng)：感溫元件的熱慣性、只是儀表的機(jī)械慣性。測(cè)量瞬時(shí)溫度時(shí)采用時(shí)間常數(shù)小的感溫元件，平均溫度時(shí)采用時(shí)間常數(shù)大的感溫元件。4. 非接觸式溫度計(jì)：利用測(cè)定物體輻射能的方法測(cè)定溫度。（1）單色輻射式光學(xué)高溫計(jì)：利用亮度比較取代輻射出射度比較進(jìn)行測(cè)溫?！傲炼葴囟取?lt; 實(shí)際溫度：在波長(zhǎng)為的單色輻射中，若物體在溫度時(shí)的亮度和絕對(duì)黑體在溫度時(shí)的亮度相等，稱為亮度溫度。分類：燈絲引滅式光學(xué)高溫計(jì)：使用方便、靈敏度高、測(cè)量范圍廣， 主觀誤差大、測(cè)量不連續(xù)、也不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。 光電高溫計(jì)：靈敏度高、測(cè)量范圍廣、響應(yīng)時(shí)

16、間短、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量與控制。特點(diǎn)：靈敏度最高，比色溫度計(jì)次之，全輻射溫度計(jì)最低。（2）全輻射高溫計(jì)：根據(jù)絕對(duì)黑體的全輻射定律式設(shè)計(jì)的高溫計(jì)?！拜椛錅囟取?gt; 實(shí)際溫度：溫度為的物體全輻射出射度等于溫度為的絕對(duì)黑體全輻射出射度時(shí)，稱為輻射溫度。特點(diǎn)：環(huán)境有雜質(zhì)時(shí)，受影響最大，光學(xué)溫度計(jì)次之，比色溫度計(jì)最小。（3）比色高溫計(jì)：通過測(cè)量熱輻射體在兩個(gè)波長(zhǎng)的光譜輻射亮度之比來測(cè)量溫度?！氨壬珳囟取保簻囟葹榈奈矬w在兩個(gè)波長(zhǎng)下的亮度比值等于溫度為的黑體在同樣波長(zhǎng)下的亮度比值時(shí)，稱為比色溫度。分類：?jiǎn)瓮ǖ拦怆姳壬邷赜?jì)、雙通道比色高溫計(jì)。特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，響應(yīng)快，可觀察小目標(biāo)，誤差最小，與實(shí)際溫度最接近。

17、第六章 壓力測(cè)量1. 壓力測(cè)量分類a.重力與被測(cè)壓力平衡法：液柱式壓力計(jì)、活塞式壓力計(jì)。b.彈性力與被測(cè)壓力平衡閥：彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)、波紋管壓差計(jì)。c.利用物質(zhì)某些與壓力有關(guān)的物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)壓：壓阻式傳感器、壓電式傳感器。（1）液柱式測(cè)壓儀表：型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、斜管微壓計(jì)。測(cè)量誤差來源：環(huán)境溫度變化、重力加速度變化、毛細(xì)現(xiàn)象、安裝誤差、讀數(shù)誤差。（2）彈性測(cè)壓儀表：彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓差計(jì)、膜式（膜片、膜盒）壓力計(jì)。測(cè)量誤差來源：遲滯誤差、溫度誤差、間隙和摩擦誤差。（3）最高壓力表：常測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的最高燃燒壓力。機(jī)械式和氣電式。（4）典型測(cè)壓傳感器：石英晶體壓電傳感器（瞬

18、態(tài)）、電容式差壓傳感器電阻應(yīng)變式傳感器、電感式傳感器、霍爾壓力式傳感器。2. 氣流總壓測(cè)量減小誤差：總壓管口無毛刺且避免光滑，感受孔軸線對(duì)準(zhǔn)來流方向。選用原則：滿足條件前提下，結(jié)構(gòu)形式越簡(jiǎn)單越好，具有較小尺寸。類型及特點(diǎn)：型總壓管：制造簡(jiǎn)單，加工簡(jiǎn)易，不敏感偏流角小。 圓柱形總壓管：可以做成很小的尺寸，不敏感偏流角小。 帶導(dǎo)流套的總壓管：不敏感偏流角大大提高，受影響大，頭部尺寸大。 多點(diǎn)總壓管：梳狀總壓管（凸嘴式、凹窩式、帶套型）。 邊界層總壓管不敏感偏流角：測(cè)量誤差為速度頭1%的偏流角作為總壓管的不敏感偏流角。 范圍越大，對(duì)測(cè)量越有利。 影響因素：結(jié)構(gòu)形式（半圓形感受頭最小、帶導(dǎo)流套的總壓管

