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《动力工程测试技术》课程教学改革与实践发布时间：2022-05-13T02:17:17.832Z 来源：《教育学文摘》2021年10月总第388期作者：彭海勇张海波[导读] 《动力工程测试技术》课程是我校能源与动力工程专业的必修课，作为能源与动力工程专业的必修课，探索合适的教学方法是非常重要的。
本文基于能源与动力工程专业对《动力工程测试技术》课程的教学目标及要求，并结合现代能源动力行业对能源与动力工程专业人才的需求，从知识、能力和素质培养等方面出发，对教学理念、教学模式及课程实践方面等相应的教学改革方案和策略进行了探讨。
由教学实践表明，所提出的教改方案和策略的实施有助于改善该课程的教学效果。
彭海勇张海波上海工程技术大学机械与汽车工程学院201620摘要：《动力工程测试技术》课程是我校能源与动力工程专业的必修课，作为能源与动力工程专业的必修课，探索合适的教学方法是非常重要的。
本文基于能源与动力工程专业对《动力工程测试技术》课程的教学目标及要求，并结合现代能源动力行业对能源与动力工程专业人才的需求，从知识、能力和素质培养等方面出发，对教学理念、教学模式及课程实践方面等相应的教学改革方案和策略进行了探讨。
由教学实践表明，所提出的教改方案和策略的实施有助于改善该课程的教学效果。
关键词：动力工程测试技术能源与动力工程教学改革《动力工程测试技术》课程定位：本课程是能源与动力工程专业的学科专业课，是能源与动力工程专业人才培养中的关键课程之一，是工科类专业所需知识体系的一个重要组成部分。
《动力工程测试技术》主要内容：主要介绍动力工程领域参数的测试原理、方法和仪表使用，了解测试技术的基本概念，测量误差的类别及分析方法，测量仪表的组成和特性，常用显示仪表及传感器的工作原理和使用方法，并认识其在实现生产自动化控制等过程中所起作用。
一、教学目标《动力工程测试技术》课程性质：专业选修课程；开课时间：大学本科三年级(第5学期)。
《能源与动力工程测试技术》课程简介《能源与动力工程测试技术》以目前能源与动力工程领域内常用的测试技术为讲解对象，其内容涵盖误差分析、测试仪器基本理论、传感器、流速测量、压力测量、流量测量、振动噪声测量、叶片泵的能量性能试验等。
本课程侧重对常用测量仪器的原理及使用过程的了解。
通过学习本课程，学生将了解本领域内常用的电容式和电阻式传感器、流速、压力等关键参数的测量仪器与测量方法，并掌握包括试验台构成、试验要求、试验过程、数据处理系统等环节的叶片泵能量性能试验过程。
本课程面向能源与动力工程专业本科三年级学生，要求先修课程：机械原理、电工电子学、理论力学和材料力学。
《能源与动力工程测试技术》是能源与动力工程专业的一门重要技术基础课程。
测试技术是推动能源与动力工程领域技术进步的重要力量，该课程与本领域内的技术发展水平与仪器发展现状密切结合。
本课程在强调测试理论和设计能力的同时，着力提高学生分析工程问题和解决工程问题的能力，其主要任务是使学生掌握以下知识和能力：（1）掌握误差分析的基本理论与运算过程；（2）掌握电容和电阻式传感器的基本原理；（3）掌握常用的测压、测速、测流量的原理与仪器使用方法；（4）掌握叶片泵实验台的构成、实验步骤和数据处理方法。
本课程侧重测试技术的工程应用，从实际的角度出发，面向重点专业产品，讲授针对性的技术，根据技术发展调整课程内容，相应地删减关于已淘汰仪器和设备的内容。
从国家高等教育界近两年对视频公开课和慕课（MOOC）的关注不难看出，网络化教学已势不可挡。
本课程构建了独立的课程网站，将一些基本的课程信息上网，同时将实验室现有的实现条件和实验成果进行展示。
本课程根据专业特点设置探究、协作、自主和虚拟仿真四类实验项目，在课程基础之上进行教学拓延，学生完成实验可获得相应的创新学分。
在多年的建设过程中，本课程的教学得到了学生的认可，也取得了一些荣誉，如“842课程”验收优秀、校重点精品在线课程、省重点教材等，目前本课程正在建设MOOC课程。
第一章1、测量方法按最后得到结果过程不同分为三类：直接测量、间接测量、组合测量按过程分为：稳态、非稳态测量2、按工作原理，测量仪器都包括感受件、中间件和效用件3、测量仪器按其用途可分为范型仪器和实用仪器两类4、测量仪器的主要性能指标：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞和指示滞后时间第二章1、测量仪器或测量系统的动态特性的分析就是研究动态测量时产生的动态误差，主要用以描述在动态测量过程中输出量和输入量之间的关系。
