工程测试技术实验教学大纲.doc

工程测试技术实验教学大纲（修改版二）华中科技大学能源学院工程测试技术教学小组二八年六月目 录第一部分 工程测试技术实验教学大纲说明第二部分 多物理量测量方法及实验数据误差分析实验第三部分 应变式压力传感器及测压系统的静态标定实验第四部分 电阻温度计测温系统及热电偶温度计的标定实验第五部分 测功机校正及实验数据误差分析实验第六部分 振动量的测量及实验数据误差分析实验第七部分 位移传感器标定分析系统设计及实现实验第一部分 工程测试技术实验教学大纲说明一、实验课程名称中文名称：多物理量测量方法及实验数据误差分析英文名称：Comprehensive property test of Multi-blade Centrifugal Fan二、课程编码工程测试技术实验：0815661课程性质（必修/选修）：必修三、学时与学分工程测试技术实验：8/0.5。说明：课程要求必须完成不少于4个学时的实验。四、先修课程高等数学、概率与数理统计、工程热力学（或传热学）、工程流体力学、数值计算方法、测试技术等课程。五、实验课程教学目的本实验课程是与工程测试技术基础课程的配套实验课程，主要完成工程测试技术课程所介绍的相关物理量的综合测试实验，包括压力、功率、转速、流量、温度、振动与位移等基本物理量的测量，有选择地进行测量仪器仪表及传感器的标定实验，并进行测试数据的误差分析训练。通过本实验课程的学习，使学生加深对测试技术及基本理论的理解，提高对试验技术重要性的认识，了解计算机技术在测试技术自动化方面的应用，同时进一步培养和提高学生的实验动手能力，使学生的创新能力在测试软件编程过程中得以锻炼和体现。实验的主要任务是：熟悉基本物理量的测量方法、完成实验数据的误差分析，了解计算机技术在测试领域中的应用方法。六、适用学科专业本实验适用以下专业：1、能源与动力工程一级学科的各专业方向2、大机械类的各专业方向七、基本教学内容与时间安排能源学院实验中心可开出的实验课程教学内容包括：（1）多物理量参数测量方法及实验数据误差分析，4学时/0.25学分；（2）应变式压力传感器及测压系统的静态标定，4学时/0.25学分；（3）电阻温度计测温系统及热电偶温度计的标定，4学时/0.25学分；（4）振动量的测量及实验数据误差分析，4学时/0.25学分；（5）测功机校正及实验数据误差分析，4学时/0.25学分；（6）位移传感器标定及实验数据误差分析， 4学时/0.25学分；八、教材及参考书1、热能与动力工程测试技术，郑正泉全主编，华中科技大学出版社，各版本2、水力机械测试技术，李建威主编，机械工业出版社出版，各版本3、热工测量原理及其现代技术”，张秀彬主编，上海交通大学出版社九、考核与评分方式考核成绩主要通过对学生的预习面试、操作、实验报告等三方面的测试进行评定实验成绩，其中预习与面试10分，操作15分，实验报告75分，满分100分。十、其他说明能源学院实验中心可提供六个实验项目，本实验课程的内容含，课程主讲教师可根据本实验课程大纲要求、实验室设备以及实验室实验时间安排等具体情况，可在不同实验内容中进行选择和组合，要求学生完成上述6个实验项目的部份实验内容。第二部分 多物理量测量方法及实验数据误差分析一、多物理量测量方法及实验数据误差分析实验课程的基本理论本实验是在水泵特性综合实验台或风机特性综合实验台依上进行的多物理量测量，并且进行实验数据分析的。实验过程中，需同时进行：压力、流量、功率、转速、温度以及动力设备效率等多物理量测量，并根据测量数据进行实验系统的误差分析。详细基本理论及方法见实验指导书。