19、最大） 偏流角不大時(shí)，影響不顯著；較大時(shí)測(cè)量誤差隨增大而增大。3. 氣流靜壓測(cè)量壁面靜壓測(cè)量：壁面靜壓孔；流場(chǎng)靜壓測(cè)量：靜壓管。類型及特點(diǎn)：型靜壓管（一維）：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易， 軸向尺寸大，對(duì)流場(chǎng)干擾大，測(cè)量誤差大。 圓盤形靜壓管（二維）：與圓盤平面方向不敏感，對(duì)氣流與軸線夾角 極為敏感，加工精度要求高。 帶導(dǎo)流管的靜壓管（三維）：不敏感偏流角大，可用于三元?dú)饬鳒y(cè)量， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難。4. 測(cè)壓儀表的標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定：靜壓平衡原理。動(dòng)態(tài)標(biāo)定：得到頻率響應(yīng)特性，確定其適用范圍和動(dòng)態(tài)誤差等。對(duì)比法和激波管。第七章 流速測(cè)量1. 皮托管測(cè)速技術(shù)、熱線（熱膜）測(cè)速技術(shù)、激光多普勒測(cè)速技術(shù)、粒子圖像測(cè)

20、速技術(shù)。2. 皮托管測(cè)速技術(shù)皮托管：由總壓探頭和靜壓探頭組成，利用流體總壓與靜壓之差來測(cè)量流速。 主要測(cè)量對(duì)象為氣體，又稱風(fēng)速管或動(dòng)壓管。原理：不可壓縮流體的伯努利方程。應(yīng)用場(chǎng)合：標(biāo)準(zhǔn)皮托管-一元流動(dòng)，錐形探頭可避免脫體激波。 笛形皮托管-測(cè)量尺寸較大的管道內(nèi)的平均流速。 吸氣式、遮板式、靠背式皮托管-含塵量較高的氣流測(cè)量。 二元-平面氣流；三元-空間氣流。三孔測(cè)速管：測(cè)量平面流動(dòng)流速的大小和方向。 三孔：一個(gè)總壓孔、兩個(gè)方向孔。 測(cè)量方法：將測(cè)速管探頭插入氣流之中，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)干管，直到兩個(gè)方向孔的壓力相等。 孔開設(shè)原則：兩方向孔在同一平面上成直角，總壓孔在兩方向孔的角平分線上。 流速大小：3.

21、 熱線（熱膜）測(cè)速技術(shù)特點(diǎn)：幾何尺寸小、熱慣性小、靈敏度高。應(yīng)用場(chǎng)合：微風(fēng)速（冷庫和空調(diào)房?jī)?nèi)的風(fēng)速）、脈動(dòng)速度（燃燒室的湍流強(qiáng)度）、 皮托管難以安裝的場(chǎng)合（邊界層、壓力機(jī)級(jí)間）。構(gòu)造：探頭（熱敏電阻材料）、信號(hào)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 熱線、熱阻-機(jī)械強(qiáng)度高、可承受電流大、可用于液體或帶顆粒氣體流速測(cè)量， 響應(yīng)速度不及熱線探頭高。工作原理：熱平衡原理，溫度升高所產(chǎn)生的熱量等于流體帶走的熱量。工作方式：恒溫式、恒流式-因熱慣性影響，可能存在相位滯后等缺點(diǎn)。4. 激光多普勒測(cè)速技術(shù)特點(diǎn)：對(duì)流場(chǎng)無干擾；輸出特性線性好，不需標(biāo)定； 測(cè)量精度不受除折射率外其他物理參數(shù)的影響；測(cè)量方向特性穩(wěn)定； 空間分辨率高、無

