武汉理工大学 热能与动力机械测试技术-5 前4章相关内容
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。
武汉理工大学动力测试技术自测题
《热能与动力机械测试技术》自测题（一）一．填空题１．从作用上看，任何测量仪器都包含感受件、中间件和效用件这三个元件，其中中间件可完成、、、等任务。
２．选择仪表时，既要考虑其，又要注意其。
３．测量仪表按用途可分为、实验室用仪表和，其中实验室用仪表的精度等级一般为。
４．我们常采用、、这三种方法来消除系统误差。
５．从偶然误差的正态分布规律中，可归纳出偶然误差具有对称性、、、和四个特性。
６．间接测量误差不仅与直接测量量的误差有关，而且还与有关。
７．运用有效数字的计算法则计算：１９.４５+０.００７４+１.６２３＝，１.４２×５４.７４×０.１５７８２＝，４１１２１/２＝。
８．试验数据的表示方式有、、三种。
９．考铜、铜与铂相配的热电势（热端１００℃，冷端０℃）为－４.０mV、＋０.７６mV，则铜、考铜相配后的热电势为。
１０．现代测功机均为平衡式测功机，它是根据的原理来测量转矩的。
１１．测取液柱式压力计的读数时，对酒精应从算起。
１２．气缸动态压力的测量中，常用以下三种方法确定上止点：、、。
１３．适用于内燃机上测量流量的非标准节流元件是和；标准元件是m＝０.５５时的。
１４．某频率为8０Hz的纯音听起来和１０００Hz、9０dB的声音一样响，则其响度级为。
１５．按噪声性质的不同，内燃机的噪声可分为_______________、______________和______________。
１６．目前大多数国家采用的分析仪有三种：主要作为测定ＣＯ排放的标准仪器；作为测定ＨＣ排放的标准仪器；作为测定ＮＯＸ排放的标准仪器。
我国测定摩托车怠速排放物的取样系统是系统。
１７．发动机试验台最基本的设备是。
稳定工况下测定汽油消耗采用法、测定机油消耗采用法。
１８．采用机械式重量法测量发动机台架试验的燃油消耗率时，误差主要来自于、这两方面。
二．判断题１．热电式传感器是利用电阻随温度而变化的特性来测量温度的传感器。
（）２．直流电力测功机是既能吸收发动机的功率，又能倒拖发动机的测功机。
《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。
能源与动力工程测试技术2024年下学期复习提纲
一、概述1.1能源与动力工程测试技术的定义和意义1.2能源与动力工程测试技术的发展历程和现状二、测试技术的基本方法2.1测试目标与测试方法的选择2.2测试方案的制定与评估2.3测试过程的管理与控制三、测试仪器与设备3.1常用测试仪器的原理与应用3.2常用测试设备的使用与维护3.3新型测试仪器与设备的发展趋势四、能源与动力系统测试技术4.1风电场测试技术4.1.1风资源测量与评估4.1.2风机性能测试与分析4.1.3风功率预测与优化技术4.2太阳能发电系统测试技术4.2.1光伏组件测试与评估4.2.2太阳能系统参数测定与分析4.2.3太阳能电池性能评估与监控4.3水力发电系统测试技术4.3.1水力资源测量与评估4.3.2水力发电机组性能测试与分析4.3.3水电站运行监测与诊断4.4火力发电系统测试技术4.4.1火电厂热力系统测试与分析4.4.2火电厂汽轮机性能测试与评估4.4.3火电厂污染物排放测试与控制4.5核能系统测试技术4.5.1核电站安全分析与测试4.5.2核反应堆功率及参数测定4.5.3核电站辐射环境监测与控制五、能源与动力设备测试技术5.1发动机测试技术5.1.1内燃机参数测量与分析5.1.2发动机排放与能效测试5.1.3发动机性能诊断与磨损检测5.2锅炉与蒸汽轮机测试技术5.2.1蒸汽参数测定与分析5.2.2锅炉热力性能测试与评估5.2.3蒸汽轮机性能测试与优化5.3车辆动力系统测试技术5.3.1汽车发动机性能测试与排放监测5.3.2新能源汽车动