《热能与动力测试技术》复习题目

作业习题集

(一)

一、选择题：

1．在下列说法中正确的是（）：

(A) 测量结果的准确程度仅仅依赖于仪表的精度等级；

（B）测量结果的准确程度与仪表的精度等级和量程有关；

（C）仪表的精度等级越高，测量结果越准确；

（D）仪表的量程越大，测量结果越准确。

2. 测量次数在（）情况下，用于粗大误差判断的拉依达准则失效，不能判别任何粗差。

（A）≤10；（B）≤20；(C)≤15；（D）≤6;

3．一个精度等级为一级，量程为100MPa的压力表，在测量值为50 MPa时，其最大可能产生的误差是（）。

(a) ：+1； (b)：-1； (c)：1；

(d)：0.5； (e)：+0.5

二、简答题：

1.传感器除了精度指标外，还有线性度和灵敏度两项重要指标，试说明这两项

指标的定义及在实际应用中的作用。

2.测量装置有哪些静态特性指标和动态特性指标？测量装置的选用原则

是什么？

3.处理试验结果时需作误差综合，试叙述综合误差的方法，并举例说明。

三、计算题：

1．用时间常数为0.5秒的一阶测量装置进行测量，若被测参数按正弦规律变化，如果要求仪表指示值的幅值误差小于2%，问：被测参数变化的最高频率是多少？如果被测参数的周期是2秒和5秒，幅值误差是多少？

2．测量数据如下：

=827.02；827.11；827.08；827.03；827.14；827.06；827.21；827.17

827.19；827.23；827.08；827.03；827.01；827.12；827.18；827.16

827.12；827.06；827.11；827.14

（1）求出测量值的算术平均值；总体标准偏差及其估计值；随机误差δ；极限误差，说明各误差含意。

（2）写出测量结果的误差表达式。

3．在一批额定误差在5%的电阻中，任取三个电阻（10，5，5）进行串联,求总电阻示值的极限误差。

4．已知电阻，，求串联后及并联后的总电阻R的极限误差及相对标准偏差各为多少？

5．铜的电阻温度特性的方程是：，已知：，铜电阻温度系数为：α=0.0041/℃±1%，温度：t=30℃±1℃,求：及其误差（标

准偏差及极限误差）。（注意：的误差不计在内，以上测得误差均为标准误差）

（二）

一、选择题

1．一根金属杆长2米，受拉伸载荷后伸长2mm，在该杆件上粘贴了一片应变片，其灵敏度系数是2.02，当测量电桥的桥路电压为2V时，其电桥的不平衡输出电压是（）：

(A) 1.01×10-3 V ；（B） 2.02×10-3 V ；（C） 4.04×10-3 V ；（D）1.01V (E) 2.02 V

2．用压电式传感器测量容器内燃气燃烧压力的变化，可采用以下哪些措施提高测量精度（）：

A：尽量缩短压力传播的距离，避免细长通道； B：采用低噪声的同轴电缆；

C：使用前应烘干传感器及连接导线； D：足够和可靠的冷却；E：二次仪表应采用电压放大器；

二、简答题：

1．在用活塞式压力计对压力表进行校验时，下述两种校验方法中哪种校验精度

高，并说明精度较高的原因。

（1）加标准砝码重量5kg,10kg，15kg，……，读表盘指针读数的偏差

（2）使表盘指针对准表盘刻度线５kg，１０kg，１５kg，……，读标准砝码的重量（假设备有各种挡次的标准砝码

2．用于压电式传感器的测量电路有几种，各是什么？它们之间的区别是什么？3．什么叫压电效应？

4．金属电阻应变片测量外力的原理是什么？其灵敏度系数及其物理意义是什么？受哪两个因素的影响？

5．减少直流电桥的非线性误差有哪些方法？尽可能地提高电桥电源有什么利弊？

6．为什么压电晶体传感器，本质是动态力传感器？为何不适于做静态力测量？

这种传感器可用频率范围的上、下限与哪些因素有关？在使用中应注意哪些问题？

7．分析液柱压力计及弹性压力计测量误差的来源。

8．有人采用型管测量压差时将一些小玻璃球沉放到型管底部，如图2-1所示，请解释这样做的作用是什么？

图2-1

9．电压放大器与电容放大器有何区别?

