最新热工测量仪表作业参考答案

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第一、二章测量:人们借助专门工具,,将被测量X0以测量单位U倍数µ显示出来的过程,即X0＝µU。热工测量:指压力,温度等热力状态参数的测量,过程密切相关的参数的测量,如测量流量,液位震动,位移,转速和烟气成分等。3U，测量单位U须是稳定的可以计量的传递。传递函数：静态下每个环节的输出与输入之比，称为该环节的传递函数。用有效性表示。说测定值分布的密集度。准确度：对同一被测量进行多次测量，测定值偏移被测量真值的程度。精确度或者精度：精密度与准确度的综合指标。绝对误差：仪表的指示值与实际值的差值。最大者称为仪表的基本误差。仪表精度：仪表在测量过程中所能达到的精确程度。ryu数字称为该仪表的准确度等级。线性度：对于理论上具有线性“输入—输出”特性曲线的仪表，由于各比的百分数，称之为线性度。最大差值与量程之比的百分数称为仪表的回差。于同一输入信号值，仪表输入值的一致程度称为重复性。仪表的分辨率。敏度。粗大误差：明显歪曲了测量结果，使该次测量失效的误差称为粗大误差。变或按某种确定规律变化的误差称为系统误差。预知地变化着的误差称为随机误差。20、随即误差传递公式： y

为间接测量的标mmf2x2xii1i准误差和函数对该直接测量值的偏导数乘积的平方和的平方根x21i3x是说v =xi i

322xx1

Lx ,nvi用下式计算首尾测量值的格拉布斯准则数Ti= vis

,然后根据子样容量nxxxiαT(n,αTi>=T(n,αxiT1TnT（n，a，则应先剔除两者中较大者，再重新计算算术平均值和标准误差估计值S，样容量只有n-1，再行判断，直至余下的测量值中再未发现坏值。23、恒值系统误差：定的系统误差。24差，周期性系统误差，复杂变化的系统误差。25则该局部误差是微小误差，可以忽略。26、马尔科夫准则：按测量先后顺序排列测量值，用前一半测量值残差之和nn27、阿贝准则：按测量先后顺序排列测量值，求出测量列标准误差估计值s，计算统计量c

n1vi

i

,若c n1s2，则可认为该测量列中含有周期性系统误差。二：.简答

i1简述测量方法的分类热工测量仪表按其功能件可以分成哪些??转换成标准化的统一信号。第四章一、名词解释：1、温度：衡量物体冷热程度的物理量、分子无序运动平均动能的体现。2、温标：温标是用来度量物体温度高低的标尺。3、热力学温标：绝对温标是以卡诺循环为基础建立起来的。在卡诺循环中Q Q可写出以下方程式：1`2T时吸收热量QTT T 1 1 21 2向低温热源放出热量Q2

。如果指定了一个定点T2

的数值，就可由热量的比例求得未知量T，由于上述方程式与工质本身的种类和特性无关，所以用这个方法14、三相点：固、液、气三态同时存在的温度。5、汤姆逊电势：又称温差电势，是一根导体上因两端的温度不同而产生的个相应的电位差，该电位差称为温差电势。6、珀尔帖电势：在由两种不同导体构成的闭合回路中通有直流电流时，两个交接端子中的一个温度降低(吸热端)，而另一个则温度升高(放热端)，在两个交接端之间产生了温差，这一效应被称之为珀尔帖效应。7、均质导体定律：由一种均质导体（或半导体）组成的闭和回路，不论导体（或半导体）的截面积如何以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。8、中间导体定律：由不同材料组成的闭和回路中，若各种材料接触点温度都相同，则回路中电势的总和等于零。9、连接（中间）t1t3t1、t2t2t3的两支同性质热电偶的热电势的代数和。10、电阻温度系数：温度变化10C时电阻值的相对变化量，用表示，单1dR位为0C1，可以用下式表示：

