熱工測試課后練習答案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上熱工測試作業(yè)第一章1-1、測量方法有哪幾類，直接測量與間接測量的主要區(qū)別是什么？(P1-2)答：測量的方法有：1、直接測量；2、間接測量；3、組合測量。直接測量與間接測量的主要區(qū)別是直接測量中被測量的數(shù)值可以直接從測量儀器上讀得，而間接測量種被測量的數(shù)值不能直接從測量儀器上讀得，需要通過直接測得與被測量有一定函數(shù)關系的量，然后經(jīng)過運算得到被測量的數(shù)值。1-2、簡述測量儀器的組成與各組成部分的作用。(P3-4)答：測量儀器由感受器、中間器和效用件三個部分組成。1、感受器或傳感器：直接與被測對象發(fā)生聯(lián)系（但不一定直接接觸），感知被測參數(shù)的變化，同時對外界發(fā)出相應的信號；2

2、、中間器或傳遞件：最簡單的中間件是單純起“傳遞”作用的元件，它將傳感器的輸出信號原封不動地傳遞給效用件；3、效用件或顯示元件：把被測量信號顯示出來，按顯示原理與方法的不同，又可分模擬顯示和數(shù)字顯示兩種。1-3、測量儀器的主要性能指標及各項指標的含義是什么？（P5-6）答：測量儀器的主要性能指標有：精確度、恒定度、靈敏度、靈敏度阻滯、指示滯后時間等。1、精確度：表示測量結果與真值一致的程度，它是系統(tǒng)誤差與隨機誤差的綜合反映；2、恒定度：儀器多次重復測試時，其指示值的穩(wěn)定程度，通常以讀數(shù)的變差來表示；3、靈敏度：以儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測量的變化值之間的比例來表示。4、靈敏度阻

3、滯：又稱感量，是以引起儀器指針從靜止到作極微小移動的被測量的變化值。5、指示滯后時間：從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時間。1-4、說明計算機測控系統(tǒng)基本組成部分及其功能。（P6-7）答：計算機測控系統(tǒng)基本組成部分有：傳感器、信號調理器、多路轉換開關、模/數(shù)（A/D）和數(shù)/模（D/A）轉換及微機。1、信號調理器：完成由傳感器輸出信號的放大、整形、濾波等，以保證傳感器輸出信號成為A/D轉換器能接受的信號；2、實現(xiàn)多路信號測量，并由它完成輪流切換被測量與模/數(shù)轉換器的連接；3、采樣保持器：保證采樣信號在A/D轉換過程中不發(fā)生變化以提高測量精度；4、A/D轉換器：將輸入的模擬信號換成計算

4、機能接受的數(shù)字信號；5、D/A轉換器：將輸入的數(shù)字信號換成計算機能接受的模擬信號。1-5、試述現(xiàn)代測試技術及儀器的發(fā)展方向。(P6、P9)答：計算機、微電子等技術迅速發(fā)展，推動了測試技術的進步，相繼出現(xiàn)了智能測試儀、總線儀器、PC儀器、虛擬儀器、網(wǎng)絡化儀器等微機化儀器及自動化測試系統(tǒng)。隨著計算機網(wǎng)絡技術、多媒體技術、分布式技術等手段的迅速發(fā)展，測試技術與計算機相結合已成為當前測試技術的主流，測試技術的虛擬化和網(wǎng)絡化的時代已經(jīng)不遠了。第二章2-1、試述測量儀器的動態(tài)特性的含意和主要研究內容，它在瞬變參數(shù)測量中的重要意義。(P11、P16)答：測量儀器或測量系統(tǒng)的動態(tài)特性的分析就是研究動態(tài)測量時所

5、產(chǎn)生的動態(tài)誤差，它主要用以描述在動態(tài)測量過程中輸入量與輸出量之間的關系，或是反映系統(tǒng)對于隨機時間變化的輸入量響應特性。從而能夠選擇合適的測量系統(tǒng)并于所測參數(shù)相匹配，使測量的動態(tài)誤差限制在試驗要求的允許范圍內，這便是動態(tài)測量技術中的重要研究課題。在瞬變參數(shù)動態(tài)測量中，要求通過測量系統(tǒng)所獲得的輸出信號能準確地重現(xiàn)輸入信號的全部信息，而測量系統(tǒng)的動態(tài)響應正是用來評價系統(tǒng)正確傳遞和顯示輸入信號的重要指標。2-2、測量系統(tǒng)的輸出量與輸入量之間的關系可采用傳遞函數(shù)表示，試說明串聯(lián)環(huán)節(jié)、并聯(lián)環(huán)節(jié)及反饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的表示方法。（P13-14）答：串聯(lián)環(huán)節(jié)：并聯(lián)環(huán)節(jié)：正反饋環(huán)節(jié)：負反饋環(huán)節(jié)：2-3、試述常用的

6、一、二階測量儀器的傳遞函數(shù)及它的典型實例。（P15-16）答：常用的一階測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)： 以熱電偶突然放入溫度為 的介質為例，每一瞬間介質傳遞給熱電偶節(jié)點的熱量dQ為 式中，T為熱電偶瞬間溫度；h為熱接點表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；A為熱接點表面積。在不考慮導熱及熱輻射損失的情況下，介質傳給熱接點的熱量即為熱電偶的儲熱量。若熱電偶吸收熱量dQ后，溫度上升dT，于是 式中， 為熱電偶熱接點的比定壓熱容；m為熱接點的質量。根據(jù)熱平衡可得 經(jīng)簡化后可得 式中， 稱為測量系統(tǒng)的時間常數(shù)。上式是熱電偶（測溫傳感器）數(shù)學模型的一階線性微分方程，這類傳感器稱為一階測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為常用的二階測量系統(tǒng)的傳遞函

