热能与动力工程测试技术习题及问题详解

热能与动力工程测试技术答案（A）二、填空题1．偏差测量法、零差测量法2．感受件、显示件3．随机、系统4．热电阻材料、0℃阻值5．应变效应、压阻效应6．角接取压、法兰取压7．三线制、引线电阻变化产生8．抽出式、直插式9．全压、静压10．电阻率、电接点接通个数三、简答题1．热电偶的输出热电势不仅与热端温度有关，还与冷端温度有关，在测量的过程中，只有保持冷端温度恒定，热电偶的输出热电势才是热端温度的单一函数，所以必须进行冷端温度补偿。

补偿方法：计算法、冰点槽法、补偿导线法、补偿电桥法、多点温度法、PN结法等。

2．按照信号转换原理的不同，压力测量仪表大致可分为四大类：（1）液柱式压力计：可将被测压力转换成液柱高度差进行测量，例如U形管压力计、单管压力计及斜管微压计等。

（2）弹性式压力计：可将被测压力转换成弹性元件变形位移而进行测量，例如弹簧管压力计、波纹管压力计及膜盒式压力计。

（3）电测式压力计：可将被测压力转换成电量进行测量，例如电容式压力、压差变送器、振弦式变送器、霍尔片压力变送器以及应变式压力变送器、力平衡式压力变送器等。

（4）活塞式压力计：可将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重力进行测量，例如压力校验台。

3．超声波流量计最大的特点是仪表安装在管道外面，不破坏管道，和被测流体不接触，所以不干扰流场，没有压力损失；可对腐蚀性介质、有毒、易爆和放射性介质进行流量测量，而且不受流体的压力、温度、粘度和密度的影响；其价格不随管道口径增大而增大，因此特别适合于大口径管道的液体流量测量。

超声波流量计的工作原理是：在流体中超声波向上游和向下游的传播速度由于叠加了流体的速度而不同，因此可以根据超声波向上向下游传播速度之差测得流体流速。

测定传播速度之差的方法很多，主要有时间差、相位差或频率差等方法。

4．在使用氧化锆氧量计时必须注意以下问题：①温度的影响：氧量计的输出电势与氧化镐管的热力学温度呈正比，可采取恒温或温度补偿措施；②氧化镐管的致密性要好，纯度要高；③烟气侧和空气侧压力需要相同；④烟气侧和空气侧需要一定的流速；⑤测量仪表的输入阻抗要高。

1.测量方法：直接测量：凡是被测量的数值可以从测量仪器上读出，常用方法１．直读法２．差值法3.替代法4.零值法间接测量：被测量的数值不能直接通过测量仪器上读出，而直接测量与被测量有一定函数关系的量，通过运算被测量的测值。

组合测量：测量中各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量与间接测量所得的数据，通过方程求解未知量的数值2.测量仪器：可分为范型仪器和实用仪器一、感受件：它直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。

应满足条件：1.必须随测量值的变化发生相应的内部变化 2.只能随被测参数的变化发出信号 3.感受件发出的信号与被测参数之间必须是单值的函数关系二、中间件：起传递作用，将传感器的输出信号传给效用件常用的中间件：导线，导管三、效用件：把被测信号显示出来。

分为模拟显示和数字显示3.测量仪器的主要性能指标：一、精确度：测量结果与真值一致的程度，系统误差与随机误差的综合反映二、恒定度：仪量多次重复测量时，其指示值的稳定程度三、灵敏度：认仪器指针的线位移或角位移与引起变化值之间的比例四、灵敏度阻滞：在数字测量中常用分辨率表示五、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示出现该变化值所需时间4.传递函数是用输出量与输入量之比表示信号间的传递关系。

H（s）（s）（s）作用：传递函数描述系统的动态性能，不说明系统的物理结构，只要动态特性相似，系统可以有相似的传递函数串联环节：H（s）1（s）H2（s）并联环节H（s）1(s)2（s）反馈环节H（s）(s)/1(s)(s)5.测量系统的动态响应：通常采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，依次评价测量系统测量系统的阶跃响应：一阶测量系统的阶跃响应二阶测量系统的阶跃响应测量系统的频率响应：一阶测量系统的频率响应二阶测量系统的频率响应7.误差的来源：每一参数都是测试人员使用一定的仪器，在一定的环境下按一定的测量方法和程序进行的，由于受到人们的观察能力，测量仪器，方法，环境条件等因素的影响，所得到的测量值只能是接近于真值的近似值，测量值与真值之差称为误差。