力系统测试与研究5.3.3车辆动力总成与传动系统测试六、测试结果处理与分析6.1测试数据处理与解读方法6.2测试结果的统计与可视化表示6.3测试结果的合理性分析与评价七、测试技术在能源与动力工程中的应用案例7.1风电场运维测试技术案例7.2太阳能发电系统运行测试技术案例7.3水力发电系统改造测试技术案例7.4火力发电厂性能提升测试技术案例7.5发动机燃烧过程测试技术案例八、能源与动力工程测试技术的发展趋势与挑战8.1测试技术创新与应用前景8.2测试技术的社会经济影响8.3高端测试技术的瓶颈与发展以上提纲可以根据具体课程教材和内容进行相应修订，重点突出教材中的重点知识点和实践案例。
武汉理工大学工程测试技术Chapter1
(2) 掌握测试系统基本特性的评价方法和不失真测试条件， 并能正确地进行测试系统的分析和选择。掌握一、二阶系统 的动态特性及其测定方法。 (3) 了解常用传感器、常用信号调理电路和记录仪器的工作 原理和性能，并能进行较合理地选用。
(4) 对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念，能 初步进行机械工程中某些参数的测试。
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武汉理工大学机电工程学院
测试技术基础
第一章 绪论
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测试技术基础
第一章 绪论
1.3 测试方法分类与电测法测试系统
1.3.1 测量的基本方法
1 直接测量
无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器 得到被测量值的测量为直接测量。 例： ⊙ 天平测物体质量 ⊙ 用米尺测量物体长度 ⊙ 测量导体的电阻
测试工作的目的
获取研究对象中有用的信息，而信息又蕴涵于 信号之中。可见，测试工作始终都需要与信号打交 道，包括信号的获取、信号的调理和信号的分析等。
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第一章 绪论
综上所述，可以得到测试的基本特征如下：
测量的特征：比较
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第一章 绪论
例二、汽车乘坐舒适性的台架试验
衡量乘坐舒适性的指标之一：坐椅处 的加速度 加速度计
液压振动台： 模拟道路的颠簸 状态
K
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C
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热能与动力工程测试技术(第3版)
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。
《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(电子课件)第5章 力与压力测量(吴老师)
5.3动态压力测量
5.3.1压力测量系统的动态特性
容腔效应 定义：在动态压力测量系统中，压力传感器固有频率很高，响应 也很快，但由于测压元件前的空腔和导压管的存在，必然导致压 力信号的幅值衰减和相位滞后，这种效应称为动态压力测量的容 腔效应
使整个测量系统的响应速度大大低于传感器的响应速度，降低了 系统的动态性能
5.2 常用力与压力传感器
5.2.1 应变式传感器
应变片的温度补偿 温度变化引起应变片敏感栅的电阻变化及附加变形，或试件材料与 敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变 Rt Rt' Rt'' Rt Rk( lg ln )t R[ k ( lg ln )]t 桥路补偿
