熱能與動力工程測試技術填空（30X1）儀器測量的主要性能指標：精確度、恒定度、靈敏度、靈敏度阻滯、指示滯后時間。P5在選用儀器時，應在滿足被測要求的前提下，盡量選擇量程較小的儀器，一般應使測量值在滿刻度要求的2/3為宜。P5二階測量系統的阻尼比通常控制于ξ=0.6~0.8,對于二階測量系統的動態性能的兩個重要指標是穩定時間ts和最大過沖量Ad。P18測量誤差可分為系統誤差、隨機（偶然）誤差、過失誤差。隨機誤差的四個特性為單峰性、對稱性、有限性、抵償性。熱電偶性質的四條基本定律為均質材料定律、中間導體定律、中間溫度定律、標準電極定律。造成溫度計時滯的因素有：感溫元件的熱慣性和指示儀表的機械慣性。P109流量計可分為：容積型流量計、速度型流量計、質量型流量計。P161擴大測功機量程的方法有：采用組合測功機、采用變速器。P208除利用皮托管測量流速外，現代常用的測速技術有：熱線（熱膜）測速技術、激光多普勒測速技術（LDV）、粒子圖像測速技術。二、名詞解釋(5X4)1、什么是測量儀器或測量系統的動態特性分析？作用？答：P11，測量儀器或測量系統的動態特性分析就是研究測量時所產生的誤差。它主要是以描述在動態測量過程中輸出量和輸入量之間的關系。2、何為霍爾效應？答：（參考）置于磁場中的金屬（或帶有電子的物質），當于兩端通過電流時，另外兩面會產生大小與控制電流I（A）和磁感應強度B(T)的乘積成正比的電壓UH(V),這一現象叫做霍爾效應。P903、何為亮度溫度？答：在波長為λm的單色輻射中，若物體在溫度T時的亮度Bλ和絕對黑體在溫度為Ts時的亮度BOλ相等，則把Ts稱為被測物體的亮度溫度。4、何為動壓？靜壓？總壓？P129答：靜壓是指運動氣流里氣體本身的熱力學壓力。總壓是指氣流熵滯止后的壓力，又稱滯止壓力。動壓為總壓與靜壓之差。簡答題(5X4)為什么階躍信號常用于低階測量系統的時域動態響應的輸入信號？答：階躍信號從一個穩定的狀態突然過過渡到另一個穩態，對系統是一個嚴格的考驗，（比其它輸入信號更）易暴露問題。P172、簡述金屬應變式傳感器的工作原理。答：金屬應變式傳感器的工作原理是基于金屬的電阻應變效應，即導體或半導體在外力作用下產生機械形變時，電阻值也隨之產生相應的變化。為什么在測量瞬時溫度時采用的感溫元件時間常數大小如何？為什么？，在測量平均溫度時又如何？為什么？P110答：感溫元件的質量和比容越小，相應越快，故在測量瞬時溫度時采用時間常數小的感溫元件；反之時間常數越大相應越慢，感溫元件的溫度越接近平均溫度，故測量平均溫度時采用時間常數大的元件。試畫出皮托管的結構簡圖，說明皮托管的工作原理，并導出速度表達式（條件自擬，不考慮誤差）。P143~P144計算題3X10某加熱后的鐵塊溫度隨時間降低，溫度分布如下：時τ/s60120180240300360420480540600溫度t/oC305284260241223198181160140118近似認為溫度是時間的一階函數，即t=f(τ)。寫出溫度隨時間的線性回歸方程。解：（tip:可用計算器）求鐵塊降至室溫(t=20oC）的時間。解：（略）某壓力表精度為1.5級，量程為0~2.0MPa，測量結果顯示為1.2MPa，求：最大引用誤差.解：最大引用誤差δnm=1.5%可能出現的最大絕對誤差△m解：△m=±2×1.5%=±0.03MPa示值相對誤差δxδx=QUOTE×100%=QUOTE×100%=2.5%采用熱電偶測溫度的時候，是將電動勢轉化為響應的溫度而工作的。