Rdt三要素为：温度计（工质、固定点、内插函数ITS-P国际温标规定温度的单位是什么？定义其度的数值是多少？国际0温标的构成要素是什么？ITS-90273.16K,1/273.16。国际温标构成的要素是：固定点、内插函数、工质。普通工业热电偶由哪几部分组成？由热电阻体、引出线、绝缘骨架、保护套管、接线盒等组成可配备：动圈式仪表、自动平衡式显示仪表、数字式显示仪表、带微处理器的数字模拟混合式记录仪。点管内流体温度测量：1、在测温管向外散热的情况下，误差不可能等于零。2提高，减小导热损失，也使露出部分和外面介质的热交换减少。345、使测温管的壁厚、外径尽量减少。6壁面温度测量：1、热电偶采用平行焊的方式与壁面接触。2、热电极的直径尽量细。3、尽量使壁面上方的气流速度小，使得热电极上散失的热量减小。4高温气体温度测量：1壁也要让烟气流过。2、在测温管装设部位外壁敷以较厚的绝缘层。3射。在条件许可的情况下，在短时间测量时，可以不用陶瓷管而直接把铂铑-铂热电极裸露使用。4、采用双热电偶测温，可用计算方法消除热辐射误差。16.（以文字和公式答：热流密度：单位时间内单位面积上流过的热量。q''Tx用途：1、测量火焰在单位时间内以辐射或辐射和对流两种方式传至某单位面积上的热量。2、炉墙和热力管道在单位时间单位面积上向外散失的热量等等，保证运行安全。17.金属片热流计工作原理是什么？画出金属薄板型热流密度计的简图。q，E,cP1176—17。二、简答题：1、热电偶的冷端温度如何补偿？①计算法②冰点槽法③补偿电桥法④多点冷端温度补偿法⑤晶体管PN结温度补偿法2、如何校验热电偶？（标准热电偶的准确度等级根据被校验热电偶的准确度级要求来确定300mm150mm。热电偶的冷端置于冰0100.2n支时，读数顺序为：标准—被校1

—>被校2

—>……—>被校n

—> 被校n—>……—>被校2

—>被校—>标准。13、.对金属测温电阻的要求①电阻温度系数大②在测量范围内物理及化学性质稳定③有较大的电阻率④电阻值与温度的关系近似为线性的，便于分度和读数⑤复现性好，复制性强，容易得到纯净的物质。⑥价格便宜半导体热电阻的优点？半导体热敏电阻的测温范围：－100到＋300摄氏度，与金属热电阻比优点是：1、电阻温度系数大，约为－（3～6）％，灵敏度高2、电阻率很大，可做体积小电阻大的电阻体，这样连接导线电阻的变化影响可忽略3、结构简单，体积小，可以用来测量点的温度4、热惯性很小，响应快铠装热电阻的优点？①外径尺度很小，最小直径可达1mm，因此其热惯性小，响应速度快②机械性能好，可耐强烈震动和冲击③除感温元件外，其他部分可以任意弯曲，适合在复杂结构中安装④由于感温元件与金属套管，绝缘材料形成一密封实体，不易受到有害介质的侵蚀，因此寿命比普通热电阻长如何校验热电阻国家有统一的规程。比较法：工业上常用。校验常用设备包括：标准玻璃温度计一套（或标准铂电阻温度计摄氏度；标准电阻（10100欧姆）电位差计一台；分压器和切换开关各一个。校验步骤如下：按接线图接好线，并检查是否正确。4-5，要求会画)将电阻放进恒温器内，使之达到校验点温度并保持恒温，然后调节分压器使毫安表指示约为4mA（的准确性，将切换开关切向接标准电阻RN