5.2 常用力与压力传感器
5.2.4 液柱式压力计 液柱式压力计的测量误差及修正 环境温度变化的影响
封液的密度、标尺的长度等都会发生变化 环境温度偏离规定温度20℃后，封液密度改变对压力计读数 影响的修正公式为
h20 h1 (t 20)
重力加速度变化的修正
仪器使用地点的重力加速度gφ由下式计算
a）石英晶体的结晶形状与切片方向
b）压电元件受力简图与等效电路
为了增强输出信号，往往将多片压电晶体组合在一起组成传感器
a)、c) 并联组合 b) 串联组合
5.2 常用力与压力传感器
5.2.3 压电传感器
典型压电传感器结构
1. 测压时，被测压力压向弹性膜片1，作用于 石英片4上。石英片在脉动压力的作用下产生 交变的电荷。 2. 石英压电晶体传感器一般不能用作静态压力 测量，多用于测量10~20kHz的脉动压力。 3. 压电传感器产生的信号很弱而输出阻抗很高， 因此必须根据压电传感器的输出要求，将微弱 的信号经过电压放大或电荷放大（一般是电荷 放大） 4.若被测介质温度远高于室温，可采用畅通的 冷却水进行冷却，否则高温会改变传感器的灵 敏度甚至造成传感器的损坏
武汉理工大学 材料测试方法 热分析(热重分析)
Ba la nc e
热天平的主要组成部分
（1）加热炉； （2）程序控温系统； (3）可连续称量样品质量的天平； (4）记录系统。
热天平
热天平一般是根据质量的变化引起 天平梁倾斜来测定的，而测量的方 法主要用零位法。
示意图
工作原理
测定时，试样的质量发生变化时，天平梁 的平衡状态被破坏，天平梁发生倾斜，光电检 测系统中的光电倍增管受到的光能量发生变 化，光电信号经电子放大后反馈到安装在天平 梁上的感应线圈，使天平梁又返回到原来的平 衡状态。同时这个信号也被记录仪所记录，表 明了质量变化的检测量。
分析技术名称 热膨胀法
热机械分析 动态热机械分析
(DMA) 热发声法 热声学法 热光学法 热电学法
热磁学法
热分析的研究领域
分解
挥发
热膨胀
氧化H, m 熔融m NhomakorabeaL
H
液体
H, Cp
软化
结晶
L
H, Cp
玻璃化转变
晶型转变
H, Cp 结晶
E, Cp 燃烧
H, m
热膨胀 L
固体
H, Cp 催化、吸附、氧化
H, m
应用1 草酸盐的脱水和分解反应
CaC2O4·H2O
MgC2O4·H2O
980℃
图（1）：CaC2O4·H2O的TG曲线
a: 温度在25～100℃之间曲线为一平 台，质量恒定，是化合物的原组 分。
Tc为反应的起始温度； Tf终止温度； Tc与Tf之间的间隔为反应的温度区 间。
四 TG曲线的影响因素
1 浮力的影响
TG的质量测定是在热天平上进行的。由于温度的 变化引起气体密度的变化，必然导致气体浮力的变 动。即使试样质量没有改变，在升温时似乎也在 “增重”，这种现象称为表观增重。
热能与动力工程测试技术PPT课件
K Y X
K Y X
灵敏度有量纲，它是输出、输入量的量纲之比
。
4 分辨率
与灵敏度有关的另一性能指标，是指测量系统 能够检测出的最小输入变化量。
5 稳定性
指在规定的工作环境条件和时间内，仪表性 能的稳定程度，它用观测时间内的误差 来表示。
6 重复性
在相同测量条件下，对同一被测量进行多次
重复测量，测量结果的一致程度，用重
转换和处理一般也有两种形式： 1 非电量的转换； 2 电量的转换和处理。
这些经处理后的信号一般是模拟信号，可直接送 到显示部分，也可通过A/D转换，变成数字量 ，传输到计算机进行信息处理，当然也可送到 数字式仪表。
3 显示元件
根据传递元件传来的信号向观测人员显示出被 测量在数量上的大小和变化。
一般可分为模拟显示和数字显示。微机的CRT 显示屏既能显示模拟信号，又能显示数字 信号和文字。
由此可见，测试技术水平高低，将 直接影响科技的发展。
4
二 测量方法
1 按照获得测量结果的方法不同分类
1) 直接测量：
