热能与动力工程测试技术55题Word格式文档下载.docx

1、单峰性、对称性、有限性、抵偿性，无法在测量过程中加以控制和排除。过失误差：所测结果明显与事实不符，可以避免。什么叫随机误差？随机误差一般都服从什么分布规律？随机误差（又称偶然误差）是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差。 随机误差一般都服从正态分布规律。试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用？判别方法有莱依特准则、格拉布斯准则、t检验准则、狄克逊准则、肖维涅准则。选用原则：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值

2、时，采用格拉布斯准则来判别坏值的效果最佳。3）在可能存在多个异常值时，应采用两种以上的准则来交叉判别，否则效果不佳。什么叫做等精度测量和非等精度测量？为什么在非等精度测量中引入“权”的概念？ 答：等精度测量是指在测量条件（包括测量仪器、测量人员、测量方法及环境条件等）不变的情况下，对某一被测几何量进行的多次测量。非等精度测量是指在不同测量条件下，用不同的仪器、不同的测量方法、不同的测量次数以及由不同的测量者进行的测量，各次测量结果的精度不同。为了正确评价测量结果的质量。其“权”的数值越大，表示测量结果的可信赖度越高，“权”和标准误差的平方成反比。什么叫做回归分析？采用数理统计方法，从大量试验数

3、据中寻求变量之间相关关系的数学表达式，并对所确定的数学表达式的可信度进行统计检验。11.非电量电测法具有哪些优点？答:易于实现集中检测、控制和远距离测量。响应速度快，可以测量瞬态值及动态过程。传感器提供了被研究对象的测量、调节和控制设备之间最方便可靠的联系方式，因而使热能与动力工程测试的连续量、自动记录和自动控制成为可能。测量的准确度和灵敏度高，可以测量微弱信号并将其放大与进行长距离传输。电信号易于和计算机等进行连接，记录和处理数据方便。12.什么是电阻式传感器？主要分哪些类型？将物理量的变化转换为敏感元件电阻值的变化的传感器。分金属应变式传感器、半导体压阻式传感器、电位计式传感器、气敏传感器

4、、湿敏电阻传感器。13.用应变片测量时，为什么要进行温度补偿？常用的温度补偿方法有哪些？一是因温度变化引起的应变片敏感栅的电阻变化及附加变形；二是因试件材料与敏感栅材料的线胀系数不同，从而使应变片产生附加应变。补偿方法有桥路补偿和应变片自补偿14.简述电感式传感器的工作原理？电感式传感器建立在电磁感应基础上，它是利用线圈自感或互感的变化，把被测物理量转换为线圈电感量变化的传感器。15.电容式传感器有哪些类型？变极板间隙型电容传感器、变面积型电容传感器、变介电常数型电容传感器。16.什么是压电效应？什么是压电元件的电轴、光轴和力轴？某些结晶物质，当沿它的某个结晶轴施加力的作用时，内部会出现极化现

5、象，从而在表面形成电荷集结，电荷量与作用力的大小成正比，这种效应称为压电效应。垂直于x轴的晶体切片可用作压电元件，此时x轴称为电轴。垂直于z轴切割出的晶片没有压电效应，称z轴为光轴。沿该y轴方向受力产生极性相反的电压，y轴为力轴。17.什么是热电效应？热电偶有哪些基本定律？两种不同的导体A和B组成闭合回路，若两连接点温度T和To不同，则在回路中就产生热电动势，形成热电流，这一现象称为热电现象。热电偶的基本定律：均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。18.热电偶为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿方式有哪些？由于冷端温度to受周围环境温度的影响，难以自行保持为0或某一定值，因此

