熱工參數(shù)復(fù)習(xí)

1、第一章 測量概述1.所為測量，就是用實(shí)驗(yàn)的方法，把被測量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定兩者的比值，從而得到被測量的量值。2. 使測量結(jié)果有意義的要求：（1）用來進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)該是國際上或國家所公認(rèn)的，且性能穩(wěn)定。（2）進(jìn)行比較所用的方法和儀表必須經(jīng)過驗(yàn)證。3. 測量方法的分類（按測量結(jié)果產(chǎn)生的方式分）：（1）直接測量法：使被測量直接與選用的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，或者預(yù)先標(biāo)定好了的測量儀表進(jìn)行測量，從而直接求得被測量數(shù)值的測量方法。（2）間接測量法：通過直接測量與被測量有某種確定函數(shù)關(guān)系的其它各個(gè)變量，然后將所測得的數(shù)值代入函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，從而求得被測量數(shù)值的方法。（3）組合測量法：測量中使各個(gè)

2、未知量以不同的組合形式出現(xiàn)（或改變測量條件以獲得這種不同組合），根據(jù)直接測量或間接測量所獲得的數(shù)據(jù)，通過解聯(lián)立方程組以求得未知量的數(shù)值，這類測量稱為組合測量。4. 測量系統(tǒng)由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成：敏感元件、變換元件、傳送元件、顯示元件。5.理想敏感元件應(yīng)滿足的要求：敏感元件輸入與輸出之間應(yīng)該有穩(wěn)定的單值函數(shù)關(guān)系。敏感元件應(yīng)該只對被測量的變化敏感，而對其它一切可能的輸入信號(hào)不敏感。在測量過程中，敏感元件應(yīng)該不干擾或盡量少干擾被測介質(zhì)的狀態(tài)。6.顯示裝置的基本形式：模擬式顯示元件、數(shù)字式顯示元件、屏幕式顯示元件7.絕對誤差的特點(diǎn)：絕對誤差是有單位的量，其單位與測定值和實(shí)際值相同。絕對誤差是有符號(hào)的量，

3、其符號(hào)表示出測定值與實(shí)際值的大小關(guān)系。測定值與被測量實(shí)際值之間的偏離程度和方向通過絕對誤差來體現(xiàn)。8.測定值與被測量真值之差稱為測量的絕對誤差，簡稱測量誤差。= xX0【測量誤差； x測定值（例如儀表指示值）； X0被測量的真值?！空嬷狄话銦o法得到，所以用實(shí)際值X代替X0。9.示值的絕對誤差與約定值之比值稱為相對誤差。10.在相同測量條件下，對同一被測量進(jìn)行多次測量，誤差的絕對值和符號(hào)或者保持不變，或按一定的規(guī)律變化，這類誤差稱為系統(tǒng)誤差。11.在相同測量條件下，對同一被測量進(jìn)行多次測量，由于受到大量的、微小的隨機(jī)因素的影響，測量誤差的絕對值的大小和符號(hào)沒有一定的規(guī)律，且無法簡單估計(jì)，這類誤差

4、稱為隨機(jī)誤差。12.明顯地歪曲了測量結(jié)果的誤差稱為粗大誤差，大多是由于測量者粗心大意造成的。13.精密度：對同一被測量進(jìn)行多次測量，測量值重復(fù)一致的程度，或者說測量值分布的密集程度，稱為測量的精密度。它反映隨機(jī)誤差的影響，隨機(jī)誤差越小，精密度越高。14.準(zhǔn)確度：對同一被測量進(jìn)行多次測量，測量值偏離被測量真值的程度稱為測量的準(zhǔn)確度。它反映系統(tǒng)誤差的影響，系統(tǒng)誤差越小，準(zhǔn)確度越高。15. 精度：精密度與準(zhǔn)確度的綜合指標(biāo)稱為精確度，或稱精度。它反映隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的綜合影響。精密度高的，準(zhǔn)確度不一定高；準(zhǔn)確度高的精密度不一定高；但精確度高的，則精密度與準(zhǔn)確度都高。16. 不確定度：測量的不確定度表

5、示用測量值代表被測量真值時(shí)的不肯定度，是對被測量的真值以多大可能性處于測量值所決定的某個(gè)量值范圍的一個(gè)估計(jì)。不確定度小，測量結(jié)果的精確度高。17. 測量技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r：敏感元件（傳感器）向著高精度、高靈敏度、大測量范圍、小型化和智能化方向發(fā)展。測量技術(shù)的實(shí)時(shí)化與自動(dòng)化。測量原理、測量手段的重大突破。第二章 測量誤差分析與處理1. 隨機(jī)誤差的分布規(guī)律：有界性、單峰性、對稱性、抵償性。2. 隨機(jī)誤差的正態(tài)分布性質(zhì) 3. 正態(tài)分布與均方根誤差：越小，曲線越尖銳，幅值越大，測量列中數(shù)值較小的誤差占優(yōu)勢，測量的精密度越高；越大，曲線越平坦，幅值越小，測量列中數(shù)值較大的誤差占優(yōu)勢，測量的精密度越低。4.子

6、樣平均值：；子樣方差：5. 算術(shù)平均值原理：測定值子樣的算術(shù)平均值是被測量真值的最佳估計(jì)值。算術(shù)平均值相對于真值的誤差可以用表示： 6. 貝塞爾公式：7. 測量結(jié)果的置信度：某個(gè)未知母體參數(shù)落在一定區(qū)間之內(nèi)的肯定程度。置信區(qū)間越寬置信概率越大。置信區(qū)間：置信概率：1-8. 測量結(jié)果的誤差評價(jià)：標(biāo)準(zhǔn)誤差：稱為測量值的標(biāo)準(zhǔn)誤差，x為平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差。相應(yīng)于置信概率P=0.683的誤差限。極限誤差：定義測量標(biāo)準(zhǔn)誤差的3倍為極限誤差。9. t分布：處理小子樣的方法引入統(tǒng)計(jì)量 t為：T分布的概率密度函數(shù)為：10. 誤差傳布原理：11. 組合測量誤差分析與處理的任務(wù)：根據(jù)直接測量或間接測量所獲得的數(shù)據(jù)求取

