《热能与动力测试技术》复习考试题.doc

模拟试题（一）一选择题（每题5分，共计20分） 1在采用应变片对某物体的受力状态进行测量时，为了消除由于温度变化所造成的影响，主要考虑的因素有（ ） A： 二次仪表应选用电荷放大器； B： 应变片所贴的位置； C： 采用单臂接法还是半桥接法； D： 参比端温度变化； E： 用数字式电压表进行测量。 2在用霍尔式传感器进行转速测量时，已经测得在时间间隔为1时频率计所显示的信号个数为120，已知当旋转轴每转一圈由传感器发出的信号个数为6，那么被测轴转速是（ ）。A：1200； B：120 ； C：12 ；D：600 ； E：60 。 3以下传感器中，输出特性是线性的有（ ）。A：改变极板间有效面积的电容位移传感器； B：铂铑-铂热电偶；C：半导体热敏电阻温度计； D：压电式压力传感器； 4在用标准节流装置进行流量的测量中，下面说法中正确的有（ ）。A：标准孔板比标准喷嘴的结构更加简单，加工也更加容易；B：标准喷嘴比标准孔板的结构更加简单，加工也更加容易；C：标准孔板比标准喷嘴的压力损失小；D：标准孔板比标准喷嘴的压力损失大；E：标准孔板不能在节流装置中进行流量的测量。 二简述下列各题（每题10分，共计60分）1为什么说压电式压力传感器不适于做静态压力测量？压电式压力传感器在使用中应注意哪些问题？ 2温度补偿是在高温（或低温）下进行应变测量时必须采用的技术措施，请叙述常用的补偿方法有哪些，其特点及在应用中的注意问题是什么？ 3当流体温度升高时，讨论式中可能影响质量流量值的参数，假定差压计示值不变。采用什么方法可以减少其误差？ 4试说明在噪声的测量中为什么要引入响度，响度级以及等响度曲线的概念？它们是如何定义的？ 5 如下图所示是实验室中采用热电偶测量温度的一种接法，请问这种接法在什么情况下可以实现准确测量，其中利用到了什么定律？6试分析动圈式仪表、直流电位差计以及数字式电压表在进行热电偶输出电势测量中的误差来源 三、在录音机的机芯故障中，主导轴转速不稳是比较常见的，更换电机或稳速电路后，需要重新调整主导轴转速。试设计一个录音机主导轴转速的测量装置。已知盒式磁带录音机的标准主导轴转速n = 7.58 (转/秒)，与主导轴相连接的齿轮1，其齿数为60，与齿轮1啮合的齿轮2，其齿数为24，皮带轮与齿轮2同轴转动，皮带轮直径为56mm，电机主轴直径为2mm，并通过皮带传动，使电机与皮带轮同步转动，电机转速由稳速电路控制。右图为本装置的结构示意图。（20分）。 模拟试题（二）一选择题（每题5分，共计20分）1影响玻璃管温度计测量灵敏度的因素有（ ）：玻璃管壁的刻度； ：玻璃管插入被测量介质的深度；：温度值的高低； ：毛细管的尺寸； ：工作液体膨胀系数。 2一支毕托管放在直径为0.15m管道中，内有高压气体流过管道中心。当气流最大时，毕托管的差压是250 kPa。已知气体密度=2.0，其最大流速是（ ）。A：300 m/s B： 400 m/s C： 5OO m/sD：600 m/s E：700 m/s 3在用频谱分析仪对噪声进行测量时，若采用频带宽度为倍频程，则测量中心频率为1000Hz的测量频率范围是（ ）。A：700-1400 Hz B：800-1410 Hz C：900-1120 HzD：710-1400 Hz E：710-1120 Hz 4下列说法中正确的是（ ）：A：机械式转速表比光电式转速传感器测量转速的精度更高；B：磁电式转速传感器可以用于低转速或小扭矩转速的测量；C：磁电式转速传感器不可以用于低转速的测量；D：光电式转速传感器可以用于低转速或小扭矩转速的测量；E：磁电式转速传感器不可以用于小扭矩转速的测量。 二简述下列各题（每题10分，共计60分）1测试系统的构成是怎样的？它们具有哪些基本特性？2什么叫压电效应？什么叫正压电效应？什么叫逆压电效应？3电阻温度计测温为何要加工作电源？流过热电阻电流大小改变时，对测量精度有何影响？