6、，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。常用补偿方式：冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法、补偿导线法。19.什么是霍尔效应？试举两种霍尔传感器在动力机械测量中的典型应用。若在薄片的垂直方向上加一磁感应强度为B的磁场，当在薄片的两端有控制电流I流过时，在此薄片的另两端会产生一个大小与控制电流I（A）和磁感应强度B（T）的成积成正比的电压UH（V），这一现象称为霍尔效应。转速测量、位移测量、接近开关、高斯计、电流计。20.生物传感器的基本结构和测量原理？结构生物传感器的原理：生物传感器的结构一般是在基础传感器（电化学装置）上再耦合一个生物敏感膜（称为感受器或敏感元件）。生

7、物敏感膜紧贴在探头表面上，再用一种半渗透膜与被测溶液隔开。当待测溶液中的成分透过半透膜有选择地附着于敏感物质时，形成复合体，随之进行生化和电化学反应，产生普通电化学装置能感知的O2、H2、 NH4+、CO2等，并通过电化学装置转换为电信号。21.试举标准热电偶的名称与型号？铂铑10铂 S型 贵金属，0.35-0.5mm，精度高，理化性能稳定，1600，氧化或中性气氛 缺：高温还原介质中容易被侵蚀，热电动势较小，灵敏度较低。铂铑30-铂铑6 B型 贵金属，0.3-0.5mm，精度高，1800 ， 氧化或中性气氛 缺：灵敏度较低，价格昂贵镍铬-镍硅 K型 贱金属， 0.53mm，价格低廉，灵敏度较

8、高，测量重复性好，高温抗氧化， 1300 缺：在还原或含硫化物气氛中易被侵蚀铜-康铜 T型 贱金属，0.21.6mm ，-200400 价格低，精度高，稳定性好，灵敏度较高镍铬-康铜 E型 贱金属 0.53mm 800 ， 灵敏度最高，价格便宜，应用广泛，中性或还原性气氛 缺:抗氧化及抗硫化能力较差 22.辐射式温度计有哪几种？简述各自的工作原理？比较各种温度计测量温度与真实温度的关系？1）单色辐射式光学高温计 利用亮度比较取代辐射出射度比较进行测温的。因为01，因此TsT。用光学温度计直接测到的温度Ts称为被测物体的“亮度温度”，亮度温度要比物体的实际温度低。所以必须根据物体表面的单色黑度系

9、数修正，或根据光学高温计修正曲线进行修正 。单色辐射式光学高温计主要有灯丝隐灭式光学高温计和光电高温计两种。2）全辐射高温计 根据绝对黑体的全辐射定律式设计的高温计，按绝对黑体对象进行分度。用它测量发射率为的实际物体温度时，示值是被测物体的“辐射温度”，比实际温度高。 整个高温计机壳内壁面涂上黑色，以便减少杂光干扰并形成黑色条件。3）比色高温计 两个固定波长1和2的亮度比值随温度而变化。因此测量亮度比就可确定黑体的温度。用这种方法测得的温度称为比色温度。当温度为T的物体在两个波长下的亮度比值等于温度为Ts的黑体在同样波长下的亮度比值时，Ts就称为这个物体的比色温度。 比色法测出的比色温度要比亮

10、度温度和辐射温度更接近物体的实际温度。当被测物体难以得到其发射率时，用比色温度代替真实温度比其他方法更准确。 比色高温计有单通道和双通道两种。23.可用于动力机械最高压力测量的仪器有哪几种？简述其工作原理。机械式最高压力表：测量时，气缸压力通过单向阀进入压力表直接指示压力。理论上可测出最高燃烧压力，由于单向阀的惯性以及作用面积不同等原因，指示压力值往往低于实际值。通常只能作为监测或比较测量。气电式最高压力表：不再有跳火产生，这时的压力即为气缸工作的最高压力，即最高燃烧压力。 比机械式最高压力表精度高24.什么叫总压、静压和动压？什么叫不敏感偏流角？不敏感偏流角受哪些因素影响？气流熵滞止后的压力

