动力测试技术-学习指南.doc

动力测试技术-学习指南一、 填空题1. 现代测试系统的组成包括： 、 、 。2. 选择仪表时，既要考虑其 ，又要注意其 。3. 测量误差分为： 、 、 、 。4. 热电偶常用的温度补偿方法： 、 、 、 。5. 试验数据的表示方式有 、 、 三种。6. 随机误差的正态分布规律的四个特性是 、 、 和 。7. 测量仪器包括 、 和 三个部分。8. 对测量结果中可疑数据，可采用的剔除准则有 和 _。9. 随机误差可分为 与 两大类。10. 测量仪器的性能指标主要有： 、 、 、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。11. 为消除零漂或虚假信号，常采用的应变片温度补偿方法有 和 。12. 热线风速仪的工作方式有 和 。13. 测量方法可分为 、 和 三类。14. 从作用上看，任何测量仪器都包含 、 和效用件这三个元件，其中中间件可完成 、 、 、 等任务。二、 判断题1. 热电式传感器是利用电阻随温度而变化的特性来测量温度的传感器。( )2. 一般情况下，压力表所测读数是绝对压力。( )3. 石英单晶和压电陶瓷都是压电材料的一种，所以它们在任何情况下都具有压电效应。( )4. 对某一参数进行多次测量，所得测量结果均相同，则不存在测量误差。( )5. 读数错误、计算错误都不属于测量误差。( )6. 磁电式传感器常被用于发动机转速的测量。( )7. 非接触式温度计一般用于高温测量。( )8. 液柱式测压仪表读数需要根据重力加速度变化进行修正。( )9. 标准节流孔板可用于管道流体流速的测量。( )10. 在自由声场中，离开声源的距离增加一倍，噪声级降低6dB。( )11. 测量仪器感受件发出的信号与被测参数之间必须是单值的函数关系。( )12. 准确度是指仪器的指示值接近于被测量的实际值的准确程度。( )13. 测量仪器可分为实验室用仪器和工程用仪器两类。( )14. 一般半导体的电阻具有负的温度系数。( )15. 在测量数据中可能存在多个异常值时，应采用两种以上的准则来交叉判别。( )16. 人耳对声音的感受只与声压大小有关。( )17. “权”的数值与测量的标准误差密切相关。( )18. 使用液柱式压力计测取读数时，对水银，应从凹面的谷底算起。( )三、 简答题1. 流量有几种定义方式，并给出各种表达方式的计算公式及常用单位。2. 测试装置的静态特性指标有哪些？3. 消除系统误差的方法有哪些？4. 应变式压力传感器和压阻式压力传感器的转换原理有什么异同？5. 电感式位移传感器的特点及不足是什么？6. 热电偶的基本规律有哪些？请分别介绍。7. 请叙述传感器线性度和灵敏度的定义，试说明这两项指标在实际应用中有什么作用。8. 请叙述传感器线性度和灵敏度的定义，试说明这两项指标在实际应用中有什么作用。9. 采用磁电式传感器测速时，一般被测轴上所安装齿轮的齿数为60，这样做的目的是什么？10. 在对管道内高温低速流体的温度测量中，为了提高测量精度，主要考虑哪几方面的因素？具体的措施有哪些？11. 标准孔板和标准喷嘴节流式流量计有何区别？12. 什么是频率计权网络？A声级、B声级、C声级个代表什么含义？四、 计算题1. 现有一约为1.0MPa的压力信号需要测量，有两只压力表可供选择，一只精度等级为0.5级，量程为6.0MPa，另一只为1.0级，量程为1.6MPa，问应选用哪支测量更精确？2. 某台空压机的缓冲器，其正常工作范围为1.11.6MPa，工艺要求就地指示压力，并要求测量误差不大于被测压力的5%，试选择一块合适的压力表（类型、示值范围、精度等级等），并说明理由。3. 被测压力变化范围为0.51.4MPa，要求测量误差不大于压力示值的5%，可供选择的压力表规格有量程为01.6MPa、02.5MPa、04MPa，精度等级为1.0级、1.5级、2.5级三种。