7、未知參數(shù)的最佳估計(jì)值。12. 粗大誤差：不能用測量客觀條件解釋為合理的突出誤差，它明顯歪曲測量結(jié)果。產(chǎn)生原因：測量者的主觀原因：測量時(shí)操作不當(dāng)，或粗心、疏失而造成讀書、記錄的錯(cuò)誤； 客觀外界條件的原因：測量條件意外的改變引起儀表示值的改變。處理方式：設(shè)法從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)和鑒別而加以剔除，加強(qiáng)測量工作者責(zé)任心和嚴(yán)格的科學(xué)態(tài)度，保證測量條件穩(wěn)定。13. 系統(tǒng)誤差：出現(xiàn)有一定的規(guī)律性，通過校驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)和消除。（1）性質(zhì)：對于系統(tǒng)誤差，只影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，不影響測量的精密度參數(shù)。如果測定值子樣容量足夠大，含有恒值系統(tǒng)誤差的測定值仍服從正態(tài)分布。對于變值系統(tǒng)誤差，不僅影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，而且會(huì)影響

8、測量的精密度參數(shù)。（2）處理的一般原則：在測量前，應(yīng)該盡可能預(yù)見到系統(tǒng)誤差的來源，設(shè)法消除之。或者使其影響減少到可以接受的程度。在實(shí)際測量時(shí)，盡可能的采用有效的測量方法，消除或減弱系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響。在測量之后，通過對測定值進(jìn)行處理，檢查是否存在尚未被注意到的變值系統(tǒng)誤差。最后，要設(shè)法估計(jì)出未被消除而殘留下來的系統(tǒng)誤差對最終測量結(jié)果的影響。（3）存在與否的檢驗(yàn)：根據(jù)測定值殘差的變化判定變值系統(tǒng)誤差的存在。利用判據(jù)來判定變值系統(tǒng)誤差的存在。利用數(shù)據(jù)比較判定任意兩組數(shù)據(jù)間系統(tǒng)誤差的存在。第三章 測量系統(tǒng)分析 1.測量系統(tǒng)基本靜態(tài)特性是指被測物理量和測量系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的輸入量與輸出量

9、之間的函數(shù)關(guān)系。對于理想測量系統(tǒng)，要求其靜態(tài)特性曲線應(yīng)該是線性的，或者在一定的測量范圍之內(nèi)是線性的。2. 測量系統(tǒng)的靜態(tài)性能指標(biāo)：靈敏度：當(dāng)輸入量變化很小時(shí)，測量系統(tǒng)輸出量的變化y與引起這種變化的相應(yīng)輸入量的變化x之比值，用S表示，則 S= 。量程：測量系統(tǒng)所能測量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍。基本誤差：指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下（所有影響量在規(guī)定值及其允許的誤差范圍之內(nèi)），用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn)時(shí)，測量系統(tǒng)在全量程中所產(chǎn)生的最大絕對誤差的絕對值與系統(tǒng)量程之比。精確度：表征測量某物理量可能達(dá)到的測定值與真值相符合的程度。遲滯誤差：理想測量系統(tǒng)的輸入-輸出關(guān)系應(yīng)該是單值的，但實(shí)際上對于同一輸入量

10、，其正反行程輸出量往往不相等的現(xiàn)象。線性度：衡量測量系統(tǒng)實(shí)際特性曲線與理想特性曲線之間符合程度的指標(biāo)，用全量程范圍內(nèi)測量系統(tǒng)的實(shí)際特性曲線和其理想特性曲線之間的最大偏值Lmax與滿量程輸出值Ymax之比來表示。3. 理想特性曲線的確定方法：根據(jù)一定的要求，規(guī)定一條理論直線。通過靜態(tài)校準(zhǔn)求得的零平均值點(diǎn)和滿量程輸出平均值點(diǎn)做一條直線。根據(jù)靜態(tài)校準(zhǔn)取得的數(shù)據(jù)，利用最小二乘法，求出一條最佳擬合直線。4. 測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性：在動(dòng)態(tài)測量時(shí)測量系統(tǒng)輸出量與輸入量之間的關(guān)系，其數(shù)學(xué)表示式稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。5. 拉普拉斯變換與拉普拉斯反變換：在全部初始化條件為0時(shí)，系統(tǒng)輸出量的拉普拉斯與輸入量的拉普拉

11、斯變換之比稱為線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)表達(dá)了線性定常系統(tǒng)的輸入量與輸出量之間的關(guān)系。傳遞函數(shù)表達(dá)了測量系統(tǒng)本身的特性，而與輸入量無關(guān)。傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的響應(yīng)特性，但它不能表明測量系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)。物理結(jié)構(gòu)完全不同的兩個(gè)系統(tǒng)，可以具有相同的傳遞函數(shù)，具有相似的傳遞特性。6. 測量環(huán)節(jié)組合的基本方式：串聯(lián)、并聯(lián)和反饋。7. 測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性基本類型：零階系統(tǒng)、一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)。研究測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，可以從時(shí)域和頻域兩方面來討論。在低階系統(tǒng)中或輸入簡單的瞬態(tài)信號(hào)時(shí)，測量系統(tǒng)的性能指標(biāo)多以時(shí)域量值的形式給出；而在高階系統(tǒng)中和輸入周期性的、復(fù)雜的信號(hào)時(shí)，以頻域量值的形式給出測量系統(tǒng)的性能指