已知測溫計顯示的兩端電勢差為E(t,t0),而當溫度為t0時顯示的電勢差為E(t0,0),求當溫度為t時實際電動勢E(t,0)（借此得到實際溫度）是多少？答：（汗~~）填空（每空1分，共30分）在熱能與動力工程領域中，需要測量的物理量主要有溫度、壓力、流量、功率、轉速等。按照得到最后結果的過程不同，測量方法可以分為直接測量，間接測量和組合測量。按工作原理，任何測量儀器都應包括感受件，中間件和效用件。測量誤差按照產生誤差因素的出現規律以及它們對測量結果的影響程度來區分可以將測量誤差分為系統誤差，隨機誤差和過失誤差。系統誤差的綜合包括代數綜合法、算數綜合法和幾何綜合法。金屬應變式電阻傳感器溫度補償的方法有橋路補償和應變片自補償。自感式電感傳感器分為變氣隙式、變截面式和螺管式。常見的光電轉換元件包括光電管、光電池、光敏電阻和光敏晶體管。使用較多的溫標有熱力學溫標、國際實用溫標、攝氏溫標和華氏溫標。熱力學溫標T和攝氏溫標t的轉換關系T=t+273.15可用于壓力測量的傳感器有壓阻式傳感器、壓電式傳感器和電容式差壓傳感器。流量計的類型有容積型流量計、速度型流量計和質量型流量計。常用的量計的節流元件有孔板、噴嘴、文丘里管等。二．名詞解釋（每題5分，共20分）壓阻效應（P66）答：很多固體材料在受到應力作用后，電阻率發生變化，這種效應叫做壓阻效應。熱電現象（79）答：兩種不同導體A和B組成閉合回路，若兩連接點溫度T和T0不同，則在回路中就產生熱電動勢。形成熱電流，這種現象叫做熱電現象。光生伏特效應（84）答：在光線作用下使物體產生一定方向電動勢成為光生伏特效應。輻射溫度答：溫度為T的物體全輻射出射度M等于溫度為Ts的絕對黑體全輻射出射度M0時，則溫度Ts稱為被測物體的輻射溫度。激光多普勒效應答：當激光照射到跟隨流體一起運動的微粒上時，微粒散射的散射光頻率將偏離入射光頻率，這種現象叫做激光多普勒效應。三．簡答（每題5分，共20分）1、測量儀器按照用途可以分為哪兩類？其特點為？（P4）答：測量儀器按其用途可以分為范型儀器和實用儀器兩類。范型儀器是準備用以復制和保持測量單位，或是用來對其他測量儀器進行標定和刻度工作的儀器。特點是精確度高，對它的保存和使用有較高要求。實用儀器是供實際測量使用的儀器。又可以分為試驗室用儀器和工程用儀器。特點是前者需要提供標定資料后者不需要，前者比后者有更高精確度。2、簡述常用消除系統誤差的具體方法。（P27）答：（1）交換抵消法；（2）替代消除法；（3）預檢法3、簡述電阻式傳感器的基本原理。(P63)答：基本工作原理是將物理量的變化轉換成敏感元件電阻值的變化，在經相應電路處理后，轉換成電信號輸出。4、熱電偶冷端溫度補償的方式有哪幾種？答：冷端溫度恒溫法，冷端溫度補償器法，冷端溫度校正法和補償導線法。5、簡述液柱式壓力計的誤差來源。（P123）答：1.環境溫度變化的影響；2.重力加速度變化的影響；3.毛細現象的影響；4.其他誤差，如安裝誤差，讀數誤差。四、計算題（每題15分，共30分）1、在一次內燃機負荷特性試驗中，對某一特定工況的轉速用數字式轉速儀測出8次轉速值，見下表，求該工況下的轉速及誤差。P42（例3-5原題）測量次數12345678轉速li/(r/min)30023004300029982995300130063002Σli=24008r/min,L=3001r/minvi/(r/min)+1+3-1-3-60+5+1Vi=li-L,Σvi=0vi/(r/min)1919360251Σvi=82(r/min)22、用鎳鎘—鎳硅熱電偶測溫時，其冷端溫度ts=30°C，用直流電位差計測得熱電動勢為EAB(t,30)=38.5mV,求實際溫度為多少？