《热能与动力工程测试技术》试题I姓名：学号：专业：得分：一、填空题（填空题（2020分，每空1分）1.1.和共同表达了测量系统的频率响应特性。

和共同表达了测量系统的频率响应特性。

2.2.与之差称为误差。

与之差称为误差。

3.3.当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时，与之间的频率偏离量称作多普勒频移。

当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时，与之间的频率偏离量称作多普勒频移。

4.4.电磁流量计（简称电磁流量计（简称EMF EMF）是基于进行工作的。

）是基于进行工作的。

5.光电式转速传感器是利用光电元件对光的敏感性来测量转速的，可分为、两种。

6.6.测振系统分为、以及。

测振系统分为、以及。

7.7.传声器是一种声传声器是一种声传声器是一种声--电信号转换器件，有、和等种类。

8.8.温标有、温标有、、和四种。

9.9.就大多数测量而言，其随机误差都服从规律。

就大多数测量而言，其随机误差都服从规律。

二、是非题（是非题（1010分，每题2分）1.振动测量的主要参数为位移、速度、加速度。

（）2.从本质上讲，液位测量是一门检测气体-液体之间分界面的技术。

（）3.3.差压式液位计的理论依据是可压缩流体（液体）的静力学原理。

差压式液位计的理论依据是可压缩流体（液体）的静力学原理。

（）4. A 计权网络模拟人耳40phon 等响度曲线设计，主要衰减人耳不敏感的低频声音，对中频段声音有一定衰减。

（）5. 声功率级不能直接测得，可在一定条件下利用声压级进行换算。

（）三、简答题（共35分）1.1.测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示，测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示，试说明串联环节、并联环节及反馈联接的传递函数的表示方法。

（10分）2.2.什么叫做传递误差？为何测量系统中采用负反馈可以提高测量精度？（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？（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？（1010分）分）3.3.试说明为何水银温度计可作为精密标准温度计？（试说明为何水银温度计可作为精密标准温度计？（试说明为何水银温度计可作为精密标准温度计？（55分）分）4.4.简述光纤流量计和超声波流量计的工作原理、特点。

热能与动力工程测试技术答案（C ）二、填空题1．温差电势、接触电势 2．动圈式显示仪表、电位差计3．活塞式压力计、静力平衡 4．时差法、频差法 5．质量流量、体积流量6．系统误差、随机误差 7．实际水位、重力（重量）水位8．精密度、正确度 9．Cu50、Cu100 10．定温、温度补偿三、简答题（1．在管道中设置孔板、喷嘴等各种节流件，当流体流经节流件时由于流通截面改变，流速发生变化，在节流件前后形成差压，此差压随流量变化而变化，通过实验得到流量与差压之间的关系，就可以通过测量差压测出流量。

这是工业上最常用的流量测量方法，也是目前电厂中在高温高压下测量流量的几乎唯一的方法。

流量公式：παε=m q d 4παε=v q d 4其中m q 是流体的质量流量，v q 是流体的体积流量，α标准节流装置的流量系数，ε是标准节流装置的流束膨胀系数，ρ1节流件前的流体密度，d 为孔板开孔直径或喷嘴与文丘里管的喉部直径，∆P 为节流件前后的差压。

2．在测量锅炉烟气温度时，往往在测量管安装地点附近有温度较低的受热面，因此测量管表面有辐射散热，造成测量误差。

要降低测量误差，首先应妥善选择测温管的装设位置，其选择原则是要使烟气能扫过测温管装设在烟道内的整个部分，同时测温管装设地点的烟道内壁也要让烟气流过，以提高此处的壁温。

另外在测温管装设部位外壁敷以较厚的绝热层。

这时测温管仅以热辐射方式散失部分热量给管壁。

这种由于热辐射影响产生的测量误差有可能是很大的。

被测介质温度越高，误差也越大。

为了正确测量烟气温度可采取以下措施：①因为热辐射误差与T 1、T 2的四次方成正比，因此若T 1、T 2有少许差别，误差就很大。

可采用隔离罩把测温管和冷的管壁隔离开来，使测温管不直接对冷管壁进行辐射；②减小辐射换热系数C 1，即减小测温管总辐射发射率T ε可以减小误差；③采用双热电偶测温，用计算方法消除热辐射误差；④增加气流和测温管之间的对流放热系数1α，采用抽气热电偶。