12、標(biāo)則更為方便。第四章 溫度測量1. 熱電偶測溫：（1）測溫原理：熱電效應(yīng)：兩種材料性質(zhì)不同的導(dǎo)體A與B相互接觸組成回路，如果兩個(gè)接觸點(diǎn)處于不同的溫度時(shí)，回路即出現(xiàn)電動(dòng)勢，并有回路電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。（2）熱電勢：由熱電效應(yīng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢。EAB(T,T0)=EAB(T)+E(T,T0)（3）接觸電勢：當(dāng)兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料相互接觸時(shí)，由于內(nèi)部電子密度不同，會(huì)有一部分電子從A擴(kuò)展到B，使A失去電子呈正電位，B獲得電子呈負(fù)電位，形成由A向B的靜電場，當(dāng)擴(kuò)散利于電場力平衡時(shí)，A與B之間形成固定的接觸電勢。e單位電荷，4.802e-10絕對靜電單位；K玻爾茲曼常數(shù),1.38e-23J/C;NA(

13、T)和NB(T)材料A和B在溫度T時(shí)的電子密度（4）溫差電勢：同一種導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料，其兩端溫度不同時(shí)，兩端電子所具有的能量不同，溫度高的一端電子能量高，電子向低溫端運(yùn)動(dòng)，形成由高溫端指向低溫端的靜電場，電子遷移力和靜電場力達(dá)到平衡時(shí)所形成的電位差叫溫差電勢。（5）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小。2.熱電偶回路的性質(zhì)：均質(zhì)材料定律：由一種均值材料組成的閉合回路，不論沿材料長度方向各處溫度如何分布，回路中均不產(chǎn)生熱電勢。反之，回路中有熱電勢存在則材料必為非均質(zhì)。中間導(dǎo)體定律：熱電偶回路中插入第三中或多種均質(zhì)材料，只要兩端連接點(diǎn)溫度相同，則所插入的第三種材料不影響原回路的

14、熱電勢，且增加其工作穩(wěn)定性。中間溫度定律：兩種不同材料A和B組成的熱電偶回路，其連接點(diǎn)溫度分別為t和t0時(shí)的熱電勢EAB(t,t0)等于連接點(diǎn)溫度為(t,tn)和(t,t0)時(shí)相應(yīng)的熱電勢EAB(t,tn)和EAB(tn,t0)的代數(shù)和。EAB(t,t0)= EAB(t,tn)+ EAB(tn,t0)連接導(dǎo)體定律：如果熱電偶的電極材料A和B分別與連接導(dǎo)線A、B相連接，則回路總熱電勢為EABBA(t,tn,t0)=EAB(t,t0)+EAB(t,t0)。3.對材料的要求：兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料都可以配對制成熱電偶，應(yīng)輸出較大的熱電勢，才能得到較高的靈敏度，且E(t)和溫度t之間盡可能呈線性函數(shù)關(guān)系

15、；較寬的溫度應(yīng)用范圍，物理化學(xué)性能、熱電特性都較穩(wěn)定。有較好的耐熱性、抗氧化、抗還原、抗腐蝕等性能較高的導(dǎo)電率和較低的電阻溫度系數(shù)較好的工藝性能，便于成批生產(chǎn)，具有滿意的復(fù)現(xiàn)性，以便采用統(tǒng)一的分度表。4.常用材料：鉑銠10-鉑熱電偶：常用直徑為0.350.5mm；使用溫度高達(dá)1600,適用于氧化或中性氣氛介質(zhì)中，高溫還原介質(zhì)中容易被侵蝕、污染；熱電勢較小，靈敏度較低，價(jià)格昂貴，可作等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，等級(jí)I，分度號(hào)S。鉑銠30-鉑銠6熱電偶：貴金屬，0.3-0.5mm，段時(shí)間測溫1800，精度高，在氧化或中性氣氛中使用，靈敏度較低。分度號(hào)B。鎳鉻-鎳硅熱電偶：是一種賤金屬熱電偶；金屬絲直徑范圍大，

16、0.5-3mm，價(jià)格低廉、靈敏度高、復(fù)現(xiàn)性好、高溫下抗氧化能力強(qiáng)，工業(yè)中和實(shí)驗(yàn)室里大量使用，還原性介質(zhì)或含硫化物氣氛中易被侵蝕，分度號(hào)K，根據(jù)親磁性區(qū)分正負(fù)極（弱磁性為負(fù)極）。銅康銅熱電偶：賤金屬熱電偶，金屬絲0.21.6mm，-200400C范圍內(nèi)測量精度高，穩(wěn)定性好，低溫時(shí)靈敏，價(jià)格低廉。分度號(hào)T。紅色為正極，銀白色為負(fù)極。鎳鉻-康銅熱電偶：賤金屬熱電偶，工業(yè)用金屬絲0.5-3mm，常用熱電偶中靈敏度最高，價(jià)格最為便宜，抗氧化性及抗硫化物介質(zhì)的能力較差，適于中性或還原性氣氛中使用，分度號(hào)E。銀白色為負(fù)極。5.兩種特殊結(jié)構(gòu)：鎧裝式：小型化、靈活，慣性小、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、牢固、抗震、可撓等