4为什么说位移传感器可以当作测振传感器来使用，在什么条件下可采用位移传感器来测量物体的振动？5请叙述测压管的测速原理，并给出不可压缩流体的伯努利方程。6涡街流量计的工作原理是什么？有何优缺点？如何正确使用？三设计题（20分）（1）E型非差动电感式变换器中的变气隙长度d和变气隙面积S为何都不能测量大位移？（5分）；（2）若希望适当增加测量范围可采用什么方案？并请给出具体的设计方案。（15分）参考答案（一）一选择题1.（ B，C，D ）：2.（A ）：3.（ A，D ）：4.（ A，D ）： 二简答题1答：因为当时，例如使用压电式压力传感器测量静态压力时，则有，所以，压电传感器配用电压放大器时，不可以用于静态测量。另外，从测量精度、性能稳定及成本的角度看，可用于静态及准静态信号测量的其它类型压力传感器，如压阻式、电容式、电感式等要大大优于压电式。注意问题如下：电缆噪声是同轴电缆在振动或交变的弯曲变形时，电缆芯与绝缘体间、金属屏蔽套与绝缘体间由于相对滑移摩擦和分离，而在分离层之间产生的静电荷感应干扰，它将混入主信号中被放大。减小电缆噪声的方法：一是在使用中固定好传感器的引出电缆；二是选用低噪声的同轴电缆。接地回路噪声是压电传感器接入二次测量线路或仪表而构成测试系统后，由于不同电位处多点接地，形成了接地回路和回路电流所致。克服的根本途径是消除接地回路。常用的方法是在安装传感器时，使其与接地的被测试件绝缘连接，并在测试系统的末端一点接地。这样就大大消除了接地回路噪声。其它：传感器及连接管线烘干，细长通道 2答：常用的补偿方法有以下几种。 （1）补偿片法在应变测量电路中，接入温度片或热电偶补偿元件，利用电桥的和差特性实现温度补偿。这种补偿方法简单，在常温下补偿效果较好。但当试件的温度梯度较大时两应变片的温度难以保持一致，会影响补偿效果。 （2）温度修正法 先将应变片贴在与被测构件相同材料的试件上，并在和实测相似的热循环情况下，测出应变片的热输出与温度的关系曲线，用它作为修正曲线。被测试件的真实应变即等于实测数据和热输出的差值。 该方法只适应于应变片的热输出稳定而均匀的场合，且对于温度测量的要求高，否则修正值不准确，实验数据的整理也较繁琐。 （3）应变片温度自补偿法应变片温度自补偿是利用某些电阻材料的电阻温度系数有正有负的特性，选用温度系数为一正一负的两种电阻材料串联起来组成一个应变片，以实现温度补偿。这种补偿方法效果较好，缺点是只对特定的构件材料有效，不能通用。 3答：主要是温度对密度的影响，当温度升高时，密度降低。可根据所测量的温度和压力计算密度，对实际的密度进行修正；也可以通过实际测量流体在该温度下的密度进行计算； 4答：人耳对声音所感觉的强度不仅同声压有关，并且同声音的频率特征有关。人耳听觉所能接受的声音频率范围很宽，一般在20Hz到20000Hz之间，但对10004000Hz的频率范围反映最灵敏。另外声音微弱时，人耳对相同声压不同频率的声音会感觉出较大的差别，随着声音增大，这种感觉会变得迟钝。正因为人耳的这种特性，需要引入一个把频率和声压级统一起来的可以反映主观感觉的量，即响度或响度级。 响度是人耳判别声音强度大小的量，它用S来表示，单位是宋（sone）。1sone的定义是：频率为1000Hz、声压级为40dB的平面行波的强度。 响度级LS的单位是方（phon）,选1000Hz纯音作为基准音，若某种频率的噪声对人耳来说同声压级为90dB的基准声音一样，则认为该噪声的响度级为90 phon。根据这个原则，人们通过对人耳听觉的大量实验做出了人耳可闻频率域内纯音的响度级曲线，并称之为等响度曲线。 5答：在连接电压表的C端两端保持同样的温度。 中间导体定律：在热电偶中引入第3导体，无论如何接入，只要两端温度相同，对回路无影响。 6答：动圈式仪表：动圈仪表的内线路电阻是一定的，外线路电阻规定为15。外线路电阻包括热电偶电阻、补偿电桥等效电阻、引线电阻和外线调整电阻。当外线路电阻不符合规定值时，将产生误差。另外，动圈式仪表应与热电偶类型一致。