22、慣性，因而頻響特性好； 測(cè)速范圍廣；可測(cè)量逆流現(xiàn)象中循環(huán)流的湍流速度成分。 價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜、需在被測(cè)流體中加入散射微粒、需設(shè)置激光觀測(cè)窗口。工作原理：激光多普勒效應(yīng)現(xiàn)象-激光照射到跟隨流體一起運(yùn)動(dòng)的微粒上時(shí)， 微粒散射的散射光頻率將偏離入射光頻率。方法：直接檢測(cè)法、外差檢測(cè)法（參考光束系統(tǒng)、單光束系統(tǒng)、雙光束系統(tǒng)）。散射粒子基本特性：能很好的跟隨流體運(yùn)動(dòng)、高的散射效率、良好的物理化學(xué)性質(zhì)。應(yīng)用場(chǎng)合：湍流的脈動(dòng)速度和時(shí)均速度； 不定常流和脈動(dòng)流中一點(diǎn)的持續(xù)測(cè)量； 渦旋流、燃燒流、分離流、兩相流等復(fù)雜流場(chǎng)。5. 粒子圖像測(cè)速技術(shù)：利用示蹤粒子的圖像來測(cè)量流體速度。特點(diǎn)：能夠測(cè)量瞬時(shí)速度信息、包

23、括流體流動(dòng)中的小尺度結(jié)構(gòu)、對(duì)流場(chǎng)無擾動(dòng)。第八章 流量測(cè)量1. 流體：具有流動(dòng)性能的物質(zhì)，氣體與液體的總稱。流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過某有效流通面積的流體數(shù)量。質(zhì)量流量、體積流量。累計(jì)流量：某一段時(shí)間間隔內(nèi)通過某流通面積的流體總量。平均流量：累計(jì)流量除以相應(yīng)的時(shí)間間隔。選用原則：被測(cè)流體介質(zhì)的性質(zhì)、工況條件、用途、其他如安裝和振動(dòng)條件。2. 流量計(jì)類型（1）容積型流量計(jì)：工作原理簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果受流動(dòng)狀態(tài)影響較小，精確度高； 適合測(cè)高粘度、低雷諾數(shù)的流體。 不宜用于高低溫和臟污介質(zhì)的流量測(cè)量。如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)。（2）速度型流量計(jì)：有良好使用性能，可用于高壓高溫流體測(cè)量，精度較高； 測(cè)量結(jié)果受

24、流動(dòng)條件的影響很大。如節(jié)流式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子式流量計(jì)、渦流式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)。（3）質(zhì)量型流量計(jì)：直接型、推導(dǎo)型、溫度壓力補(bǔ)償型。3. 節(jié)流式（差壓式）流量計(jì)（1）工作原理：當(dāng)流體流經(jīng)管道中的急劇收縮的局部截面時(shí)，將產(chǎn)生增速降壓的節(jié)流現(xiàn)象，于是在節(jié)流件前后形成壓差，通過壓差計(jì)檢出，并與流體的質(zhì)量流量或體積流量有一定的數(shù)值關(guān)系。（2）組成：節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管、壓差計(jì)。a.節(jié)流裝置節(jié)流元件：噴嘴、孔板、文丘里管。標(biāo)準(zhǔn)取壓方式：角接取壓（孔板和噴嘴）、法蘭取壓（孔板） 另有：理論取壓、管接取壓、徑距取壓。使用條件（流體）：流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，并且充滿和連續(xù)地流經(jīng)管道； 流體是單向的，并且在流經(jīng)

25、節(jié)流裝置時(shí)不發(fā)生相變； 流速穩(wěn)定，無旋渦，流量隨時(shí)間緩慢變化。（3）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉； 應(yīng)用范圍極廣泛，所有單相流體和部分混相流體。 壓損大，精確度低，現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高； 引線裝置等薄弱環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生信號(hào)失真等故障。4. 渦輪流量計(jì)（1）工作原理：被測(cè)流體流經(jīng)渦輪并推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，高導(dǎo)磁性渦輪葉片周期性的通過永久磁鐵，使磁路的磁阻發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致通過感應(yīng)線圈的磁通量變化，在線圈中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而輸出交流電脈沖信號(hào)。（2）基本特性：線性特性、壓力損失特性（機(jī)械阻力和粘滯阻力）。（3）影響因素：粘度、密度、壓力、溫度、流動(dòng)狀態(tài)。（4）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方