热能与动力工程测试技术答案（B ）二、填空1．热电极、绝缘材料 2．水位与差压、平衡容器 3．系统误差、随机误差4．动圈式显示仪表、平衡电桥 5．感应弹性元件、应变片6．法拉第电磁感应定律、导电性 7．2/3、1/28．直接测量、间接测量 9．实际水位、重力（重量）水位 10．Pt100、Pt10三、简答题1．中间温度定律，输出电势减小。

原因：假设补偿导线产生电势为0(,)n E t t ，热电偶产生电势为(,)n E t t ，则补偿后形成的总电势为00(,)(,)(,)n n E t t E t t E t t +=。

若极性接反，则补偿后形成的总电势为0(,)(,)n n E t t E t t -，所以输出电势减小。

2．弹簧管又称为波登管，通常的结构是一根弯成圆弧形（C 形）的空心管子。

管子的截面呈椭圆形或扁圆形，管子截面的短轴方向垂直于管子的弯曲平面。

管子开口端固定在仪表接头座上，称为固定端。

压力信号由接头座引入弹簧管内。

管子的另一端封闭，称为自由端，即位移输出端。

当固定端通入被测压力时，弹簧管承受内压，由于沿椭圆截面的短轴方向内表面积大，因而受力大，致使短轴伸长，管子截面形状趋于变成圆形，刚度增大，弯曲的弹簧管伸展，产生向外挺直的扩张形变，使封闭的自由端产生位移。

自由端的位移通过传动机构带动压力计指针转动，指示出被测压力。

弹簧管所受压力p 与其中心角相对变化值γγ∆成正比。

弹簧管压力计可用于测量真空或0.1～103MPa 的压力。

单圈弹簧管压力表品种型号繁多，使用最为广泛，可用于真空测量，也可用于高达103MPa 的高压测量；而多圈弹簧管压力表由于灵敏度高，常用于压力式温度计。

3．流体条件：①流体充满圆形截面管道并连续流动；②流体为均质单相流体，在流动过程中不发生相变或析出杂质；③流体流动是稳定的，流速小于音速，流动属于非脉动流；④流体在受到节流件影响前，已达到充分发展的紊流。

管道条件：①管道必须是直的圆形管道，管道直度可目测，圆度要符合规定；②管道内壁应洁净，可以为光管或糙管，相对粗糙度在限值内；③节流件前后应有足够的直管段。

1.测量方法：直接测量：凡是被测量的数值可以从测量仪器上读出，常用方法１．直读法２．差值法3.替代法4.零值法间接测量：被测量的数值不能直接通过测量仪器上读出，而直接测量与被测量有一定函数关系的量，通过运算被测量的测值。

组合测量：测量中各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量与间接测量所得的数据，通过方程求解未知量的数值2.测量仪器：可分为范型仪器和实用仪器一、感受件：它直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。

应满足条件：1.必须随测量值的变化发生相应的内部变化 2.只能随被测参数的变化发出信号 3.感受件发出的信号与被测参数之间必须是单值的函数关系二、中间件：起传递作用，将传感器的输出信号传给效用件常用的中间件：导线，导管三、效用件：把被测信号显示出来。

分为模拟显示和数字显示3.测量仪器的主要性能指标：一、精确度：测量结果与真值一致的程度，系统误差与随机误差的综合反映二、恒定度：仪量多次重复测量时，其指示值的稳定程度三、灵敏度：认仪器指针的线位移或角位移与引起变化值之间的比例四、灵敏度阻滞：在数字测量中常用分辨率表示五、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示出现该变化值所需时间4.传递函数是用输出量与输入量之比表示信号间的传递关系。