（請看P82冷端溫度校正法）填空題1、某待測水頭約為90米,現有0.5級0～2.94106Pa和1.0級0～0.98106Pa的兩塊壓力表，問用哪一塊壓力表測量較好？答:后者。2、對某一物理量x進行N次測量，測量值xi與其出現的次數Ni滿足一定的規律，誤差分布呈對稱性、單峰性、有界性的特點。3、任意兩種均質導體A、B，分別與均質材料C連接組成熱電偶回路，若熱電勢分別為EAC(T,T0)和ECB(T,T0)，則導體A、B組成的熱電偶的熱電勢為：EAC（T，T0）+ECB（T，T0）。4、用銅和康銅分別與鉑相配構成熱電偶，熱電勢E銅-康銅（100，0）=1.10mV，E銅-鉑（100，0）=0.75mV，E康銅-鉑（100，0）=-0.35mV。7、彈簧管壓力計中游絲的作用是：恢復、導電、徑向間隙小。9、標準節流裝置由節流元件、取壓設備、后面的直管段三部分組成，孔板取壓有角接取壓；法蘭取壓和徑距取壓三種方式。10、氣體的體積流量qv與其標準質量流量qm的關系是___qm_=_qv____。11、系統的絕對誤差傳遞公式為。12、根據統計學原理，隨機誤差服從_統計規律__，因而可采用_統計法則__對含有隨機誤差的測量結果加以表達。15、某種銅熱敏電阻30℃時的電阻值R1＝1.812kΩ，35℃時的電阻值R2＝1.510kΩ，那么熱敏電阻在32℃時的電阻值為：1.683kΩ。16、氧化鋯氧量計安裝方式分為抽出式和___直插式__。20、紅外氣體分析儀工作原理是：被測氣體對紅外線的吸收程度,來對多組分混合氣體進行定量分析。22、請指出下列誤差屬于哪類誤差（系統誤差、隨機誤差、粗大誤差）。（1）用一塊萬用表測量同一電壓，重復測量15次后所得的結果誤差。（2）觀測者抄寫記錄時錯寫了數據造成的誤差。（3）在流量測量中，流體溫度、壓力偏離設計值造成的流量誤差。23、常用的壓力傳感器有：應變式、壓電式、壓阻式、電感式和電容式等型式。24、某壓力表的量程是20MPa，測量值的誤差不允許超過0.05MPa，則儀表的精度為0.25級。25、標準誤差、平均誤差、或然誤差、極限誤差落在所屬范圍內的概率大小順序依次為（用“>”或“<”排列）極限誤差>標準誤差>平均誤差>或然誤差。26、熱電偶是基于塞貝克效應原理發展起來的一種測溫傳感器，兩種不同導體A、B組成的閉合回路，當A、B兩接點的溫度不同時，回路中會產生熱電勢，研究表明熱電勢是由溫差電勢和接觸電勢兩種電勢組成。32、熱電阻測溫常采用“三線制”接法，其目的在于消除連接導線電阻造成的附加誤差。34、激光多普勒效應是指：一定頻率的激光照射到具有一定速度的運動粒子上，粒子對光有散射作用，散射光的頻率與直射光的頻率有一定的偏差，其頻移量與運動粒子的速度成正比，只要測得頻移，就可算出流速。35、渦街流量計中卡門旋渦的頻率與流體的平均速度成正比，當旋渦列間隔和旋渦間隔之比等于時，渦列就能保持穩定。39、壓電晶體表面產生的電荷能夠長時間保持的兩個條件是：外電路負載無窮大，內部無漏電。41、任何形式的波在傳播時，波源、接收器、傳播介質、中間反射器或散射體的運動都會使波的頻率產生變化。42、節流測量裝置常用的取壓方式有角接取壓和法蘭取壓兩種方式，角接取壓又包括單獨鉆孔和環室取壓兩種形式。44、差壓式水位計測量汽包水位的關鍵是水位與差壓之間的準確轉換，這種轉換是通過平衡容器實現的。