7、數(shù)： 以測振儀為例，描述質量m的運動微分方程為 式中，c為阻尼；k為彈性系數(shù)；f（t）為干擾力。上式是一個單質量強迫阻尼振動微分方程。將其與 比較可得 ，f（t）相當于x。用k除以兩端可得 將上式與 相比，其傳遞函數(shù)有相同形式。這時，1/k為系統(tǒng)的柔性系數(shù)， 為系統(tǒng)的固有頻率， 為系統(tǒng)的阻尼比。因而，測振儀屬二階測量系統(tǒng)。2-4、試述測量系統(tǒng)的動態(tài)響應的含意、研究方法及評價指標。答：含義：在瞬態(tài)參數(shù)動態(tài)測量中，要求通過系統(tǒng)所獲得的輸出信號能準確地重現(xiàn)輸入信號的全部信息，而測量系統(tǒng)的動態(tài)響應正是用來評價系統(tǒng)正確傳遞和顯示輸入信號的重要指標。 研究方法：對測量系統(tǒng)施加某些已知的典型輸入信號，包括階

8、躍信號、正弦信號、脈沖信號、斜升信號，通常是采用階躍信號和正弦信號作為輸入量來研究系統(tǒng)對典型信號的響應，以了解測量系統(tǒng)的動態(tài)特性，依此評價測量系統(tǒng)。 評價指標：穩(wěn)定時間ts、最大過沖量Ad。2-5、試述常用的一、二階測量儀器的頻率響應及內容。答：一階測量系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)為一階測量系統(tǒng)的副頻特性和相頻特性在時間常數(shù)確定后也隨之確定，且越小，頻率響應特性越好。二階測量系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)為2-6、試說明二階測量系統(tǒng)通常取阻尼比 范圍的原因。答：對于二階系統(tǒng)應使 ，這樣能減少動態(tài)誤差，系統(tǒng)能以較短的時間進入偏離穩(wěn)態(tài)不到2%5%的范圍內，是系統(tǒng)的動態(tài)響應好，當系統(tǒng)的阻尼比在0.8左右時幅頻特性近似常數(shù)

9、的頻率范圍最寬，而相頻特性曲線也最接近直線。因而去 可獲得較小的誤差和較寬的工作頻率范圍，相位失真也很小，使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性。而且，此時提高系統(tǒng)的固有頻率會使響應速率變得更快。2-7、某一力傳感器擬定為二階系統(tǒng)，其固有頻率為800Hz，阻尼比為0.14。問使用改傳感器作頻率為400Hz正弦變化的外力測試時，其振幅和相位角各位多少？解： 2-8、用一階系統(tǒng)對100Hz的正弦信號進行測量時，如果要求振幅誤差在10%以內，時間常數(shù)應為多少？如果用該系統(tǒng)對50Hz的正弦信號進行測試時，幅值和相位誤差各為多少？解：（1）則 （2）2-9、用傳遞函數(shù)為1/(0.0025s+1)的一階裝置進行周期信號測

10、量，若將幅值誤差限制在5%以下，試求所能測量的最高頻率成分，此時相位差是多少？解：，則或 相位差：2-10、某一階測量裝置的傳遞函數(shù)為1/(0.04s+1),若用它測量頻率0.5Hz,1Hz,2Hz的正弦信號，試求其幅值誤差。解：，（1）當f=0.5Hz時， （2）當f=1Hz時， （3）當f=2Hz時，2-11、對某二階系統(tǒng)進行動態(tài)標定時，測量最大過沖量 以及在響應曲線上由n個周期取平均值的衰減周期 。試求該系統(tǒng)的阻尼比及系統(tǒng)固有頻率。解：=1lnAd2+1=1ln1.52+1=0.128n=2Td1-2=2Td1-0.1282=3.6第三章3-1、測量誤差有哪幾類？各類誤差的主要特點是什么

11、？答：（1）系統(tǒng)誤差，特征：有其對應的規(guī)律性，它不能依靠增加測量次數(shù)來加以消除，一般可通過試驗分析方法掌握其變化規(guī)律，并按照相應規(guī)律采取補償或修正的方法加以消減。(2)隨機誤差，特征：個別出現(xiàn)的偶然性而多次重復測量總體呈現(xiàn)統(tǒng)計規(guī)律，服從高斯（GASS）分布，也稱正態(tài)分布； (3)過失誤差；特征：無規(guī)律可尋，可以避免3-2、試述系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因及消除方法。答：按產(chǎn)生的原因可分為：（1）儀器誤差：它是由于測量儀器本身不完善或老化所產(chǎn)生的誤差。（2）安裝誤差：它是由于測量儀器的安裝和使用不正確而產(chǎn)生的誤差。（3）環(huán)境誤差：它是由于測量儀器使用環(huán)境條件與儀器使用規(guī)定的條件不符而引起的誤差。（4）方法

12、誤差：它是由于測量方法或計算方法不當所形成的誤差，或是由于測量和計算所依據(jù)的理論本身不完善等原因而導致的誤差。（5）操作誤差：也稱人為誤差。這是由于觀察者先天缺陷或觀察位置不對或操作錯誤而產(chǎn)生的誤差。消除系統(tǒng)誤差的方法：（1）交換抵消法：將測量中某些條件互相交換，使產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因互相抵消。 （2）替代消除法：在一定測量條件下，用一個精度較高的已知量，在測量系統(tǒng)中取代被測量，而使測量儀器的指示值保持不變。 （3）預檢法：是一種檢驗和發(fā)現(xiàn)測量儀器系統(tǒng)誤差的常用方法?？蓪y量儀器與較高精度的基準儀器對同一物理量進行多次重復測量。 3-3、隨機誤差正態(tài)分布曲線有何特點？（P30）答：1.單峰性。2

