第十一章流速与流量测量_机械工程测试技术
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机械工程测试技术课后习题及答案第一章传感器及检测系统的基本概念1、检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用2、怎样选择仪表的量程大小?3、测量误差可以分为哪几类?引起各类误差的原因是什么?4、传感器按照被测物理量来分,可以分为哪几种?5、某电路中的电流为10A,用甲乙两块电流表同时测量,甲表读数为10.8A,乙表读数为9.5A,请计算两次测量的绝对误差和相对误差。
6、用1.0级量限100V的电压表甲,0.5级量限250V的电压表乙分别测量某电压,读数皆为80V,试比较两次测量结果的准确度。
7、有三台测温仪表,量程均为0~800℃,精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级,现要测量500℃的温度,要求相对误差不超过2.5%,选哪台仪表合理?解答:1、一个完整的工程检测系统包括:传感器、信号调理电路、信号处理电路和显示记录部分。
各部分作用:传感器——感受被测量,并将其转换为电信号;信号调理电路——将传感器输出信号进行放大和转换;信号处理电路——对电信号进行计算和分析;显示记录部分——显示记录测试结果。
2、应根据被测量的大小,兼顾仪表的准确度等级和量程,使其工作在不小于满度值2/3以上的区域。
3、测量误差可以分为:系统误差、随机误差和疏失误差三类。
引起的原因如下:系统误差——仪器误差、零位误差、理论误差、环境误差和观察者误差等随机误差——温度、磁场,零件摩擦、间隙,气压和湿度的变化,测量人员分辨本领的限制等疏失误差——操作、读数、记录和计算等方面的人为误差等4、传感器按被测物理量可以分为:位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。
5、绝对误差:△I= I﹣I=10.8-10=+0.8A;△I= I﹣I=9.5-10=﹣0.5A相对误差:γ甲=△I甲/ I0=+0.8/10=8%;γ乙=△I乙/ I0=﹣0.5/10=﹣5%6、最大绝对误差:△V m甲=±K%·V m甲=±1.0%×100=±1.0V;△V m乙=±K%·V m乙=±0.5%×250=±1.25V最大相对误差:γm甲=△V m甲/ V=±1.0/80=±1.25%;γm乙=△V m乙/ V=±1.25/80=±1.56%故:甲表测量结果的准确度高于乙表。
1.6 流速与流量的测量本节重点: 孔板流量计与转子流量计的原理、特点等。
难点: 流量方程的推导。
1.6.1 测速管测速度的结构与测量原理 测速管又称皮托(Pitot )管,如图1-31所示,是由两根弯成直角的同心套管组成,内管管口正对着管道中流体流动方向,外管的管口是封闭的,在外管前端壁面四周开有若干测压小孔。
为了减小误差,测速管的前端经常做成半球形以减少涡流。
测速管的内管与外管分别与U 形压差计相连。
内管所测的是流体在A 处的局部动能和静压能之和,称为冲压能。
内管A 处: .221u pp A+=ρρ 由于外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行,所以外管仅测得流体的静压能,即 外管B 处:ρρpp B=U 形压差计实际反映的是内管冲压能和外管静压能之差,即.2.221)21(u p u pp p pBA=-+=-=∆ρρρρρ 则该处的局部速度为 ρpu ∆=2.(1-62)将U 形压差计公式(1-9)代入,可得ρρρ)(20.-=Rg u (1-62a )图1-31 测速管由此可知,测速管实际测得的是流体在管截面某处的点速度,因此利用测速管可以测得流体在管内的速度分布。
若要获得流量,可对速度分布曲线进行积分。
也可以利用皮托管测量管中心的最大流速m a x u ,利用图1-32所示的关系查取最大速度与平均速度的关系,求出管截面的平均速度,进而计算出流量,此法较常用。
测速管的安装 1.必须保证测量点位于均匀流段,一般要求测量点上、下游的直管长度最好大于50倍管内径,至少也应大于8~12倍。
2.测速管管口截面必须垂直于流体流动方向,任何偏离都将导致负偏差。
3.测速管的外径d 0不应超过管内径d 的1/50,即d 0<d/50。
测速管对流体的阻力较小,适用于测量大直径管道中清洁气体的流速,若流体中含有固体杂质时,易将测压孔堵塞,故不易采用。
此外,测速管的压差读数教小,常常需要放大或配微压计。
1.6.2 孔板流量计孔板流量计的结构与测量原理 孔板流量计属于差压式流量计,是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流量测量的。