2、传递函数实用输出量和输入量之比表示信号间的传递关系3、串联环节：两个传递函数非别为H1（s）和H2（s）环节串联后测量系统。
该系统特点是前一环节的输出信号为后一环节的输入信号4、单位阶跃输入信号特点是t=0时信号以无限大的速率上升；当t>0时信号保持定值，不随时间变化。
第三章1、绝对误差=测量值—真值相对误差=绝对误差/真值≈绝对误差/测量值系统误差：在测量过程中，出现某些规律性的以及影响程度有确定的因素所引起的误差2、消除系统误差的方法：消除产生系统误差的根源用修正方法消除系统误差常用消除系统误差的具体方法：交换抵消法、替代消除法、预检法3、综合系统误差的方法：代数综合法、算数综合法、几何综合法4、正态分布规律中随机误差特性：单峰性、对对称性、有限性、抵偿性5、进行随机误差计算前步骤：首先剔除过失（或粗大）误差修正系统误差最后在确定不存在粗大误差与系统误差的情况下，对随机误差进行分析和计算6、非等精度测量：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。
7、间接测量：被测量的数值不能直接从测量仪器上读得，二十需要通过测取与被测量有一定关系的直接测量的量，再经过计算求得。
例3-6 3-8 3-10第四章1、传感器是能感受被测量并按照一定规律转换成电信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
2、常用的温度补偿方法：桥路补偿，应变片自补偿，热敏电阻补偿（热敏电阻处在与应变片相同的温度条件下，当应变片的灵敏度随温度升高而下降时，阻值也要下降）3、电感式传感器主要分为：自感式和互感式两大类4、常见的自感式电感传感器有：变气隙式、变截面式和螺管式三种5、电容式传感器中ε（为极板间介质的介电常数），d（为极板间的距离），A（为两极板相互遮盖的面积）三个参数都影响到电容量C6、压电效应：某些结晶物质，当沿它的某个结晶洲施加力的作用时，内不会出现极化现象，从而在表面形成电荷集结，电荷量与作用力的大小成正比7、热电现象：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T0不同，则在回路中就产生热电动势，形成热电流8、光电转换元件：光电管，光敏电阻，光电池，光敏晶体管9、霍尔效应：一块长为l，宽为b，厚为d的半导体薄片，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和控制电流I(A)和磁感应强度B(T)的乘积成正比的电压UH(V)。
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。
1、何为动压？静压？总压？P129答：静压是指运动气流里气体本身的热力学压力。
总压是指气流熵滞止后的压力，又称滞止压力。
动压为总压与静压之差。
2、试画出皮托管的结构简图，说明皮托管的工作原理，并导出速度表达式（条件自拟，不考虑误差）。
P143~P1443、某压力表精度为1.5级，量程为0~2.0MPa，测量结果显示为1.2MPa，求精确度、最大绝对误和差示值相对误差δ4、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。
P55、测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。
6、随机误差正态分布曲线的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性。
7、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。
8、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、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。
10、简述金属应变式传感器的工作原理。
答：金属应变式传感器的工作原理是基于金属的电阻应变效应，即导体或半导体在外力作用下产生机械形变时，电阻值也随之产生相应的变化。
P6311、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. 测量误差按照产生误差因素的出现规律以及它们对测量结果的影响程度来区分可以将测量误差分为系统误差，随机误差和过失误差。
15. 系统误差的综合包括代数综合法、算术综合法和几何综合法。
16. 金属应变式电阻传感器温度补偿的方法有桥路补偿（补偿片法）和应变片自补偿。