13、.對稱性。3.有限性。4.抵償性。 3-4、試述測量中可疑數(shù)據(jù)判別方法以及如何合理選用。答：1.萊依特準則；2.格拉布斯準則；3.t檢驗準則；4.狄克遜準則。判別法的選擇：1.從理論上講，當測量次數(shù)n趨近（或n足夠大）時，采用萊依特準則更為合適；若次數(shù)較少時，則采用格拉布斯準則，t檢驗準則或狄克遜準則。要從測量列中迅速判別粗大誤差時，可采用狄克遜準則。2.在最多只有一個異常值時采用格拉布斯準則來判別壞值的效果最佳。3.在可能存在多個異常值時，應采用兩種以上的準則來交叉判別，否則效果不佳。3-5、試述直接測量誤差計算的一般步驟。答：直接測量誤差計算的一般步驟：1.計算i的平均值L；2.計算li的

14、偏差vi=li-L；3.計算均方根誤差ô和極限誤差；4.計算算術平均值的均方根誤差S和極限差；5.計算算術平均值的相對極限誤差；6.得出被測量的值；7.檢查vi中有大于者，應將該次測量看做誤差為差錯予以剔除，然后按上述步驟重新計算。3-6、什么叫做等精度測量和非等精度測量？為什么在非等精度測量中引入“權”的概念計算更為合理？答：等精度測量：用同一儀器，按同一方法，由同一觀測者進行的測量。非等精度計算：用不同一儀器，按不同一方法，由不同一觀測者進行的測量。“權”概念引入的原因：對于非等精度測量，其最可信賴度就不能用算術平均值來確定，為了正確評價測量結果的質量，引進了測量結果“權”。3-

15、7、試述間接測量的含意及其計算的一般步驟。 答：間接測量法：通過直接測量與被測量有某種確定函數(shù)關系的其它各個變量，然后將所測得的數(shù)值代入函數(shù)關系進行計算，從而求得被測量數(shù)值的方法。3-8、什么叫做傳遞誤差？為何測量系統(tǒng)中采用負反饋可以提高測量精度？答：由系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的靜態(tài)誤差組成的總誤差。在系統(tǒng)中引入負反饋開辟了補償順聯(lián)環(huán)節(jié)誤差的新途徑，因為在系統(tǒng)的誤差計算公式中，順聯(lián)與負反饋誤差的符號相反，可以減小或抵消誤差，使整個系統(tǒng)誤差大大減小，以提高測量精度3-9、回歸分析是實驗數(shù)據(jù)處理的一種數(shù)學方法,它有何特點?答：（1）兩個變臉光之劍不是對等關系，進行回歸分析時，應該先根據(jù)研究目的確定自變量和因變量

16、；（2）回歸方程的作用在于給定自變量的值估計推算因變量的值，回歸方程表明變量間的變動關系；（3）回歸方程中自變量的系數(shù)成為回歸系數(shù)，回歸系數(shù)有正負號，正好表明回歸方程配合的是一條上升的直線，負號表明回歸方程配合的是一條下降直線；（4）回歸方程要求自變量是給定數(shù)值，因變量是隨機變量。3-10、用精度為0.5級、量程為010MPa的彈簧管壓力表測量管道流體壓力，示值為8.5MPa。試問測量值的最大相對誤差和絕對誤差各為多少？解：最大相對誤差p=±(0.5%*10)MPa=±0.05MPa絕對誤差=p/p=±0.05/8.5=±0.59%3-11、用量程為01

17、0A的直流電流表和量程為0250V的直流電壓表測量直流電動機的輸電流和電壓，示值分別為9A和220V，兩表的精度皆為0.5級。試問電動機輸入功率可能出現(xiàn)的最大誤差為多少？（提示：電動機功率P=IV)解：儀表基本誤差：I=10×0.5%=0.05A U=250×0.5%=1.25V由P46表3-5常用函數(shù)相對誤差和絕對誤差知函數(shù)y=u1u2的絕對誤差為±（u1u2+u2u1）所以最大誤差：P=±（UI+IU）=±（220×0.05+9×1.25）W=25W3-12、某壓力表量程為20MPa，測量值誤差不允許超過0.01MPa，

18、問該壓力表的精度等級是多少？解：0.01MPa/20MPa=0.0005=0.5% 所以測量等級為0.5級3-13、對某物理量L進行15次等精度測量，測得值如下表所列。設這些測得值已消除了系統(tǒng)誤差，試用 準則判別該測量中是否含有過失誤差的測量值。序號12345678L20.4220.4320.4020.4320.4220.4320.3920.30序號9101112131415L20.4020.4320.4220.4120.3920.3920.40解：與書中P37頁例3-2一樣。3-14、已知某銅電阻與溫度之間關系為 ，在不同溫度下對銅電阻 進行等精度測量，得一組測定值，如下表所示。試用最小二乘

19、法確定銅電阻與溫度之間關系。序 號1234567t/ 19.125.030.136.040.045.150.0 76.3077.8079.7580.8082.3583.9085.10解：已知銅電阻與溫度之間關系式 ,為方便計算，重新設為 Rt=R0 + R1t (其中R1=R0)利用正態(tài)方程來決定回歸系數(shù)，這時方程可表示為 nR0 + R1t =Rt R0t + R1t²=tRt列表計算如下：tRttRtt²119.176.31457.33364.81225.077.81945625330.179.752400.475906.01436.080.082882.8812965

20、40.082.3532941600645.183.903783.892034.01750.085.1042552500245.3565.2820018.5759325.83代入正態(tài)方程得 7*R0+R1*245.3=565.28 R0*245.3+R1*9325.83=20018.575解得R0= 90.13 ；R1=-0.2676 即 a=R1R0=0.00296故銅電阻與溫度之間關系為y=90.13-0.2676x3-15、為測量消耗在電阻中的電功率，分別測量電阻R和加在電阻R兩端電壓V的數(shù)值，其測量結果為 , 。(提示:功率按 計算)。解：R=10*1%=0.1 V=100*1%=1設y