17、特點(diǎn)。薄膜式：采用真空蒸鍍或化學(xué)涂層等制造工藝將兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣基板上，形成薄膜狀熱電偶，適合壁面測溫。6.冷端處理：t0=0冰點(diǎn)法：將純凈的白雪或碎冰和純水的混合物放在保溫瓶中，把細(xì)玻璃試管插入冰水混合物中，在試管底部注入適量的油類或水銀。熱電勢修正法冷端補(bǔ)償法補(bǔ)償導(dǎo)線法7.熱電勢測量：動(dòng)圈式溫度指示儀、直流電位差計(jì)（手動(dòng)、自動(dòng)電子）、數(shù)字式電壓表8.熱電偶校驗(yàn)與分度：把標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被校驗(yàn)熱電偶的測量端置于管式電爐內(nèi)的恒溫段，參比端置于冰點(diǎn)槽內(nèi)。用電位差計(jì)測量鉻熱電偶的熱電勢，然后比較其結(jié)果，以確定其誤差范圍或確定其熱電特性。校驗(yàn)注意事項(xiàng)：校驗(yàn)每個(gè)溫度時(shí)，管式爐中的加熱溫度應(yīng)該穩(wěn)定其

18、正負(fù)10度范圍內(nèi)。讀取數(shù)值時(shí)，爐溫不得變化超出0.2度。讀數(shù)次數(shù)不得少于4次。冰點(diǎn)槽內(nèi)為純凈均勻的冰水混合物。同時(shí)校驗(yàn)的有多只時(shí)，按順序讀數(shù)，并正確進(jìn)行誤差分析和數(shù)據(jù)整理。9. 熱電阻測溫（1）測溫原理：利用某些導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的性質(zhì)做成的溫度測量敏感元件，即熱電阻溫度計(jì)。（2）對材料的要求：在測溫范圍內(nèi)，化學(xué)和物理性能穩(wěn)定；復(fù)現(xiàn)性好電阻溫度系數(shù)大，可以得到高靈敏度元件電阻率大的小體積元件電阻溫度特性盡可能接近線性價(jià)格低廉（3）特點(diǎn)：工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用這類溫度計(jì)測量-200+500范圍。特殊測量，碳電阻可以測量1K的低溫，高溫鉑電阻溫度計(jì)可測1000。（4）常用熱電阻元件：鉑熱

19、電阻：采用高純度鉑絲繞制成的，具有測溫精度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、抗氧化強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。鉑絲純度是溫度計(jì)精度的關(guān)鍵。純度越高復(fù)現(xiàn)性越好，測溫精度越高。銅熱電阻：電阻值與溫度近于呈線性關(guān)系，電阻值系數(shù)也較大，價(jià)格便宜。半導(dǎo)體熱敏：中低溫精度高于熱電偶、靈敏度高、不宜測量點(diǎn)溫度和動(dòng)態(tài)溫度。靈敏度高，體積小，可測點(diǎn)式動(dòng)態(tài)溫度，穩(wěn)定性復(fù)現(xiàn)性差。（5）校驗(yàn)與誤差分析系統(tǒng)誤差分析：分度誤差1:因材料、制作工藝而有所不同。自熱誤差2：電流流經(jīng)時(shí)升溫引起的附加誤差。與電流大小及傳熱介質(zhì)有關(guān)。線路電阻引起的誤差3：0.010.2%。顯示儀表基本誤差4：與儀表精確度有關(guān)。10

20、. 玻璃管液體溫度計(jì)利用液體體積隨溫度熱脹冷縮的原理制作而成，常用的有水銀、酒精兩種。由于液體膨脹系數(shù)比玻璃大得多，當(dāng)溫度增高時(shí)儲(chǔ)存在溫包里的液體膨脹而沿毛細(xì)管上升。測量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、使用方便；但易碎、信號(hào)不能遠(yuǎn)傳和不能自動(dòng)記錄；水銀在-38356范圍內(nèi)保持液態(tài)，體膨脹系數(shù)具有較好的線性度。測量范圍-30300。-30 C以下的溫度測量，可用酒精作介質(zhì)。11. 雙金屬溫度計(jì)將膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片旱成一體，構(gòu)成，一端固定，一端自由。當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片彎曲變形，得到偏轉(zhuǎn)角與溫度之間的函數(shù)關(guān)系。12.壓力式溫度計(jì)顧名思義，根據(jù)封閉系統(tǒng)的液體或氣體受熱后壓力變化的原理而制

21、成的測溫儀表，由三部分組成。使用時(shí)，必須使溫包全部浸入被測介質(zhì)，毛細(xì)導(dǎo)管不超過60m,如果環(huán)境溫度T0變化波動(dòng)大，誤差較大。13.減小測量誤差、提高測量精度的方法（1）溫度計(jì)的安裝方式為了使|t0-tf|盡可能減小，把管道和套管外露部分一起進(jìn)行保溫，使套管外露部分溫度接近管道溫度。增大l1,減少l2，即增大插入深度，減小外露部分。具體實(shí)施辦法是利用管道的彎頭或斜向插入。增加1通常使溫度計(jì)迎著來流，敏感元件頭部置于管道中心線，得到最大對流換熱系數(shù)1。（2）溫度計(jì)傳感器材料和結(jié)構(gòu)減小溫度計(jì)套管的導(dǎo)熱系數(shù)，不采用高導(dǎo)熱系數(shù)材料作套管。但導(dǎo)熱系數(shù)過低會(huì)增加測溫動(dòng)態(tài)誤差。增加套管的外圓周長和截面之比C/