试选择合适量程和精度的压力表。参考答案一、 填空题1. 传感器、信号调理、数据采集卡2. 精度、量程3. 系统误差、随机误差、粗大误差、综合误差4. 冷端恒温法、冷端温度校正、采用补偿导线、采用热电偶冷端补偿器5. 列表法、图示法、方程法6. 单峰性、对称性、有限性、抵偿性7. 感受件、中间件、效用件8. 莱依特准则、格拉布斯准则9. 正态分布、非正态分布10. 准确度、恒定度、灵敏度11. 桥路补偿、应变片自补偿12. 恒流式、恒温式（恒电阻式）13. 直接测量、间接测量、组合测量14. 感受件、中间件、传递、放大、变换、运算二、 判断题1.；2.；3. 4.；5.；6.；7.；8.；9.；10.；11.；12.；13.；14.；15.；16.；17.；18.三、 简答题1. 答：1）、流量的定义：流量：单位时间流过某截面的流体的量，也称为瞬时流量，用q表示。累计流量：某一段时间内流过某截面的流体的量称为流过的总量，用Q来表示，该量可用该段时间内瞬时流量对时间积分得到，也称为积分流量。平均流量：累计流量除以该量产生的时间间隔。2）、表示法：质量流量：，单位：kg/h，kg/s.体积流量：，单位：，。累计流量：，单位：。2. 答：基本误差：在规定的技术条件下，在仪表的全量程中，所有示值下引用误差中最大者为仪表基本误差，是稳定整个仪表测试精确性的指标。数学表达式为：重复性：表征测量系统输入量按统一方向作全量程连续多次变动时，与静态特性不一致的程度。数学表达式为：变差: 亦称“滞后”或“迟滞”，表征测量系统在全量程范围内，输入量由小到大（正行程）或由大到小（反行程）两者静态特性不一致的程度。数学表达式为：灵敏度：输出量对应于输入量的变化率。数学表达式为：，式中：y、x分别为输入量和输出量。分辨力：是衡量显示仪表质量的重要指标之一，它表明仪表所能鉴别最小输入量变化的能力，即一遍示值可见变化的最小值。 线性度：又称非线性误差，说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离其拟合直线的程度。数学表达式为：，式中：为最大偏差，为最大输出量。漂移：表示测量装置在零输入状态下，输出值的无规律变化。一般分为：（1）时间漂移（时漂）：指在规定时间内，在室温不变或电源不变的条件下，测量装置的输出变化情况。（2）温度漂移（温漂）：绝大部分测量装置在温度变化时其特性会有所改变，一般用零点温漂和灵敏度温漂来表示这种变化的程度，即温度每变化1C，零点输出（或灵敏度）的变化值。3. 零示法：消除指示仪表的指示偏差。替代法（或置换法）：测量条件不变时，用一个标准已知量代替被测量，并调整标准量使得一起显示值不变，此时被测量等于标准量。变换法：将引起误差条件交换，抵消误差。校准法：用经过检定仪器的不同示值修正量或修正曲线校正测量值。等距观测法（对称观测）。补偿法：用于补偿条件变化或仪器引入的非线性误差。4. 答：应变式压力传感器是基于导体和半导体的“应变效应”，而压阻式压力传感器则是基于半导体的压阻效应。其转换原理的共同点为都是利用元件在外界压力作用的情况下产生了电阻的变化，通过电阻的变化来反映压力的变化；而不同点是前者利用压力作用时导体或半导体的机械形变而产生的阻值变化，后者则是在外界压力作用下扩散电阻阻值发生变化。尽管二者在转换原理上有些不同，但是它们都有较高的灵敏度和较高的影响频率，结构比较简单，精度较高，在实际中应用广泛。5. 答：特点为：（1）灵敏度高，输出功率大，量程范围很宽；（2）结构简单，工作可靠，精度一般在1%3%；（3）在一定的测量范围内，线性度好。电感式传感器存在的不足之处是：易受温度和磁场影响，当工作温度升高或有外界磁场干扰时，误差增大。6. 答：（1）均质导体定律：在用同一种均质材料组成的回路中，不论材料的横截面积是否一致以及各处的温度分布如何，该回路的总热电势等于零；（2）中间金属定律：在热电偶回路中加入第三种导体，只要其两端的温度相同，热电偶产生的热电势保持不变，不瘦第三金属接入的影响。