11、叫总压，又称滞止压力。气流压力是指气流单位面积上所承受的法向表面力。在静止气体中，由于不存在切向力，故这个表面力与所取面积的方向无关，该压力称为静压。在流动气体中，静压是指运动气流里气体本身的热力学压力，当感受器在气流中与气流以相同的速度运动时，感受到的就是气流的静压。总压与静压之差称为动压。在实用上允许感受孔轴线与气流方向有一定的偏角。习惯上取使测量误差为速度头1的偏流角作为总压管的不敏感偏流角，记p，p的范围越大对测量越有利。总压管的形式和马赫数Ma。25.常用的总压和静压测量仪器有哪些？各自的特点是什么？总压用总压管（L形总压管:制造简单，安装和使用方便，支杆对测量结果影响较小，最常见，

12、缺点是不敏感偏流角p较小；圆柱形总压管:优点可以做成很小的尺寸，工艺性能好、使用方便，缺:不敏感偏流角也较小。它的不敏感偏流角有两个：一个是在孔口轴线与支杆轴线垂直的平面内，另一个是在孔口轴线与支杆轴线构成的平面内；带导流套的总压管:实际上是在L形总压管的管口处加一导流套，气流经过导流套被整流，使得不敏感偏流角大大提高，缺点是随着Ma的变化较明显，此外由于头部尺寸较大，因此对流场的影响较大；多点总压管；边界层总压管:总值，或者说使总压管的有效中心尽量靠近其几何中心，一般总是将总压管的感受截面做成扁平的形状，感受孔做成一道窄缝）测量静压测量在固体壁面外进行时用壁面静压孔（感受孔的位置选在流体流线

13、平直的地方，因为这里整个截面上的静压基本相等，而且在静压孔设计合理、加工符合要求的情况下对气流的干扰小，能得到较高的测量精度1）开孔直径以0.5-1.0mm为宜。当Ma为0.8 时，这样大小的孔径可以将由此引起的误差控制在1以内。孔径越大，其附近的流线变形越严重，引起的误差也越大；孔径太小，会增加加工上的困难，而且易被堵塞，从而增加滞后现象。2）静压孔的轴线应和管道面垂直，孔的边缘应尖锐、无毛刺、无倒角，且壁面应光滑，否则会给测量结果带来较大误差。3）静压孔的长度l和直径d的关系，一般应取l/d3，否则会增大流线弯曲的影响。4）连接静压孔与导压管的管接头要固定在管道壁上。只要管道厚度允许，螺纹

14、联接要比焊接好，因为它可以避免因热应力使管壁面变形，从而不干扰流场）测量。在流场中进行时用静压管测量。静压管（由于气流中的静压管无疑对气流流动的干扰较大。为了减少测量误差，在刚度满足要求的前提下，要尽量减少静压管的几何尺寸，同时也要求静压管对气流方向变化的敏感性尽量小，安装时要尽量保证静压孔的轴线垂直于气流方向。）:（L形静压管:结构简单，加工容易，性能较好，因而应用也较广泛，缺点是轴向尺寸较大。安装后气流流过静压管头部获得加速，静压降低，但支杆则对气流有阻碍作用，使流速降低，静压升高。因此，在静压管的头部和支杆之间选择适当的位置设置静压孔，可以得到接近真实静压的测量值在高亚声速时，为减小压缩

15、性影响。采用锥形头部并加大l1/d和l2/d，常选取l1/d8， l2/d16-20为减少偏流角引起的误差，一般沿圆周开2-8个孔，管径一般为1-2mm，孔径为0.3-0.4mm；圆盘形静压管:测量时，将其垂直插入气流中以保证感受孔感受到的是气流的静压。这种静压管的测量值对与圆盘平面平行的气流方向变化不敏感，但对气流与其轴线的夹角（称为角）却极为敏感。一般要求角要小于1-2，所以它的加工精度要求特别高，尤其是支杆与圆盘面的垂直度要求高。使用时要特别注意角的影响，并避免损坏圆盘，否则会影响测量精度。圆盘直径常取15-20mm，直径过小会增大测量误差对角的敏感性，直径过大则会增大对气流的干扰；带导

