热工测试课后练习答案解析

1、热工测试作业第一章11、 测量方法有哪几类, 直接测量与间接测量得主要区别就是什么？ (P12)答: 测量得方法有:1 、直接测量 ;2 、间接测量;3 、组合测量。直接测量与间接测量得主要区别就是直接测量中被测量得数值可以直接从测量仪器上读得, 而间接测量种被测量得数值不能直接从测量仪器上读得 , 需要通过直接测得与被测量有一定函数关系得量, 然后经过运算得到被测量得数值。12、 简述测量仪器得组成与各组成部分得作用。 (P34)答 : 测量仪器由感受器、中间器与效用件三个部分组成。1、感受器或传感器: 直接与被测对象发生联系 ( 但不一定直接接触), 感知被测参数得变化 , 同时对外界发出

2、相应得信号;2、中间器或传递件: 最简单得中间件就是单纯起“传递”作用得元件, 它将传感器得输出信号原封不动地传递给效用件;3、 效用件或显示元件: 把被测量信号显示出来, 按显示原理与方法得不同 , 又可分模拟显示与数字显示两种。13、 测量仪器得主要性能指标及各项指标得含义就是什么？ (P56)答 : 测量仪器得主要性能指标有: 精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。1、精确度 : 表示测量结果与真值一致得程度, 它就是系统误差与随机误差得综合反映 ;2、 恒定度 : 仪器多次重复测试时, 其指示值得稳定程度, 通常以读数得变差来表示 ;3、 灵敏度 : 以仪器指针得线位移或

3、角位移与引起这些位移得被测量得变化值 之间得比例来表示。4、灵敏度阻滞: 又称感量 , 就是以引起仪器指针从静止到作极微小移动得被测量得变化值。4、 指示滞后时间: 从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需得时间。14、 说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。 (P67)答 : 计算机测控系统基本组成部分有: 传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数(A/D)与数/模(D/A)转换及微机。1、 信号调理器: 完成由传感器输出信号得放大、整形、滤波等, 以保证传感器输出信号成为 A/D 转换器能接受得信号;2、 实现多路信号测量, 并由它完成轮流切换被测量与模/ 数转换器得连接;3、 采样保

4、持器：保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度；4、 A/D 转换器: 将输入得模拟信号换成计算机能接受得数字信号;5、 D/A 转换器: 将输入得数字信号换成计算机能接受得模拟信号。15、 试述现代测试技术及仪器得发展方向。 (P6 、 P9)答 : 计算机、微电子等技术迅速发展, 推动了测试技术得进步 , 相继出现了智能测试仪、总线仪器、 PC 仪器、虚拟仪器、网络化仪器等微机化仪器及自动化测试系统。随着计算机网络技术、多媒体技术、分布式技术等手段得迅速发展, 测试技术与计算机相结合已成为当前测试技术得主流, 测试技术得虚拟化与网络化得时代已经不远了。第二章21、 试述测量仪

5、器得动态特性得含意与主要研究内容 , 它在瞬变参数测量中得重要意义。 (P11、 P16)答 : 测量仪器或测量系统得动态特性得分析就就是研究动态测量时所产生得动态误差 , 它主要用以描述在动态测量过程中输入量与输出量之间得关系 , 或就是反映系统对于随机时间变化得输入量响应特性。 从而能够选择合适得测量系统并于所测参数相匹配, 使测量得动态误差限制在试验要求得允许范围内 , 这便就是动态测量技术中得重要研究课题。在瞬变参数动态测量中 , 要求通过测量系统所获得得输出信号能准确地重现输入信号得全部信息 , 而测量系统得动态响应正就是用来评价系统正确传递与显示输入信号得重要指标。22、 测量系统

6、得输出量与输入量之间得关系可采用传递函数表示, 试说明串联环节、并联环节及反馈环节得传递函数得表示方法。 (P1314)答 : 串联环节 :并联环节 :正反馈环节:负反馈环节:23、 试述常用得一、二阶测量仪器得传递函数及它得典型实例。 (P1516)答:常用得一阶测量系统得传递函数:得介质为例 , 每一瞬间介质传递给热电偶节点得热量 dQ 为式中 ,T 为热电偶瞬间温度;h 为热接点表面传热系数;A 为热接点表面积。在不考虑导热及热辐射损失得情况下, 介质传给热接点得热量即为热电偶得储热量。若热电偶吸收热量dQ后，温度上升dT,于就是式中 , 为热电偶热接点得比定压热容;m 为热接点得质量。

7、根据热平衡可得经简化后可得式中 , 称为测量系统得时间常数。上式就是热电偶 ( 测温传感器) 数学模型得一阶线性微分方程, 这类传感器称为一阶测量系统, 该系统得传递函数为常用得二阶测量系统得传递函数:以测振仪为例，描述质量m得运动微分方程为式中 ,c 为阻尼 ;k 为弹性系数;f(t) 为干扰力。上式就是一个单质量强迫阻尼振动微分方程。将其与比较可得,f(t)相当于 x 。用 k 除以两端可得将上式与相比 , 其传递函数有相同形式。这时,1/k 为系统得柔性系数, 为系统得固有频率, 为系统得阻尼比。因而 , 测振仪属二阶测量系统。24、 试述测量系统得动态响应得含意、研究方法及评价指标。答

