熱工測量與自動控制復(fù)習(xí)題解答

熱工測量與自動控制復(fù)習(xí)題第一章1. 測量方法：實現(xiàn)被測量與標準量比較的方法。測量一般分為：直接測量、間接測量和組合測量。另外還包括：2. 隨機誤差分布的性質(zhì)：有界性；對稱性；抵償性；單峰性。3. 測量系統(tǒng)的組成：a. 傳感器：被測量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于處理和傳輸?shù)牧硪晃锢砹康脑?。如，電量。傳感器的要求?i. 選擇性：不受被測對象的非被測量的影響(否則補償)；ii. 復(fù)現(xiàn)性：傳感器的輸出信號與輸入信號間應(yīng)有穩(wěn)定的單值函數(shù)關(guān)系，最好是線性關(guān)系。iii. 穩(wěn)定性：在規(guī)定的工作條件下(如時間)，保持其計量性能恒定的能力。iv. 超然性：測量過程中，傳感器或多或少都要消耗被測對象的能量，或在接觸對象時改變對象的原狀態(tài)。儀器不影響被測量的能力叫超然性。b. 變換器：將傳感器輸出的信號變換成顯示器易于接受的信號的部件。c. 顯示裝置(包括模擬式、數(shù)字式、屏幕式)。d. 信號傳輸通道(形式分為電線、電纜、光纜、管道、電磁耦合或無線電通訊等)。4. 測量誤差：測量誤差是不可避免的，只要有測量就有誤差。5. 測量誤差的分類：a. 系統(tǒng)誤差：相同測量的條件下，對統(tǒng)一被測量量進行多次測量，誤差的絕對值和符號保持不變，或按一定規(guī)律變化。這類誤差稱為系統(tǒng)誤差。臣雅消除：通過實遷驗的方法消除牛，也可通過引舉入修正值的方而法修正。統(tǒng)b.虧劑隨機誤差：在迅相同測量條件林下，對同一被棕測量進行多次擺測量趙財，由于受到大紐量的、微小的辜隨機因素影響幫，測量誤差的兩絕對值的大小疲和符號沒有一城定的規(guī)律且無烘法簡單估計，晚這類誤差稱為諸隨機誤差。己招消除：一般用矛統(tǒng)計理論進行成估價。椒c.晉淘粗大誤差：明販顯的歪曲了測滋量結(jié)果的誤差美稱為粗大誤差義。瞞6.移遍測量精度：望a神.愛撓準確度退(坡反映系統(tǒng)誤差渾影響程度文)忍：走對同一被測量反進行多次測量疼，測量值偏離慕真值的程度。盼b.嚷搞精密度牲(卵反映隨機誤差峰影響程度圾)菊：燒對同一被測量黑進行多次測量陷，測量值重復(fù)也一致的程度，昨或者說測量值恢分布密集的程望度嫁(仆測點離散度霞)脆。廳c.蔬代精確度糕(憂反映系統(tǒng)誤差團和隨機誤差綜察合影響程度卸)惱。形7.廚點量程：儀表能脅夠測量的最大鼠輸入量與最小栽輸入量之間的稅范圍。熄8.來陸基本誤差：儀介表測量值中的娘最大示值絕對瞇誤差與儀表量彼程之比值。充9.硬意精度：儀表工劑業(yè)規(guī)定，基本槍誤差去掉扭”伸%酷”寧的數(shù)值定為儀壽表的精度等級某，簡稱精度，翅值越小精度越烘高僚。在選用儀表寇時，在滿足被寒測量的數(shù)值范基圍的前提下，員應(yīng)盡可能選擇巾窄量程的儀表竹，并盡量使測括量值在滿刻度械的溉2/3住左右，這樣既某能滿足測量誤闖差的要求，又閣可選擇精度等底級低的儀表，渡從而降低儀表堅價格。第二章1. 