16、流管的静压管:能改善一般静压管的不敏感偏流角偏小的问题。在静压孔外加了导流管后，喇叭口结构可使不敏感偏流角p增大到30，p增大到20,这种静压管可用于三元气流中测量静压，缺点是导流管的形状较复杂，加工也较困难，其头部尺寸较大，在小尺寸的流道中难以应用。）26.测压仪进行静态标定和动态标定时，常用哪些标定设备？静态标定：活塞式压力计、标准弹簧压力计、液柱式压力计。动态标定：目的是得到它的频率响应特性，以确定其的适用范围、动态误差等。有两种方法：一种是输入标准频率及标准幅值的压力信号与传感器的输出信号进行比较，这种方法称为对比法，例如将测压管装在标定风洞上的标定；另一种方法是通过激波产生一个阶跃的

17、压力并施加于被标定的传感器上，根据其输出曲线求得它们的频率响应特性，这种激波管动态标定是一种最为基本的动态标定方法。27.绘制内燃机压力采集系统基本结构原理图，简述其工作原理。系统中采用光电传感器获得曲轴转角信号和上止点信号，采用石英压电传感器和电荷放大器获得气缸压力信号。28.简述内燃机上止点位置确定的测量方法及其特点？磁电法：测的的上止点实际上为静态上止点气缸压缩线法：接近工作状态下的动态上止点电容法：最大电容量位置即认为动态上止点，对四冲程内燃机，压缩、排气冲程有差异。29.简述皮托管的基本结构和测速原理？皮托管常用什么装置进行标定？它由总压探头和静压探头组成，利用流体总压与静压之差，即

18、动压来测量流速，故也称动压管。校准风洞30.简述热线风速仪有哪些工作方式及其各自的工作原理？恒流式：在热线风速仪的工作过程中保持加热电流不变，热线的表面温度随流体流速而变化，电阻值也随之改变。通过测定热线的电阻值就可以确定流体速度的变化。恒温（恒电阻）式:热线风速仪工作过程中，通过调节热线两端的电压以保持热线的电阻不变，这样就可以根据电压值的变化，测出热线电流的变化，进而计算流速。31.目前所使用的流量计可归纳为哪几大类型？其特点是什么？容积型流量计：测量结果受流动状态的影响较小，精确度较高，适合于测量高粘度、低雷诺数的流体，但不宜用于高温高压和脏污介质的流量测量。速度型流量计：这类流量计有着

19、良好的使用性能，可用于高温高压流体测量，且精确度较高；但是，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的影响很大，这对精确测量带来困难。质量型流量计：这类流量计以测量与流体质量有关的物理效应为基础，分为直接型、推导型和温度压力补偿型三种。直接型质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量。推导型质量流量计是同时测取流体的密度和体积流量，通过运算而推导出质量流量的，一般，它由速度型流量计和密度计组合而成。温度压力补偿型质量流量计利用温度、压力与密度之间的关系，将温度、压力的测量值转换为密度，再与体积流量进行运算而得到质量流量，由于连续测量温度、压力比连续测量密度容易，因此，目前工业

20、上所用的推导型质量流量计大多属于温度压力补偿型。32.节流式流量计的测量原理是什么？当流体流经管道中急骤收缩的局部截面时，将产生增速降压的节流现象，流体的流速越大，即在相同流通截面积条件下的流量越大，节流压降也越大。以这种节流现象作为流量测量依据的仪表简称为节流式流量计，由于其输出信号为差压，故也称差压式流量计。33.简述涡轮流量计的工作原理？当被测流体流经涡轮时，推动涡轮6转动，高导磁性的涡轮叶片随之周期性地通过磁电转换器的永久磁铁4，使磁路的磁阻发生相应的变化，导致通过感应线圈3的磁通量改变，在线圈中产生交变的感应电动势，从而获得交流电脉冲信号的输出。34.简述光纤式流量计和超声波流量计的