17. 自感式电感传感器分为变气隙式、变截面式和螺管式。
18. 光电效应分为三类：外光电效应（元件有光电管、光电倍增管）、内光电效应（元件有光敏电阻、光导管）、光生伏特效应（元件光电池、光敏晶体管）19. 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。
![能源与动力工程测试技术[002]](https://uimg.taocdn.com/e1bdfbf9112de2bd960590c69ec3d5bbfd0adacf.webp)
热能与动力工程测试技术HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】1、何为动压静压总压P129答：静压是指运动气流里气体本身的热力学压力。
总压是指气流熵滞止后的压力，又称滞止压力。
动压为总压与静压之差。
2、试画出皮托管的结构简图，说明皮托管的工作原理，并导出速度表达式（条件自拟，不考虑误差）。
P143~P1443、某压力表精度为级，量程为0~，测量结果显示为，求精确度、最大绝对误和差示值相对误差δ4、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。
P55、测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。
6、随机误差正态分布曲线的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性。
7、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。
8、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、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。
10、简述金属应变式传感器的工作原理。
答：金属应变式传感器的工作原理是基于金属的电阻应变效应，即导体或半导体在外力作用下产生机械形变时，电阻值也随之产生相应的变化。
P6311、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. 测量误差按照产生误差因素的出现规律以及它们对测量结果的影响程度来区分可以将测量误差分为系统误差，随机误差和过失误差。
15. 系统误差的综合包括代数综合法、算术综合法和几何综合法。
16. 金属应变式电阻传感器温度补偿的方法有桥路补偿（补偿片法）和应变片自补偿。
热能与动力工程测试技术(第3版)本课程旨在介绍《热能与动力工程测试技术(第3版)》的目的和内容。
在这门课程中，我们将深入探讨热能与动力工程领域中的测试技术，帮助学生了解并应用这些技术。
目的本课程的目的是培养学生在热能与动力工程领域中的测试技术方面的能力。
通过研究本课程，学生将能够掌握并应用各种测试技术，以准确、科学地评估和分析热能与动力工程系统的性能和效果。
内容本课程的内容包括但不限于以下方面：热能与动力工程测试的基本概念和原理测试设备和仪器的选择和使用热能与动力工程系统的测试方法和步骤数据采集和分析技术误差分析和结果解释测试结果的报告和呈现方式通过结合理论研究和实践操作，学生将能够全面了解和应用热能与动力工程测试技术，为解决实际问题提供准确可靠的数据支持。
请注意：本文档的内容只能根据《热能与动力工程测试技术(第3版)》课程而进行写作，不应引用未经确认的内容。
热能与动力工程测试技术的定义和重要性测试技术的分类和应用领域测试技术在热能与动力工程领域中的作用测试仪器和设备的介绍测试方法和技术的基本原理测试数据的采集和处理方法温度测量与控制技术压力测量与控制技术流量测量与控制技术速度测量与控制技术热能测试技术在工业领域的应用动力工程测试技术在能源领域的应用案例分析和解决方案新型热能测试技术的发展趋势新兴动力工程测试技术的应用前景测试技术创新的挑战和机遇该课程将详细介绍热能与动力工程测试技术的概念、基础知识和常用工具，以及其在实际应用中的案例和新兴领域的前景。
通过研究该课程，学生将获得对热能与动力工程测试技术有深入了解的能力，并能够应用所学知识解决相关问题。
本课程《热能与动力工程测试技术(第3版)》采用多样化的教学方法和研究工具，旨在提供广泛的知识和实践经验。
以下是该课程所采用的教学方法和研究工具的概述：课堂讲授：通过教师的讲解，学生将获得关于热能与动力工程测试技术的理论知识。
教师将结合案例分析和实际问题解决，帮助学生理解和应用所学的知识。
