试卷5_热工测试技术

1．压力探针的测量误差是由哪些因素造成的?如何减小这些误差? 2．常用的液柱式压力计有哪几种型式，各有什么特点? 3．如何利用多普勒激光测速仪测量管道中气流速度。 4．简述孔板测流量的基本原理，说明它的使用条件。

5．测一水泵电机的输入功率。采用两瓦计法，两功率表的铭牌上注明为5A、600V，并接人两个100／5A的电流互感器，两功率表中一表偏转110格，另一表偏转67格，每一只表总格数为150格，求输入功率。

6．输入接口中为什么不可缺少采样保持器?其工作原理及主要部件是什么? 7．用精度为0．5级，量程为0～10A的直流电流表和量程为0～250V的直流电压表来测 I/A V/V 8.5 216 8.6 218 8.65 220 8.72 221 8.7 221 8.63 219 8.6 218 8.4 217 试求电动机的输入功率及误差。

8．用分度号为Cu50的热电阻，测得某介质温度为84℃，但检定时求得该热电阻Ro为50．4，电阻温度系数4.28103K1，求由此引起的误差。 9．用光学高温计测量某非绝对黑体对象的温度，仪表指示温度为920℃，如果对象的单色辐射黑度0.855%，已知有效波长为0.65m，被测对象实际温度的相对误差是多少? 答案：

1答：压力探针的测量误差及相应的解决方案如下：

（1）探针对流场的扰动，使探针附近的流线发生弯曲，从而改变了局部流动的压力。

为了减小探针对气流的扰动，应将探针的尺寸做得足够的小。

（2）测压孔对测量值的影响。例如，测压孔的不规则、孔的轴线与流线不垂直，以及孔径过大都会导致静态测量误差，通常静压孔的直径为0.5-1毫米，孔径太小易堵，孔径太大会增加压头引起的误差，因此需合理设计测压孔。

（3）马赫数对测量值的影响。这是因为马赫数增大会引起气流密度的变化，如马赫数大于等于1时，探针上产生局部冲击波，此冲击波非等熵，改变了局部的气流压力，从而给静压和总压的测量带来误差。

d2 可以选用半球形“L”探针，当测量值和马赫数无关。

d10.3时，角很小，在亚音速气流中，

（4）雷诺数对测量值的影响。当测量实际流体中的压力时，流体绕探针流动，流体沿其表面的压力分布和雷诺数有关，当雷诺数大于30时，粘性的影响被限制在沿管壁很薄的边界层内，而流体内的压力通过此边界层不会发生变化，粘性影响可以忽略。当雷诺数小于30时需校正。 解决此影响因素的办法就是合理的校正。

（5）速度梯度对测量值的影响。测量有横向速度梯度流时在探针的前缘滞止的流体会产生一个向高速区增加的滞止压力梯度，这种表面压力梯度在前缘边界层内会引起流体流动，在探针附近导致流体轻微“下冲”。此下冲作用会对静压的测量产生影响。在探针支杆的前缘，也会产生一个滞止压力梯度。并在探针的前缘向低速区下冲，从而产生误差。

为消除此影响，测压孔的位置应远离支杆，通常静压孔离支杆的距离为8d，有建议用16d更好。

2答：（1）常用的液柱式压力计有：

a 管径相同的U形管压力计。b 单管式压力计。

c 液柱式微压计 有斜压式微压计和零平衡微压计

（2）首先它们都是稳态压力计，是基于流体静力学原理而制成的。 a U形管压力计可用于测量液体和气体的相对压力和压力差。

它由一根灌注有一半容积的液体（通常为水、酒精和油等）和一根标尺

所组成。两端的压力不同则液柱的高度不同。一般U形管压力计的管径不小于8-10毫米，且要保持管径大小、上下一致，如果管径较小，工作液体可采用酒精。

b 单管式压力计由一个容器和一根与之相连的玻璃管组成，容器中注满工

作液体，使得玻璃管内的液面正好在0刻度。

单管式压力计和U形管压力计一样，测量范围广，上限决定于工作液体

的密度，下限由测量精度要求决定。

c 液柱式微压计轻便，广泛用于实验室和工业中的仪器。

其中斜管式微压器由一个容器和一根与之相连的倾斜玻璃管组成。 Pl(sinA1/A2) A21 PP0lrsin

角小，灵敏度高，但液面拉的长，会影响读数的准确性。 零平衡微压计是由两个容器，一大一小组成，两者橡皮管连通。其基

本精度为：0.21mmH2O,而标准压力表基本精度为0.06mmH2O

3答：（1）激光多普勒测速技术的基本原理是：当激光照射跟随流体一起运动的

微粒上时，激光被运动的微粒所散射，散射光的频率和入射光的频率相比较，正比于流体速度的频率偏移，测得这个偏移就可以测得流体速度。

它是基于光学多普勒效应工作的。且激光具有单色性好、相干性好、

方向性强、能量密度高等优点。

（2）此测速技术属于非接触式，工作过程为：激光I发出平行光，经透镜

L将它聚焦在分光镜S上，其中一束光透过分光镜，经反光镜M1、滤光片F、流体管道的试验管段直接进入感受器D。另一束光经反光镜M2反射，进入试验段，经散射粒子散射后，再被感受器的光电倍增管接受，两束光的频差经光电倍增管放大，由频率计测出，再有下式算出流体的速度：