H（s）=Y（s）/X（s）作用：传递函数描述系统的动态性能，不说明系统的物理结构，只要动态特性相似，系统可以有相似的传递函数串联环节：H（s）=H1（s）H2（s）并联环节H（s）=H1(s)+H2（s）反馈环节H（s）=Ha(s)/1+Ha(s)Hb(s)5.测量系统的动态响应：通常采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，依次评价测量系统测量系统的阶跃响应：一阶测量系统的阶跃响应二阶测量系统的阶跃响应测量系统的频率响应：一阶测量系统的频率响应二阶测量系统的频率响应7.误差的来源：每一参数都是测试人员使用一定的仪器，在一定的环境下按一定的测量方法和程序进行的，由于受到人们的观察能力，测量仪器，方法，环境条件等因素的影响，所得到的测量值只能是接近于真值的近似值，测量值与真值之差称为误差。

热能与动力工程测试技术55题(总8页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-⒈什么是测量答：测量是人类对自然界中客观事物取得数量概念的一种认识过程。

在这一过程中，人们借助于专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量的值，获得对于客观事物的定量的概念和内在规律的认识。

⒉测量方法有哪几类直接测量与间接测量的主要区别是什么答：测量方法有①直接测量（直读法、差值法、替代法、零值法）②间接测量③组合测量直接测量与间接测量区别：直接测量的被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量的被测量的数值不能从测量仪器上读得，而需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，经过运算得到被测量。

⒊任何测量仪器都包括哪三个部分各部分作用是什么答：①感受件或传感器:直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。

②中间件或传递件：“传递”、“放大”、“变换”、“运算”。

③效用件或显示元件：把被测量信号显示出来。

⒋测量仪器按用途可分为哪几类答：按用途可分为范型仪器和实用仪器两类。

⒌测量仪器有哪些主要性能指标各项指标的含义是什么答：①精确度，表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反应。

②恒定度，仪器多次重复测量时，其指示值的稳定程度。

③灵敏度，以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例S来表示④灵敏度阻滞，灵敏度阻滞又称为感量，此量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。

⑤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的时间，称为指示滞后时间或称时滞。

⒍测量误差有哪几类各类误差的主要特点是什么答：①系统误差：按一定规律变化，有确定的因素，可以加以控制和有可能消除。

②随机误差:由许多未知的或微小的因素综合影响的结果，特点：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。

③过失误差：所测结果明显与事实不符，可以避免。

热能与动力工程测试技术一、填空（30）1.仪器测量的主要性能指标：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间。

P52.在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽量选择量程较小的仪器，一般应使测量值在满刻度要求的2/3为宜P53.二阶测量系统的阻尼比通常控制于ξ=~,对于二阶测量系统的动态性能的两个重要指标是稳定时间t s和最大过冲量A d。

P184.测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。

5.随机误差的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性。

6.热电偶性质的四条基本定律为均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。

7.造成温度计时滞的因素有：感温元件的热惯性和指示仪表的机械惯性。

P1098.流量计可分为：容积型流量计、速度型流量计、质量型流量计。

P1619.扩大测功机量程的方法有：采用组合测功机、采用变速器。

P20810.除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技术有：热线（热膜）测速技术、激光多普勒测速技术（LDV）、粒子图像测速技术。

11.在热能与动力工程领域中，需要测量的物理量主要有温度、压力、流量、功率、转速等。

12.按照得到最后结果的过程不同，测量方法可以分为直接测量，间接测量和组合测量。

13.按工作原理，任何测量仪器都应包括感受件，中间件和效用件。

14.系统误差的综合包括代数综合法、算数综合法和几何综合法。

15.金属应变式电阻传感器温度补偿的方法有桥路补偿和应变片自补偿。

16.自感式电感传感器分为变气隙式、变截面式和螺管式。

17.常见的光电转换元件包括光电管、光电池、光敏电阻和光敏晶体管。

18.使用较多的温标有热力学温标、国际实用温标、摄氏温标和华氏温标。

19.热力学温标T和摄氏温标t的转换关系T=t+20.可用于压力测量的传感器有压阻式传感器、压电式传感器和电容式差压传感器。

21.常用的量计的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管等。

22.某待测水头约为90米,现有级0～⨯和级0～⨯的两块压力表，问用哪一块压力表测量较好答:后者。

第2章1. 传递函数是指零初始条件下输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。

（√）2. 传递函数既描述了系统的动态性能，也说明了系统的物理结构。

（×）3. 幅频特性 和 相频特性 共同表达了测量系统的频率响应特性。

4. 测量系统的动态特性一般可以从 时（间）域 和 频（率）域 两方面进行分析。

5. 用试验测定动态参数的方法有频率响应法、阶跃响应法、随机信号法。

6. 测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示，试说明串联环节、并联环节及反馈联接的传递函数的表示方法。