第一至三章一、名词解释测量:是人类对自然界中客观事物取得数量观念的一种认识过程..它用特定的工具和方法;通过试验将被测量与单位同类量相比较;在比较中确定出两者比值..稳态参数：数值不随时间而改变或变化很小的被测量..瞬变参数：随时间不断改变数值的被测量非稳态或称动态参数;如非稳定工况或过渡工况时内燃机的转速、功率等..模拟测量：在测量过程中首先将被测物理量转换成模拟信号;以仪表指针的位置或记录仪描绘的图形显示测量的结果不表现为“可数”的形式..数字测量：测量可直接用数字形式表示..通过模／数A／D转换将模拟形式的信号转换成数字形式..范型仪器：是准备用以复制和保持测量单位;或是用来对其他测量仪器进行标定和刻度工作的仪器..准确度很高;保存和使用要求较高..实用仪器：是供实际测量使用的仪器;它又可分为试验室用仪器和工程用仪器..恒定度:仪器多次重复测量时;其指示值稳定的程序;称为恒定度..通常以读数的变差来表示.灵敏度:它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..灵敏度阻滞:灵敏度阻滞又称为感量;感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..一般仪器的灵敏度阻滞应不大于仪器允许误差的一半..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;又称时滞..测量值与真值之差称为误差..因子：在试验中欲考察的因素称为因子..因子又可分为没有交互作用和有交互作用的因子;前者是指在试验中相互没有影响的因子;而后者则在试验中互相有制抑作用..水平：每个因子在考察范围内分成若干个等级;将等级称为水平二、填空题常用的测量方法有直接测量、间接测量、组合测量..测试中;被测量按照其是否随时间变化可以分类稳态参数和瞬变参数..有时被测参数的量或它的变化;不表现为“可数”的形式;这时就不能用普通的测量方法;相应的就出现了模拟测量和数字测量..按工作原理;任何测量仪器都包括感受件;中间件和效用件三个部分..测量仪器按用途可分：范型仪器和实用仪器测量仪器的性能指标决定了所得测量结果的可靠程度;其中主要有：准确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等在选用时;仪器的读数的变差不应超过仪器的允许误差..一般常采用试验方法来标定测量仪器的动态特性..仪器标定的内容及方法前面已从理论上讲述了测量仪器的动态特性;但实际上由于测量仪器本身的各种因素影响;难以用理论分析方法正确地确定其动态特性..一般常采用试验方法来标定测量仪器的动态特性..其主要内容;一般为仪器的时间常数、无阻尼时仪器的固有频率、阻尼比等..判断该测量仪器是一阶还是二阶仪器..其主要方法;一般有频率响应法、阶跃响应法、随机信号法..对一阶仪器;主要确定的动态特性参数为时间常数τ..二阶测量系统;标定目的主要是确定动态特性参数：仪器的无阻尼固有频率ω0 和阻尼比ζ..按照产生误差因素的出现规律以及它们对于测量结果的影响程序来区分;可将测量误差分为三类..系统误差:随机偶然误差:过失误差:具体的测量过程中;系统误差按其产生的原因可分为；仪器误差安装误差环境误差方法误差操作误差动态误差但往往也常采用如下方法来消除系统误差1.交换抵消法2.替代消除法3.预检法正交表分为标准表和混合型正交表三、简答题模拟测量：直观性强、简便、价格低；主要缺点是测量精度低指示器读数误差大..但模拟信号含有“仿真”的意思;分辨能力无限..数字测量：测量精度高;操作方便;后处理方便;但对硬件要求高;分辨力有限..仪器的选用：应在满足被测量要求的条件下;尽量选择量程较小的仪器;一般应使测量值在满刻度的2/3以上为宜;并根据对被测量绝对误差的要求选择测量仪器的精度等级..零阶仪器的特点：不管x随时间如何变化;仪器输出不受干扰也没有时间滞后;因此零阶仪器或传感器可以认为有完全理想的特性..时间常数τ是由热电偶的几何参数和热特性确定;它的大小直接影响到滞后时间;τ越小表示热惯性小;达到稳态值的时间越短；反之;时间就越长.. 为进行可靠的动态测量;应使测量系统的时间常数尽可能小..为了提高响应速度而又不产生波动;二阶仪器常采用＝0.6～0.8为最佳..这时幅频特性的平直段最宽..而且在一定条件下;提高系统的固有频率;响应速度会变得更快..第四章一、名词解释◆压电效应：是指某些结晶物质沿它的某个结晶轴受到力的作用时;其内部有极化现象出现;在其表面形成电荷集结;其大小和作用力的大小成正比;这种效应称为正压电效应..