热能与动力工程测试技术习题及答案

热能与动力工程测试技术习题及答案一、选择题1.测量结果与被测量真值之间的一致程度称为（）A.重复性B.再现性C.准确性D.可靠性答案：C

2.按测量方式分类，测量可分为（）A.直接测量和间接测量B.静态测量和动态测量C.接触测量和非接触测量D.以上都是答案：D

3.下列传感器中，属于能量转换型传感器的是（）A.应变片B.热电偶C.压电式传感器D.以上都是答案：D

4.热电偶的热电势大小与（）有关。A.热电偶的材料B.两端温度C.热电偶的长度D.A和B答案：D

5.热电阻温度计是利用电阻随（）变化的特性来测量温度的。A.压力B.温度C.流量D.液位答案：B

6.用万用表测量电阻时，若被测电阻为200Ω左右，应将量程开关置于（）档。A.R×1B.R×10C.R×100D.R×1k答案：C

7.示波器显示的波形不稳定，可能的原因是（）A.触发源选择不当B.触发方式选择不当C.扫描速度不合适D.以上都是答案：D

8.测量压力的仪表按其转换原理不同可分为（）A.液柱式、弹性式、电气式B.活塞式、弹性式、电气式C.液柱式、活塞式、弹性式D.液柱式、活塞式、电气式答案：A

9.工业上常用的压力单位是（）A.帕斯卡（Pa）B.毫米汞柱（mmHg）C.厘米水柱（cmH₂O）D.工程大气压（at）答案：A

10.弹性元件在力的作用下产生的变形与所受外力成（）A.正比B.反比C.非线性关系D.对数关系答案：A

二、填空题1.测量过程包括____、____、____、____四个要素。答案：测量对象、测量单位、测量方法、测量精度2.传感器一般由____、____、____三部分组成。答案：敏感元件、转换元件、基本转换电路3.热电偶的热电势由____电势和____电势组成。答案：接触电势、温差电势4.热电阻的测量电路一般采用____电桥。答案：平衡5.示波器主要由____、____、____、____四部分组成。答案：示波管、Y轴系统、X轴系统、电源6.压力测量按其测量范围可分为____、____、____。答案：真空度测量、表压力测量、绝对压力测量7.弹性式压力计是利用弹性元件在____作用下产生的____来测量压力的。答案：压力、弹性变形8.电容式压力传感器是利用____变化来测量压力的。答案：电容量9.测量流量的仪表按其工作原理可分为____、____、____、____等。答案：容积式流量计、速度式流量计、质量流量计、差压式流量计10.涡轮流量计是一种____流量计，它是利用流体____原理来测量流量的。答案：速度式、冲击涡轮叶片三、简答题1.简述测量的基本概念。答案：测量是指以确定被测对象量值为目的的全部操作。它包括测量对象、测量单位、测量方法和测量精度四个要素。测量的目的是获取被测量的准确数值，以便对事物进行定量的描述和分析。测量过程是将被测量与测量单位进行比较，并通过一定的测量方法得出测量结果的过程。测量精度则反映了测量结果与被测量真值之间的接近程度。2.传感器的作用是什么？它由哪几部分组成？答案：传感器的作用是感受被测量，并将其按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。它通常由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件；转换元件则将敏感元件输出的物理量转换成电信号等便于测量和处理的信号；基本转换电路将转换元件输出的信号进一步变换为可直接显示、记录、控制或便于后续处理的有用电信号。3.简述热电偶的工作原理。答案：热电偶的工作原理基于热电效应。当两种不同材料的导体A和B组成一个闭合回路时，如果两个接点的温度不同，那么在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，所产生的电动势称为热电势。热电势由接触电势和温差电势组成。接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同，在接触处会发生电子扩散，从而形成电位差；温差电势是由于同一导体两端温度不同，自由电子的能量不同，导致电子从高温端向低温端扩散，在导体两端形成电位差。热电偶就是利用这两种电势的综合作用来测量温度的。4.热电阻温度计有哪些优点？答案：热电阻温度计具有以下优点：（1）测量精度高，能满足一般工业测量和科学实验的要求。（2）稳定性好，性能可靠，使用寿命长。（3）测量范围广，可以测量200℃到+850℃甚至更高的温度。（4）输出信号为电信号，便于远传、记录和控制。（5）结构简单，使用方便，易于维护。5.简述示波器的基本工作原理。答案：示波器主要由示波管、Y轴系统、X轴系统和电源四部分组成。示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转系统和荧光屏组成。电子枪发射电子束，经过聚焦和加速后射向荧光屏。偏转系统由垂直偏转板（Y轴）和水平偏转板（X轴）组成，当在偏转板上施加电压时，电子束会在电场作用下发生偏转，从而在荧光屏上显示出相应的波形。Y轴系统用于放大和处理输入的电信号，使信号能够驱动示波管的垂直偏转板。X轴系统则产生扫描信号，使电子束在水平方向上作匀速直线运动，形成时间基线。电源为示波器各部分提供所需的电能，确保示波器正常工作。通过调节Y轴和X轴的相关参数，可以在荧光屏上清晰地观察到各种电信号的波形。6.简述压力测量的意义。答案：压力测量在工业生产、科学研究、日常生活等众多领域都具有重要意义。在工业生产中，压力是许多工艺过程的关键参数，如化工生产中的化学反应、热力发电中的蒸汽压力控制、流体输送过程中的压力监测等。准确测量压力有助于保证生产过程的安全、稳定和高效运行，及时发现压力异常情况，防止设备损坏和事故发生。在科学研究中，压力测量对于研究物质的物理和化学性质、探索自然现象等方面起着重要作用。例如，在材料科学中研究材料在不同压力下的性能变化，在气象学中测量大气压力等。在日常生活中，压力测量也广泛应用于汽车轮胎压力检测、血压测量等方面，保障人们的生活质量和安全。7.弹性式压力计的弹性元件有哪些类型？各有什么特点？答案：弹性式压力计的弹性元件主要有以下几种类型：（1）弹簧管：它是弯成圆形、椭圆形或扁平形的空心金属管，一端固定，另一端自由。当被测压力通入弹簧管内时，弹簧管会产生变形，自由端会发生位移，通过传动机构带动指针指示压力值。弹簧管的特点是结构简单、灵敏度较高、测量范围较宽，适用于中低压测量。（2）膜片：有平膜片、波纹膜片等形式。平膜片在压力作用下产生弹性变形，常用于测量较小的压力；波纹膜片具有较高的灵敏度，能承受较大的压力变化，可用于测量较大压力范围。膜片式弹性元件常用于压力传感器和微压测量。（3）波纹管：它是一种具有多个波纹的薄壁金属管，受压时会轴向伸缩。波纹管的灵敏度高，常用于测量较小压力和压差，以及作为压力补偿元件等。8.简述电容式压力传感器的工作原理。答案：电容式压力传感器的工作原理是利用压力变化引起电容量的变化来测量压力。它主要由弹性膜片和固定电极组成一个可变电容器。当被测压力作用在弹性膜片上时，膜片会产生变形，从而改变膜片与固定电极之间的距离，导致电容量发生变化。通过检测电容量的变化，就可以得到被测压力的大小。电容量的变化与压力之间存在一定的函数关系，一般通过测量电路将电容量的变化转换为电压或电流信号输出，以便进行后续的处理和显示。电容式压力传感器具有灵敏度高、动态响应快、抗干扰能力强等优点，广泛应用于压力测量领域。9.测量流量的仪表有哪些类型？各适用于什么场合？答案：测量流量的仪表主要有以下几种类型及其适用场合：（1）容积式流量计：它是通过测量单位时间内被测流体通过仪表的固定容积的次数来测量流量的。适用于高粘度流体、高准确测量要求的场合，如石油化工中的油品计量等。（2）速度式流量计：基于流体速度来测量流量，如涡轮流量计、电磁流量计等。涡轮流量计适用于测量清洁流体的流量，常用于工业管道中流体流量的测量；电磁流量计适用于测量导电液体的流量，广泛应用于给排水、污水处理等领域。（3）质量流量计：直接测量流体的质量流量，不受流体温度、压力、密度等变化的影响。适用于对质量流量控制要求较高的场合，如化工生产中的精确配料等。（4）差压式流量计：利用流体流经节流装置时产生的压差来测量流量。适用于各种流体的流量测量，是工业上应用最广泛的流量测量仪表之一，常用于管道中气体、液体等流量的测量。10.简述涡轮流量计的工作原理和特点。答案：涡轮流量计的工作原理是基于流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的转速与流体的流速成正比。通过检测涡轮的转速，就可以得到流体的流量。在流体通道中安装有涡轮，当流体通过时，涡轮叶片受到冲击而旋转，涡轮上装有磁电感应转换器，涡轮每转一圈，就会产生一定数量的电脉冲信号，这些脉冲信号的频率与涡轮的转速成正比，也就与流体的流量成正比。通过测量脉冲信号的频率，就可以计算出流体的流量。