将被测量直接与测量单位进行比较，或用预 先标定好的测量仪器进行测量其测量结果 可直接从测量仪表上获得，称为直接测量 。
A 直读法：直接从仪表上读出测量结果。如 ：压力表温度计等。
B 比较法：与某一已知量或标准量具进行比
这种通过直接测量量与被测量有确定函数关系的 各变量，然后将所测得的数值代入函数关系式进 行计算，从而求得测量值的方法，称为间接测量 法。
7
按照测量状态和条件分
1) 按等精度和非等精度分： 在完全相同条件（测量者、仪器、测量方法、环境等） 下，进行一系列重复测量称为：等精度测量。
2) 按动态和稳态分： 对稳态参数进行测量，称为稳态测量（如：环境、温 度、大气温度、压力…）。
热能与动力机械测试技术
熵增原理，表述为自发过程总是向着熵增加的方向进行。
热力学第三定律
绝对零度不能达到原理，表述为不可能通过有限步骤将系统冷却 到绝对零度。
流体力学基础知识
流体静力学
研究流体静止时的平衡状态及对固体作用力的流体动力学分支。
流体动力学
研究流体运动规律以及流体与固体之间相互作用的一门科学。
流体阻力
控制系统基础知识
开环控制系统
系统的输出信号对控制部分没有反馈，控制部 分只根据设定值进行控制。
闭环控制系统
系统的输出信号对控制部分有反馈，控制部分 根据设定值和反馈信号进行控制。
控制系统的稳定性
系统在受到扰动后能够恢复到原始状态的能力。
03
热能测试技术
温度测量技术
热电偶测量法
利用热电偶的温差电动 势与温度的对应关系，
测试技术的重要性
01
02
03
提高设备效率
通过测试，可以了解设备 的性能参数，优化设备运 行，提高能源利用效率。
保障设备安全
及时发现设备故障和异常， 预防事故发生，确保设备 安全稳定运行。
促进技术创新
测试技术的发展可以推动 相关领域的技术进步和创 新。
测试技术的发展历程
初期阶段
01
早期的热能与动力机械测试技术主要依靠手工测量和经验判断。
测量出物体的温度。
红外线测量法
通过测量物体发射的红 外线能量，推算出物体
的表面温度。
热电阻测量法
利用导体电阻随温度变 化的特性，测量物体的
温度。
热辐射测量法
通过测量物体发射的热 辐射能量，推算出物体
的温度。
压力测量技术
01
02
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二、简答题 1、简述应变片传感器的温度补偿方法。 2、简述热电偶的基本性质（即四条基本定 律）及对应的实际应用。 3、简述热电偶测温需对冷端作温度补偿的 原因及常用温度补偿方法。 4、简述光电式传感器的应用形式。
3
三、计算题 1、当测量约为500℃的发动机排气温度时，有以 下两个热电高温计，应选用℃ 。 2、两实验者对同一恒温水箱的温度进行测量，测 量的结果分别为（91.3±0.6）℃和 （91.35±0.27）℃，按加权平均的计算法则计算 水箱的温度及绝对误差。 3、若已测得一组Xi、Yi的实验数据，试用最小二 乘法拟合一直线方程Y＝B0＋B1X。
5、间接测量误差不仅与直接测量量的误差有关， 而且还与 有关。 6、在测量或计算的结果中，正确的表示应该是： 除 以外， 应该是准确的。 7、运用有效数字的计算法则计算： １９.４５+０.００７４+１.６２３＝ １.４２×５４.７４×０.１５７８２＝ １/２＝ ４１１２ 。 8、试验数据的表示方式有 、 、 三种。
作业5 前4章相关内容
（课堂及课后完成）
一、填空题 1、从作用上看，任何测量仪器都包含感受件、中 间件和效用件这三个元件，其中中间件可完 成 、 、 、 等任务。 2、选择仪表时，既要考虑其 ，又要注意 其 。 3、测量仪表按用途可分为 、实验室用 仪表和 ，其中实验室用仪表的精度等 级一般为 。 4、从偶然误差的正态分布规律中，可归纳出偶然 误差具有对称性、 、 、和 四个特性。 1
Xi Yi 1 1.29 2 2.94 3 4.94 4 6.77 5 8.39 6 10.27
4