的一边，读出电位差计示值U；N然后立即将切换开关切向被校验电阻体R一边，读出电位差计示值U。按t tUUR tRUt N

公式求出R。在同一校验点需反复测量几次，计算出几次测量的tR值（指同一校验点，取其平均值与分度表比较，看其误差是否大于允许t误差。如误差在允许范围内，则认为该校验点的R值合格。t10%50%90%的温度作校验点重复以上校验动圈显示仪表的工作原理？MMnBAl。支撑动圈的张丝扭转后可产生反作用力矩MK。nnBA以上两力矩平衡时则有CI 式中K为仪表的电流灵敏度。由以上可知动圈的转角II电位差计的工作原理用一个已知的标准电压与被测电势（电压）相比较，二者之差值为零时，被测电势（电压）就等于已知的标准电压。数字显示仪表的工作原理用A/D）数字显示仪表和模拟式显示仪表的优缺点数字式——优点：测量速度快，准确度高，并且读数准确。对被测量值可进行数字打印记录，且便于和计算机配接。缺点：显示参数的大小不直观，难以反映参数的变化趋势。模拟式——优点：简单，可靠，可以表现出参数变化的过程和趋势。缺点：测量速度差慢，读数精确性较差。用热电偶测管道流体温度可采取哪些措施提高精度？1）(2)插到管道内介质部分测温管长度增加，露出在管道外的测温管长度减小；应该把感受件放在管道流体速度最高的地方，即管道中心轴线上。而壁厚很薄的形状。测温管常用导热性质不良的材料如陶瓷、不锈钢等来制造。测量高温气体温度可采用哪些措施减少热辐射带来的误差？1）（例如镀镍。的情况下，为了减小误差，在短时间测温时，可以不用陶瓷管而直接把铂铑-铂热电极裸露使用，铂铑、铂材料在1500~1700℃时的εT=0.20~0.25,比陶瓷管的εT小得多（陶瓷管在1500ε=0.8~0.，热辐射误差也就小的多。（3）采用双热电偶测温，可用计算方法消除辐射误差。件的主要工作部分放在管道中心轴线上外，目前多采用小误差的抽气热电偶；还可以采用气动温度计。导热式、辐射式、及辐射-对流式热流计的工作原理？1q为qTx式中为热流计材料的热导率，它与材料的性质有关，且是温度的函数；T为垂直于等温面方向的温度梯度。x辐射式热流计只测量辐射热流密度，其传感器采用内表面镀金的铜质-不锈钢热球短轴平面上的小孔（2~8个）向椭圆形腔喷射干氮气流，以消除对检测器（不锈钢塞子）1600500KW/m2。配合图讲清即可)辐射-对流热流计是同时测量炉内辐射传热和对流传热热流密度的装置1。另外，在传感器的后端面上用水冷却以维持一定的500KW/m2,1600(配合图讲清即可)、光学高温计、辐射温度计及比色高温计的工作原理？数关系，而且光谱辐射出射度随温度增长的速度非常快。②辐射温度计工作原理：辐射温度计是根据全辐射定律制作的温度计。由M 4可知，当知道全辐射体的辐射出射度MT。O O和下光谱辐射亮度比发生遍变化，测量光谱辐射亮度比1 2的变化即可测得相应的温度。15.简述普朗克定律、斯特藩-波尔兹曼定律和维恩公式。朗克定律。即