21、1=v2=10000y1=±2*v*V=±200設y2= y1/R=10000/10=1000y2=±(R/R+y1/ y1) =±(0.01+0.02) =±3%P= v2/R=1000(1±3%)3-16、某冷卻油的粘度隨溫度升高而降低，其測量值如下:試求粘度隨溫度變化之間的經(jīng)驗公式。溫度t/1015202530354045粘度4.243.512.922.522.202.001.811.70溫度t/50556065707580粘度1.601.501.431.371.321.291.25(提示:經(jīng)驗公式可用冪函數(shù)表示，用線性變換求得

22、)解:設經(jīng)驗公式： v=a*tb 線性變換：v=a+b*x 令y=Y，x=X a=ao則變?yōu)椋篩=ao+b*X則可以計算得出列表：X2.3022.7082.9963.2193.4013.5553.6893.8073.9124.0074.0944.1744.2484.3174.382Y1.4451.2561.0720.9240.7880.6930.5930.5300.4700.4050.3580.3150.2780.2550.223ao=YI/K-bXI/K=-7.5b=k（xi*yi）-（xi）（yi）/kx2i-（xi）2=2a=eao=0.0005所以可得 ： v=0.0005*t2第四章

23、4-1、 什么是電阻式傳感器？它主要分成幾種？答：把位移、力、壓力、加速度、扭矩等非電物理量轉換為電阻值變化的傳感器。主要有金屬應變式傳感器，半導體壓阻式傳感器，電位計式傳感器，氣敏傳感器，濕敏電阻傳感器。4-2、 用應變片進行測量時為什么要進行溫度補償？常用的溫度補償方法有哪幾種？答：主要原因有兩個方面，一是因溫度變化引起的應變片敏感柵的電阻變化及附加變形；二是因試件材料與敏感柵材料的線脹系數(shù)不同，從而使應變片產(chǎn)生附加應變。補償方法有：橋路補償，應變片自補償.4-3、簡要說明一下氣敏、濕敏電阻傳感器的工作原理，并舉例說明其用途。答：氣敏電阻傳感器是利用半導體氣敏元件與被測

24、氣體接觸后造成半導體性質發(fā)生變化，以此特性來檢測待定氣體的成分。例如氧化錫就用來檢測某氣體是否有可燃性。濕敏電阻傳感器則是吸濕元件在吸濕和脫濕過程中，水分子分解出來的H的傳導狀態(tài)發(fā)生變化，從而使?jié)衩綦娮鑲鞲衅鞯碾娮柚惦S濕氣的吸附與脫附而變化。例如鎳鐵氧體濕敏傳感器，當鐵氧體表面吸附有水蒸氣分子時，中性的水分子將會作為正離子而被吸附，電阻值因而增大。4-4、什么是電感式傳感器？簡述電感式傳感器的工作原理。答：電感式傳感器建立在電磁感應基礎上，它是利用線圈自感或互感的變化，把被測物理量如位移、振動、壓力、流量等轉換為線圈電感量變化的傳感器。電感式傳感器是利用金屬導體和交變電磁場的互感原理。位于傳感

25、器前端的檢測線圈產(chǎn)生高頻磁場，當金屬物體接近該磁場，金屬物體內部產(chǎn)生渦電流，導致磁場能量衰減，當金屬物體不斷靠近傳感器感應面，能量的被吸收而導致衰減，當衰減達到一定程度時，觸發(fā)傳感器開關輸出信號，從而達到非接觸式之檢測目的。4-5、什么是電容式傳感器？它的變換原理如何？解：電容式傳感器是把位移，壓力，振動，液面位置等物理量變化轉換為電容量變化的傳感器。它的變換原理是C=A/d.4-6、已知一變極板間隙的電容器極板為圓形，直徑D=50mm，極板間介質的介電常數(shù) ，極板間的初始距離 。試求：1） 該傳感器的初始電容。2） 當極板間隙增大3mm時的輸出電容增量。答：4-6由C=A/d打入數(shù)據(jù)計算C(

26、1)=0.F當D增大3mm時，C(2)=0.F C=C(2)-C(1)=-0.F4-7、分析用于壓電傳感器的電壓放大器與電荷放大器的特點及各自的優(yōu)缺點。答：一種是電壓放大器，它的輸出電壓與輸入電壓(傳感器的輸出電壓)成正比；一種是電荷放大器，其輸出電壓與傳感器的輸出電荷成正比。電壓放大器與電荷放大器相比，電路簡單、元件少、價格便宜、工作可靠，但是，電纜長度對測量精度的影響較大，而使用電荷放大器則可以在一定的條件下，使傳感器的靈敏度與電纜長度無關。4-8、說明磁電傳感器的基本工作原理，它有哪幾種結構形式？在使用中各用于測量什么物理量？答：磁電傳感器就是利用電磁感應原理，將運動速度，位移，等物理量

27、轉換成線圈中的感應電動勢輸出分：動圈式磁電傳感器和磁阻式磁電傳感器；前者測線速度和角速度，后者測轉速、偏心量、振動。4-9、熱電偶有哪幾條基本定律？說明它們的使用價值。答：熱電偶基本定律有1、均質材料定律；由一種材料組成的閉合回路，無論截面是否變化，也不論在電路內存在什么樣的溫度梯度，電路中都不會產(chǎn)生熱電動勢。2、中間導體定律；無論材料本身的某一段是否存在溫度梯度，也不論插入的材料是否接在兩導體之間，還是接在某一種導體中間，均不會有附加的熱電動勢產(chǎn)生，從而影響熱電偶的測量結果。3、中間溫度定律；熱電動勢等于熱電偶在連接點兩不同溫度對應熱電動勢之和。4、標準電極定律；可以方便地從幾個熱電極與標準