21、工作原理和特点？光纤式流量计特点：利用光纤传感技术检测节流元件前后的差压p。原理:在节流元件前后分别安装一组敏感膜片和Y形光纤，膜片感受流体压力的作用而产生位移，Y 形光纤是一种光纤位移传感器，它根据输入输出光强的相对变化测量膜片位移的大小。 超声波流量计工作原理：超声波式流量计的测量原理是基于超声波在介质中的传播速度与该介质的流动速度有关这一现象。 特点：1）非接触测量，不扰动流体的流动状态，不产生压力损失。2）不受被测流体物理、化学特性的影响。3）输出特性呈线性。35.简述转子式流量计的工作原理？转子流量计也叫浮子流量计，它也是利用流体流动的节流原理进行流量测量的仪表。36.比较分析用于导

22、电液和非导电液的电容式液位传感器的不同？导电液:主要利用传感器两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起电容量变化这种关系进行液位测量。非导电液:主要利用被测液体液位变化时可变电容传感器两电极之间充填介质的介电常数发生变化，从而.。37.简述电阻式液位计的种类、工作原理和特点。电阻式液位计主要有两类：一类是电接点液位计，它根据液体与其蒸气之间导电特性（电阻值）的差异进行液位测量。适用于变参数运行工况的液位测量，但是，由于其输出信号是非连续的，因此不能用于液位连续测量；另一类是热电阻液位计，它利用液体和蒸气对热敏材料传热特性不同而引起热敏电阻变化的现象进行液位测量。38.常用的接触式转

23、速表有哪几种？各自有什么特点？（1）离心式转速表:利用离心力器件（重环或重锤）旋转后产生与转速的平方成正比的离心力，通过克服弹簧的反作用力推动指示机构工作。优点是简单通用，且稳定性好；缺点是测量精度较低（低于2级），故虽然应用较广，但多用作试验时检查动力机械的参考读数、磁性转速表:利用回转圆盘在旋转磁场中感应出电涡流而产生转矩变化，从而带动指针偏转来测速的。又称为电涡流式转速表。精度不高（1.5-2级），但结构简单，对振动的敏感性小，测速范围宽，故应用范围也较广，其典型应用是汽车和船用转速、电动转速表:一般由发送器、指示器和连接导线三部分组成。发送器实际上是一个小型永磁的交流或直流发电机，由被

24、测转轴通过联轴器直接带动发电，转速越高，产生的电动势越大。电动转速表通过电压表指示所测转速。电动转速表工作时产生的电动势受磁场强度、温度等因素的影响，精度不高（1.5级）、定时转速表:定时转速表是在一定时间内通过累计转数来测量转速的。定时转速表使用方便，精度较高（可达0.5级），测量上限可达10000r/min，可以用于内燃机等高速机械的转速测量）接触式转速表构造简单，但它要消耗被测转轴的能量，且精度一般较差，多用于能量损失可以忽略不计且对精度要求不太高的场合。39.常用的非接触式转速表有哪几种？它不消耗被测转轴的转矩，且测量精度高，但结构相对复杂。非接触式转速表的关键部分是转速传感器。光电式

25、转速传感器：光电式转速传感器是利用光电元件（如光电池、光电管、光敏电阻等）对光的敏感性来测量转速的。磁电式转速传速器：与光电式转速传感器相比，磁电式转速传感器结构简单，无需配置专门的电源装置，且脉冲信号不会因转速过高而减弱，测速范围广，因此使用范围非常广泛。霍尔转速传感器40.转矩测量有哪几种方法？根据测量原理的不同分为传递法、平衡力法和能量转换法三大类。41.常用的功率测量方法有哪些？常见的测功机有哪几种？根据动力机械的类型和结构形式的不同，通过电功率测量和通过转矩间接测量。常用的测功机有电力测功机、水力测功机和磁粉测功机等。42.简述直流电力测功机的基本构成和测量原理？定子外壳被支承在一对

