热能与动力机械测试技术
热能与动力工程测试技术复习重点
第一至三章一、名词解释测量:是人类对自然界中客观事物获得数量观念旳一种认识过程。
它用特定旳工具和措施，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：数值不随时间而变化或变化很小旳被测量。
瞬变参数：随时间不停变化数值旳被测量（非稳态或称动态参数),如非稳定工况或过渡工况时内燃机旳转速、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，以仪表指针旳位置或记录仪描绘旳图形显示测量旳成果(不体现为“可数”旳形式) 。
数字测量：测量可直接用数字形式表达。
通过模／数（A／D)转换将模拟形式旳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旳仪器。
精确度很高，保留和使用规定较高。
实用仪器：是供实际测量使用旳仪器，它又可分为试验室用仪器和工程用仪器。
恒定度:仪器多次反复测量时，其指示值稳定旳程序，称为恒定度。
一般以读数旳变差来表达.敏捷度:它以仪器指针旳线位移或角位移与引起这些位移旳被测量旳变化值之间旳比例S来表达。
敏捷度阻滞:敏捷度阻滞又称为感量,感量是足以引起仪器指针从静止到作极微小移动旳被测量旳变化值。
一般仪器旳敏捷度阻滞应不不小于仪器容许误差旳二分之一。
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旳时间，又称时滞。
测量值与真值之差称为误差。
因子：在试验中欲考察旳原因称为因子。
因子又可分为没有交互作用和有交互作用旳因子，前者是指在试验中互相没有影响旳因子，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提成若干个等级，将等级称为水平二、填空题常用旳测量措施有直接测量、间接测量、组合测量。
测试中，被测量按照其与否随时间变化可以分类稳态参数和瞬变参数。
有时被测参数旳量或它旳变化，不体现为“可数”旳形式，这时就不能用一般旳测量措施，对应旳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。
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(电子课件)第11章 振动测量(刘老师)
第11章 振动测量
11.2 振动测量的基本原理
测振仪模型一般可简化为由惯性元件质 量m和弹性元件弹簧k组成，并悬挂在刚 性的刚体上，框架安置在被测振动体上，
并随振动体振动。设振动体的振幅为
x1,m的振幅为x2，则m相对于框架的振动
为x2-x1。如忽略阻尼，质量m振动的微分 方程为
m x2 k ( x2 x1 ) 0
第11章 振动测量
11.3 测振系统概述
（1）电压放大器
加速度计-电缆-电压放大器电路
等效电路
实际上，Ri与Ra的阻值很大，相应的R值也较大。电压放大器输
入电压的最大值可写为：
um DF0 DF0 C C a Cc Ci
式中，D——压电晶
体的压电系数；F——作用于压电体上的周期力 F F0 sin t 。其中
Cc随着连接电缆的长度变化。若加长电缆，则灵敏度下降。
第11章 振动测量
11.3 测振系统概述
（2）电荷放大器 电荷放大器的输出电压与输入电荷成正比例，
它是一个具有电容负反馈的高输入阻抗的高增益运
算放大器。
u0 Aq a qa 1 A C F C F
电荷放大器的优点如下：
①电荷放大器的输出电压与连接电缆的长度无关。 ②电荷放大器的低频截止频率取决于反馈网络参数。
第11章 振动测量
11.1 概述
机械振动的分类
（1）从产生振动的原因来分： 自由振动：系统仅受到初始条件(初始位移、初始速度)的激励而引起
的振动
受迫振动：系统在持续的外作用力激励下的振动 自激振动：没有外激励作用的情况下，由系统自身激发所产生的一种
振动，简称自振
第11章 振动测量
热能与动力工程测试技术答案(A)
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。
热能与动力工程测试技术温度测量
3) 镍铬-镍硅热电偶〔分度号K〕 正极是镍铬合金，负极为镍硅。 测温范围：-200 ℃ ～+1300℃。 优点：测温范围很宽、热电动势与温度关系近
似线性、热电动势大、高温下抗氧化能力强、价 格低，所以在工业上应用广泛。
K分度表
镍铬—镍硅热电偶分度表〔冷端温度为0℃〕
测量端 温度 (℃)
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
0
0.000 4.095 8.137 12.207 16.395 20.640 24.902 29.128 33.277 37.325 41.264 45.108 48.828 52.398
30
1.203 5.327 9.341 13.456 17.664 21.919 26.176 30.383 34.502 38.519 42.432 46.238 49.916 53.439
40
50
热电动势(mV)
1.611 5.733 9.745 13.874 18.088 23.346 26.599 30.799 34.909 38.915 42.817 46.612 50.276 53.782