相反;在晶体的某些表面之间施加电场;在晶体内部也产生极化现象;同时晶体产生变形;这种现象称为逆压电效应..◆压电晶体：具有压电效应的晶体称为压电晶体◆中间温度定律:用两种不同的金属组成闭合电路;如果两端温度不同;则会产生热电动势..其大小取决于两种金属的性质和两端的温度;与金属导线尺寸、导线途中的温度及测量热电动势在电路中所取位置无关..◆均质材料定律:如用同一种金属组成闭合电路则不管截面是否变化;也不管在电路内存在什么样的温度梯度;电路中都不会产生热电动势..◆中间导体定律:在热电偶插入第三种金属;只要插入金属的两端温度相同;不会使热电偶的热电动势发生变化..◆标准电极定律:在热电偶插入第三种金属;插入金属的两端温度不同;发生附加热电动势后的总热电动势;等于各接点之间所产生热电动势的代数和..◆光电效应：当具有一定能量E的光子投射到某些物质的表面时;具有辐射能量的微粒将透过受光的表面层;赋予这些物质的电子以附加能量;或者改变物质的电阻大小;或者使其产生电动势;导致与其相连接的闭合回路中电流的变化;从而实现了光—◆外光电效应:在光线作用下能使电子逸出物质表面的称为外光电效应;属于外光电效应的转换元件有光电管、光电倍增管等..◆内光电效应:在光线作用下能使物体电阻率改变的称为内光电效应..属于内光电效应的光电转换元件有光敏电阻以及由光敏电阻制成的光导管等..◆阻挡层光效应:在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的称为阻挡层光电效应;属于阻挡层光电效应的转换元件有光电池和光敏晶体管等..◆用单位辐射通量不同波长的光分别照射光电管;在光电管上产生大小不同的光电流..这里;光电流I与光波波长λ的关系曲线称为光谱特性曲线;又称频谱特性..◆霍尔效应: 金属或半导体薄片置于磁场中;当有电流流过时;在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势;这种物理现象称为霍尔效应..◆霍尔元件: 基于霍尔效应工作的半导体器件称为霍尔元件;霍尔元件多采用N型半导体材料..◆传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置..◆金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应二、填空题◆结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.◆能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.◆能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.◆常用传感器根据其作用原理的不同;可以分为两大类..能量型” “参数型”◆传感器的特性主要包括以下两种..静态特性.表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力等..◆动态特性.测定动态特性最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种..◆由于半导体应变片的温度稳定性差;使用时必须采取温度补偿措施;以消除由温度引起的零漂或虚假信号..在实际工作中;温度补偿的方法有桥路补偿和应变片自补偿两类..◆常用可变磁阻式传感器的典型结构有:可变导磁面积型、差动型、单螺管线圈型、双螺管线圈差动型..◆按照电容式传感器的转换原理的不同;可以分为◆极距变化型电容式传感器：变介电常数型电容传感器：面积变化型电容传感器◆按工作原理不同;磁电感应式传感器可分为恒定磁通式和变磁通式;即动圈式传感器和磁阻式传感器..◆磁电感应式传感器只适用于动态测量..◆磁阻式传感器：又称为变磁通式传感器或变气隙式传感器;常用来测量旋转物体的角速度..可分为开路变磁通式传感器和闭合磁路变磁通式传感器..◆热电偶在测量温度时;将测量端插入被测对象的内部;主要用于测量容器或管道内气体、蒸汽、液体等介质的温度..◆由于被光照射的物体材料不同;所产生的光电效应也不同;通常光照射到物体表面后产生的光电效应分为：外光电效应、内光电效应以及阻挡层光电效应..◆光电转换元件的种类很多;常用的元件有光电管;光敏电阻;光电池等..光电管的特性主要取决于光电极的材料;其基本的特性是光谱特性;光电特性和伏安特性..◆光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式非电量电测系统一般由传感器、测量电路、记录和显示或处理装三部分组成..