26、轴承上，并可以绕轴线自由摆动。在定子外壳上固定一个力臂6，它与测力机构5连接，用以测定转矩。当被测动力机械的输出轴与直流电力测功机的转子1连接在一起旋转时，电枢绕组4切割定子绕组磁场的磁力线，在电枢绕组中产生感应电动势，即产生一个与旋转方向相反的制动转矩，此时，电机作发电机运行，以实现作为负荷进行测功的目的。相反，当电枢回路有电流通过时，在磁场中会受到电磁力的作用而产生一个与旋转方向相同的驱动力矩，这时电机作电动机运行，用来拖动动力机械转动。43.简述直流电力测功机的控制方法有哪些，各自工作原理和特点是什么？1.负荷电阻控制方式 原理:电机以发电机状态运行作为测功使用时，电机产生的电能将消耗在

27、主变阻器P的各档电阻和主负荷电阻RL上，测功机作为被测动力机械的负荷。负荷的大小可通过变阻器P、W、V进行调整。当电机以电动机状态进行作为驱动使用时，电源加到主变阻器P、串励绕组C-C和电枢H-H所组成的串联回路上。电枢电流的大小由主变阻器P调节。当主变阻器P的电阻值逐档减小时，主电流（电枢电流）逐级加大，电机的转速也逐级升高。进一步提高电机的转速，可通过调节粗调节变阻器W和细调节变阻器V以减小励磁绕组F-F电流的方式实现。显然，当变阻器W、V 的电阻值最大时，电机达到最高转速。 特点:负荷电阻控制方式结构简单，但测功机所测的功率基本上消耗在负荷电阻上，不能加以利用，因此这种控制方式只适用于中

28、、小功率动力机械的功率测量。2.自动馈网控制方式 这种控制方式可将所产生的电能自动反馈给电网。它的基本原理与上述用电阻作负荷的直流电力测功机相同。馈网式直流电力测功机包括一个由三相交流异步电动机和直流电机组成的主变流机组3，当测功机作为电动机运行时，它将三相交流电变为直流电再向测功机供电；当测功机作为发电机运行时，它将测功机输出的直流电变为交流电再反馈给电网。励磁电流的大小通过励磁调整电阻调节，励磁电流是由一个小型的变流机组4（将三相交流电变为直流电）提供的。 由于馈网式直流电力测功机能够回收动力机械发出的能量，故适用于较大功率动力机械的功率测量。44.电涡流测功机的工作原理和特点？电涡流测功

29、机具有结构简单、控制方便、转速范围和功率范围宽等特点。但电涡流测功机将被测动力机械的功率所产生的电涡流转换成热能消耗掉，不能发出电力反馈电网，另外它也不能作为电动机来倒拖驱动动力机。定子由摆动轴承7支承在轴承支架上，能绕转轴轴线自由摆动，其摆动量由固定在定子外壳上的力臂输出。该力臂与测力机构相连，以测量转矩的大小。当励磁绕组3通过直流电流时，由感应子6、空气隙5、涡流环4、磁轭定子1等形成的闭合磁路中产生静止磁通。因感应子的外圆制成齿形状，齿顶处的空气间隙很小，磁通密度较大；齿槽处的空气隙较大，磁通密度很小，当感应子旋转时，涡流环相应部位的磁通密度不断增减变化。此时在涡流环的表面将产生感应电动势而形成电涡流，力图阻止磁通的变化，从而产生对感应子的制动作用。在电涡流测功机中，涡流环和感应子都用高磁导率和高电导率的纯铁制成，转子的尺寸和质量与相同功率容量的直流电机相比要小得多，而且结构简单，因而允许在较高的转速下运转。45.测功机的选型