例題：紋對某溫度進行盛了娃16尿次等精度測量兆,震數(shù)據(jù)如下：解205.30僅204.94壞205.63怒205.24鐘205.71絡(luò)204.70老204.86瓦205.35浙206.65宇204.97位205.36填205.16應(yīng)205.21膚205.19項205.21按205.32解：括a.跨鏡計算替16皇個數(shù)的算術(shù)平縫均值為查205.30新0恒b.歪楊計算標準誤差宣測量結(jié)果及數(shù)疤據(jù)處理表低NO.堂X1著V1(x1-神x1疼平均值朝)日V1倒平方米V彼1飾’捉(冷x1-x1復(fù)平均值矮)游V嘗1紗’押平方罷1.連205.30促0.000破0.000嬸0.090元0.008那2.蕩205.71矛0.410桃0.168膽0.500犯0.250勢3.幸206.65滲1.350雨1.823寶4.炎205.21皇-0.090咽0.008紅0.000孤0.000慶5.陶204.94翻-0.360辛0.130陡-0.270站0.072龜6.大204.70縮-0.600客0.360智-0.510費0.260游7.形204.97琴-0.330尼0.109豐-0.300笑0.090虎8.豆205.19鬼-0.110巷0.012佩-0.020郊0.000蹤9.噸205.63瓶0.330牛0.109喜0.420榴0.176智10.鞭204.86逢-0.440齊0.194雙-0.350裝0.122曬11.虹205.36哄0.060姥0.004閉0.150奴0.022涼12.艘205.21懷-0.090握0.008選0.000覺0.000恭13.附205.24乳-0.060毀0.004機0.030懂0.000鍛14.象205.35詞0.050致0.003拉0.140附0.019躁15.極205.16更-0.140區(qū)0.020盜-0.050焦0.002酸16.漲205.32蟲0.020滴0.000貿(mào)0.110客0.012塵計算值周以上數(shù)據(jù)求和方為遺0剩0.443闖以上數(shù)據(jù)求和訓(xùn)為潑0謎0.272貓c.悲移利用貝塞爾公郊式求情霉；d. 略因為螺NO.3V怎1貿(mào)為氏1.35物，烏此數(shù)據(jù)大于疏1.329層，達所以該數(shù)據(jù)為酷粗大值奪；綿e-h.五取消粗大值對星應(yīng)的克X1杜，教并重算丘V1斷、臨V1墓平方逆，糟求出新的桶；渡平均值為具205.21遣蜓；架計算標準誤差駝：脈利用貝塞爾公藥式底因為革V勸1伍’隨全部小于享0.81耗，魯所以無粗大值i. j. 備注：震計算亦可參照幟P11管例題涌計算過程保留療3令位小數(shù)亡(灑比要求的值多遍1謊位男)尼所有數(shù)據(jù)挺V1/V障1?！瘜懬蠛捅貫楹?歉如第且8.走項計算完成后義仍有粗大值多,從仍重復(fù)以上計恒算第三章聞1.碌妖膨脹式溫度計沒：離膨脹式溫度計理是利用物體受紙熱膨脹的原理市制成的溫度計百。主要有液體孤膨脹式溫度計愚、固體膨脹式防溫度計和壓力濁式溫度計。刺2.壟靠玻璃管溫度計千測量誤差分析蔥：單a.糞源玻璃管材料有舌較大的熱滯后粒效應(yīng)。倦b.料醋溫度計插入深悄度不夠?qū)⒁鸢枵`差。采c.迎己非線性誤差。灶工作液的遲滯圈性。讀數(shù)誤差。廣3.糕呼熱電偶的工作麗原理：唯兩種不同導(dǎo)體擠A膀和儀B環(huán)接觸，使其兩牙端緊密電接觸倡（如焊接），百組成閉合回路株，當兩接點溫謠度不同時，則裳會在回路中產(chǎn)江生一個電勢，婆稱為熱電勢。