8、 : 含义 : 在瞬态参数动态测量中 , 要求通过系统所获得得输出信号能准确地重现输入信号得全部信息 , 而测量系统得动态响应正就是用来评价系统正确传递与显示输入信号得重要指标。 研究方法 : 对测量系统施加某些已知得典型输入信号包括阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、斜升信号, 通常就是采用阶跃信号与正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号得响应 , 以了解测量系统得动态特性, 依此评价测量系统。 评价指标 : 稳定时间 t s 、最大过冲量Ad 。25、 试述常用得一、二阶测量仪器得频率响应及内容。答 : 一阶测量系统得频率响应函数为一阶测量系统得副频特性与相频特性在时间常数P确定后也随之确定，且

9、P越小，频率响应特性越好。二阶测量系统得频率响应函数为26、 试说明二阶测量系统通常取阻尼比 范围得原因。答 : 对于二阶系统应使, 这样能减少动态误差, 系统能以较短得时间进入偏离稳态不到2%5%得范围内, 就是系统得动态响应好, 当系统得阻尼比在 0、 8 左右时幅频特性近似常数得频率范围最宽 , 而相频特性曲线也最接近直, 相位失真也线。 因而去很小,使系统具有较好得稳定性。而且，此时提高系统得固有频率会使响应速率变得更快。27、某一力传感器拟定为二阶系统，具固有频率为800Hz，阻尼比为0、14。问使用改传感器作频率为400Hz正弦变化得外力测试时，其振幅与相位角各位多少？解：28、用

10、一阶系统对100Hz得正弦信号进行测量时，如果要求振幅误差在10%Z内,时间常数应为多少？如果用该系统对 50Hz得正弦信号进行测试时，幅值与相位误差各为多少?解:(1) A( ) 1 A( ) 1 1()2则1(2) A( ) 1 A( ) 1 11 ()2() arctg arctg (50 229、用传递函数为1/(0、0025s+1)得一阶1 10%1 (100 2 )21 2.81%1 (50 27.71 10 4)24 27.71 10 )13.62号测量，若将幅值误差限制在5%下，试求所能测量得最高频率成分，此时相位差就是多少？11解:，A( ) 1 A( ) 1 21 25%1

11、 ()2,1 (0.0025 )2则或相位差：210、某一阶测量装置得传递函数为1/(0、04s+1),若用它测量频率0、5Hz,1Hz,2Hz得正弦信号，试求其幅值误差。解:,(1)当 f=0、5Hz 时,11°,A( ) 1 A( ) 1 21 20.78%1 ()21 (20.5 0.04)2(2)当 f=1Hz 时,11A( ) 1 A( ) 1 21 23.02%1 ()2,1 (21 0.04)2当f=2Hz时,A( ) 1 A()11()21,1 (22 0.04)210.56%上由n个周期取平均值得衰减周期以及在响应曲线211、对某二阶系统进行动态标定时，测量最大过冲

12、量。试求该系统得阻尼比及系统固有频31、测量误差有哪几类？各类误差得主要特点就是什么？答：(1)系统误差，特征：有其对应得规律性，它不能依靠增加测量次数来加以消除 一般可通过试验分析方法掌握其变化规律，并按照相应规律采取补偿或修正得方 法加以消减。(2)随机误差，特征：个别出现得偶然性而多次重复测量总体呈现统计规律，服从高斯(GASS汾布，也称正态分布;(3) 过失误差 ; 特征 : 无规律可寻, 可以避免32、 试述系统误差产生得原因及消除方法。答 : 按产生得原因可分为 :(1) 仪器误差: 它就是由于测量仪器本身不完善或老化所产生得误差。(2) 安装误差: 它就是由于测量仪器得安装与使用

13、不正确而产生得误差。(3) 环境误差 : 它就是由于测量仪器使用环境条件与仪器使用规定得条件不符而引起得误差。(4) 方法误差 : 它就是由于测量方法或计算方法不当所形成得误差 , 或就是由于测量与计算所依据得理论本身不完善等原因而导致得误差。(5) 操作误差 : 也称人为误差。 这就是由于观察者先天缺陷或观察位置不对或操作错误而产生得误差。消除系统误差得方法:(6) 交换抵消法: 将测量中某些条件互相交换, 使产生系统误差得原因互相抵消。(7) 替代消除法: 在一定测量条件下 , 用一个精度较高得已知量, 在测量系统中取代被测量 , 而使测量仪器得指示值保持不变。(8) 预检法 : 就是一种

