工程测试技术实验实验指导书(水泵单行本修改).doc

工程测试技术实验指导书（单行本）多物理量测量方法及实验数据误差分析实验（水泵实验台）华中科技大学能源与动力工程学院工程测试技术教学小组二八年五月目 录一、工程测试技术实验教学说明6-21.1.试验说明6-21.2.试验性质、目的和任务6-21.3.适用学科专业6-21.4.试验内容及时间安排6-21.5.教材及参考书6-21.6.考核及成绩评定方式6-3二、多物理量测量方法及实验数据误差分析实验（水泵实验台）6-32.1.实验目的和要求6-32.2. 实验装置6-32.3. 实验方法及步骤6-52.4. 实验数据误差分析6-52.5. 实验数据误表格6-5三、参考文献6-6一、工程测试技术实验教学说明工程测试技术实验是大机类基础平台课程工程测试技术的配套实验课程，是课程教学的重要实践环节，是帮助很好地理解和掌握课程基本理论知识，锻炼和加强学生实验动手能力十分重要的教学和学习环节。1.1.实验课程说明（1）实验课程名称：工程测试技术实验The experiment of the measurement technology for engineering （2）实验课程编码： 实验课程性质（必修/选修）：必修（3）学时学分：全部实验总学时24学时，完成全部实验：1.5学分，折合每个实验4学时/0.25学分（4）先修课程高等数学、大学物理、材料力学、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。1.2.实验性质、目的和任务本实验为工程测试技术等基础课程的配套实验，主要完成综合实验，包括压力、功率、转速、流量等基本物理量的测量，还可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，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，同时进一步了解测试技术自动化在专业技术中的应用，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：熟悉各种物理量的测量方法，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。实验课程含有6个实验，可根据课程教师的教学要求选择部分、或部分组合、或全部实验内容。1.3.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1.4.试验内容及时间安排（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）振动测量及实验数据分析，4学时/0.25学分；（5）测功机校正及实验数据分析，4学时/0.25学分；（6）位移传感器标定分析系统及实现： 4学时/0.25学分；1.5.教材及参考书1、热能与动力工程测试技术，郑正全主编，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1.6.考核及成绩评定方式考核成绩主要通过对学生的面试、操作、实验报告等三方面的测试进行评定实验成绩，其中面试10分，操作15分，实验报告75分，满分100分。二、多物理量测量方法及实验数据误差分析(水泵实验台)2.1.试验目的和要求通过在水泵特性综合试验台上对若干常见物理量的测量（压力测量、流量测量、功率测量、转速测量），和综合量的间接测量（水泵效率的测量），了解测量一般方法，掌握误差传递的基本概念和计算方法，进一步理解测量误差分析的含义，达到测试技术应用的综合训练目的。2.2.试验装置2.2.1. 水泵实验台水泵试验台分开式和闭式两种。开始式试验台特点是其水循环系统与大气相通；闭式试验台的特点是其水循环系统与大气隔绝。本试验系统为开式试验台，其结构如图1，试验台系统框图如图2。图1 开式水泵性能综合试验台结构图14741339158211126图2 开式水泵性能综合试验台系统框图图1、2中：（1）泵出口压力表: YT-150B，0.4级，00.6MPa（2）泵出口压力传感器: WP401B，0.5级，00.6MPa（3）泵进口压力传感器: WP401B，0.5级，-0.1+0.1 MPa（4）涡轮流量计：LWGY-15，0.5级，通径=15mm。（5）实验台控制箱（6）数字式测速仪：03000rpm（7）出口调节阀门：通径=25.4mm。（8）泵驱动电机：功率0.75kW（9）被测试验泵：1WZB35型漩涡始自吸泵实验泵的铭牌参数：最大流量：2m3/h；最高扬程：45m；额定流量：1 m3/h；额定扬程：25m；额定功率：0.55kW；额定电压：220V；额定转速：2850r/min；进口管径：25m最高吸程：8m；临界空蚀余量：3.5m；扬程使用范围：045m；（10）NEC液晶显示器（11）水泵特性参数微机测试仪（下位机）：PU:89C51B 12MHz（12）水泵试验台微机监控系统（上位机）：CPU：P4-3.0G,硬盘80G，内存512Mb（13）进口调节阀门：通径=25.4mm。（14）储水箱规格为0.3m3（15）测功传感器：WBP412S1-0.5，0.5级，量程范围01100W。2.2.2. 水泵实验数据采集处理控制系统 水泵实验数据采集处理控制系统由传感器、上位机和下位机组成，其任务是完成水泵实验数据的采集、传输、数据分析、出实验报告等。数据采集及传输由计算机完成，数据采集及传输系统采用上下位机模式，其系统框图如图3所示。15611 41621217181019图3 特性参数微机测控系统结构框图图3中：（2）压力传感变送器，用于测量试验泵进、出口压力；（4）涡轮流量计；（6）转速传感器；（15）测功用电功率传感器；（16）信号前置处理；（11）特性参数微机测试仪 （下位机）；（17）开关量I/O；（12）试验台微机监控系统 （上位机）；（18）键盘；（10）液晶显示器（19）打印机；2.3.试验方法及步骤本试验是以水泵能量特性试验为基础进行的，能量特性试验方法在本说明书第三部份已详细说明。注意事项： 检查实验系统各设备是否安装正确；检查泵转动是否灵活；检查管路阀门是否灵活；水箱水位是否合适；泵启动前，检查：如离心泵出口阀门应置于全关位置；旋涡泵出口阀门应置于全开位置；启动后，检查转动方向是否正确；额定工况点的参数取泵铭牌数据。 注意：操纵要认真细致、思想集中，确保人身和设备安全。2.4. 实验数据误差分析（1）间接测量量函数本实验间接测量量函数为水泵效率，计算公式（21）：（21）式中符号定义同前。（2）水泵效率误差分析方法水泵特性试验，各运行工况参数测量只有一次，故采用极限误差进行分析。用误差传递方法：（22）效率误差水泵扬程测量误差水泵扬程是由水泵进出口压力传感器测得，压力传感器的满量程为：H0=60 m，精度为：s=0.5级。水泵扬程误差由公式（53）获得： （23） 流量测量误差水泵流量是由涡轮流量计测得，涡轮流量计的满量程为：Q0=4 m3/h，精度为：s=0.5级。水泵流量测量误差由公式（24）获得：（24） 功率测量误差水泵电机功率测量是由功率传感器测得，功率传感器的满量程为：Pmin0=1100W，精度为：s=0.5级。电机功率测量误差由公式（25）获得：（25） 效率相对误差水泵效率相对误差（26） 误差分析工况点选取接近效率最高的测点数据进行误差分析计算。（3）水泵转速测量误差本试验转速测量采用光电数字测速仪，测速圆盘上的孔数为4（或12）个，设电机转速为2850转/分，当门电路“开关门”控制时间为1秒，忽略电路及显示仪表的误差，测速装置的精度是多少？ 转速测量误差是多少？2.5. 实验数