歪閉合回路稱為連熱電偶。導(dǎo)體翼A蕩和幻B劍稱為熱電偶的桐熱電極。放置較在被測對象中辟的接點稱為測販量端，習(xí)慣上請有又叫做熱端菌（因為一般工標業(yè)測溫中閉T超常高于誘T0喊）；另一接點匙稱為參考端，午習(xí)慣上又叫冷舞端，其溫度通星常是環(huán)境溫度陶。當熱電偶的普兩個接點溫度四不同時（爛T范≠裳T0氣），回路中將諷產(chǎn)生電流，稱街為熱電流；產(chǎn)蹈生熱電流的電磨動勢稱為熱電潮勢。當參考端警的溫度保持恒錯定時，熱電勢討是測量端溫度額T架的函數(shù)，因此符可以用熱電勢衛(wèi)表示溫度。戚4.喪隸熱電偶的基本嬸定律：蓄a.矛望均質(zhì)導(dǎo)體定律猜：由一種均質(zhì)壞導(dǎo)體或半導(dǎo)體翅組成的閉合回冊路中，不論其北截面和長度如岔何以及沿長度寶方向上各處的柄溫度分布如何黨，都不能產(chǎn)生蔽熱電勢。反之健，如果有電勢責，則此材料一畝定是非均質(zhì)的恰。送b.志昂中間導(dǎo)體定律異：在熱電偶回愿路中介入中間庸導(dǎo)體后，只要曉中間導(dǎo)體兩端貞溫度相同，中豈間導(dǎo)體的引入因?qū)犭娕蓟芈窇z的總電勢沒有批影響。祖c.先樓中間溫度定律射：熱電偶回路胖中，兩接點溫促度為蒜T港、尸T反０時的熱電勢債，等于接點溫伙度為濟T剝、護Ta賊和墻Ta戒、斑T滾０的兩支同性捕質(zhì)熱電偶的熱梢電勢的代數(shù)和風。疤5某.著炮熱電偶的基本爸類型：理論上拋任意兩種導(dǎo)體腰或半導(dǎo)體都可杏以組成熱電偶堅，但為了使熱悠電偶具有穩(wěn)定堂性和足夠的靈晉敏度、可互換繼性以及具有一劑定的機械強度誘等性能，對熱軍電極的材料必千須進行選擇。赤a.崖繪標準化熱電偶嶼：國際電工委慈員會案(蚊IEC)緣制定了統(tǒng)一的票標準，被公認書性能較好的材譽料共有七種。格不同材料熱電冊偶的分度不一染致，即在冷端霜溫度為罪0冠℃病時，其熱電勢狠與熱端溫度的羨關(guān)系不一致。級i.律細廉金屬熱電偶因：所①紙短T禁型烘(韻銅－康銅晌)醉熱電偶，角廉金屬熱電偶毯中準確度最高為；桃②套母K鐘型監(jiān)(累鎳鉻－鎳鋁或杜鎳硅凝)額熱電偶，極廉金屬熱電偶拘中測溫范圍最芹寬逢(狐-200鄉(xiāng)～唐1100驗℃乎)尿；丸③巡權(quán)E虧型亭(虎鎳鉻－康銅暑)糟熱電偶，風標準型熱電偶合中靈敏度最高際；皺④然脖J裹型補(醉鐵－康銅姿)藝熱電偶，杜工業(yè)上最通用筐。孫ii.太星貴金屬熱電偶津：叫①騾S榨型魯(剃鉑銠版10-淡鉑業(yè))貞熱電偶，太標準化熱電偶紅中準確度等級則最高襖；泳②刻R礙型孫(這鉑銠奧13-字鉑林)育；鬼③俗B即型福(膏鉑銠錫30-頃鉑銠成6)貿(mào)。域6宵.辰劃冷端溫度補償欄的方法：秤a.惡糞冷端溫度校正瞇法余(院計算法煮)-納中間溫度定律逮；于b.虜鼠補償導(dǎo)線法率-激中間溫度定律拼；頁c.肚躁儀表機械零點罰調(diào)整法；昨d.側(cè)結(jié)冰浴法；份e.領(lǐng)旋補償電橋法：只采用不平衡電紫氣產(chǎn)生的電勢笛來補償熱電偶景因冷端溫度變武化而引起的熱綁電勢的變株化值。秀7意.劑感電阻溫度計的懼工作原理：手工作原理：大糠多數(shù)金屬的電覽阻值隨溫度升否高而增加。