14、检验与发现测量仪器系统误差得常用方法。 可将测量仪器与较高精度得基准仪器对同一物理量进行多次重复测量。33、 随机误差正态分布曲线有何特点？ (P30)答 :1 、单峰性。2、对称性。3、有限性。4、抵偿性。34、 试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用。答:1 、莱依特准则 ;2 、格拉布斯准则 ;3 、 t 检验准则 ;4 、狄克逊准则。判别法得选择 :1 、 从理论上讲, 当测量次数n 趋近 （或 n 足够大 ）时,采用莱依特准则更为合适; 若次数较少时, 则采用格拉布斯准则 ,t 检验准则或狄克逊准则。 要从测量列中迅速判别粗大误差时, 可采用狄克逊准则。 2、 在最多只有一个异常

15、值时采用格拉布斯准则来判别坏值得效果最佳。3、在可能存在多个异常值时,应采用两种以上得准则来交叉判别 , 否则效果不佳。35、 试述直接测量误差计算得一般步骤。答 : 直接测量误差计算得一般步骤 :1、计算1 i得平均值L;2、计算 li 得偏差 vi=liL;3、计算均方根误差？与极限误差A ;4、计算算术平均值得均方根误差S与极限差人;5、计算算术平均值得相对极限误差6;6、得出被测量得值;7、检查vi中有大于A者，应将该次测量瞧做误差为差错予以剔除，然后按上述步骤重新计算。36、 什么叫做等精度测量与非等精度测量？为什么在非等精度测量中引入“权”得概念计算更为合理？答 : 等精度测量:

16、用同一仪器, 按同一方法, 由同一观测者进行得测量。非等精度计算: 用不同一仪器, 按不同一方法, 由不同一观测者进行得测量。“权” 概念引入得原因 : 对于非等精度测量, 其最可信赖度就不能用算术平均值来确定 , 为了正确评价测量结果得质量, 引进了测量结果“权” 。37、 试述间接测量得含意及其计算得一般步骤。答 : 间接测量法: 通过直接测量与被测量有某种确定函数关系得其它各个变量, 然后将所测得得数值代入函数关系进行计算, 从而求得被测量数值得方法。38、 什么叫做传递误差？为何测量系统中采用负反馈可以提高测量精度？答 : 由系统各环节得静态误差组成得总误差。在系统中引入负反馈开辟了补

17、偿顺联环节误差得新途径, 因为在系统得误差计算公式中 , 顺联与负反馈误差得符号相反 , 可以减小或抵消误差, 使整个系统误差大大减小, 以提高测量精度39、 回归分析就是实验数据处理得一种数学方法 , 它有何特点 ?答:(1) 两个变脸光之剑不就是对等关系 ,进行回归分析时, 应该先根据研究目得确定自变量与因变量;(2) 回归方程得作用在于给定自变量得值估计推算因变量得值, 回归方程表明变量间得变动关系 ;(3) 回归方程中自变量得系数成为回归系数, 回归系数有正负号, 正好表明回归方程配合得就是一条上升得直线, 负号表明回归方程配合得就是一条下降直线 ;(4) 回归方程要求自变量就是给定数

18、值, 因变量就是随机变量。310、用精度为0、5级、量程为010MPa导弹簧管压力表测量管道流体压力，示值为8、5MPa试问测量值得最大相对误差与绝对误差各为多少？解：最大相对误差 p=d(0、5%*10)MPa=0、05MPa绝对误差£ =Ap/p= d0> 05/8、5=d0、59%311、用量程为010A得直流电流表与量程为0250V得直流电压表测量直流电动机得输电流与电压，示值分别为9A与220V,两表得精度皆为0、5级。试问电动机输入功率可能出现得最大误差为多少？ ( 提示 : 电动机功率P=IV)解：仪表基本误差：I=10>0、5%=0 05AU=250>

19、;0、5%=1 25V由P46表35常用函数相对误差与绝对误差知 函数y=u1u2得绝对误差为±(u1u2+u2/u1)所以最大误差：4P=XUAI+I U)=4220>0、05+9M、25)W=25W312、某压力表量程为20MPa测量值误差不允许超过 0、01MPa问该压力表得精度等级就是多少？解:0、01MPa/20MPa=O0005=R 5% 所以测量等级为0、5级313、对某物理量L进行15次等精度测量，测得值如下表所列。设这些测得值已消除了系统误差，试用准则判别该测量中就是否含有过失误差得测量值。在舁 厅P12345678L20、4220、4320、4020、432

20、0、4220、4320、3920、30在舁 厅P9101112131415L20、4020、4320、4220、4120、3920、3920、40解：与书中P37页例32一样为方便计算，重新设为314、已知某铜电阻与温度之间关系为，在不同温度下对铜电阻序号1234567t/C19、125、030、136、040、045、150、076、77、79、80、82、83、85、30807580359010进行等精度测量，得一组测定值，如下表所示。试用最小二乘法确定铜电阻与温度 之间关系。解：已知铜电阻与温度之间关系式Rt=R0 + R1t (其中 R1=a R0)利用正态方程来决定回归系数，这时方程