46、儀表的等級有0.1、0.2、0.4、0.5級，用0～16MPa壓力表來測量10MPa左右的主蒸汽壓力，要求相對測量誤差不超過±0.5%，那么應選擇準確度等級為0.2級的測量儀表。二、判斷題1、表壓力和真空度都不是實際壓力，只是儀表的讀數。（√）3、云母水位計顯示的水位值要高于汽包的實際水位。（×）5、在鍋爐煙氣中，除氧氣外，其余成分的磁化率都是負值。（×）6、角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板（√）7、渦輪流量變送器中的導流器的作用是改變流體方向。（×）11、壓電晶體在任何方向上有外力作用時都會產生壓電效應。（×）13、差壓式水位計中平衡容器的作用主要是為了使水位穩定。（×）14、噴嘴的取壓方式主要采用法蘭方式取壓。（×）16、采用全橋電路測量扭矩時，溫度變化不會對輸出電壓有影響。（√）17、順磁性氣體磁化率與壓力成正比，和絕對溫度平方成反比。（√）18、半導體應變片的電阻變化量和材料的應變成線性關系。（×）19、凝固性液體壓力測量可以采用薄膜密封式測量儀器。（√）20、精度含有精密度、正確度、準確度等概念，精密度高的，正確度不一定高；正確度高的，精密度不一定高。（√）21、熱力學溫標（絕對溫標）中溫度僅與熱量有關,而與工質無關。（√）22、半導體熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，具有負的溫度系數。（√）24、彈簧管有壓力信號時，其自由端會發生移動，與截面形狀無關。（×）25、對干燥氣體測量應采用下方取壓或側面取壓的方式。（×）26、可壓縮氣流的速度是由總壓和靜壓的差值決定的。（×）27、平衡容器帶加熱套是為了讓容器內水的密度接近飽和水的密度。（√）28、化學發光氣體分析儀只能測NO的濃度。（×）32、氧化鋯補償式測量系統與定溫式測量系統都有熱電偶，作用相同。（×）33、XCZ-102是測量熱電阻的三線制動圈儀表。（√）34、利用熱電偶測溫，只要熱電偶連接顯示儀表的兩個接點溫度相同，那么儀表的接入對熱電勢沒有影響。（√）三、選擇題1、表征儀表讀數精密性的指標是（C）A．靈敏度B．線性度C．分辨率D．準確度2．對于與熱電偶配套的動圈表，下列敘述正確的是（B）A．對于標準化熱電偶，動圈表是通用的B．動圈表必須與其相同型號的熱電偶相配C．動圈表的量程一般不能調整D．動圈表測量的起始溫度為0℃3．用金屬材料測溫熱電阻下列說法正確的是（D）A．金屬材料的密度鹽堿對測溫越有利B．金屬材料的強度超高對測溫越有利C．金屬合金材料摻雜越均勻對測溫越有利D．金屬純度越高對測溫越有利4．在熱力試驗中，常用來測量微小正壓、負壓的差壓的壓力計是（A）A．U型管壓力計B．單管式壓力計C．斜管式壓力計D．彈性式壓力計5．標準節流件的直徑比β越小，則（D）A．流量測量越準確B．流體的壓力損失越小C．要求水平直管段越長D．流體的壓力損失越大6．渦輪流量計輸出___________信號（B）A．模擬B．數字C．電流D．電壓7．將被測差壓轉換成電信號的設備是（C）A．平衡容器B．脈沖管路C．差壓變送器D．顯示器8．當高頻渦流傳感器靠近鐵磁物體時（C）A．線圈的振蕩頻率增加B．線圈電阻增大C．線圈的電感增大D．線圈的電阻減小9．標準節流裝置的取壓方式主要有（BD）A．損失取壓B．法蘭取壓C．理論取壓D．角接取壓E．任意取壓10．下列對氧化鋯氧量傳感器的工作溫度敘述正確的是（AB）A．應高于60