答：串联环节：并联环节：正反馈环节：负反馈环节：7. 试述测量系统的动态响应的含意、研究方法及评价指标。

答：含义：在瞬态参数动态测量中，要求通过系统所获得的输出信号能准确地重现输入信号的全部信息，而测量系统的动态响应正是用来评价系统正确传递和显示输入信号的重要指标。

研究方法：对测量系统施加某些已知的典型输入信号，包括阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、斜升信号，通常是采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，以此评价测量系统。

评价指标：稳定时间t s 、最大过冲量A d 。

8. 某一力传感器拟定为二阶系统，其固有频率为800Hz ，阻尼比为0.14。

问使用该传感器)()()()()()()()()(21s H s H s Z s X s Y s Z s X s T s H ===)()()()()()()()(2121s H s H s X s Y s Y s X s Y s H +=+==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A -==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A +==作频率为400Hz 正弦变化的外力测试时，其振幅和相位角各为多少？解：()2222411⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n A ωωξωωω()222280040014.0480040011⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=31.1≈()212⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n arctg ωωωωξωϕ2800400180040014.02⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-=arctg 6.10-≈9. 用一阶系统对100Hz 的正弦信号进行测量时，如果要求振幅误差为10%以内，时间常数应为多少？如果用该系统对50Hz 的正弦信号进行测试，其幅值误差和相位误差为多少？ 解：（1）%10)2100(111)(111)(1)(22≤⨯+-=+-=-=∆πτωτωωA A 则 s 41071.7-⨯≤τ （2）%81.2)1071.7250(111)(111)(1)(242≤⨯⨯⨯+-=+-=-=∆-πωτωωA Aτ取7.71×10-4时， ︒-=⨯⨯⨯-=-=-62.13)1071.7250()(24πωτωϕarctg arctg相位误差小于等于13.62°10. 用传递函数为1/(0.0025s +1)的一阶系统进行周期信号测量。

热能与动力工程测试技术试题（C）一、选择题1．热电偶仪表机械零位调整法是利用（）。

A. 均质导体定律B. 中间导体定律C. 参考电极定律D. 中间温度定律2. 氧化锆氧量计实际工作温度偏高于设计温度时，氧量指示值与正常值比较（）。

A. 偏高B. 相同C. 偏低D. 无关3．下列关于热电偶热电动势的描述，正确的是（）。

A. 热电偶热电动势是温度差函数B. 若将冷端温度保持恒定，则热电偶热电动势是热端温度的单值函数C. 热电偶热电动势是热端温度的单值函数D. 热电偶热电动势与热端温度呈线性关系4．用金属材料制作测温热电阻下列说法正确的是（）。

A.金属材料的密度越大对测温越有利B.金属材料的强度越高对测温越有利C.金属合金材料掺杂越均匀对测温越有利D.金属纯度越高对测温越有利5．在热力试验中，常用来测量微小正压、负压和差压的压力计是（）。

A.U型管压力计B.单管式压力计C.斜管式压力计D.弹性式压力计6．将被测差压转换成电信号的设备是（）。

A.平衡容器B.脉冲管路C.差压变送器D.显示器7．在热电偶测温系统中，如果补偿导线型号正确而和热电偶冷端极性接反，则会使指示温度比正确的测量值（）。

A.偏高B.偏低C.不受影响D.不同型号情况不同8．涡轮流量计在使用之前通常（）。

A.采用被测流体标定B.可采用水标定C.无需标定D.采用标准状态下的空气标定9．标准节流装置可以测量（）。

A.矩形截面管道中的空气流量B.圆形截面管道中流动十分缓慢的水的流量C.锅炉一次风流量D.圆形截面管道中充分发展的液态流体流量10．氧化锆氧量计的显示仪表必须具有很高的输入阻抗，其原因是氧化锆传感器的（）。

A.输出电势太小B.内阻太大C.工作温度太高D.输入—输出特性为非线性二、填空题1．热电偶产生的热电势由____________和____________组成。

2．常与热电偶配套的显示仪表主要有：________________、________________和数字显示仪表。