21、可表示为nR0 + RlEt = ERtR02 t + R1 Et2=E tRt7*R0+R1*245、3=565、28R0*245、3+R1*932s 83=2001& 575列表计算如下:tRttRtt2119、176、31457、33364、81225、077、81945625330、179、752400、 475906、01436、080、082882、881296540、082、3532941600645、183、903783、892034、01750、085、1042552500245、3565、2820018、5759325、83代入正态方程得解得 R0= 90、13 ;

22、R1=0、2676即 a=R1/R0=Q 00296故铜电阻与温度之间关系为 y=90、130、2676x315、为测量消耗在电阻中得电功率，分别测量电阻R与加在电阻R两端电压V（提小:功率按得数值,其测量结果为 计算）解：. R=10*1%=0 1 V=100*1%=1设 y1=v2=10000. .yi=及*V* AV= 受00设 y2= y i/R=10000/10=1000£y2=4(AR/R+-A yi/ y 1)=0、01+R 02)= 节.p= v2/R=1000(1 43%)316、某冷却油得粘度随温度升高而降低，其测量值如下：试求粘度随温度变化之间得经验公式温度t/

23、 c1015202530354045粘度4、243、512、922、522、202、001、811、70温度t/ c50556065707580粘度1、601、501、431、371、321、291、25(提示:经验公式可用幕函数表示，用线性变换求得)解:设经验公式：v=a*t b线性变换：In v= In a+b* In x令 In y=Y, In x=X In a=ao则变为:Y=ao+b*X则可以计算得出列表X2、2、2、3、3、3、3、3、3、4、4、4、4、4、4、302708996219401555689807912007094174248317382Y1、1、1、0、0、0、0、

24、0、0、0、0、0、0、0、0、445256072924788693593530470405358315278255223ao=Z2Y/Kb!2X/K=7、5b=<kE(xi*yi)( £x)( ZZy。>/ < kZZx，(Z2xi)2>=2a=eao=0、0005所以可得：v=0、0005*t2第四章41、什么就是电阻式传感器？它主要分成几种？答:把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化得传感器。主要有金属应变式传感器，半导体压阻式传感器，电位计式传感器，气敏传感器, 湿敏电阻传感器。42、用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用得温

25、度补偿方法有哪几种？答:主要原因有两个方面，一就是因温度变化引起得应变片敏感栅得电阻变化及附加变形；二就是因试件材料与敏感栅材料得线胀系数不同，从而使应变片产生附加应变。补偿方法有：桥路补偿，应变片自补偿、43、简要说明一下气敏、湿敏电阻传感器得工作原理，并举例说明其用途。答:气敏电阻传感器就是利用半导体气敏元件与被测气体接触后造成半导体性质发生变化，以此特性来检测待定气体得成分。例如氧化锡就用来检测某气体就是 否有可燃性。湿敏电阻传感器则就是吸湿元件在吸湿与脱湿过程中，水分子分解出来得H+得传导状态发生变化 , 从而使湿敏电阻传感器得电阻值随湿气得吸附与脱附而变化。 例如镍铁氧体湿敏传感器,

26、 当铁氧体表面吸附有水蒸气分子时, 中性得水分子将会作为正离子而被吸附, 电阻值因而增大。44、 什么就是电感式传感器？简述电感式传感器得工作原理。答 : 电感式传感器建立在电磁感应基础上 , 它就是利用线圈自感或互感得变化 , 把被测物理量如位移、振动、压力、流量等转换为线圈电感量变化得传感器。电感式传感器就是利用金属导体与交变电磁场得互感原理。 位于传感器前端得检测线圈产生高频磁场, 当金属物体接近该磁场 , 金属物体内部产生涡电流, 导致磁场能量衰减, 当金属物体不断靠近传感器感应面, 能量得被吸收而导致衰减, 当衰减达到一定程度时, 触发传感器开关输出信号, 从而达到非接触式之检测目得

27、。45、 什么就是电容式传感器？它得变换原理如何？解 : 电容式传感器就是把位移 , 压力 , 振动 , 液面位置等物理量变化转换为电容量变化得传感器。它得变换原理就是 c=e A/d、46、已知一变极板间隙得电容器极板为圆形，直径D=50mn板间介质得介电常数 , 极板间得初始距离 。试求 :1)该传感器得初始电容。2)当极板间隙增大3mm寸得输出电容增量。答:46 由 C=e A/d打入数据计算C(1)=0、 0001178F当 D增大 3mm寸,C(2)=0、00009062F C=C(2)C(1)=0、 00002718F47、 分析用于压电传感器得电压放大器与电荷放大器得特点及各自得

28、优缺点。答: 一种就是电压放大器, 它得输出电压与输入电压 （传感器得输出电压）成正比 ;一种就是电荷放大器, 其输出电压与传感器得输出电荷成正比。电压放大器与电荷放大器相比 , 电路简单、 元件少、 价格便宜、 工作可靠 , 但就是 ,电缆长度对测量精度得影响较大, 而使用电荷放大器则可以在一定得条件下 , 使传感器得灵敏度与电缆长度无关。48、 说明磁电传感器得基本工作原理, 它有哪几种结构形式？在使用中各用于测量什么物理量？答 : 磁电传感器就就是利用电磁感应原理, 将运动速度, 位移 , 等物理量转换成线圈中得感应电动势输出分: 动圈式磁电传感器与磁阻式磁电传感器; 前者测线速度与角速