26、便，使用高壓測(cè)量； 輸出脈沖頻率信號(hào)，適合總量計(jì)量及計(jì)算機(jī)輸出； 需定期校驗(yàn)，且流體物性對(duì)儀表特性影響大，被測(cè)介質(zhì)清潔度要求高； 不適于脈動(dòng)流和混相流測(cè)量，受來流速度畸變和旋轉(zhuǎn)流影響大。5. 光纖流量計(jì) 分類：光纖差壓式流量計(jì)、光纖膜片式流量計(jì)、光纖卡門渦街式流量計(jì)。6. 超聲波流量計(jì)工作原理：基于超聲波在介質(zhì)中的傳播速度與該介質(zhì)的流動(dòng)速度有關(guān)的現(xiàn)象。分類：時(shí)間差法、相位差法、頻率差法。特點(diǎn)：非接觸測(cè)量，不擾動(dòng)流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生壓力損失； 不受被測(cè)物體物理、化學(xué)特性的影響； 輸出特性呈線性。7. 質(zhì)量流量計(jì)第九章 液位測(cè)量1. 差壓式液位計(jì)：常應(yīng)用鍋爐汽包水位測(cè)量。工作原理：不可壓縮流體的

27、靜力學(xué)原理。2. 電容式液位計(jì)（1）測(cè)量導(dǎo)電液體：利用傳感器兩電極的覆蓋面積隨被測(cè)液體液位的變化而變化，從而引起電容量變化的這種關(guān)系測(cè)量液位。不適合粘度大的液體。電極：不銹鋼棒和容器、不銹鋼棒和液體。（2）測(cè)量非導(dǎo)電液體：被測(cè)液體液位變化時(shí)傳感器兩電極之間充填介質(zhì)的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而引起電容量變化的特性。電極：兩不銹鋼棒。3. 電阻式液位計(jì)（1）電接點(diǎn)液位計(jì)：利用液體與蒸汽之間導(dǎo)電特性（電阻值）的差異進(jìn)行液位測(cè)量。適用場(chǎng)合：變參數(shù)運(yùn)行工況的鍋爐汽包水位測(cè)量； 輸出信號(hào)時(shí)非連續(xù)的，不能用于液位連續(xù)測(cè)量。 誤差大小取決于電接點(diǎn)的安裝距離。電接點(diǎn)氖燈液位計(jì)、電接點(diǎn)雙色液位計(jì)、數(shù)字式電接點(diǎn)液位計(jì)。

28、（2）熱電阻液位計(jì)：利用液體和蒸汽對(duì)熱敏材料傳熱特性不同而引起熱敏電阻變化的現(xiàn)象進(jìn)行液位測(cè)量。通過測(cè)定熱絲電阻值的變化判斷液位高低。適用場(chǎng)合：液位報(bào)警傳感器（定點(diǎn)式電阻液位計(jì)）。4. 光纖液位計(jì)（定點(diǎn)式）特點(diǎn)：高靈敏度；優(yōu)異的電磁絕緣性能和防爆性能。（1）全反射型光纖液位計(jì)：根據(jù)傳感器輸出信號(hào)的強(qiáng)弱判斷液位高低。應(yīng)用場(chǎng)合：液位的測(cè)量與報(bào)警；不同折射率介質(zhì)分界面的測(cè)定； 易燃、易爆、具腐蝕性介質(zhì)的測(cè)量；測(cè)量液體組分含量或小氣泡含量； 不宜測(cè)對(duì)敏感元件有粘附性的液體。（2）浮沉式光纖液位計(jì)特點(diǎn)：可用于液位的連續(xù)測(cè)量，特別適用于易燃易爆介質(zhì)液位測(cè)量-安全型傳感器。第十章 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率測(cè)量1. 轉(zhuǎn)

29、速測(cè)量：接觸式、非接觸式。a.接觸式轉(zhuǎn)速表：構(gòu)造簡(jiǎn)單，精度較差，用于能量損失可以不計(jì)且精度要求不高的場(chǎng)合。離心式轉(zhuǎn)速表：離心力器件產(chǎn)生離心力，克服彈簧反作用力推動(dòng)指示機(jī)構(gòu)工作。磁性轉(zhuǎn)速表：回轉(zhuǎn)圓盤在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中感應(yīng)出電渦流而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變化，帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。電動(dòng)轉(zhuǎn)速表：被測(cè)轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器帶動(dòng)發(fā)送器發(fā)電產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。定時(shí)轉(zhuǎn)速表：一定時(shí)間內(nèi)通過累計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)來測(cè)速。b.非接觸式轉(zhuǎn)速表：結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，不消耗轉(zhuǎn)矩，精度高。光電式轉(zhuǎn)速傳感器：利用光電元件對(duì)光的敏感性測(cè)速。投射式和反射式。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需專門電源設(shè)備，測(cè)速范圍廣， 脈沖信號(hào)不因轉(zhuǎn)速過高而減弱。2. 轉(zhuǎn)矩測(cè)量：傳遞法、平衡力法、能量轉(zhuǎn)換法。