◆传感器一般由敏感器件与辅助器件组成..按被测物理量分类:位移;力;温度等按工作的物理基础分类:机械式;电气式;光学式;流体式等.按信号变换特征:物性型;结构型.按敏感元件与被测对象之间的能量关系:能量转换型和能量控制型◆物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.三、简答题◆冷端恒温法➢将冷端放入装有冰水混合物的保温容器中;使容器保持0℃不变;这种方法比较精确；➢也可以将冷端放入盛油的容器内;利用油的热惰性保持冷端接近于室温；➢或者将容器做成带有水套的结构;让流经水套的冷却水来保持容器温度的稳定..电感式传感器的工作原理是基于电磁感应原理;它是把被测量转化为电感量的一种装置..第五章一、名词解释1、温度：是表示物体冷热程度的物理量;从分子运动论的观点看;温度也是物体内部分子运动平均动能大小的一个量度标志..2、温标：用来量度温度高低的尺度称为温度标尺;简称温标..3、零点漂移：玻璃的热胀冷缩也会引起零点位置的移动;因此使用玻璃管液体温度计时;应定期校验零点位置..二、填空题◆应用较多的有摄氏温标、热力学温标、国际实用温标和华氏温标..◆按照测头是否必须与被测介质接触;温度计可以分为接触式和非接触式..◆在一些特殊要求的测量中;如低温测量;一般将温度计分为以下两类：即主温度计和次温度计..◆接触式温度计可以分为三类：膨胀式温度计;热电阻温度计;热电偶温度计..◆膨胀式温度计是利用物质的体积随温度升高而膨胀的特性制作而成..主要有玻璃管液体温度计;压力式温度计;双金属温度计..◆气体温度计可分为定容气体温度计、定压气体温度计和测温泡定温气体温度计..◆根据密闭系统内所充工作物质的不同;压力式温度计可分为三种：充气体的压力式温度计;充蒸气的压力式温度计;充液体的压力式温度计..◆根据感温双金属片结构形状的不同;有螺旋形双金属温度计和盘形双金属温度计两种..◆一般标定点不少于三点;即刻度标尺的起点、中点和终点..◆非接触式温度计分为：单色辐射式光学高温计;全辐射高温计;比色高温计;红外测温仪等..◆单色辐射式光学高温计利用亮度比较取代辐射强度比较进行测温的..又分为灯丝隐灭式光学高温计和光电高温计两类..◆气体温度计可分为定容气体温度计、定压气体温度计和测温泡定温气体温度计..三、简答题◆双金属温度计是用线胀系数不同的两种金属构成的金属片作为感温元件;当温度变化时;两种金属的膨胀不同;双金属片就产生与被测温度大小成比例的变形;这种变形通过相应的传动机构由指针指示出温度数值..◆电阻式温度计利用导体或半导体的电阻值随温度而变化的特性所制成的测温仪表..电阻温度计的电阻和温度之间的关系..包括铂电阻温度计;热敏电阻温度计..◆热电偶是利用“热电效应”制成的一种测温元件..◆测温元件安装的基本要求测温元件应与被测介质形成逆流;即安装时测温元件应迎着被测介质的流向插入图5-17a..若不能迎着被测介质的流向插入;可采用迎着被测介质的流向斜插图5-17b的方式;至少也须与被测介质正交图5-17c;应尽量避免与被测介质形成顺流..安装时;要使测温元件处于管道中心;即应使它处于流速最大处..当在管道上倾斜安装时图5-17b;保护管顶端要高出管中心线5-10mm..四、论述题◆图5-30为全辐射高温计原理图..被测物体波长且λ＝0～∞的全辐射能量由物镜1聚焦后经光阑2投射到热接受器热电堆4上..按测温起始点不同;热电堆分别由16对或8对直径为0.05～0.07mm的镍铬一考铜热电偶串联而成;每一对热电偶的热端焊在靶心镍箔上;冷端由考铜箔串联起来;以获得较大的热电势;其输出热电势由显示仪表或记录仪表读出..◆图5-35为红外测温仪的工作原理图;它和光电高温计的工作原理相似;为光学反馈式结构..被测物体S和参考源R的红外辐射经调制盘T调制后输至红外探测器D..调制盘T由同步电动机M带动;探测器D的输出电信号经放大器A和相敏整流器K后送至控制放大器C;控制参考源的辐射强度..当参考源和被测物体的辐射强度一致时;参考源的加热电流即代表被测温度..第六章一、名词解释◆流体压力：在热能与动力机械中所测量的压力;通常是指流体压力..◆绝对压力：以完全真空作为零标准的压力..在用绝对压力表示低于大气压时;把该绝对压力叫真空度..◆表压力：以当地大气压作为零标准的压力..通常;所谓压力就是指表压力..◆压力：流体对单位面积上的垂直作用力;即物理学中的“压强”二、填空题◆对于运动流体;根据测量所取的面不同;可分为总压力、静压力..总压力与静压力之差称为动压力..◆根据测量要求;按零标准的方法;压力可分为绝对压力、表压力和差压力..