Tt273.15
☆ 国际实用温标：ຫໍສະໝຸດ 是一个国际协议性温标，它与热力学温标
相接近，而且复现精度高，使用方便 。
● 温度计分类 据传感器的测温方式： 接触式：膨胀式、电阻式、热电偶式 非接触式： 辐射式 接触式的精度高、响应慢、受高温限制 非接触式的精度低、响应快、受低温限制
按照温度测量范围： 超低温： 0～10K 低温： 10～800K 中高温： 800～1900K；1900～2800K 超高温： 2800K以上
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(电子课件)第9章 转速、转矩和功率测量(黄老师)
第9章转速、转矩和功率测量
9.3 功率测量
负荷电阻控制方式直流电力测功机的基本特性如下图所示。
图中同时给出转矩Tt、测量功率PT、驱动转矩Tm、驱动功率 P与转速n 的关系。在测功状态下，A为最大电流线，此时对应于最大励磁电流和最小 负荷电阻，即为负荷调节处于最大位置时的固有特性；A1、A2分别为负荷 调节处于中间位置时的固有特性；B为最大转矩线，受电枢的机械强度限制； C为最大功率线，受电机散热条件限制；D为最高转速线，受旋转部分所能 承受的最大离心力限制；E为最小吸收转矩或功率线，此时虽无励磁电流通 过，但仍存在轴承及空气阻力，因而在E线之下存在不能测定区（图上剖面 线范围）。
1－弹性扭轴 2－卡盘 3－凸臂 4－钢铉
第9章转速、转矩和功率测量
9.2 转矩测量
假设弹性扭轴处于自由状态时，钢铉的固有频率为f0，受转矩T作用时 频率为f，则
T K ' ( f 2 f 02 )
式中，K’是常数，它由弹性扭轴的刚度、钢铉的尺寸及测量仪的特性 等决定。 测得频率f则可测量出转矩T。
磁致伸缩式转矩仪工作原理图
第9章转速、转矩和功率测量
9.3 功率测量
1.功率基本测量方法
主要测量方法： （1）通过电功率测量。又称损耗分析法，动力机械由电动机直接驱动，先测出 电动机的输入功率，再利用损耗分析计算电动机的输出功率，即为动力机械的轴功 率。 （2）通过转矩间接测量。由于动力机械的轴功率正比于转矩与转速的乘积，故 常采用间接测量方法。分别测量转矩和转速，再按下式求得功率
第9章转速、转矩和功率测量
9.1 转速测量
b.磁电式转速传感器
1-传感器壳体 2-输出信号线 3-保护层 4-永磁体 5-感应线圈 6-杆销 7-触发齿轮 G-气隙
热能与动力工程测试技术(附答案)
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》课程教学大纲(本科)
热能与动力工程测试技术Testing Technology of Thermal and Power Engineering课程代码：04410070学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：32实验学时：0上机学时：0课程实践学时：0 ）先修课程：大学物理、电工电子学适用专业：能源与动力工程（动力机械工程及自动化）教材：《热能与动力工程测试技术》，严兆大，机械工业出版社，第2版一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热能与动力工程测试技术》为考试课程，是动力机械工程及自动化专业的核心课程之一。
试验在内燃机的研发、性能优化、排放控制等方面占有极其重要的地位，可以说内燃机是以试验为基础的学科。
通过课程的学习，可使学生掌握测试系统的特性、测量仪器的工作原理、常见物理量的测试方法及有关内燃机的专业参量的测量原理，可为学生以后的工作提供有力的支撑。
（二）课程目标知识目标1：掌握测试技术的发展历程及作用；2：测量系统特性及误差的分析；3：各类传感器的机构及工作原理；4：被测参量的物理含义及测量方法；5：有关内燃机的法规认知。
能力目标1：能根据测试要求合理选择测量仪器或测试系统并能组织有效试验；2：能对测量结果进行分析及真伪性判断。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系如下：知识目标全部对应毕业要求1;能力目标全部对应毕业要求4；能力目标全部对应毕业要求5。
二' 课程内容与教学要求（按章撰写）第一章概述（一）课程内容测试技术的重要性、发展阶段及趋势，本课程的性质、特点、研究对象与方法、目的、任务等。
学习测量的基本概念、仪器的组成与分类、测量仪器的主要性能指标。
学习现代计算机测试技术。
（二）教学要求（1）测试技术在本学科中的重要性呈现给学生；（2）了解本课程的性质、研究对象与方法；（3）掌握测量的定义、测量仪器的组成与分类、测量仪器的评价指标及含义；（4）了解非电量电测系统的工作原理，初步认识仪器的静态标定；（5）激发学生学习本课程的兴趣和信心。
(完整版)热能与动力工程测试技术
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.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，作用：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，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。