28、電極組成熱電偶時所產(chǎn)生的熱電動勢，求出這些熱電極彼此任意組合式的熱電動勢。4-10、用鎳鉻-鎳硅熱電偶測溫時，其冷端溫度 ，用直流電位差計測得的熱電動勢為 ，求實際溫度為多少？解：查表4-2的鎳鉻-鎳硅的標準電動勢為4.1mV根據(jù)中間定律有Et,0=EABt, 30+Et,0=38.5mV+4.1mV100×30=39.73mVT=39.73mv4.1mV100=9694-11、光電效應有哪幾種？與之對應的光電元件各有哪些？答：光電效應有三類：1、外光電效應；元件有光電管、光電倍增管等。2、內光電效應；元件有光敏電阻以及由光敏電阻制成的光導管等。3、光生伏特效應；元件有光電池和光敏晶

29、體管等。4-12、什么是霍爾效應？試舉兩個霍爾傳感器在動力機械測量中典型應用的例子。答：一塊長為l，寬為b，厚為d的半導體薄片，若在薄片的垂直方向上加以磁感應強度為B的磁場，當在薄片的兩端有控制電流I流過時，在此薄片的另兩端會產(chǎn)生一個大小與控制電流I（A）和磁感應強度B（T）的乘積成正比的電壓U（V），這一現(xiàn)象稱為霍爾效應。主要應用有：轉速測量、位移測量、接近開關。4-13、什么是編碼器？絕對式編碼器和增量式編碼器有何區(qū)別？答：以編碼形式產(chǎn)生數(shù)字信號的代碼型傳感器又稱為編碼器。絕對式角數(shù)字編碼器將被測轉角轉換成相應的代碼，指示其絕對位置。增量式數(shù)字編碼器需要一個計數(shù)系統(tǒng)，旋轉的碼盤是傳感器的敏

30、感元件產(chǎn)生一系列脈沖，在計數(shù)器中對某個基數(shù)進行加減，可測出角速度位移量或轉速。4-14、有一電橋，已知工作臂應變片阻值為 ，靈敏度k=2，其余橋臂電阻值也為 ，供橋電壓為10V。當應變片的應變?yōu)?和 時，分別求出電橋單臂工作和半橋工作時的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。解：（1）由題意得 當應變?yōu)?00時 電橋單臂工作的輸出電壓是 板橋工作時的輸出電壓是 （2）同理，當應變?yōu)?000時 電橋單臂工作的輸出電壓是 板橋工作時的輸出電壓是 可以看出，在該電橋工作時，單臂工作的靈敏度比較高。第五章5-1、溫標有哪幾種？彼此之間的關系如何？答：溫標有熱力學溫標、國際實用溫標、攝氏溫標和華氏溫標。熱

31、力學溫標T與攝氏溫標t的關系為：T=t+273.15；攝氏溫標tC與華氏溫標tF的關系為：tC=5/9（tF-32）。5-3、為什么熱電偶要進行冷端溫度補償？冷端溫度補償有哪些方法？答：熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度0為依據(jù)，否則會產(chǎn)生誤差。因此，常采用一些措施來消除冷鍛溫度變化所產(chǎn)生的影響，如冷端恒溫法、冷端溫度校正法、補償導線法、補償電橋法。5-5、輻射式溫度計有哪幾種？簡述各自的工作原理。答：輻射式溫度計有哪幾種？簡述各自的工作原理。單色輻射式光學高溫計利用亮度比較取代出射度比

32、較進行測溫。P111全輻射高溫計通過測量物體全部輻射能來確定物體溫度的。 P114比色高溫計利用兩種不同波長的輻射強度的比值來測量溫度的。P114紅外測溫儀 5-6、試驗室用氣體溫度計測量時有哪幾種誤差？如何進行修正？答：氣體溫度計的修正1、工作氣體的非理想修正2、毛細管體積修正3、測溫泡體積冷縮的修正4、熱分子壓差的修正5-7、簡述紅外測溫儀和紅外熱像儀的工作原理。答：紅外測溫儀是通過接收目標物體發(fā)射、反射和傳導的能量來測量其表面溫度。 紅外熱像儀（熱成像儀或紅外熱成像儀）是通過非接觸探測紅外能量（熱量），并將其轉換為電信號，進而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對溫度值進行計算的一種檢測

33、設備。第六章6-1、答：液柱式壓力計測量誤差來源：1. 環(huán)境溫度變化(或用書上經(jīng)驗公式 6-6)2. 重力加速度變化(或用書上經(jīng)驗公式6-7)3. 毛細管現(xiàn)象4、安裝與測讀引起的誤差 。彈性壓力計測量誤差來源：1、遲滯誤差2、溫度誤差3、間隙和摩擦誤差6-2、答：6-3、答：壓阻式壓力傳感器原理：當力作用于硅晶體時，晶體的晶格產(chǎn)生變形,使載流子從一個能谷向另一個能谷散射,引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動了載流子縱向和橫向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。電阻率發(fā)生變化，通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出應用范圍：壓阻式壓力傳感器的主要缺點是電阻和靈敏度系數(shù)的熱穩(wěn)定性差，所以一般應用

34、于溫度較為穩(wěn)定的環(huán)境壓電式壓力傳感器原理某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。壓電壓力傳感器是利用壓電原理制成的應用；它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中