◆我国法定计量单位规定的压力单位是帕斯卡Pa..lPa＝lN／m2;大气压视地球上不同位置而异;其值约为105Pa..◆在工程上;也常用工程大气压、标准大气压、毫米汞柱等单位表示压力..◆测压仪表按作用原理的不同;可为液柱式、弹性式和电测式等几种..◆流体压力：对于运动流体;根据测量所取的面不同;可分为总压力、静压力..总压力与静压力之差称为动压力..◆压力种类：可分为稳态压力大气压力、机油压力、冷却水压力等和瞬变压力气缸内工质压力波、进排气压力波、高压油管中燃油压力等两大类..◆测压仪表：包括液柱式测压仪表、弹性测压仪表、测压传感器又分为压阻式传感器、压电式传感器、电容式差压传感器..◆弹性测压仪表包括弹簧管压力计;膜式压力计;波纹管式压差计..◆弹性压力计的误差包括迟滞误差;温度误差;间隙和摩擦误差..◆压力传感器一般均安装在气缸盖上◆为提高上止点相位精度;可对其进行热力学修正..◆选用弹性压力计的量程时;被测最大压力值应不超过满量程的3/4..对液柱压力计的量程;则应考虑当压力突然变动时;不要使水银或水溢出玻璃管外..◆作为一般的监督或检查用仪表;通常采用2.5级仪表;但作为标定用的标准压力表;则要求精度在0.5级以上..◆为了保证测量的精度;测压仪表在使用前必须经过标定;对于长期使用的仪表也要定期标定..标定有静态标定和动态标定两种..◆激波管高压段的高压气一般采用氮气或空气;整个激波管必须牢牢固定;以避免振动及加速度对被标定传感器输出的影响..三、简答题◆.液柱式测压仪表工作原理：利用工作液的液柱所产生的压力与被测压力平衡;根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计..其工作液又称封液;常用的有水、酒精和水银..◆毛细管现象的影响封液在管内由于毛细管现象引起表面形成弯月面;使液柱产生附加的升高或降低..因此;要求液柱管的内径不能太细;当封液为酒精时;管子内径d≥3mm；封液为水或水银时;管子内径d≥8mm..◆弹性测压仪表弹性测压仪表以各种形式的弹性元件如弹簧管、金属膜和波纹管受压后产生的弹性变形作为测量的基础..由于变形的大小是被测压力的函数;故设法将变形的位移传递到仪表的指针或记录器上后;即可直接读出压力的数值..四、论述题◆动态标定有两种方法;一种是将传感器输入标准频率及标准幅值的压力信号与它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管产生一个阶跃的压力并施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..第十章一、名词解释◆流动相: 待检测的气体流过检测系统时;称其为流动相.◆固定相: 在检测体统中;对流动相样品不同成分有不同的吸附或溶解或离子交换作用的不流动的物质或介质..◆色谱图: 是记录按时间先后次序的一组峰值信号的图;各峰值信号曲线与横轴所围面积与总曲线与横轴所围面积之比即为该气相对应成分的组分◆烟度就是指烟气浓度..二、填空题◆烟度测量分类：①透光度法：利用烟气对光的吸收作用;即通过测量光从烟气中的透过度来确定烟度的;仪器主要有哈特里奇烟度计..②滤纸法：先用滤纸收集一定量的烟气;再通过比较滤纸表面对光的反射率的变化来测量烟度;也称反射法;仪器主要有波许烟度计;冯布兰式烟度计..◆测量氧含量的主要方法有磁性氧量分析;氧化锆氧量分析..三、简答题◆氧化锆固体电解质导电机理电解质溶液依靠离子导电..某些固体也具有离子导电的性质..氧化锆是一种固体电解质..纯氧化锆基本上不导电;但参杂了一些氧化钙、氧化钇等稀土元素后;具有高温导电性◆氧化锆氧量分析仪是利用氧化锆浓差电池所形成的氧浓差电动势与O2含量之间的量值关系进行氧含量测量的..◆利用氧化锆探头测含氧量氧化锆的注意事项：必须采取恒温和温度补偿措施..而且要有合适的工作温度;一般为800℃;还要求两侧气压相等;两侧气流应有一定流速..◆内燃机排烟的产生与成分：➢①黑烟：主要是不完全燃烧生成的碳烟颗粒;还含有硫酸雾、多环芳香烃等液体成分和各种金属及盐类微粒；➢②白烟：是高沸点的未燃烃和水蒸汽混合而成的液态颗粒;它的直径一般在1.0微米左右;主要是在冷起动时产生;温度低于250℃➢③兰烟：主要是未燃烧的烃;有燃油和润滑油;以及燃烧中间产物;蓝烟主要是在暖机时产生;温度在250~650 ℃;当发动机温度提高后;蓝烟就会消失..四、论述题◆高温下;氧化锆;铂和气体三种物质交界处的氧分子有一部分从铂电极获得电子形成氧离子O-2..