（拒溫度升高腳1冷℃努，其阻值約增市加蘭0.4督～厚0.6銅％）。而半導(dǎo)廳體熱敏電阻的老阻值隨溫度升澇高而減小。（頃溫度升高僵1省℃拒，其阻值約減蔬小冠3化～稀6翅％）。欄適合作熱電阻泊的材料：鉑（芳Pt寫）、銅（踏Cu開）、鎳（糠Ni懲）等，半導(dǎo)體偏熱敏電阻的材暗料常用金屬的順氧化物制成。桌8加.位孤熱電偶和電阻己溫度計相比較斥的優(yōu)缺點：隊a.攤迎熱電偶：使一般在工業(yè)上堪用于測量殊500曲℃遵以上的高溫。錘b.另勺電阻溫度計：泥對于憶500哪℃裳以下的溫度，舟由于熱電偶產(chǎn)胳生的熱電勢較典小，測量較低劣，所以有時用懼電阻溫度計來述進行測溫。尤荒其對于低溫測劍量，電阻溫度六計用得更多。棗電阻溫度計的齒優(yōu)點是精度高爪，不存在冷端兆問題，信號便矛于遠傳。缺點絨是受導(dǎo)線電阻煩的影響。揚9條.廟勢非接觸式測溫龜?shù)膬?yōu)缺點：利借用測定物體輻秧射能的方法測也溫。擠a.拋愈優(yōu)點強：限①亮不與被測介質(zhì)氧接觸，因而不故會破壞被測介凱質(zhì)的溫度場舞；蹄②獅動態(tài)響應(yīng)好仁(幼傳感器在測溫認時不必與被測米對象達到熱平滴衡寒)厚；事③緒可以測定處于酬運動狀態(tài)的物鴨體的溫度。坡b.村悟缺點飛：目①姐精度不如接觸賀式測溫儀表鳥；驗②絞結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價勿格貴。第四章行1.也受電動干濕球溫簡度計的基本原蓋理：他由兩個不平衡搜電橋接在一起纏組成，干球熱傭電阻君R速D農(nóng)接在干球電橋開的一個臂上，穿干球電橋輸出晃的不平衡電壓逗是干球金溫度殲t陶w輕的函數(shù)；濕球固熱電阻仙R鑄S基接在濕球電橋技的一個臂上，襯濕球電橋輸出近的是濕球溫度忍t小s插的函數(shù)。當濕螺球電橋上輸出旦的電壓與干球先電橋輸出的部坑分電壓相等時辱，檢流計上無榆電流，此時雙冬電橋處于平衡肯狀態(tài)。在雙電原橋平衡時，可本變電阻滑動點思D州的位置即反映益了干濕球電橋況輸出的電壓差采，也間接反映包了干、濕球溫膨度差。故可變隨電阻爸R粗上滑動點惑D蔥的位置反映了嶄相對濕度。根視據(jù)計算和標定舍，可在電阻麗R始上標出相對濕慰度值。在測量銹時，靠手動調(diào)宰節(jié)仿R員的滑動點瓜D纏，使雙電橋處挽于平衡，即檢薯流計中無電流窮，此時根據(jù)灌R即上的指針即可避讀出相對濕度撥值。盈2冒.梢遙氯化鋰電阻式繞溫度計的工作秒原理：某些鹽東類放在空氣中痕，其含濕量與己空氣的相對濕賞度有關(guān)；而含狼濕量大小又引近起鹽類本身電伐阻的變化?？煽疽酝ㄟ^這種傳蠶感器將相對濕齡度轉(zhuǎn)換為其電柄阻值進行測量術(shù)。忠LiCl鈔在大氣中不揮償發(fā)、不分解，梅也不變質(zhì)，其嬸吸濕量與空氣甲相對濕度成一野定函數(shù)關(guān)系，猾隨空氣相對濕新度的變化，阿LiCl磚吸濕量也隨之丹變化美(搬當空氣中的水圖蒸氣分壓力大挖于仆LiCl羽溶液的水汽分奸壓力時，溶液括從空氣中吸收否水分；反之，儲當逮LiCl妻溶液的水汽分危壓力大于空氣洲中的水蒸氣分冬壓力時，脈溶液就放出水著汽。只有當二適者分壓力相等篇時，才處于吸奸放濕的平衡狀乏態(tài)住)獄。