35、擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。電容式壓力傳感器原理：它一般采用圓形金屬薄膜或鍍金屬薄膜作為電容器的一個電極，當薄膜感受壓力而變形時，薄膜與固定電極之間形成的電容量發(fā)生變化，通過測量電路即可輸出與電壓成一定關系的電信號。電容式壓力傳感器屬于極距變化型，可分為單電容式壓力傳感器和差動電容式壓力傳感器。應用范圍：電容式傳感器具有功率小，阻抗小，動態(tài)特征好，結構簡單等優(yōu)點，且可用于非接觸測量，電容式傳感器不但應用于位移、振動、角度、加速度、荷重等機械量的測量，也廣泛應用于壓力、差壓力、液壓、料位、成分含量等熱工參數(shù)測量6-4、答：（1） L形總壓管，制造簡單，安裝盒使用比較方便，且支桿對

36、測量結果的影響較小，是最常見的總壓管。缺點是不敏感偏流角比較小。（2） 圓柱形總壓管，可以做成很小的尺寸，且工藝性能好，使用方便，但其不敏感偏流角較小。（3） 帶導流套的總壓管，實際上是在L形總壓管的關口處加一導流套，導流套進口處的錐面為流體收斂段，氣流經(jīng)過導流套被整流，使得不敏感偏流角大大提高。缺點是隨著Ma的變化比較明顯，此外由于頭部尺寸較大，因此對流場的影響較大。（4） 多點總壓管，把若干單點總壓管按一定方式組合在一起，就構成了多點總壓管。（5） 邊界層總壓管，其感受截面做成扁平的形狀，感受孔做成一道窄縫，以使其有效中心靠近其幾何中心。6-5、答：測壓儀表的標定分靜態(tài)標定和動態(tài)標定。靜態(tài)

37、標定是根據(jù)靜壓平衡原理，利用活塞式壓力計、標準彈簧壓力計或液柱式壓力計進行的。動態(tài)標定有兩種方法，一種是輸入標準頻率及標準幅值的壓力信號與傳感器的輸出信號比較，這種方法稱為對比法；另一種方法是通過激波產(chǎn)生一個階躍的壓力并施加與被標定的傳感器上，根據(jù)其輸出曲線求得他們的頻率響應特性，這種激波管動態(tài)標定是一種最為基本的動態(tài)標定方法。6-6 、答：1、測壓通道引起的誤差2、上止點位置引起的誤差3、溫度變化引起的誤差4、其他的有傳感器和測量線路的絕緣性能、環(huán)境的振動和噪聲、電磁場的干擾、安裝操作不當?shù)取p少誤差：1、使傳感器與燃燒室壁面齊平安裝2、可以用硬件跟軟件方法多上止點位置進行修正3、注意傳感器

38、在測量時冷卻條件，可采用帶溫度補充片的壓力傳感器，以消除氣缸內燃機溫度帶來的影響。6-7、答：系統(tǒng)中采用光電傳感器獲得曲軸角信號和上止點信號，采用石英電傳感器和電荷放大器獲得氣缸壓力信號。采樣單元由采樣保持器和模擬轉換器組成，采樣保持器在曲軸轉角信號觸發(fā)下對電壓信號進行采樣，并使采樣值在模數(shù)轉換器進行模式轉換的過程中保持不變。計算機系統(tǒng)對采樣單元進行控制并且對采集的數(shù)據(jù)進行顯示和分析處理。第七章7-1、答：可壓縮p0=p+p=119.7kpaP0P=1+K-12Ma2KK-1, K=1.4Ma=0.513查表得0.0620=1.226 =1則=2P0-P1+=2×19.7×

39、1031.2261+0.0620=173.9m/s（2）不可壓縮=2P0-P=2×19.7×1031.226=179.27 m/s7-2、答：（1）恒流式，在熱線風速儀的工作過程中保持加熱電流不變，熱線的表面溫度隨流體流速而變化，電阻值也隨之改變。因此，通過測定熱線的電阻值就可以確定流體速度的變化。（2）恒溫式子熱線風速儀工作過程中，通過套接熱線兩端的電壓以保持熱線的電阻不變，這樣就可以根據(jù)電壓值的變化，測出熱線電流的變化，進而計算流速。特點：恒流式因熱線熱慣性的影響，存在靈敏度隨被測流體流動變化頻率減小而降低，而且會產(chǎn)生相位滯后等缺點。因此，現(xiàn)在的熱線風速儀大多采用頻率特

40、性較好的恒溫式。另外，在實際應用中，由于測速公式的含糊關系不易確定，通常都采用實驗標定曲線的方法，或把標定數(shù)據(jù)通過回歸分析整理成經(jīng)驗公式。應用時，如果被測流體的溫度偏離熱線標定時的流體溫度，則需要進行溫度修正，為此可以采用自動溫度補償電路。第八章8-1、流量有哪幾種表示方式？常用流量測量方式和流量計有哪些？各有什么特點？選用時應考慮哪些因素？答：流量分為瞬時流量和累計流量，累計流量又有體積流量和質量流量之分。常用流量測量方法有容積型流量測量、速度型流量測量和質量型流量測量。容積型的有：橢圓齒輪式流量計、腰輪（羅茨）流量計、刮板式流量計、伺候式容積流量計、皮膜式流量計和轉筒流量計。容積式流量計工

41、作原理簡單，測量結果受流體流動狀態(tài)的影響較小，精確度高，適合于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體，但不適宜用于高溫高壓和骯臟介質的流量測量。速度型流量計的有：差壓式（又稱節(jié)流式）流量計、 轉子式流量計、 渦輪流量計、 電磁流量計、 旋渦流量計、超聲波流量計。速度流量計有著良好的使用性能，可用于高溫高壓流體測量，其精度較高；但是，由于它們以平均流速為測量依據(jù)，因此，測量結果受流動條件（如雷諾數(shù)、渦流，以及截面上流速分布等）的影響較大，這對精確測量帶來困難。質量型流量計分為直接型、推導型和溫度壓力測量補償型。直接型有量熱式質量流量計、角動量式質量流量計、振動陀螺式質量流量計、馬格努斯效應式質量流量計、科里