22、A。14.高溫氣體溫度的測量：高溫?zé)煔庵饕詫α鞣绞絺鳠峤o熱電偶，沿?zé)犭娕急Ｗo(hù)套導(dǎo)出熱量，熱電偶與周圍冷壁面的熱交換主要以輻射方式進(jìn)行，由于被測溫度隨時(shí)間變化而引起熱電偶動(dòng)態(tài)吸熱。15.降低輻射誤差的途徑：提高熱電偶周圍冷表面的溫度ts;加大對流換熱系數(shù)；降低熱電偶的黑度系數(shù)；加遮熱罩：隔開周圍冷表面，減少與冷表面之間輻射散熱；雙熱偶絲、抽氣式熱電偶的方法。16.動(dòng)態(tài)測溫法：當(dāng)被測溫度很高，超出所使用熱電偶測溫上限時(shí)，各種以熱平衡法為基礎(chǔ)的測量方法已不實(shí)用。動(dòng)態(tài)測溫法的基本原理是熱電偶突然接觸高溫介質(zhì)，當(dāng)熱電偶尚未達(dá)到極限溫度時(shí)就脫離高溫介質(zhì)。此過程測得的數(shù)據(jù)用于求解模型方程：17. 壁面溫度

23、測量：在強(qiáng)度允許條件下應(yīng)盡量采用直徑小、導(dǎo)熱系數(shù)低的熱電偶優(yōu)先考慮等溫線敷設(shè)被測材料為非良導(dǎo)熱體可用面接觸方式如被測材料允許，表面開槽輻射對提高測量精度更為有利18.單色輻射式光學(xué)測溫：（1）亮度溫度：在波長為的單色輻射中，若物體在溫度T時(shí)亮度B 和絕對黑體在溫度Ts時(shí)的黑度B0 相等，則成絕對黑體溫度Ts為被測物體在波長時(shí)的亮度溫度（2）實(shí)際溫度與亮度溫度的關(guān)系：19.燈絲隱滅式光學(xué)高溫計(jì)：（1）原理：用滑線變阻器調(diào)整燈絲電流以改變燈絲亮度，亮度溫度由毫伏表給出；調(diào)整目鏡位置使觀測者能清晰看到標(biāo)準(zhǔn)燈的弧形燈絲；被測物體成像在燈絲平面上，只有當(dāng)燈絲亮度和被測物體亮度相等時(shí)，燈絲才隱滅在物像的背

24、景里，此時(shí)，毫伏表指示的電流值就是被測物體亮度溫度對應(yīng)的讀數(shù)。（2）注意事項(xiàng)：非黑體輻射的影響，可能具有較大誤差中間介質(zhì)，各鏡頭之間的灰塵、煙霧、水蒸氣和二氧化碳等對熱輻射均可能有散射效應(yīng)或吸收作用而造成測量誤差。12m合適被測對象，不宜測量反射光很強(qiáng)的物體；不能測量不發(fā)光的透明火焰；不能測量冷光溫度20.紅外測溫儀：測量高溫段，應(yīng)用的不是可見光的全輻射，而是紅外輻射工作原理：光學(xué)反饋式結(jié)構(gòu)。有透射式、反射式兩種。21.熱像儀：任何物體只要其溫度高于絕對零度都會(huì)因分子的熱運(yùn)動(dòng)而發(fā)射紅外線，輻射能量與物體溫度的四次方成正比。非接觸式，不干擾溫度場。紅外掃描物體表面，測量來自物體各部分的紅外輻射，

25、得到紅外輻射通量的圖像，因此得名溫度圖。22.全息干涉技術(shù)測量溫度場（PIV）：應(yīng)用物理光學(xué)原理，利用光波的干涉現(xiàn)象，在底片上同時(shí)記錄被測物體反射光波或透過光波的振幅和位相，經(jīng)顯影和定影處理后成為全息底片。根據(jù)光的衍射原理，用拍攝時(shí)的相干光去照射底片，就會(huì)再現(xiàn)物體的空間例題圖像。在熱工參數(shù)場（流場、溫度場、濃度場等）測量中有著重要的應(yīng)用前景。第五章 壓力測量1.根據(jù)測壓原理分三類利用重力與被測壓力平衡：液柱式壓力計(jì)和活塞式壓力計(jì)等單位面積上所承受的垂直方向上的力的大小。利用彈性力與被測壓力平衡：彈性式壓力計(jì)，彈性元件感受壓力后變形多少反應(yīng)被測壓力的大小。利用物質(zhì)其他與壓力有關(guān)的物理性質(zhì)：某些物

26、質(zhì)受壓后，它的某些物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化。半導(dǎo)體壓阻式傳感器、壓電式傳感器。2.常規(guī)測壓法與儀表：（1）液柱式測壓儀表：利用液柱所產(chǎn)生的壓力與被測壓力平衡，根據(jù)液柱高度來確定被測壓力大小。所用液體叫做封液，常用的水、酒精、水銀等；U型管、單管、斜管等。（2）彈簧管壓力計(jì)：單簧管壓力表的精度，普通的是14級(jí)；精密的是0.10.5級(jí)。測量范圍從真空到(1e+9)。為了保證彈簧管壓力表的指示正確和能長期使用，儀表應(yīng)在正常允許的壓力范圍內(nèi)。對于波動(dòng)較大的壓力，儀表示值應(yīng)經(jīng)常處于量程范圍的1/2附近；波動(dòng)小的示值可在量程范圍的2/3左右。被測壓力值一般不低于量程的1/3。（3）膜式壓力計(jì)：膜式壓力計(jì)的精度一

27、般為2.5級(jí)，適于真空或06e+6Pa；膜盒壓力計(jì)的測量范圍為04e+4Pa。3.提高彈性壓力計(jì)精度的主要途徑：采用無遲滯誤差或遲滯誤差極小的“全彈性”材料和溫度誤差很小的“恒彈性”材料制造彈性元件，如合金Ni42CrTi,Ni36CrTiA恒彈性，熔凝石英是較理想的全彈性材料和恒彈性材料；采用新的轉(zhuǎn)換技術(shù)，減少或取消中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以減少間隙誤差和摩擦誤差，如電阻應(yīng)變轉(zhuǎn)換技術(shù)；限制彈性元件的位移量，采用無干摩擦的彈性支承或磁懸浮制成等合適的制造工藝，使材料的優(yōu)良性能得到充分發(fā)揮4.壓阻式壓力傳感器：利用金屬受壓時(shí)電阻值會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象壓磁式壓力計(jì)：利用鐵磁材料在壓力作用下會(huì)改變其磁導(dǎo)率的物理現(xiàn)