當溶液吸收燕水汽后，導(dǎo)電腎離子數(shù)增加，凈導(dǎo)致電阻降低丸；反之，則電痛阻值增大。匯3劃.陸稼光電式露點濕晃度計的工作原阿理：鋸未結(jié)露筑述–蔬蕩反射光強，散逐射光弱栗也–眾聽電流大館霜–墳?zāi)恢评鋸姷V灘–濫殲溫度下降謠旗–欄含結(jié)露脂虹–葛刃反射光弱，散黑射光強酬曬–悅旋電流小嚼著–燙峰制冷弱嫌暢–稍脆溫度上升加兩–路存未結(jié)露找(抽是一個循環(huán)往舉復(fù)的過程衰)膽。第五章扭1.啊班壓力檢測方法常與測壓儀表：謊按信號原理不玻同分四類淡：耕①藥液柱式壓力計截；周②肝彈性式壓力計張；誠③碑電氣式壓力計格(褲霍爾壓力變送綢器借)睜；連④宮活塞式壓力計瓶。劃2善.素技液柱式壓力計言的特點及測量惡范圍：信號不缸能遠傳；可測鑰量氣體、液體返壓力。竹3半.詠告液柱式壓力計己的種類：步U稈形管壓力計、隨單管液柱式壓腫力計、傾斜管牌微壓計。返4灰.員愁提高液柱式壓毛力計的測量精刊度：可選用密擁度小的酒精作沃為工作液體。晌傾斜管微壓計阻傾斜角不可太扇小，一般不小愈于護15°罷。匙5旗.丹秒彈性式壓力原艘理計根據(jù)胡克稼定律偉(章彈簧管測壓原槍理筐)燥單圈彈簧管壓澡力表的傳感器燈系一彎成圓弧腔形的空心管子質(zhì)，管子截面呈澆橢圓形或扁圓渣形。管子的開破口端咸A叢固定在儀表接燙頭座上。壓力偵信號由接頭座匹引入彈簧管內(nèi)腐。管子的另一宴端封閉，稱自螞由端，輸出形揭變位移。蘿當固定端通入災(zāi)被測壓力時，果彈簧管承受內(nèi)察壓。因橢圓截然面的短軸方向塑內(nèi)表面面積大污，受力大，致溝使短軸伸長，姥管斷面趨于圓案形，使彈簧管劃產(chǎn)生向外挺直鬧的擴張形變，處迫使自由端產(chǎn)這生位移（塞B壘→怎B吹’盞）。管子總長利度不變。只是雅中心角起變化侵（隨之減小）遙。庫6膊.者夢霍爾效應(yīng)綁及霍爾片：把乎半導(dǎo)體單晶薄芒片置于磁場憑B爺中，當在晶片蘆的羽y按軸方向上通以早一定大小的電既流啊I贈時，在晶片的糖x薄軸方向的兩個摘端面上將出現(xiàn)黎電勢，這種現(xiàn)冷象稱為霍爾效經(jīng)應(yīng)。所產(chǎn)生的祖電勢稱為霍爾裂電勢，這個半暫導(dǎo)體薄片稱為斧霍爾片。敵霍爾壓力變送霜器堤(內(nèi)位移信號遷→倚電勢信號背)樂：霍爾片置于腔彈簧管的自由慮端，上下設(shè)置行一非均勻磁場糕?；魻柶ㄈ刖敬笮∫欢ǖ闹辈窳麟娏??；魻柹移S彈簧管自蓋由端的形變位光移而改變其在丈所處磁場中的孔位置，磁感應(yīng)向強度建B亞隨之改變?；粑餇栯妱蓦S縮B況的變動而變。認霍爾壓力變送懸器實質(zhì)上是一敬個位移殃泡–筐柴電勢的變換元高件。霍爾電勢片對溫度變化比呼較敏感，在實魄際使用時需要許采取溫度補償呆措施。領(lǐng)7羊.句加壓力表的選擇美，安裝與校驗弦；激壓力表的選擇竟依據(jù)及量程范旋圍巾(喪計算題慢)縱委計算：有一壓校力容器在正常抄工作時壓力范線圍為浪0.4~0.腸6MPa替，要求使用彈極簧管壓力表進蕩行檢測，并使主測量誤差不大卵于被測壓力的輸4%偉，試確定該表刪的量程和精度組等級。隆油解：根據(jù)谷P59勾，壓力表的量裝程范圍：響1/哀3受≤色L時m粱≤失2/3挨教諒∴嫂0.6MP寄a現(xiàn)≤歉2/3Lm,錦Lm情≥紋0.9MPa脾；飾0.4MP睬a繳≥稠1/3Lm,悟Lm丙≤腸1.2MPa搬壞玻∴召壓力表的量程敵為豈0-1.5M閥Pa焦若紫∵蔑測量誤差不大賣于被測壓力的千4%畫灌說∴△諷m廁≤按4%L擱m稱≤菠4%x0.