下面只简单介绍有关实验的主要原理和方法：1、水泵能量特性基本原理水泵效率由式（1）计算获得： （1）式中：通过对泵的电机功率Pm、电机效率、流量Q、进出口压力p、扬程H、转速n等物理量，按式（1）通过计算间接完成水泵效率的的测量；绘制水泵的能量特性曲线；具体方法见指导书。2、风机能量特性基本原理通过对风机的电机功率P、引风筒中前后压力p、转速n、温度T等物理量的测量，通过计算间接完成风机效率的的测量，效率计算公式： （2） （3）（4） 绘制风机的特性曲线；具体方法见指导书。3、多物理量测量数据的误差分析基本原理以风机（或水泵）为具体测量对象，多物理量测量项目与风机（或水泵）效率测量内容同，方法见实验指导书；同时要求对实验数据进行误差分析，水泵的效率误差分析基本计算公式：（5） （6）（7）分析转速测量误差；本实验项目重点在实验数据误差分析内容上。其它有关实验具体内容见指导书。二、实验方式及基本要求1、实验在能源学院实验中心的流体机械综合实验室的流体机械性能综合实验台上进行，完成方式有三种： （1）学生自编实验数据分析程序，按课程要求对所得实验数据进行分析处理；（2）学生可在随台的流体机械特性综合测试软件系统上进行数据分析；（3）学生可依据有关试验标准规范自拟实验方案进行实验。还可由课程教师指定其中一种方式进行实验，并完成实验分析报告。2、实验要求（1）学生完成本大纲规定的全部或部分实验内容（由课程教师制定的实验内容）；（2）完成多物理量的测量，绘出实验曲线（风机或水泵的能量特性曲线）；（3）进行实验数据误差分析；（4）按规范要求编写实验报告书。三、实验项目设置与内容提要序号实验项目名称内容提要实验类型计划学时每组人数主要仪器设备所在实验室1多物理量测量方法及试验数据误差分析测量多物理参数，进行误差传递分析综合性46181、风机特性综合实验台能源与动力工程实验中心（流体机械实验室）2、水泵特性综合实验台3、特性参数微机测试仪第三部分 应变式压力传感器及测压系统的静态标定一、应变式压力传感器及测压系统的静态标定实验课程的基本理论本实验是在标准活塞式压力计（精度：0.2级）上对应变式压力传感器响应特性的标定。进行的多物理量测量，并且进行实验数据分析的。实验过程中，可根据实验要求进行编程，完成标定实验实验，同时进行实验数据误差分析。详细基本理论及方法见实验指导书。下面只简单介绍有关实验的主要原理和方法。实验系统如图：压力标定系统示意图应变式压力传感器的特性表示为： （8）通过测量压力传感器进出信号，确定系数a、b，从而拟合出上式关系；确定相关系数；进行实验数据的误差分析。具体详细理论及实验方法见实验指导书。二、实验方式及基本要求1、实验方式： （1）学生按照实验指导书进行实验组织和调整，记录实验数据。（2）学生对数据进行分析处理，完压力传感器及压力测量系统的静态特征曲线。2、实验要求（1）学生完成本大纲规定的全部或部分实验内容（由课程教师制定的实验内容）；（2）完成有关物理量的测量，绘出实验曲线；（3）进行实验数据误差分析；（4）按规范要求编写实验报告书。三、实验项目设置与内容提要序号实验项目名称内容提要实验类型计划学时每组人数主要仪器设备所在实验室2应变式压力传感器及测压系统的静态标定掌握压力测量系统的组成及压力传感器的静标定方法。综合性41015被标定的应变式压力传感器光线示波器活塞式试压泵能源与动力工程实验中心（制冷与低温实验室）第四部分 电阻温度计测温系统及热电偶温度计的标定一、电阻温度计测温系统及热电偶温度计的标定实验课程的基本理论通过本实验，使学生掌握电阻温度计测温系统的组成及采用比对法标定热电偶温度计的过程。本实验是在标温度传感器标定系统上对热电偶（或热电阻）采用对比法进行标定实验，编排热电偶（或热电阻）的温度曲线。