与波长和温度T的关系称为普oc2M cW/m3c2o1式中 ——波长（m）e——自然对数的底c——普朗克第一辐射常数，3.74131016(W/m2)1c——普朗克第二辐射常数,1.4388102(mk)2②斯特藩—波尔兹曼定律全辐射体的辐射出射度和热力学温度的四次方成正比：M 4 W/m2O式中 ——斯忒藩—波尔兹曼常数，等于5.67032108W/(m2K4)③维恩位移定律光谱辐出射度峰值处的波长mT之间的关系由维恩偏移定律所表述：T2897 mkm第五章计示压力（表压力：工程上所用的压力计的指示值，被测绝对压力与当地大气压力之差表压力=绝对压力-大气压力绝对压力：绝对压力=表压力＋大气压力相对压力：以某一绝对压力作为参照，与其相比得到的压差。正压：通常称高于大气压力的表压力为正压力负压：低于大气压力的表压力称为负压真空：负压的绝对值称为真空弹性特性弹性元件在负荷（压力、力或力矩）形（位移或转角，此变形与负荷之间的关系称为弹性元件的弹性特性，可以用下式表示：sfporsf(F)orsf(M)式中 s 弹性元件的位移弹性元件的转角P,F,M 分别为作用在弹性元件上的压力、力与力矩刚度与灵敏度K反之，在单位负荷作用下产生的变形，称为弹性元件的灵敏度，用符号 SK=1S弹性滞后和弹性后效现象，称为弹性滞后，因此而产生的误差称为滞后误差用符号V表示段时间内继续变形，这种现象称为弹性后效。霍尔效应:把半导体单晶薄片置于磁感应强度为B纵向端面上通仪一定大小的控制电流I,则在晶体的两个横向端面之间出现电势E,为霍尔效应.H11、气流的总压：是指气流在等熵滞止后的压力，也叫滞止压力。12流以相同的速度运动时，感受到的就是气流的静压。13、金属的应变效应：AdRdL(1d(1dR L 式中：——电阻的纵向应变，=dLL因而，K=dR1=(12)d1，式中，K的物理意义为单位纵向R 应变所引起电阻变化率，称为应变片的纵向灵敏度。对于金属材料来说，式中后面的一项压阻效应很小，电阻变化主要是由几何应变效应引起的，即K12，称为金属材料的应变效应。14、半导体的压阻效应：一段长为AdRdL()d=(1)dR L 式中：——电阻的纵向应变，=dLL因而，K=dR1=(12)d1，式中，K的物理意义为单位纵向R 应变所引起电阻变化率，称为应变片的纵向灵敏度。对于半导体来说，由于压阻d1K二、简答题1.液柱式压力计的误差及其改善途径？答：1环境温度变化的影响——

，即半导体的压阻效应。当环境温度偏离规定温度时，封液密度、标尺长度都会发生变化。对于一般工业测量，主要考虑温度变化引起的封液密度变化对压力测量的影响，而精密测量时还需要对标尺长度变化的影响进行修正。2重力加速度变化的影响

g10.00265cos仪器使用地点的重力加速度g由下式计算

/R式中 H，——使用地点海拔高度（ m）和纬度（og ——N9.80665m/s2R——6356766m径（纬度45o海平面处。hhg/gN N式中hN——标准地点封液液柱高度；h——测量地点封液液柱高度毛细现象造成的误差——加大管径——型管压力计和单管压力计量都要求垂直安装。2、.弹性压力计的误差及其改善途径？答，弹性压力计存在迟滞误差，弹性后效误差，间隙误差，摩擦误差，温度误差。限制弹性元件的位移量，采用无摩擦的弹性支撑或磁悬浮支撑采用合适的制造工艺，使材料的优良性得到充分的发挥。3、.比较几种液柱式压力计和弹性压力计的测量范围？答：液柱式压力计：斜管式微压计的使用范围一般为100:2500Pa弹性压力计：1）弹簧管压力计测量范围从真空到109Pa。2）膜片压力计适用于真空或0:6106Pa。3）膜盒压力计的测量范围为0:4104Pa电位式,电感式,电容式压力传感器的工作原理?1电位式:电位式压力传感器的原理是,把测量弹性元件的输出位移转换用动圈式仪表或电子自动平衡电桥来测量电阻值的变化.2电感式:该传感器中,弹性元件受压力作用后产生的位移可改变磁路中空气隙大小或改变铁芯与线圈之间的相对位置,使线圈的电感量发生改变,从而使压力变化的信号转换成线圈电感量变化的信号3了压力信号与电容量之间的变换.力平衡式和振弦式压力变送器的特点力平衡式压力变送器的特点：1、是一种带反馈的闭环系统，使弹性元件恢复到20.5级。但力平衡变送器结构复杂,体积及重量均较大,又由于使用杠杆等机械部件,所以动态特性较差.振0.22、易于与计算机等数字监控系统联接。如何校验测压仪表?答:使用标准器来校验测压仪表。一类是活塞式压力计，常用于105Pa压力以上；0～105Pa计来替代液柱式压力计作标准器。液柱式压力计：可用于0.1Mpa以下的压力和负压测量仪表的校验，测量时，应注意当地重力加速度和标准加速度的区分。测压仪表使用的注意事项（1）从选用角度讲，测压仪表的选用与被测压力的种类，被测介质的物2/31/2处。氧气压力表在安装、使用和校验中禁止接触油类。定的斜度，在信号管路的最高处应有排气装置（测量液体或蒸汽时路的最低处应有排水装置（测量气体时。第七章5、标准节流装置的节流件是什么？它的适用范围?道条件？标准节流装置的节流件是孔板和喷嘴；标准节流装置只适用于：①测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；②在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；③流速小于音速，流动属于非脉动流；④流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流。相应的取压装置：标准孔板—角接取压、法兰取压标准喷嘴—角接取压10D对粗糙度应在所对应的表格给出的限值内，必要时对此长度内的管道内壁进行拉光，这样不但能满足粗糙度要求，而且保证得到准确的管道内径D值和满足管道圆度的要求；管道圆度的要求是指：直径的任意单测值与平均值的偏差不得大于2D6、、什么是非标准节流件，用在什么场合？非标准节流件就是指试验数据较少、流量系数的误差还相当大的尚未标准化的节流件。在某些特殊的情况下，如管道直径小于50mm，雷诺数很小，等等，不适用标准节流件，就只能选用非标准的节流件或其他类型的流量计。p12qv