僻4檢≤械0.016M小Pa高乒同∴△私m液≤星4%L師m篩≤談4%x0.狼4蒙≤忍0.016M鄉(xiāng)Pa裂倍呈∴跨σ裹j懶=屯△蝦m/Lmx1炮00%=0.鏡016/1.歷5x100%掙=1.07%齊臣境∴憶精度為竹1.07誦論句∴發(fā)該表的精度等刊級為墨1.5第六章傭1.賣興變浮力式液位凝計原理呀：變浮力，測圈浮筒所受浮力因的變化。尺2.鋤退電容式物位計毒原理第七章哀1.籠筋散熱率法測流眨速：熱球風速渠儀；熱線風速殺儀連2.未嚇畢托管的工作泳原理也：咬3兇.據(jù)犯激光多普勒測說速技術(shù)原理助：販當激光照射到悔跟隨流體一起兆運動的微粒時傻，微粒散射的冊散射光頻率將繳偏離入射光頻左率銷(秘這種現(xiàn)象就叫逗激光多普勒效暑應(yīng)方)村，其中散射光儲與入射光之間童的頻率偏移量嘩稱為多普勒頻釘移。多普勒頻惱移與微粒的運幣動速度由(靈即流體的流速頑)奮成正比。因此蘇，測出多普勒婚頻移就可以測餅得流體的速度謝。斑4牽.夾檢差壓式流量計籍：節(jié)流墨墳圖湊6-2雹會畫且能明白碧原理歇5兄.緒物轉(zhuǎn)子流量計工亡作原理嫁：餐轉(zhuǎn)子流量計垂恭直安裝，流體拋從上闊下窄的鉆錐形管與轉(zhuǎn)子課間的環(huán)形縫隙愿自下而上通過夏。由于受到流滋體的沖擊，轉(zhuǎn)渴子向上運動。泉隨著轉(zhuǎn)子的上橫升，轉(zhuǎn)子與錐磁形管間的流通魔面積增大，流麥速減小，轉(zhuǎn)子摸受到流體向上趣的推力減小。洲直到轉(zhuǎn)子的重訂力與流體作用羽在轉(zhuǎn)子上的各探種力的合力相勸平衡時，轉(zhuǎn)子睡停留在某一高誠度。流量變化蒙時，轉(zhuǎn)子所停會留的高度也隨作之變化。澆即轉(zhuǎn)子流量計釋把流量信號轉(zhuǎn)塊換成位移信號厚，將錐形管的咬高度以流量值躁刻度，從轉(zhuǎn)子瓶最高邊緣所處住的位置便可知暮道被測流量的瘋大小。奧6疑.田種電磁流量計工紋作原理慈：軟根據(jù)法拉第電環(huán)磁感應(yīng)定律，川導(dǎo)體在磁場中剪運動并切割磁志力線時，在導(dǎo)將體中產(chǎn)生感應(yīng)碑電流勢。第八章欺1.菊蹈熱阻式熱流傳可感器原理繭(社傅滑立陷葉定律遷)源：割有熱流通過熱資流測頭時，測給頭熱阻層上產(chǎn)烈生溫度梯度，積根據(jù)傅立葉定杠律服(臟)壁可以得到通過乏熱流測頭的熱腳流密度，熱流皂密度的方向與躍等溫面是垂直誰的。驗2桃.降療熱阻式熱流測慢頭的安裝方法峽，不同的安裝湯方法會帶來不蜜同的誤差亦。膠a.譽漿在自然對流的貼情況下，被測藥物體放熱的大敬小與熱流測點拍的幾何位置有泛關(guān)。測點應(yīng)選部在能反映管道役截面上平均熱誓流密度的位置鄭。寬b.疼獸熱流測頭表面草為等溫面，安昨裝時應(yīng)盡量避刮開溫度異常點產(chǎn)。弓c.捷梁應(yīng)盡量采用埋蟻入式安裝測頭硬。蟲d.噴寫測頭表面與被墾測物體表面應(yīng)缸接觸良好。皺e.貌來應(yīng)盡量避免在辭外界條件劇烈乞變化的情況下江測量熱流密度震。多點測量取革平均值。度f.饒腫一定要在熱穩(wěn)急定后再讀數(shù)。說