29、度, 后者测转速、偏心量、振动。49、 热电偶有哪几条基本定律？说明它们得使用价值。答: 热电偶基本定律有1、均质材料定律; 由一种材料组成得闭合回路,无论截面就是否变化 , 也不论在电路内存在什么样得温度梯度, 电路中都不会产生热电动势。 2、中间导体定律; 无论材料本身得某一段就是否存在温度梯度, 也不论插入得材料就是否接在两导体之间 , 还就是接在某一种导体中间 , 均不会有附加得热电动势产生, 从而影响热电偶得测量结果。3、中间温度定律; 热电动势等于热电偶在连接点两不同温度对应热电动势之与。4、 标准电极定律; 可以方便地从几个热电极与标准电极组成热电偶时所产生得热电动势, 求出这些

30、热电极彼此任意组合式得热电动势。410、 用镍铬镍硅热电偶测温时 , 其冷端温度, 用直流电位差计测得得求实际温度为多少？热电动势为解：查表42得锲络锲硅得标准电动势为4、1mV 根据中间定律有EL0) = %jM30) + EU,0)£1 口4, ImV=3& SmV +x 30 =肛 73mVT要4、73mvImV = 969100411、光电效应有哪几种？与之对应得光电元件各有哪些?答：光电效应有三类：1、外光电效应；元件有光电管、光电倍增管等。2、内光电效应；元件有光敏电阻以及由光敏电阻制成得光导管等。3、光生伏特效应；元件有光电池与光敏晶体管等。412、什么就是霍尔

31、效应？试举两个霍尔传感器在动力机械测量中典型应用得例子。答：一块长为1,宽为b,厚为d得半导体薄片，若在薄片得垂直方向上加以磁感应 强度为B得磁场，当在薄片得两端有控制电流I流过时，在此薄片得另两端会产生 一个大小与控制电流I(A)与磁感应强度B(T)得乘积成正比得电压U(V),这一现 象称为霍尔效应。主要应用有：转速测量、位移测量、接近开关。413、什么就是编码器？绝对式编码器与增量式编码器有何区别？答：以编码形式产生数字信号得代码型传感器又称为编码器。绝对式角数字编码器将被测转角转换成相应得代码，指示其绝对位置。增量式数字编码器需要一个计数系统，旋转得码盘就是传感器得敏感元件产生一系列脉冲

32、，在计数器中对某个基数进行加减，可测出角速度位移量或转速。414、有一电桥，已知工作臂应变片阻值为灵敏度k=2,其余桥臂电阻值也供桥电压为10V。当应变片得应变为时，分别求出电桥单臂工作与半桥工作时得输出电压，并比较两种情况下得灵敏度。解:(1)由题意得当应变为100 N £时电桥单臂工作得输出电压就是板桥工作时得输出电压就是(2)同理，当应变为1000仙&时电桥单臂工作得输出电压就是板桥工作时得输出电压就是U0k10 266U ( 12) (1000 10 6 1000 10 6) 044可以瞧出，在该电桥工作时，单臂工作得灵敏度比较高。第五章51、温标有哪几种？彼此之间得

33、关系如何？答：温标有热力学温标、国际实用温标、摄氏温标与华氏温标。热力学温标T与摄氏温标t得关系为:T=t+273、15;摄氏温标tC与华氏温标tF得关系为:tC=5/9(tF32)。53、为什么热电偶要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿有哪些方法？答：热电偶热电势得大小就是热端温度与冷端得函数差，为保证输出热电势就是被测温度得单值函数，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出得热电势就是以冷端温度0c为依据，否则会产生误差。因此，常采用一些措施来消除冷锻温度变化所产生得影响 , 如冷端恒温法、冷端温度校正法、补偿导线法、补偿电桥法。55、 辐射式温度计有哪几种？简述各自得工作原理。答 : 辐射式

34、温度计有哪几种？简述各自得工作原理。单色辐射式光学高温计利用亮度比较取代出射度比较进行测温。 P111全辐射高温计通过测量物体全部辐射能来确定物体温度得。 P114比色高温计利用两种不同波长得辐射强度得比值来测量温度得。 P114红外测温仪56、试验室用气体温度计测量时有哪几种误差？如何进行修正？答 : 气体温度计得修正1、工作气体得非理想修正2、毛细管体积修正3、测温泡体积冷缩得修正4、热分子压差得修正57、 简述红外测温仪与红外热像仪得工作原理。答 : 红外测温仪就是通过接收目标物体发射、反射与传导得能量来测量其表面温度。红外热像仪（ 热成像仪或红外热成像仪） 就是通过非接触探测红外能量（