CfD2sin()2 fD：多普勒频差 ：激光入射光波长

参考光与反射光夹角

2Csin()12 fD fDfSfOu(eseo)

 由测频器测出此频率就可算出气流的速度。 4答：孔板测量属于节流压差式。

（1）其基本原理是：流体流经孔板等节流元件时，将产生局部收缩，其流速增加，静压降低，在节流前后产生静压差，即节流装置选定后，压差与流量关系确定，流量越大，则静压差越大。测出节流元件前后的静压差就可以间接算出流量。

在‖截面处流体收缩厉害，压力降至最低，流速达最大，之后压力又逐渐恢复，但由于节流阻力损失和涡流损失，压力不可能恢复到孔板前的压力，此测量方式基于能量守恒和流体连续性方程。 对于理想流体，列出两个截面的伯努利方程：

22 P1/1C1/2P2/2C2/2

连续性方程：S1C1S2C2 修正后Qa*s0(P1P2) （2）其应用应符合国家标准，孔板与喷嘴的开口直径d是主要尺寸，加工

要符合标准，孔板取压有角接去压、法兰取压、径距取压。

角接取压时，在靠近孔板两侧取P1,P2并可使用环形取压室。法兰取压时，

P1P2分别在孔板前后25.40.8mm径距取压时，P1P2分别在孔板前后的D

和0.5D处测取，不同的取压方法所适用的范围不同，喷嘴的取压只用角接方式测取。

为保证测量精度，安装在管道内的节流元件前后应有足够长的直管段，否

则流量系数、膨胀系数就不等于国家标准的要求。

节流装置一般安装在水平管道内，节流元件前后的直管段长度对于不同类

型的节流装置是不同的，为测量节流前流体的温度，需在管道上安装带有保温套的温度计。 5解：由题意得： CVmIm6005W/格=20W/格 nm150 Pcn=c(n1+n2)=20(110+67)=3540W 功率表和两个电流互感器配合： NCI1I2P708kW

6答：（1）在计算机测试系统中，必须将连续的输入模拟信号转变为离散的数字

信号，即对连续的模拟信号进行采样，采样保持器的作用是：保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化。

（2）采样保持电路通常有保持电容器、输入输出缓冲放大器、逻辑输入控制的开关电路等，采样期间，逻辑输入控制的模式开关是闭合的，A1是高增益放大器，它的输出通过开关给电容快速充电，保持期间，开关断开，由于运算放大器A2输入阻抗很高，理想情况下电容器将保持充电时的最终值。

原理是：S/H为1，S/H的输出信号跟踪模拟输入信号。S/H为0，S/H的输出信号保持在控制信号为0时刻的输入瞬时值。

流程：实际中只有一个模拟开关S和一个保持电容C,S的开关由S/H控制信号电平决定，当控制信号电平为1时，S闭合，Ui对电流处于采样，输出Uo随Ui变化，控制电平O,S断开，输出Uo将保持采样最终值，电路处于保持状态。

7解：（1）求电压V以及电流I的平均值： VVi/8218.75V

i18 IIi/88.6A

i18（2）求电压V以及电流I的均方根误差：

V(VV)ii18281(2.75)2(0.75)2(1.25)2(2.25)2(2.25)2(0.25)2(0.75)2(1.75)2811.83V2(II)ii18I81(0.1)202(0.05)2(0.12)2(0.1)2(0.03)2(0.2)202 

810.105A（3）求电压V以及电流I算术平均值的均方根误差：

V0.647V V8II80.037A

（4）有效功率为：

PVI218.758.61881.25W

（5）有效功率的均方根误差为： P(P22P2222)()I22V9.82W VIVIVI（6）有效功率的极限误差为： P3P29.47W

（7）实验得的有效功率为： P1881.2529.47W 8解：由于

RtR0(1t)31 4.2810C

R50由题意可知：R050.4 0

则 RtR0(1t)68.5198

RtR0(1t)67.976

误差：RtRt0.5438

RtRtR绝对误差：

tR0.7900t

9解：两者的亮度相同，且测量温度TS9200C可知：

1T1ln1 STC2r代入数据可得：T1307K10330C 则实际温度相对误差：

TTST0.10910.900

r0.855000.65m