4d

2D2p12qv——体积流量；d或D——直径；1——密度；p——差压；——流量系数；——流束膨胀系数9、请简要描述标准节流装置的第一类和第二类计算命题的计算过程？第一类计算命题的计算过程简述：1、准备计算2、检查直管段长度和粗糙度是否符合要求3、迭代计算流量第二类计算命题的计算过程简述：1、准备计算2、选择节流件形式和差压计类型和量程3、计算常用流量下的差压值4、迭代计算d值5、迭代计算10、节流变压降流量计的工作原理？节流变压降流量计的工作原理是：在管道内装入节流件，流体流过节流件流束收缩，于是在节流件前后产生差压，对于一定形状和尺寸的节流件，一定的测压位置和前后直管段情况，一定参数的流体，和其它条件下，节流件前后产生的差压随流量而变，两者之间并有确定的关系。第八章1、热磁氧量计、氧化锆氧量计的工作原理？据混合气体的容积磁化率大小来测量其中氧的含量。由居里定律可知：顺磁性气体的容积磁化率K随温度升高而迅速降低的，即：kCMpRT2C—居里常数M—气体的分子量p—气体的压力R—气体常数T—气体热力学温度由物理学可知，单位容积的气样在磁场强度为H、场强梯度为dh/dx的不均匀磁场中，所受x方向的力F可由下式表示：FkHdHkHdHc dx dx式中：—气体中氧的百分含量k—氧的容积磁化率设气样进入水平通道前的温度为T，相应氧的容积磁化率k，进入通道后被加热到温度T2

1k2

1，则可的单位容积气样所受到的磁风力为：F(k1

k)HdH2 dx考虑到容积磁化率与压力和热力学温度的关系，则FCMp(1

1)HdHR T2 T2 dx1 2由上式可知，磁风力的大小与磁场强度、场强梯度、工作温度和压力有关。当这些因素确定之后，可根据磁风力的大小来确定气样中氧的含量。氧浓度确定，即可通过测量输出电势来测量另一侧的氧含量。2、哪些因素会导致热磁氧量计的测量误差？①环境温度变化会影响发送器的换热条件，因此仪表有较大的温度附加误梯度有关。3、热导式二氧化碳分析仪的工作原理？根据混合气体的热导率随各成分的含量而变化的原理制成