35、 热量 ）,并将其转换为电信号, 进而在显示器上生成热图像与温度值, 并可以对温度值进行计算得一种检测设备。第六章61、答: 液柱式压力计测量误差来源:1 、 环境温度变化 （或用书上经验公式66）2 、 重力加速度变化 （ 或用书上经验公式67）3 、 毛细管现象4、安装与测读引起得误差。弹性压力计测量误差来源 :1 、迟滞误差2、温度误差3、间隙与摩擦误差62、答:63、答 : 压阻式压力传感器原理: 当力作用于硅晶体时, 晶体得晶格产生变形 , 使载流子从一个能谷向另一个能谷散射, 引起载流子得迁移率发生变化 , 扰动了载流子纵向与横向得平均量, 从而使硅得电阻率发生变化。 电阻率发生变

36、化 , 通过测量电路就可得到正比于力变化得电信号输出应用范围 : 压阻式压力传感器得主要缺点就是电阻与灵敏度系数得热稳定性差 , 所以一般应用于温度较为稳定得环境压电式压力传感器原理某些电介质在沿一定方向上受到外力得作用而变形时 , 其内部会产生极化现象, 同时在它得两个相对表面上出现正负相反得电荷。 当外力去掉后, 它又会恢复到不带电得状态, 这种现象称为正压电效应。 当作用力得方向改变时, 电荷得极性也随之改变。压电压力传感器就是利用压电原理制成得应用 ; 它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异得特点。压电式加速度传感器在飞机、 汽车、 船舶、 桥梁与建筑得振动与冲击测量中已经得

37、到了广泛得应用 , 特别就是航空与宇航领域中更有它得特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力得测量与真空度得测量。 也可以用于军事工业 , 例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发得一瞬间得膛压得变化与炮口得冲击波压力。电容式压力传感器原理: 它一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器得一个电极, 当薄膜感受压力而变形时, 薄膜与固定电极之间形成得电容量发生变化 , 通过测量电路即可输出与电压成一定关系得电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器, 可分为单电容式压力传感器与差动电容式压力传感器。应用范围 : 电容式传感器具有功率小 , 阻抗小 , 动态特征好, 结构简单等优点

38、 , 且可用于非接触测量, 电容式传感器不但应用于位移、振动、角度、加速度、荷重等机械量得测量, 也广泛应用于压力、差压力、液压、料位、成分含量等热工参数测量64、答:（ 1） L 形总压管 , 制造简单 , 安装盒使用比较方便, 且支杆对测量结果得影响较小 , 就是最常见得总压管。缺点就是不敏感偏流角比较小。（ 2）圆柱形总压管, 可以做成很小得尺寸 , 且工艺性能好, 使用方便 , 但其不敏感偏流角较小。（ 3）带导流套得总压管, 实际上就是在L 形总压管得关口处加一导流套, 导流套进口处得锥面为流体收敛段, 气流经过导流套被整流, 使得不敏感偏流角大大提高。缺点就是随着Ma得变化比较明显

39、，此外由于头部尺寸较大，因此对流场得影响较大。（ 4）多点总压管, 把若干单点总压管按一定方式组合在一起, 就构成了多点总压管。（ 5）边界层总压管, 其感受截面做成扁平得形状, 感受孔做成一道窄缝, 以使其有效中心靠近其几何中心。65、答 : 测压仪表得标定分静态标定与动态标定。静态标定就是根据静压平衡原理, 利用活塞式压力计、标准弹簧压力计或液柱式压力计进行得。动态标定有两种方法 , 一种就是输入标准频率及标准幅值得压力信号与传感器得输出信号比较, 这种方法称为对比法; 另一种方法就是通过激波产生一个阶跃得压力并施加与被标定得传感器上, 根据其输出曲线求得她们得频率响应特性这种激波管动态标

40、定就是一种最为基本得动态标定方法。66、 、答 :1 、测压通道引起得误差 2、上止点位置引起得误差3、温度变化引起得误差4、 其她得有传感器与测量线路得绝缘性能、 环境得振动与噪声、 电磁场得干扰、安装操作不当等。减少误差 :1 、使传感器与燃烧室壁面齐平安装 2、可以用硬件跟软件方法多上止点位置进行修正3、注意传感器在测量时冷却条件, 可采用带温度补充片得压力传感器, 以消除气缸内燃机温度带来得影响。67、答 : 系统中采用光电传感器获得曲轴角信号与上止点信号, 采用石英电传感器与电荷放大器获得气缸压力信号。采样单元由采样保持器与模拟转换器组成 , 采样保持器在曲轴转角信号触发下对电压信号

41、进行采样, 并使采样值在模数转换器进行模式转换得过程中保持不变。计算机系统对采样单元进行控制并且对采集得数据进行显示与分析处理。第七章71、答:可压缩p0 = p + dp = 1191 7kpaKPo f KI 2Ha Ma = O, 513查表得 则p= 1, 226e= 12 x 19 7x 10,=173 9m/s1、 226(1 + 0, 0620)(2)不可压缩7 x 10s22(y=179, 27m/s72、答:(1)恒流式，在热线风速仪得工作过程中保持加热电流不变 ，热线得表面温度 随流体流速而变化，电阻值也随之改变。因此，通过测定热线得电阻值就可以确定 流体速度得变化。(2)

