工程测试技术实验实验指导书(风机单行本修改)..docx

1、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（风机实验台）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 1.1.1.2.1.3.1.4.1.5.1.6. 2.1.2.2.2.3.2.4.2.5. 8-28-28-28-28-28-28-38-38-38-38-68-78-78-88-1一、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

2、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

3、，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

4、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 8-23、

5、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(风机实验台)2.1.实验目的和要求通过在风机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（风机效率的测量） ，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，达到测试技术综合训练的目的。2.2.实验装置2.2.1. 风机实验台风机性能实验系

6、统分压入式测试系统和抽出式系统。本试验系统为抽出式风机性能试验台，该试验台自动测试系统的实体如图 2 1，结构如图 2 2，实验台系统框图如图 23 示。图 2 1、风机综合特性实验台A图 2 2、风机综合特性实验台结构图 8-35914131516171112图 2 3 抽出式风机性能综合试验台系统框图图 22 和图 23 中：（ 1 ）风道进口集流器: 直径160mm（ 2 ） 风道进口测压管（ 3 ） 网栅节流器（ 4 ） 实验台控制箱（ 5 ）实验风道：直径160mm（ 6） 稳流器（ 7 ） 风道低压测压管（ 8 ）实验台支架被测试验风机：DPT15-34多叶离心风机（ 9 ）实验风

7、机铭牌参数：额定电压： 220V额定频率： 50Hz 输入功率： 65W标称风量： 6.3 m3/ min 噪音： 66dB(LWA) 标称压力： 160Pa（ 10）NEC 液晶显示器（ 11）风机特性参数微机测试仪（下位机）： PU:89C51B 12MHz（ 12）风机实验台微机监控系统（上位机）：CPU ： P4-3.0G,硬盘 80G ，内存 512Mb（ 13）风道低压端测压传感器：量程0.3kPa ，精度 0.5 级（ 14）（ 15）（ 16）（ 17）（ 18）风道进口端测压传感器：量程0.3kPa ，精度 0.5 级实验温度传感器：红外光电数字测速仪：量程0-3000r/m

8、in测功传感器：量程110w ， 0.5 级信号前置处理卡 8-4（ 19）（ 20）（ 21）开关量I/O键盘打印机2.2.2.风机实验数据采集处理控制系统风机实验数据采集处理控制系统通过A/D转换，将采集的模拟信号转化为所需要的数字信号， 其主要功能是完成风机运行时实验系统原始数据的采集、传输、分析、显示及打印出实验报告等。其特性参数微机测控系统结构框图如图2-3所示。实验的软件设计流程图如图五所示。数据数据采点删除偏离生成采集计算数 据 储报告后数点及数数据存，绘制并保据显据前动态曲线存结示处理显示果图 2-4 实验软件设计流程图2.2.3. 风机实验数据符号说明物理量大气温度大气压力空

9、气的气体常数大气密度风管截面面积风管直径风管测压点距风机进口法兰的距离风机出口截面面积进气集流器后压力进气管道压力进气管道动压流量系数风机流量管道测试点至风机进口法兰的阻力损失风机全压符号t aPaRaA1DLA2PPstdPd1Q1P单位oCPaJ/kgkkg/m3m 2mmm 2PaPaPam 3 / minPaPa备注R=288 J/kg kA 1=D 2/4D=0.16mL=480mmA 2=0.11 0.1m2集流器为锥形时0.98集流器为圆弧形时0.99 8-5风机静压PstPst1 表示进口静压PaPst 2 表示出口静压风机转速nr/min风机的全压有效功率Nw风机的静压有效功

10、率Nstw风机的轴功率Ndw风机的全压效率风机的静压效率st2.3.实验原理2.3.1. 实验原理本实验中用的压力传感变速器，分别对进口集流器后和风管测压处进行压力测量，传感器的输出量为直流电压值，其电压值与压力值对应，单位为伏（V ），量程为05V DC。用压力测量公式(1) 计算进气管道压力Pstd =a1+b1V 1(2 1)用压力测量公式(2) 计算进口集流器后的压力P=a +b V2(2 2)22式中： V1 、V2 为电压值，单位mV （测试仪表显示值）12 1b2 为系数，由压力传感器标定值得到aa ba =a= - 300 Pab= b =0.12Pa/mV1212测量转速：采

11、用红外光电转速传感器测量转速，计算公式为n = 60Fn/Kn(2 3)式中Fn 为测试仪表显示频率数，Kn 为光电盘孔数，本实验中Kn= 4 。电动机输入功率Nm 用（ 2 4）计算：Nm An B n3(24)VV 3 为电压值，单位：mV （测试仪表显示数）。A n、 B n 为系数项，由对压力传感器标定后得到A n 0、 B n 0.022W / mV2.3.2. 实验数据处理公式及表格1）通风机流量Q： Q60A12 p ， m3/min ，其中为流体介质密度。(2 5)2）大气密度 aPa=Pa,kg/m3(2 6)=(ta273)RTa28811Q23）风机进口动压Pd1 ， p

12、d1C2, Pa(2 7)22A 14）风机进口压力损失10.025 L Pd 1(2 8)5）风机进口全压PPst 1Pd1DPd1(2 9)Pstd11 8-66）风机出口全压P2Pst 2Pd 2Pd 2(Q)2，其中 Pst 2 =0(2 10)Q2A27）风机全压 PP2P)2PP(2 11)(1d11A2std28）风机静压 PstPPd 2(2 12)9）风机的轴功率Nd ， N d =Nm e其中 e 为电机效率，取 e =0.65(2 13)10）风机的全压效率,PQ(2 14)Nd11）风机的静压效率st,stPstQ(2 15)Nd风机实验的记录表格大气压力Pa=_Pa,

13、大气温度ta =_ oC.工况集流器后风管静压转速静压差 PPstdn序号PaPar/min123456789101112电动机输入功轴功率率N d（w ）Nmw静流量 Q风机风机全压压全压静压效率效m 3/ minPPst率PaPa%st%2.4.实验方法及步骤检查实验装置是否完好，无误后启动实验台总开关；开启计算机数据采集分析系统电源,进入实验平台系统；关闭进风口，开启风机电源；待风机、计算机正常运行1 分钟后，用圆纸片调节风机流量，在等转速下，进行风机参数P 、 Pstd 、 N 、 n 的测量，共进行812个工况点。 8-7注意事项：、 检查实验系统各设备是否安装正确；、 检查风机转动是否灵活；、 检查管路开关是否灵活；、 风机启动前，检查：如风机进 、出口应无堵塞；启动后，检查转动方向是否正确；、 额定工况点的参数取风机铭牌数据。、 注意：操纵要认真细致、思想集中，确保人身和设备安全。2.5 实验报告要求填写风机实验数据记录表格，并计算表格中的其他参数。在一张座标图（ Q 为横座标，单