涡轮流量计的特点包括：（1）测量精度高，可达到±0.5%～±1%。（2）响应速度快，能快速反映流量的变化。（3）线性度好，输出信号与流量呈线性关系。（4）量程比宽，一般可达10:1。（5）可测流体范围广，适用于多种清洁流体的测量。（6）结构简单，维护方便，但对流体的清洁度要求较高，不适用于含有杂质的流体测量。

四、计算题1.用一支分度号为K的热电偶测量温度，已知冷端温度为25℃，显示仪表的读数为500℃，求被测介质的实际温度。（已知E(525,25)=21.644mV，E(500,25)=20.224mV）解：根据热电偶中间温度定律，E(t,0)=E(t,t₀)+E(t₀,0)已知E(t₀,0)=E(25,0)=1.000mV（查热电偶分度表）显示仪表读数为500℃时对应的热电势E(t₀,t)=E(500,25)=20.224mV则被测介质实际温度t对应的热电势E(t,0)=E(t,t₀)+E(t₀,0)=20.224+1.000=21.224mV查K型热电偶分度表，对应热电势为21.224mV的温度约为520℃所以被测介质的实际温度约为520℃。

2.有一热电阻温度计，其电阻值R₀=100Ω，温度系数α=0.004/℃，当测量某温度时，电阻值R=116Ω，求被测温度t。解：根据热电阻的温度特性公式R=R₀(1+αt)已知R₀=100Ω，α=0.004/℃，R=116Ω将已知值代入公式可得：116=100(1+0.004t)化简得：1+0.004t=116/100=1.160.004t=1.161=0.16解得：t=0.16/0.004=40℃所以被测温度为40℃。

3.用U形管压力计测量某容器内的压力，U形管内装水银，已知水银密度ρ=13600kg/m³，U形管两端高度差h=200mm，求容器内的压力p。（当地大气压力p₀=101325Pa）解：根据压力计算公式p=p₀+ρgh其中g=9.8m/s²，h=200mm=0.2mp₀=101325Pa，ρ=13600kg/m³代入可得：p=101325+13600×9.8×0.2=101325+26656=127981Pa所以容器内的压力为127981Pa。

4.某涡轮流量计，其仪表系数K=1000脉冲/m³，在某段时间内测得输出脉冲数N=50000个，求这段时间内通过流量计的流体体积V。解：根据涡轮流量计的流量计算公式V=N/K已知K=1000脉冲/m³，N=50000个代入可得：V=50000/1000=50m³所以这段时间内通过