28、象而制成的壓電式壓力計(jì)：利用晶體的壓電效應(yīng)：某些晶體在受到機(jī)械外力作用時(shí)，在其垂直于變形方向的表面的電荷會(huì)產(chǎn)生分離，使晶體一個(gè)表面帶正電荷，另一表面帶負(fù)電荷。當(dāng)作用于其上的外力消失時(shí)，形變隨之消失，其表面的電荷也隨之消失。5.常用遠(yuǎn)傳壓力信號(hào)的儀表：電阻應(yīng)變式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、力平衡式壓力傳感器。6.氣體的壓力測量（1）總壓測量與總壓管：滯止壓力：氣流的總壓就是氣流在熵滯止后的壓力。L型總壓管、圓柱型總壓管、帶導(dǎo)流套的總壓管、多點(diǎn)總壓管、附面層總壓管（2）靜壓測量與靜壓管：氣流的靜壓就是運(yùn)動(dòng)氣流里氣體本身的熱力學(xué)壓力，當(dāng)感受器在氣流中與氣流以相同速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，感受到

29、的就是氣流的靜壓。壁面靜壓孔：壁面靜壓孔是測量靜壓最方便的方法。感壓孔的位置應(yīng)選在流體流線是直線的地方，這里整個(gè)截面上的靜壓基本相等。開孔處有足夠的直管段，管道內(nèi)壁要光滑平整，否則會(huì)引起1%3%誤差。靜壓管：L型靜壓管、圓盤型靜壓管、帶導(dǎo)流套靜壓管。數(shù)字顯示式的微差壓計(jì)：鐘罩式微壓差計(jì)：經(jīng)過電信號(hào)處理直接顯示差壓數(shù)字的精密為壓差計(jì)。靈敏度高，反應(yīng)速度快，量程不是很大。第六章 氣流速度測量1.氣流速度測量三種動(dòng)壓管：L型動(dòng)壓管：標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)壓管。皮托管，L型，最簡單；不適和用于沿氣流方向速度急速變化的地方T型動(dòng)壓管：總壓管口迎著氣流方向，靜壓管口背對來流，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，橫截面積小。不敏感偏流角小

30、，軸向尺寸大，不適于在軸向上速度變化較大的場合應(yīng)用。笛型動(dòng)壓管：主要用于大尺寸流道內(nèi)的平均動(dòng)壓以得到平均流速；開孔有規(guī)律，垂直放置；小孔迎著來流方向，得到氣流總壓；靜壓孔開在流道壁面上，總壓靜壓；笛型管直徑d盡量小，常取d/D=0.040.092.平面氣流的測量：圓柱三孔型復(fù)合測壓管、三管型復(fù)合測壓管、楔型測壓管、兩管型方向管。3.二元復(fù)合測壓管的使用方法：對向測量、不對向測量。4.空間氣流的測量：三元測壓管：球型五孔測壓管、五管三元測壓管、楔型五孔測壓管5.熱線、熱膜風(fēng)速儀：（1）基本原理：利用通電的熱線探頭在流場中會(huì)產(chǎn)生熱量損失。（2）熱線方程：如果流過熱線的電流為 I, 熱線的電阻為R,

31、 則熱線產(chǎn)生的熱量是：當(dāng)熱線探頭置于流場中時(shí)，流體對熱線有冷卻作用。根據(jù)牛頓公式，熱線散失的熱量為根據(jù)熱平衡原理，有Q1=Q2, 因此可寫出熱線的能量守衡方程6.平面流速的測量：直接測量平面氣流：轉(zhuǎn)動(dòng)熱線探頭以改變來流對熱線的沖角，直到橋頂電壓E達(dá)到最大值。此時(shí)，來流方向與熱線垂直，速度v的大小可根據(jù)測得的橋頂電壓E和熱線探頭速度特性曲線求得。缺點(diǎn)：方向誤差較大間接測量平面氣流：放入熱線探頭后可測得橋頂電壓E1,將探頭轉(zhuǎn)過一個(gè)已知角度Dq，再得到橋頂電壓E2,查速度特性曲線可得vR1和vR2, 解聯(lián)立方程vR1=v(a+bcosq)vR2=v a+bcos(q+ Dq)從而解得v和q，v為平均

32、流速7. 激光多普勒測速技術(shù)：多普勒頻移：當(dāng)激光照射到跟隨流體一起運(yùn)動(dòng)的微粒上時(shí)，激光被運(yùn)動(dòng)著的微粒散射。散射光的頻率和入射光的頻率相比較，有正比于流體速度的頻率偏移。測量這個(gè)頻率偏移就可以測量流體的速度。8.粒子圖像測速技術(shù)PIV：利用粒子的成象來測量流體速度的這一類方法均可稱為粒子圖象測速技術(shù)。一個(gè)典型的PIV系統(tǒng)包括光源系統(tǒng)、所研究的流場裝置、示蹤粒子的投放系統(tǒng)、接收和記錄粒子散射光的光學(xué)系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)。第七章 流量測量1.流量：流體在單位時(shí)間內(nèi)通過流道某一截面的數(shù)量稱為流體的瞬時(shí)流量。質(zhì)量流量和體積流量：GQ（G的單位kg/s；Q的單位m3/s）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量用QN表示。一段