42、恒温式子热线风速仪工作过程中，通过套接热线两端得电压以保持热线得电阻不变，这样就可以根据电压值得变化，测出热线电流得变化，进而计算流速。特点:恒流式因热线热惯性得影响，存在灵敏度随被测流体流动变化频率减小而降低,而且会产生相位滞后等缺点。因此，现在得热线风速仪大多采用频率特性较 好得恒温式。另外，在实际应用中，由于测速公式得含糊关系不易确定，通常都采用实验标定曲线得方法, 或把标定数据通过回归分析整理成经验公式。应用时 ,如果被测流体得温度偏离热线标定时得流体温度, 则需要进行温度修正 , 为此可以采用自动温度补偿电路。第八章81、 流量有哪几种表示方式？常用流量测量方式与流量计有哪些？各有什

43、么特点？选用时应考虑哪些因素？答 : 流量分为瞬时流量与累计流量, 累计流量又有体积流量与质量流量之分。常用流量测量方法有容积型流量测量、速度型流量测量与质量型流量测量。容积型得有: 椭圆齿轮式流量计、腰轮（ 罗茨 ） 流量计、刮板式流量计、伺候式容积流量计、皮膜式流量计与转筒流量计。容积式流量计工作原理简单, 测量结果受流体流动状态得影响较小 , 精确度高 , 适合于测量高粘度、 低雷诺数得流体 , 但不适宜用于高温高压与肮脏介质得流量测量。速度型流量计得有: 差压式 （ 又称节流式） 流量计、 转子式流量计、 涡轮流量计、 电磁流量计、 旋涡流量计、超声波流量计。速度流量计有着良好得使用性

44、能 , 可用于高温高压流体测量, 其精度较高 ; 但就是 , 由于它们以平均流速为测量依据, 因此 , 测量结果受流动条件（ 如雷诺数、 涡流 , 以及截面上流速分布等） 得影响较大, 这对精确测量带来困难。质量型流量计分为直接型、推导型与温度压力测量补偿型。直接型有量热式质量流量计、 角动量式质量流量计、 振动陀螺式质量流量计、 马格努斯效应式质量流量计、科里奥利力式质量流量计。考虑得因素有: 流体性质、用途、工况等。82、 根据节流式流量计得工作原理与误差分析理论, 说明为什么对同一节流式流量计测量流量得上下限比值有一定得范围要求。答 : 根据反应流量与节流压降关系得流量方程:式子中 ,

45、流量系数与节流装置得流动状态（ 雷诺数 ） 有关。流量改变则流速发生变化 , 雷诺数也会随之改变, 当雷诺数变化较大时, 流量测量就不准确。83、答: 可以进行以下修正 :1 、节流元件开孔尺寸 d 因温度变化得修正 ;2 、被测流体密度变化修正 ;3 、通过综合修正系数进行修正。温压补偿流量测量系统设计: 可以在一般节流式流量计上添加补偿电桥与压力变送器进行温压补偿, 使工况流体（ 气体 ） 状态值接近标况值。84、答：节流元件根据对B计算在50到750之间,雷若数在8000以上,因此选择法兰取压标准节流孔板。压差极限值通过计算为 0、 12 兆帕。因此取压装置选液汞U型测压管。直管段通过连

46、接法兰连接。85、 简述影响涡轮流量计特性得主要因素与使用涡轮流量计时应该注意得主要问题。答 : 影响涡轮流量计特性得主要因素有:1、流体粘度得影响 : 涡轮流量计得仪表常数K 与流体得粘度密切相关, 随着流体（ 尤其指液体 ） 粘度得增大, 流量计得线性测量范围缩小。2、流体密度得影响 : 涡轮流量计就是一种速度型流量计, 它根据流体速度得大小测量流体得体积流量。当被测流体得密度值受状态参数（ 温度、压力 ） 得影响而发生明显变化时, 应在测量回路中加入密度（ 或温度、压力 ） 补偿器 , 以补偿相应得测量误差。3、流体压力与温度得影响: 当被测流体得压力与温度与流量计标定时得状态有较大偏离

47、时, 将使涡轮变送器得结构尺寸及其内部得流体体积发生变化 , 从而影响到流量计得特性。4、流动状态得影响: 涡轮流量计得仪表特性直接受流体流动状态得影响 , 其中对涡轮变送器进口处得流速分布尤为敏感。进口处流速得突变与流体得旋转可使测量误差达到不能忽略得程度, 而这些流动状态得形成主要取决于该处得管道结构。使用涡轮流量计时应该注意得主要问题有:1、安装涡轮流量计前, 管道要清扫。 被测介质不洁净时, 要加过滤器。 否则涡轮、轴承易被卡住, 测不出流量来。2、拆装流量计时, 对磁感应部门不能碰撞。3、 投运条件高前辈行仪表系数得设定。 仔细检查 , 确定仪表接线无误, 接地良好 ,方可送电。4、