42、奧利力式質量流量計。考慮的因素有：流體性質、用途、工況等。8-2、根據(jù)節(jié)流式流量計的工作原理和誤差分析理論，說明為什么對同一節(jié)流式流量計測量流量的上下限比值有一定的范圍要求。答：根據(jù)反應流量與節(jié)流壓降關系的流量方程：式子中，流量系數(shù)與節(jié)流裝置的流動狀態(tài)（雷諾數(shù)）有關。流量改變則流速發(fā)生變化，雷諾數(shù)也會隨之改變，當雷諾數(shù)變化較大時，流量測量就不準確。8-3、答：可以進行以下修正：1.節(jié)流元件開孔尺寸d因溫度變化的修正；2.被測流體密度變化修正；3.通過綜合修正系數(shù)進行修正。溫壓補償流量測量系統(tǒng)設計：可以在一般節(jié)流式流量計上添加補償電橋和壓力變送器進行溫壓補償，使工況流體（氣體）狀態(tài)值接近標況值。

43、8-4、答：節(jié)流元件根據(jù)對計算在50到750之間，雷若數(shù)在8000以上，因此選擇法蘭取壓標準節(jié)流孔板。壓差極限值通過計算為0.12兆帕。因此取壓裝置選液汞U型測壓管。直管段通過連接法蘭連接。8-5、 簡述影響渦輪流量計特性的主要因素和使用渦輪流量計時應該注意的主要問題。答：影響渦輪流量計特性的主要因素有：1、 流體粘度的影響：渦輪流量計的儀表常數(shù)K與流體的粘度密切相關，隨著流體（尤其指液體）粘度的增大，流量計的線性測量范圍縮小。2、 流體密度的影響：渦輪流量計是一種速度型流量計，它根據(jù)流體速度的大小測量流體的體積流量。當被測流體的密度值受狀態(tài)參數(shù)（溫度、壓力）的影響而發(fā)生明顯變化時，應在測量回

44、路中加入密度（或溫度、壓力）補償器，以補償相應的測量誤差。3、 流體壓力和溫度的影響：當被測流體的壓力和溫度與流量計標定時的狀態(tài)有較大偏離時，將使渦輪變送器的結構尺寸及其內部的流體體積發(fā)生變化，從而影響到流量計的特性。4、 流動狀態(tài)的影響：渦輪流量計的儀表特性直接受流體流動狀態(tài)的影響，其中對渦輪變送器進口處的流速分布尤為敏感。進口處流速的突變和流體的旋轉可使測量誤差達到不能忽略的程度，而這些流動狀態(tài)的形成主要取決于該處的管道結構。使用渦輪流量計時應該注意的主要問題有：1、 安裝渦輪流量計前，管道要清掃。被測介質不潔凈時，要加過濾器。否則渦輪、軸承易被卡住，測不出流量來。2、拆裝流量計時，對磁感

45、應部門不能碰撞。3、投運條件高前輩行儀表系數(shù)的設定。仔細檢查，確定儀表接線無誤，接地良好，方可送電。4、安裝渦輪流量計時，前后管道法蘭要水平，否則管道應力對流量計影響很大。5、被測介質對渦輪不能有侵蝕，特別是軸承處，否則應采取措施。8-6、簡述光釬流量計和超聲波流量計的工作原理、特點及其發(fā)展趨勢。答：光釬流量計舉光釬差壓式流量計為例。工作原理：在節(jié)流元件前后分別安裝一組敏感膜片和Y形光釬，膜片感受流體壓力的作用而產(chǎn)生唯一，Y形光釬是一種光釬位移傳感器，它根據(jù)輸入輸出光強的相對變化測量膜片位移的大小。特點：利用光釬傳感技術檢測節(jié)流元件前后的差壓。發(fā)展趨勢：超聲波流量計。工作原理：超聲波在順流和逆

46、流中的傳播速度差與介質的流動速度v有關，測出這一傳播速度差就可求得流速，進而可換算為流量。特點：1、非接觸測量，不擾動流體的流動狀態(tài)，不產(chǎn)生壓力損失。2、 不受被測流體物理、化學特性（如粘度、導電性等）的影響。3、 輸出特性呈線性。發(fā)展趨勢：1、在石油和天然氣領域快速普及。2、超聲波流量計具有高精確度和低總體擁有成本。3、亞洲和中東市場增長最大。8-7、綜述質量流量計的類型、工作原理及特點。答：1、沖量式固體粉粒流量計。它是基于動量定理進行流量測量的方法，其工作原理是當被測固體粉粒從一定的高度自由下落到一定傾斜角的檢測板上時，對檢測板產(chǎn)生一個沖力，其大小可根據(jù)動量定理求出。2、熱式質量流量計。

47、它是一種直接型質量流量計，有不同結構，其基本原理是利用流體流動過程中換熱量與質量流量之間的直接關系進行流量測量。第九章9-1、根據(jù)差壓式液位計的基本工資原理，說明為什么對于密閉容器內的液位測量，當其中的液體及其密度變化較大時，不能直接利用圖9-1b和式（9-2）的測量方法？答：因為液位與差壓的關系將變化不定，差壓的變化不能完全反映液位的變化。9-2、比較分析用于導電液和非導電液的電容式液位傳感器的不同結構，簡述各自的工作原理。答：測量導電液體的電容式液位計主要利用傳感器兩電極的覆蓋面積隨被液體液位的變化而變化，從而引起電容量的變化。測量非導電液體的電容式液位計主要利用被測液體液位變化時可變電容