（3）中间温度定律：热电偶在接点温度为T，T0时的热电势等于该热电偶在接点温度为T，Tn和Tn，T0时对应的热电势的代数和，即7. 答：线性度：又称非线性误差，说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离其拟合直线的程度。数学表达式为：，式中：为最大偏差，为最大输出量。灵敏度：输出量对应于输入量的变化率。数学表达式为：，式中：y、x分别为输入量和输出量。作用：线性度和灵敏度能够反映出被测量的输出量和实际输入量的偏离程度和变化大小。8. 答：线性度：又称非线性误差，说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离其拟合直线的程度。数学表达式为：，式中：为最大偏差，为最大输出量。灵敏度：输出量对应于输入量的变化率。数学表达式为：，式中：y、x分别为输入量和输出量。作用：线性度和灵敏度能够反映出被测量的输出量和实际输入量的偏离程度和变化大小。9. 答：采用磁电式传感器测速时，被测轴的转速的一般表达式为，其中n是被测轴的转速；t为测量时间；N时间间隔t内频率计所显示的信号个数；m为旋转轴每转一圈由传感器发出的信号个数，即被测轴上所安装齿轮的齿数。如果齿数为60即m=60，则公式可进一步简化，由此可见，这么做可以简化测量过程，磁电式传感器转速等于单位时间采集到的信号数。10. 答：对管道内高温低速流体的温度测量一般用热电偶温度计。为了提高测量精度，主要考虑以下6方面因素，采用的具体措施和目的如下：（1）传热误差。热电偶测温时，由于被测流体温度高于环境温度，通过热电偶的热量交换，必然引起测量误差。可以采取措施如在热电偶加保温层等，减少热电偶与周围环境的热量传递。（2）分度误差。热电极成分不符合要求或材料均匀性差等造成热电偶热电性质与统一的分度表之间产生分度误差。措施：每个热电偶在使用前要进行校验，使得误差在规定值范围内。（3）补偿导线。为了节省昂贵的电极材料，可以采用补偿导线来代替电极材料。要保证在0100C范围，补偿导线有与电极材料相同的热电特性，避免由于补偿导线和热电极材料热电性质不完全相同而产生误差。（4）参比端温度。自由端温度由于不能完全补偿或者测量不准确都会引起测量误差。可以提高测量精度使得参比端温度精确。（5）显示仪表基本误差。如果显示仪表没有在规定状况下工作，会产生附加误差。措施：选取与测量量程等相适应的仪表，并且保证在仪表规定状况下工作。减少显示仪表基本误差。（6）线路电阻误差。措施：保证从热电偶到动圈仪表之间的线路总电阻符合以便规定数值，减少测温误差。11. 答：标准孔板和标准喷嘴的区别：1) 标准孔板流量计较喷嘴流量计压差损失大，标准孔板流量计适用于洁净流体。2) 标准喷嘴流量计比标准孔板流量计流量系数稳定性好。3) 标准喷嘴流量计比标准孔板流量计误差小，精度高，标准喷嘴流量计可以用于污垢流体流量的测量。4) 标准孔板流量计比标准喷嘴流量计加工制造简单，价格便宜，经济性更好。12. 答：频率计权网络：从等响度曲线出发，在声测量仪器中添加的一种特殊的滤波器，用来模仿人耳对不同频率声音的灵敏性进行不同程度的衰减，使得仪器的输出能近似地表达人耳对声音响度的感觉。由人为地、表达主观评价的声压级称为记权声压级，统称设置A、B、C三种计权网络，三种计权网络的频率特性曲线近似模拟为40phon、70phon、100phon三条等响度曲线的倒置。四、 计算题4. 解：两只压力表的绝对允许误差：对0.5级的表：对1.0级的表：要测取1.0MPa的压力信号，其最大相对误差为对0.5级的表：对1.0级的表：精度低的表测量反而误差较小。5. 解：根据题意，可选择弹簧管压力表。设压力表的量程为A，根据最大