直流电位差：实际上在线路中用电流表测量电流不可能十分精确，电位差计中使用标准电池来校准工作电流规定，因此，其测量精度取决于起标准电池。数字式电压表：主要是仪表精度等级。目前所应用的数字电压表有四位半、五位半、六位半和七位半的显示位数，有的甚至高过八位半。仪表的位数大小直接关系到测量精度。位数越多，精度越高。 三、答：选择光电式转速传感器，或闪光测速仪，或霍尔传感器测量要点：传感器布置位置在主轴端 测量方框图参考答案（二）一选择题 1（ B，D，E ）2（C ）。3（D ）。4（C，D，E ）。 二简述下列各题1答：由传感器，变换器，显示器通过传送通道连接组成。传感器：感受被测量变化，直接从被测量对象中提取被测量信息，亦称为敏感元件或一次元件或一次仪表。变换器：将传感器输出信号远距离传送、放大、线性化或转换成统一信号供给显示器，有时把变换器和传感器合二为一。显示器：向观察者显示被测量数值大小的设备，亦称为二次元件或二次仪表。传送通道联系仪表各个环节，为各个环节输入输出提供通路，可以是导线、管路（如光纤）及信号通过空间。 2答：压电效应：它是正压电效应和逆压电效应的总称。习惯上常将正压电效应称为压电效应。压电效应产生的电荷同作用力之间有线性关系式 为压电常数。正压电效应：当某些电介质沿一定方向受到外力作用而变形时，在其一定的两个表面上产生异号电荷，当外力去掉后，又恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。逆压电效应：当在电介质的极化方向施加电场，某些电介质在一定方向上将产生机械变形或机械力，当外电场撤去后，变形或应力也随之消失，这种物理现象称为逆压电效应。 3答：热电阻阻值的测量是通过给予一定的工作电流，测量出该电流流过热电阻时所产生的电压降来反映电阻值的。因此加入工作电流的大小对测量灵敏度影响很大，这就是所加工作电流不能太小的原因。但工作电流太大，在热电阻上的功率消耗就会增大，消耗的电功率转变成热能（称焦耳热）会影响被测温度场，造成测温的附加误差。 4答：振动测量指位移、速度和加速度的测量。所以，当需要进行位移幅值大小的测量时，就可以将位移传感器当作测振传感器来使用；由于振动位移的测量属于动态测量，因此，当位移传感器动态特性较好时可以当作测振传感器来使用. 5答：根据伯努利方程式，即理想流体绕物体流动位流理论，可知：当流体不可压缩（密度为常数）时：=常数其中、是两个截面上流体的流速和静压力。则： 这样，当用测压管测量出流体总压以及流体静压时，即可以求出流体流速。 6答：原理：在流体中放置一个由对称形状的非流线型柱体时，在它的下游两侧就会交替出现漩涡，两侧漩涡旋转方向相反，并轮流地从主体上分离出来，在下游侧形成“涡街”，称为“卡门涡列”。由于漩涡形成的振动波频率f与柱体附近的流体流速v成正比，与柱体特征尺寸d成反比，因此，当柱体形状、尺寸确定后，就可以通过测量频率f计算流量。优缺点：涡旋流量计压损小、结构简单、维护方便，不受流体压力、温度、粘度和密度的影响，对于大口径管道流量测量更方便，但要求直管段长。正确使用要点：A：不宜测量腐蚀性较强、含有悬浮物或纤维的流体；B：口径选择：漩涡流量计量程比宽，选择时宜选择口径较小者。C：应保证在漩涡发生体出不产生空穴现象，在发生体处由于节流现象而静压下降，当被测液体静压低于该流体在工作温度下饱和蒸汽压时，液体汽化，这种暂时汽化现象为空穴现象。D：仪表上游侧应有20D长、下游侧至少5D长直管段，直管段内壁不应有凹凸。 三设计题（20分） 答：（1）电感传感器的基本特性公式是： 线圈匝数确定后，电感量L只与电感传感器的气隙长度和气隙截面积S有关。电感式传感器可分为变气隙长度和变气隙截面积两种。当S=常数时，改变，电感量L与气隙成非线性关系。当很小时，灵敏度高，但测量范围较小。与气隙成非线性关系。当很小时，灵敏度高，但测量范围较小。一般取（为起始气隙），这样能保证传感器工作在近似的线性区域，通常的位移测量