33、時(shí)間內(nèi)的流體流過的總量稱為累積流量，除以流通時(shí)間，得到平均流量。2.測量方法（1）容積法即相當(dāng)于一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)容積的容器，它連續(xù)不斷地對流體進(jìn)行度量；受流動(dòng)狀態(tài)影響較小，適用于高粘度、低雷諾數(shù)的流體；不宜于測量高溫高壓以及臟污介質(zhì)的流量。橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)都屬于容積式流量計(jì).（2）流速法：根據(jù)流動(dòng)的連續(xù)方程，流速與體積流量成正比.節(jié)流式流量計(jì)具有悠久的歷史，技術(shù)最為成熟，目前應(yīng)用最廣泛。轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)都屬于流速法測量。如果已知流體密度，便可得到質(zhì)量流量。（3）質(zhì)量流量法：流體的密度受流體的狀態(tài)參數(shù)影響會(huì)有所改變，同時(shí)測量體積流量和密度才能得到質(zhì)

34、量流量。測量與流體質(zhì)量流量有關(guān)的物理量（動(dòng)量、動(dòng)量矩等），直接得到質(zhì)量流量。此方法與流體的成分和參數(shù)無關(guān)，較容積法具有明顯的優(yōu)越性。價(jià)格昂貴，限制了其應(yīng)用的發(fā)展。（4）容積法和速度法流量計(jì)測量需滿足的條件：流體必須充滿管道內(nèi)部，并連續(xù)流動(dòng)；流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流經(jīng)測量元件時(shí)不發(fā)生相變；流體的速度一般在音速以下。3.流量測量系統(tǒng)：整個(gè)系統(tǒng)具有線性的靜態(tài)特性，或變換成線性的，如節(jié)流式傳感器，輸出壓差與流量的平方成正比，可在信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置中附加開方功能，使系統(tǒng)線性化。4.節(jié)流式流量計(jì)在管道中設(shè)置節(jié)流件，由于流通截面的變化，節(jié)流前后流體的靜壓力不同，此靜壓差與流體的流量有關(guān)，利用這一物理現(xiàn)象

35、制成的流量計(jì)叫節(jié)流式流量計(jì),也叫差壓流量計(jì)。節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置?？装?、噴嘴、文丘利管等節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化，成為標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)流裝置，不需要標(biāo)定。原理：連續(xù)性流動(dòng)狀態(tài)，收縮最小面積處流速最大、靜壓力最小。伯努利方程：。5.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置（1）節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化建立的基礎(chǔ)：對于一定粗糙度的管道，幾何相似的節(jié)流裝置在流體動(dòng)力學(xué)相似的條件下，流量系數(shù)相等。節(jié)流件結(jié)構(gòu)及尺寸公差、取壓方式、管道條件、流體條件等具體的條件下，、的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。以圖表形式，設(shè)計(jì)和使用方便。（2）標(biāo)準(zhǔn)元件：標(biāo)準(zhǔn)孔板，角接取壓。角部取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨(dú)取壓兩種。加工方便，安裝容易，省料和造價(jià)低，但壓力損失較大。因?yàn)樵谕恢迪?，孔板引?/p>

36、的對流束干擾要比噴嘴和文丘利管顯著。另外，高溫介質(zhì)下，孔板容易變形。標(biāo)準(zhǔn)孔板，法蘭取壓。法蘭取壓裝置，由一對帶有取壓孔的法蘭組成，兩個(gè)取壓孔的軸線必須垂直于管道的軸線，取壓孔直徑不大于0.08D，最好取612mm。ISO1932噴嘴，角接取壓。加工較文丘利管容易，運(yùn)行中，對介質(zhì)污臟和沖刷的敏感性低，使用壽命長。長徑噴嘴比標(biāo)準(zhǔn)噴嘴容易。6.管道條件：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的、是由內(nèi)壁光滑的圓形管道標(biāo)定得到，因此，安裝節(jié)流件的上下游內(nèi)壁應(yīng)是光滑的。7.流體條件：流體必須是單相的，在物理學(xué)和熱力學(xué)上應(yīng)是均勻的，其密度和粘度應(yīng)是已知的。流體經(jīng)過節(jié)流件不能發(fā)生相變，流速穩(wěn)定。不宜測脈動(dòng)流的流量，流量可以是緩慢的變

37、化。8.有關(guān)參數(shù)：流量系數(shù)與，ReD有關(guān)：。管道粗糙度越大，越大膨脹系數(shù)：被測介質(zhì)的膨脹系數(shù)與被測介質(zhì)特性、節(jié)流裝置型式、幾何尺寸、取壓方式等因素都有關(guān)，只有節(jié)流裝置一定時(shí)，膨脹系數(shù)的關(guān)系式：，壓力損失：p/p。流體流經(jīng)節(jié)流元件會(huì)產(chǎn)生渦流、局部阻力損失等原因引起p，它與節(jié)流件前后壓力變化p之間的關(guān)系為：一般，孔板的壓力損失大于噴嘴的。9.使用范圍測量易沉淀或有腐蝕性的流體宜采用噴嘴，孔板流量系數(shù)受其直角入口邊緣尖銳度的變化影響較大。管道內(nèi)壁比較粗糙的條件下，宜采用噴嘴，噴嘴的相對粗糙度允許上限比孔板大。如采用孔板，應(yīng)考慮法蘭取壓方式。10.非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件工業(yè)上，有時(shí)會(huì)遇到含固體顆粒、汽泡或粘度