48、傳感器兩電極之間充填介質的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而引起電容量變化。9-3、簡述電阻式液位計的種類、工作原理及其特點。答：1、電接點液位計。其工作原理是根據(jù)同一介質在氣、液狀態(tài)下電阻值大學的不同來分辨和指示液位的高低。2、熱電阻液位計。其工作原理是利用通電的金屬絲與液、氣之間傳熱系數(shù)的差異及其電阻值隨溫度變化的特點進行液位測量。9-4、綜述光纖傳感技術在液位測量中的應用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。答：光纖傳感技術的應用一方面緣于高靈敏度，另一方面是由于它還具有電瓷絕緣性能和防爆性能，從而為易燃易爆介質的液位測量提供了安全的檢測手段。第十章10-1、答：光電式轉速傳感器：結構復雜且脈沖信號不穩(wěn)定磁電式轉速傳感

49、器：結構簡單，無需配置專門的電源裝置，且脈沖信號不會因轉速過高而減弱，測速范圍廣，因此適用范圍非常廣泛。10-2、答：測量方法有傳遞法和平衡力法。典型的測量儀器有鋼鉉轉矩測量儀，光電式轉矩儀，光學式轉矩儀，磁電式轉矩儀，應變式轉矩儀，磁致伸縮式測距儀。10-3、答：P=1*10*3000/9550=3.141kw10-4、答、直流電力測功機的控制方式有負荷電阻控制方式和自動饋網(wǎng)控制方式兩類。在測功狀態(tài)下，負荷調節(jié)處于最大位置的固有特性。自動饋網(wǎng)控制方式可將所產(chǎn)生的電能自動反饋給電網(wǎng)，其基本原理也和電阻作負荷的直流電機，以擴大轉速調節(jié)范圍和增大低速時的轉矩。10-5、答：曲線A為測功機的最大負荷

50、調節(jié)位置時的特性去想，也稱固有特性曲線，轉矩和功率分別隨轉速的二次方和三次方增加。曲線B為測功機轉子和軸允許的最大轉鉅下的強度限制線。曲線C為測功機出水溫度達到最大允許值時的功率限制線，即測功機能吸收和測量的最大功率。曲線D為受離心力負荷或軸允許轉速所限制的最高轉速限制線。曲線E為測功機空轉時能測量的最小轉矩和功率限制線，此時制動器內腔的水完全放掉，阻力矩僅由轉子和空氣之間的摩擦以及軸承的摩擦產(chǎn)生。10-6、測功機的選型主要有哪幾個依據(jù)？請分別介紹。答：1、 工作范圍對于一臺測功機，它的工作范圍是已知的，必須保證被測動力機械的特性全部落在所選測功機的工作范圍之內。2、 測量精度測功機的測量精度

51、應符合測量要求，在滿足工作范圍的條件下，應使測量盡可能接近滿量程進行，以獲得較好的測量準確度，通常被測動力機械最大功率與測功機工作范圍的最大功率之比應不低于3:4。3、 響應速度動力機械工況變化的響應速度是測功機的一項重要指標。一般來說，電力測功機的響應速度要快于水力測功機，直流和交流電力測功機的響應速度又快于電渦流測功機，選型時要根據(jù)試驗的具體要求進行選擇。4、 工作穩(wěn)定性當動力機械的輸出轉矩與測功機的制動轉矩平衡時，動力機械能在該轉矩工況下穩(wěn)定運轉。5、 低速制動性低速制動性也是測功機的一項重要性能指標。第十一章11-1、論述色譜分析儀在氣體組分鑒別和含量測量中的作用、工作原理以及具體應用

52、時需要注意的主要問題答：色譜柱完成的僅僅是的組分的分離，組分的含量檢測還需要利用相應的檢測器。色譜分析的原理是：被分析的混合物在流動氣體或液體的推動下，流經(jīng)一根裝有填充物的管子，由于固定相對不同的組分具有不同的吸附或溶解能力，因此，混合物經(jīng)過色譜柱后，各種組分在流動相和固定相中形成的含量分配關系不同，最終導致從色譜柱流出的時間不同，從而達到組分分離的目的。需要注意的問題是所有操作條件有嚴格的穩(wěn)定性和一致性要求。否側，無法準確判別組分11-2、簡述紅外分光分析儀和紅外不分光分析儀的工作原理和用途特點。答：紅外分光分析儀工作原理：根據(jù)特定的吸收帶，可以鑒別分子的種類，這正式紅外光譜分析的基本依據(jù)。

53、用途特點：對混合氣體所含組分種類進行定性分析、鑒別的理想檢測器。通過進一步利用光能吸收與組分含量之間的關系，還可以用于各組分含量的定量測量。但由于多組分分析需要一定的掃描時間，故這類分析不適用于連續(xù)測量。紅外不分光分析儀器：工作原理:通過測量吸收帶內待測組分對紅外輻射的吸收程度來確定組分含量。當入射的紅外輻射強度以及待測組分的種類和厚度一定時，透射的紅外輻射強度僅僅是待測組分含量的單值函數(shù)。因此，通過測量透射的紅外輻射強度，就可以確定待測組分的含量。用途特點：測定混合氣體中某種已知組分的含量。要求被測氣體是干燥而清潔的，需要對樣本進行除濕、除塵處理。11-3、綜述O2、CO、CO2、HC以及NO等燃燒氣體排放組分含量的測量方法。答：測量方法：O2：氧化鋯氧含量分析儀CO和CO2：熱導檢測器HC等有機組分：氫火焰電離檢測器。NO：化學發(fā)光法。11-4、比較分析吸收式和透光式煙度測量方法的特點。(p219-p220)答：1. 吸收式測量方法是用濾紙收集一定量的煙氣，再通過濾紙表面對光的反射率的變化來測量煙