由于两侧气体氧含量不同;形成的氧离子浓度也不同;氧离子就从高浓度侧向低浓度侧扩散;一部分氧离子跑到负极;释放2个电子变成氧气析出..这时;空气侧的电极出现正电荷;待测气体侧的电极出现负电荷;这些电荷形成的电场阻碍氧离子的进一步扩散..最终扩散作用与电场作用达到平衡;两个电极间出现电位差E;这就是氧浓差电势..◆测量原理：排气的透光度反映了排气的烟度..用光电池接受光源透过排气射来的光产生的光电流..烟度越大;光电流越小..◆测量原理:在一定的取气口用定容抽气泵抽取排气;使一定容积的排气通过滤纸;滤纸被染黑的程度能够反映排气中的碳烟含量..再用反射率检测计检测滤纸的反射率..第十一章一、名词解释◆振动的基本概念振动是工程中极为常见的现象;尤其在热能动力机械工程中更是如此..有害的振动可能产生噪音;影响机器的正常工作;造成人体不适;甚至导致零部件损坏..◆振动烈度: 振动速度的均方根值..◆当量振动烈度: 为了评价内燃机整机的振动水平;标准一般规定要测量多个测点在x;y;z三个方向的振动.. 二、填空题◆振动对人体的影响分为全身振动和局部振动..对人体最有害的振动振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合共振的频率..◆按振动产生的原因：自由振动、受迫振动、自激振动◆按振动位移的特征：直线振动、扭转振动◆按振动的规律：简谐振动、非简谐振动、随机振动◆描述振动特征的参量：频率.振幅.相位.频谱.振型.周期◆振动测量系统的组成: 通常由传感器、信号处理和放大、记录、显示和数据处理设备组成..◆振动测量系统的分类：机械测量、电测系统和光学测量系统..◆分类：机械测振仪.惯性测振仪.电动式测振仪◆振动来源：燃烧爆发力; 曲柄连杆机构往复惯性力; 侧倾扭矩;机械系统相互作用力..◆振动分类①内燃机整体的刚体振动: 上下振动、侧倾是单缸机主要振动形式..②曲轴系的扭振是多缸机主要振动形式..③曲轴的弯曲振动是多缸机主要振动形式..④其他振动: 活塞敲击;敲缸;配气机构振动;气门脱跳—工作异常..三、简答题◆电动式测振仪原理将振动量位移、速度、加速度等变化转换为电参量电流、电压、电荷、电容、电阻、电感等的变化;使输出的电参量与振动量的瞬时值之间保持一定的比例关系..第十二章一、名词解释◆噪声：一种声音;具有声波的一切特性;物理学中的声学知识均适用于噪声..◆声场：声波传播的空间统称为声场..◆自由声场：允许声波在任何方向作无反射自由传播的空间..◆混响声场：允许声波在任何方向作无吸收传播的空间..◆声压:声波波动引起传播介质压力变化的量值..◆4、声压级:表示声压的大小;用成倍比关系的绝对数量来表示声音的强弱..◆声能:声波的传播过程中质点受激产生振动;同时也产生压缩及膨胀的形变;因此介质中既有振动的动能又有形变的位能;这两部分相加就是声能..◆声能密度:单位体积的声能定义为声能密度;e◆声功率:单位时间内声源传播的总声能称为声功率;W◆声能流密度：单位时间内通过与能量传播方向垂直的单位面积的声能..矢量;指向为声波传播方向声强◆声能流密度在一个周期内的时间平均值..◆频程:在进行噪声测量时;需要测量噪声强度关于频率的分布;通常将声频范围划分为若干区段;这些区段称为频程频带..。
热能与动力工程测试技术②中间件或传递件，作用：“传递”、“放大”、“变换”、“运算”。
③效用件或显示元件，作用：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，特点：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，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，特点：所测结果明显与事实不符，可以避免。
⒎什么叫随机误差？随机误差一般都服从什么分布规律？答：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。
⒏试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用？答：①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。
②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。
⒐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：①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。