实验过程中，可根据实验要求进行编程，完成标定实验实验，同时进行实验数据误差分析。详细基本理论及方法见实验指导书。下面只简单介绍有关实验的主要原理和方法。实验系统如图：根据热电偶分度的插值公式：Et=at+bt2+ct3及测量三个温度点的值。计算出常数a,b,c；根据获得的插值公式确定出温度传感器的特性曲线。具体详细理论及实验方法见实验指导书。二、实验方式及基本要求1、实验方式： （1）学生按照实验指导书进行实验组织和调整，记录实验数据。（2）学生对数据进行分析处理，完成热电偶的分度表。2、实验要求（1）学生完成本大纲规定的全部或部分实验内容（由课程教师制定的实验内容）；（2）完成有关物理量的测量，绘出实验曲线；（3）进行实验数据误差分析；（4）按规范要求编写实验报告书。三、实验项目设置与内容提要序号实验项目名称内容提要实验类型计划学时每组人数主要仪器设备所在实验室3电阻温度计测温系统及热电偶温度计的标定掌握电阻温度计测温系统的组成及采用比对法标定热电偶温度计的过程。综合性21015标准铂电阻温度计液氮杜瓦瓶能源与动力工程实验中心（制冷与低温实验室）第五部分 测功机校正及实验数据误差分析一、测功机校正及实验数据误差分析的基本理论本实验是在WE32水力测功机上进行的功率测量标定实验。详细基本理论及方法见实验指导书。下面只简单介绍有关实验的主要原理和方法：动力机产生的输出扭矩，即输入测功机被测功机吸收的制动扭矩由转子通过涡壳内的水层传输给定子，在转子均匀旋转时，根据力矩平衡原理，可知作用在定子上的力矩与动力机输出力矩相等。这一力矩通过定子上长度为L的力臂转换成施加在力传感器上的集中力F。则有： （9）上式表明传感器上的受力与动力机输出的力矩成正比。由于传感器输出的电压信号又与受力F成正比，所以该电压与测功机的输出扭矩也成正比。在测量扭矩的同时，转速传感输出一可供计数用的频率信号（60个脉冲/转），作为动力机的转速n，据此可计算动力机的输出功率： (kw)（10）详细基本理论及方法见实验指导书。二、实验方式及基本要求1、实验方式：（1）学生按照实验指导书进行实验组织和调整，记录实验数据。（2）学生对数据进行分析处理，完成测功机标定特性曲线及发动机振动测量。2、实验要求（1）记录校验使用仪器、仪表及测功机技术参数；（2）记录校验所测得的数据，画出测点分布图；（3）绘制表格，计算结构振动及振动烈度；（4）分析12个点振动的频谱，并绘制频谱分析图。（5）按规范要求编写实验报告书。三、实验项目设置与内容提要序号实验项目名称内容提要实验类型计划学时每组人数主要仪器设备所在实验室4测功机校正及实验数据误差分析掌握测功机标定方法及误差分析方法综合性21015WE32型测功机 EIM04发动机测控系统测功机校正机构能源与动力工程实验中心（动力机械实验室）第六部分 发动机振动测量及实验数据误差分析一、发动机振动测量及实验数据误差分析的基本理论本实验是在柴油机（YC6105广西玉林柴油机厂）和EIM04发动机测控系统（杭州弈科机电设备公司）等主要设备上进行振动测量实验。其测量系统原理框图如下图：详细基本理论及方法见实验指导书。二、实验方式及基本要求1、实验方式：（1）。（2）。2、实验要求（1）；（2）；（3）；（4）；（5）按规范要求编写实验报告书。三、实验项目设置与内容提要序号实验项目名称内容提要实验类型计划学时每组人数主要仪器设备所在实验室5发动机振动测量及数据误差分析了解发动机振动测量的过程.，掌握测振一般方法综合性21015YC6105柴油机压电式加速度传感器高速数据采集分析系统能源与动力工程实验中心（动