48、安装涡轮流量计时, 前后管道法兰要水平, 否则管道应力对流量计影响很大。5、被测介质对涡轮不能有侵蚀, 特别就是轴承处, 否则应采取措施。86、 简述光钎流量计与超声波流量计得工作原理、特点及其发展趋势。答 : 光钎流量计举光钎差压式流量计为例。工作原理 : 在节流元件前后分别安装一组敏感膜片与Y 形光钎 , 膜片感受流体压力得作用而产生唯一,Y 形光钎就是一种光钎位移传感器, 它根据输入输出光强 得相对变化测量膜片位移得大小。特点 : 利用光钎传感技术检测节流元件前后得差压。发展趋势:超声波流量计。工作原理: 超声波在顺流与逆流中得传播速度差与介质得流动速度v 有关 , 测出这一传播速度差就

49、可求得流速, 进而可换算为流量。特点 :1 、非接触测量, 不扰动流体得流动状态, 不产生压力损失。2、不受被测流体物理、化学特性( 如粘度、导电性等) 得影响。3、输出特性呈线性。发展趋势 :1 、在石油与天然气领域快速普及。2、超声波流量计具有高精确度与低总体拥有成本。3、亚洲与中东市场增长最大。87、 综述质量流量计得类型、工作原理及特点。答 :1 、冲量式固体粉粒流量计。它就是基于动量定理进行流量测量得方法 , 其工作原理就是当被测固体粉粒从一定得高度自由下落到一定倾斜角得检测板上时,对检测板产生一个冲力 , 其大小可根据动量定理求出。2、热式质量流量计。它就是一种直接型质量流量计,

50、有不同结构, 其基本原理就是利用流体流动过程中换热量与质量流量之间得直接关系进行流量测量。第九章91、 根据差压式液位计得基本工资原理, 说明为什么对于密闭容器内得液位测量,当其中得液体及其密度变化较大时, 不能直接利用图 91b 与式 (92) 得测量方法？答 : 因为液位与差压得关系将变化不定, 差压得变化不能完全反映液位得变化。92、 比较分析用于导电液与非导电液得电容式液位传感器得不同结构, 简述各自 得工作原理。答 : 测量导电液体得电容式液位计主要利用传感器两电极得覆盖面积随被液体液位得变化而变化 , 从而引起电容量得变化。测量非导电液体得电容式液位计主要利用被测液体液位变化时可变

51、电容传感器两电极之间充填介质得介电常数发生变化 , 从而引起电容量变化。93、 简述电阻式液位计得种类、工作原理及其特点。答 :1 、 电接点液位计。 其工作原理就是根据同一介质在气、 液状态下电阻值大学得不同来分辨与指示液位得高低。2、热电阻液位计。其工作原理就是利用通电得金属丝与液、气之间传热系数得差异及其电阻值随温度变化得特点进行液位测量。94、 综述光纤传感技术在液位测量中得应用现状及其发展趋势。答 : 光纤传感技术得应用一方面缘于高灵敏度, 另一方面就是由于它还具有电瓷绝缘性能与防爆性能, 从而为易燃易爆介质得液位测量提供了安全得检测手段。第十章101、答 : 光电式转速传感器: 结

52、构复杂且脉冲信号不稳定磁电式转速传感器: 结构简单 , 无需配置专门得电源装置 , 且脉冲信号不会因转速过高而减弱测速范围广 , 因此适用范围非常广泛。102、答 : 测量方法有传递法与平衡力法。 典型得测量仪器有钢铉转矩测量仪, 光电式转矩仪 , 光学式转矩仪, 磁电式转矩仪, 应变式转矩仪, 磁致伸缩式测距仪。103、答:P=1*10*3000/9550=3、141kw104、答、直流电力测功机得控制方式有负荷电阻控制方式与自动馈网控制方式两类。在测功状态下 , 负荷调节处于最大位置得固有特性。自动馈网控制方式可将所产生得电能自动反馈给电网 , 其基本原理也与电阻作负荷得直流电机, 以扩大

53、转速调节范围与增大低速时得转矩。105、答 : 曲线 A 为测功机得最大负荷调节位置时得特性去想 , 也称固有特性曲线 , 转矩与功率分别随转速得二次方与三次方增加。 曲线 B 为测功机转子与轴允许得最大转银下得强度限制线。曲线C为测功机出水温度达到最大允许值时得功率限制线即测功机能吸收与测量得最大功率。曲线D为受离心力负荷或轴允许转速所限制得最高转速限制线。曲线E 为测功机空转时能测量得最小转矩与功率限制线, 此时制动器内腔得水完全放掉, 阻力矩仅由转子与空气之间得摩擦以及轴承得摩擦产生。106、 测功机得选型主要有哪几个依据？请分别介绍。答:1、 工作范围对于一台测功机, 它得工作范围就是已知得, 必须保证被测动力机械得特性全部落在所选测功机得工作范围之内。2、 测量精度测功机得测量精度应符合测量要求, 在满足工作范围得条件下, 应使测量尽可能接近满量程进行, 以获得较好得测量准确度, 通常被测动力机械最大功率与测功机工作范围得最大功率之比应不低于 3:4 。3、