30、a.傳遞法：通過測(cè)量變形、應(yīng)力或應(yīng)變來測(cè)量轉(zhuǎn)矩。變形型、應(yīng)力型、應(yīng)變型。b.平衡力法（測(cè)功機(jī)中轉(zhuǎn)矩測(cè)量典型方法）：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)械的傳動(dòng)軸對(duì)外輸出一定大小的轉(zhuǎn)矩時(shí)，機(jī)殼上必然作用大小相等、方向相反的平衡力矩，測(cè)量機(jī)殼上的平衡力矩獲得傳動(dòng)軸上的工作力矩。常用轉(zhuǎn)矩測(cè)量方法：鋼鉉轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x、光電式轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x、光學(xué)式轉(zhuǎn)矩儀、 磁電式轉(zhuǎn)矩儀、應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩儀、磁致伸縮式轉(zhuǎn)矩儀。3. 功率測(cè)量（1）通過電功率測(cè)量。（2）通過轉(zhuǎn)矩間接測(cè)量：用轉(zhuǎn)矩儀測(cè)量轉(zhuǎn)矩、用測(cè)功機(jī)作為負(fù)載進(jìn)行功率測(cè)量。測(cè)功機(jī)分類：水力測(cè)功機(jī)、磁粉測(cè)功機(jī)、 電力測(cè)功機(jī)（直流電力測(cè)功機(jī)、交流電力測(cè)功機(jī)、電渦流測(cè)功機(jī)）直流電力測(cè)功機(jī)的控制方式：負(fù)

31、荷電阻控制方式、自動(dòng)饋網(wǎng)控制方式。 測(cè)中小功率的動(dòng)力機(jī)械。交流電力測(cè)功機(jī)：三相同步電機(jī)測(cè)功機(jī)、繞線式異步電功測(cè)功機(jī)、無轉(zhuǎn)向器電功測(cè)功機(jī)。 大功率動(dòng)力機(jī)械功率測(cè)量。電渦流測(cè)功機(jī)的控制方式：恒轉(zhuǎn)速控制、比例控制、恒電流控制。 轉(zhuǎn)速范圍和功率范圍寬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便。測(cè)功機(jī)選型依據(jù)：工作范圍、測(cè)量精度、響應(yīng)速度、工作穩(wěn)定性、低速制動(dòng)性。 電力測(cè)功機(jī)響應(yīng)速度快于水力測(cè)功機(jī)，直流和交流快于電渦流測(cè)功機(jī)。 電渦流測(cè)功機(jī)低速制動(dòng)性最好，直流電力測(cè)功機(jī)次之，比水力測(cè)功機(jī)好。第十一章 氣體組分測(cè)量與分析1. 色譜分析儀基本原理：被分析的混合物在流動(dòng)相的推動(dòng)下，流經(jīng)一根裝有固定相的色譜柱，由于固定相對(duì)不同組分具

32、有不同的吸附能力或溶解能力，混合物經(jīng)過色譜柱后，各組分在流動(dòng)相和固定相中形成的含量分配關(guān)系不同，最終導(dǎo)致從色譜柱中流出的時(shí)間不同，達(dá)到組分分離的目的。分類：液相色譜分析儀、氣相色譜分析儀組成：載氣源（輸送被測(cè)混合物）、色譜柱（分離各種組分）、檢測(cè)器（完成含量測(cè)定）。檢測(cè)器分類：熱導(dǎo)檢測(cè)器（CO和CO2）、氫火焰電離檢測(cè)器（HC）。2. 紅外氣體分析儀（比較分光和不分光）P2133. 氧含量測(cè)量：磁性氧量分析儀、氧化鋯氧量分析儀。氧化鋯氧量分析儀工作原理：利用氧化鋯濃差電池所形成的的濃差電動(dòng)勢(shì)與氧含量之間 的量值關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。4. 氮氧化物含量測(cè)量：化學(xué)發(fā)光法-利用NO-O3反應(yīng)體系的化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象。5. 煙度測(cè)量（1）透光式：利用煙氣對(duì)光的吸收作用，測(cè)量光從煙氣中的透過度來確定煙度。哈特里奇煙度計(jì)（部分煙氣）、PHS煙度計(jì)（全部煙氣）。（2）濾紙式（反射式）：先用濾紙收集一定量煙氣，比