38、大、雷諾數(shù)低的流體，或管道不是圓形是矩形的情況，其流量不能用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置測量。如化工廠的費(fèi)液、發(fā)電廠濕法除塵后的污水等不宜用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件測量流量。常用的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件：圓缺孔板、1/4圓噴嘴、錐形入口孔板等。圓缺孔板：圓缺孔板和標(biāo)準(zhǔn)孔板的區(qū)別在于孔板開孔不是同心圓，而是高度h的弓形。固體顆粒和氣泡可通過圓缺的位置無阻流經(jīng)節(jié)流面，適宜測量污臟流。圓缺孔板只能安裝在水平或傾斜管道上。被測介質(zhì)中有顆粒時(shí)，缺口在下方，有氣體或氣泡析出時(shí)，缺口應(yīng)在上方。 圓噴嘴廣泛應(yīng)用于油品等低雷諾數(shù)流動(dòng)流體的流量測量?？刹捎媒墙尤夯蚍ㄌm取壓，流量系數(shù)相同。多用于高粘度流體測量。11.速度式流量計(jì)（1）渦輪流量計(jì)：將渦

39、輪置放在流體中，在流體作用下，其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)n與流體體積流量成正比。優(yōu)點(diǎn)：測量精度高，測量范圍廣，壓力損失少。惰性小，重量輕，測量重復(fù)性好。耐高壓，響應(yīng)快，數(shù)字輸出。工業(yè)上應(yīng)用廣泛。主要問題：被測流體清潔度要求較高，測量溫度范圍小，軸承磨損使用壽命。（2）電磁流量計(jì)：基于導(dǎo)電流體在磁場中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢來推算流量的流量計(jì)。變送器主要由磁路部分、測量導(dǎo)管、電極、內(nèi)襯及外殼組成?？蓽y腐蝕性及懸濁液和固液兩相流，因?yàn)楸粶y流體接觸的是部分內(nèi)襯和電極，選擇合適的材質(zhì)，流量計(jì)可測各種酸、堿、鹽溶液和磨損較大的、或懸濁液。優(yōu)點(diǎn)：電磁流量計(jì)變送器輸出是和被測流體的流速成比例的電信號(hào)，易于和計(jì)算機(jī)配合使用。使

40、用交變磁場可以有效消除極化現(xiàn)象，調(diào)零電位器又消除正交干擾，提高了電磁流量計(jì)的抗干擾能力。變送器內(nèi)徑與被測管道內(nèi)徑完全相同，無阻力元件，避免了壓力損失和能量損失。對縱向流速敏感，對環(huán)流不敏感，故要求直管段較短。反應(yīng)靈敏，能測正反方向的流體流量及脈動(dòng)流量。測得的體積流量不受溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響，測量范圍大。不足之處:工作溫度不超過200度，壓力不超過4MPa。被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電的，不能測量氣體、蒸汽和石油制品等。被測介質(zhì)的導(dǎo)磁率應(yīng)接近于1，不能測量鐵磁介質(zhì)，如含鐵的礦漿流量。為保證導(dǎo)管內(nèi)充滿液體而不產(chǎn)生氣泡，變送器最好垂直安裝，并使流體自下而上通過變送器，若水平安裝，兩電極要處于同一

41、水平面上。安裝地點(diǎn)應(yīng)避免有較強(qiáng)的交直流磁場或劇烈震動(dòng)。變送器輸出電勢E是以管內(nèi)液體電位為基礎(chǔ)的，變送器外殼、金屬管道兩端應(yīng)接觸并接地，轉(zhuǎn)換器外殼也要接地。（3）耙式流量計(jì)：工業(yè)上解決高粘度、低雷諾數(shù)流體的流量測量而發(fā)展起來的，其敏感部分是一個(gè)圓盤形靶。流體流動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)沖擊到靶上，作用力使靶產(chǎn)生微小的位移，此位移反映了流量的大小。流體對靶的作用有三種：流體對靶的直接沖擊力，在靶面中心處，其值等于流體的動(dòng)壓力.靶的背面由于存在“死水區(qū)”和漩渦而造成“抽吸”效應(yīng)，使該處壓力減小，因此靶的前后存在壓差，此壓差對靶產(chǎn)生作用力。流體流經(jīng)靶的時(shí)候，由于流體流通截面縮小，流速增加，流體與靶的周邊產(chǎn)生粘滯摩擦力

42、。當(dāng)被測介質(zhì)密度及靶的幾何尺寸確定后，流量計(jì)的精度主要取決于流量系數(shù)Ka的精度，即考慮靶的形狀、管道直徑D、直徑比和雷諾數(shù)ReD等因素，確定臨界雷諾數(shù)，即流量計(jì)的下限。靶式流量計(jì)節(jié)流件要求的最小雷諾數(shù)低得多，這是靶式流量計(jì)適于測量高粘度、小流量的原因。壓力損失低于節(jié)流式流量計(jì)，約為孔板的壓力損失的一半。（4）渦街流量計(jì)：在流體中垂直于流向插入一根有對稱形狀的非流線型柱狀物體，該柱狀物就成為一個(gè)漩渦發(fā)生體。當(dāng)流速大于一定值時(shí)，在柱狀物兩側(cè)會(huì)交替出現(xiàn)漩渦，兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反，并輪流從柱體上分離出來，形成漩渦列，也稱卡門渦街。常見的漩渦發(fā)生體有圓柱體、方柱體、長柱體和三角柱體或這些形式的組合。感測器有流體振蕩感測和壓力變化感測兩種。漩渦的頻率只與流速有關(guān)，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，幾乎不受流體性質(zhì)（壓力、溫度、密度、粘度等）變化的影響，不需單獨(dú)標(biāo)定。測量精度高，重復(fù)性好，無零點(diǎn)漂移。壓損小，測量范圍比其它流量計(jì)寬，適合大口徑管道測量。12.容積式流量計(jì)：固定容積的容器周期性地吸入、排出等體積的流體，來測量流體流量。（1）特點(diǎn)：測