10.在应变片的粘贴工作中，有人认为，为了提高灵敏度，可将应变片串联使用，

请分析这种方案可行吗？

三、计算及证明题

1．有一金属电阻应变片，其灵敏度，设工作时其应变

，求：

，若此应变片是半导体应变片，其，在受同样应变的情况

下，求。

2．证明采用半桥接法的应变片测量电路中，当电阻=，且产生大小相等、

符号相反的电阻变化△Ｒ时，电桥输出电压△Ｕ＝Ｅ△Ｒ／(2)，其中Ｅ为电桥的理想电源。

四．设计题

设石英晶体片的输出电压幅值为200，若要产生一个大于500的信号，需要采用什么样的连接方法和测量电路。

（三）

一、选择题：

1．用两平板组成一个平板电容传感器，当两平板间距离由5mm增加到5.1mm 时，电容的相对变化量是( )：

A：1/50；B：1/51；C：-1/50；D：-1/51

2．差动式电容和电感传感器同非差动式电容传感器和电感传感器相比，优点在于（）。

(a)：灵敏度高； (b)：二次仪表简单； (c)：受温度影响小；(d)：体积小； (e)：线性度高。

二、简答题：

1．位移传感器为何多采用电桥式测量电路？如果要提高测量精度，还应采取哪些措施？

2．试从工作原理及使用特点说明差动电感式传感器与差动变压器式传感器的差别。

3．试推导出电容式位移传感器变面积、变间隙、变介电介质时，位移测量的灵敏度表达式。

4．试分析说明为何被测导体的材料性能、几何参数以及它与测量线圈间的距离会对涡流传感器的输出特性产生影响？

三、设计题：

1．在采用变面积式电容传感器测量一个做正弦运动的顶杆位移规律时，记录仪

器所显示的电压波形与真实运动规律产生较大的失真（如图3-1所示），试从传感器、二次仪表，以及安装使用等方面入手，解释可能产生误差的原因。

2．已知电容值与其极板间介质的介电常数成正比关系，试设计一个以此原理为基础的液位传感器，并推导出相关方程式。

3．设计一个差动式位移传感器，说明测量原理，画出测量原理示意图；如果把该位移传感器用于液面的测量，如何实现？

1-定极片；2-动极片；3-顶杆

（四）

一、选择题：

1．下列说法中正确的是（）：

Ａ：金属热电阻比半导体热敏电阻的灵敏度系数高；

Ｂ：金属热电阻比半导体热敏电阻的灵敏度系数低；

Ｃ：金属热电阻比半导体热敏电阻的线性度好；

Ｄ：金属热电阻比半导体热敏电阻的线性度差；

Ｅ：半导体热敏电阻具有负的电阻温度系数。

2．用镍铬-镍硅热电偶对管道内高温燃气的温度进行测量，为了提高测量精度应采用下列那些措施（）：

A：采用热接点小的热电偶； B：管道外壁应加包绝热层；

C：热电偶冷端应置于冰水共溶的容器中； D：必须采用动圈式指温表；E：热电偶应最大限度的插入管道中；

二、简答题：

1．用热电偶测温，二节点之间温差越大产生热电势也越大；如果温差相同，产

生热电势也就一样，即=常数。所以热电势与温差呈线性关系。上述结论显然是错误的，问错在哪里，并予以纠正。

2．什么叫温标？目前采用的国际温标几个要素是什么？

3．为什么经验温标需要两个固定点才能确定温标，而热力学温标只有一个固定点就可以确定温标？

4. 有哪些因素会影响玻璃管温度计的测量灵敏度？它们是如何影响的？5．热电偶是如何实现温度测量的？影响热电势与温度之间关系的因素是什么？

6. 在热电偶的回路中接入热电势的测量仪表，对于电势值有无影响？为什么？

7. 试说明在图4-1中a ,b两种连接方法等效的原因。

8. 现有一金属电阻温度计和半导体电阻温度计各一只，要进行一动态温度

测量，你认为选用那种温度计好？为什么？

三、计算题

1．用铜--康铜热电堆测温差。热电偶灵敏度为0.04mV/K，所用电位差计示值误差为0.05mV，对于5K的温差值，需要几对热电偶构成热电堆才能使测量误差小于5%？假定热电极材料完全符合其特性关系，并忽略各种传热误差。

2．用铜康铜热电偶测某介质温度，测得电势E(t0,t) =2500μV 已知t0=260K,求被测介质温度t。

（五）

一、选择题

1．下列技术措施中，哪些可以提高磁电式转速传感器的灵敏度：

（A）增加线圈匝数；（B）采用磁性强的磁铁；（C）加大线圈的直径；

（D）减小磁电式传感器与齿轮外齿间的间隙。

2．在测量一台计算机电源冷却风扇的转速时，应选择下述方案的哪一种：

（1）机械式转速表；（2）光电式转速传感器；（3）磁电式转速传感器；（4）闪光测速仪。并提出具体测量方案

二、简答题：

1．试叙述在转速测量中，用数字式频率计进行频率测量以及周期测量的原理。

2．采用磁电式传感器测速时，一般被测轴上所安装齿轮的齿数为60，这样做的目的是什么？

3．如图5-1所示三种传感器均可用于转速测量，试分析它们的工作原理。对前两种传感器列出其脉冲频率与转速之间的关系。

4．

图5-1

1—铁心 1—永久磁铁

1—铝杯

2—齿轮（钢材） 2—齿轮（钢材） 2—永久磁铁

3—转轴 3—霍尔元件 3—螺圈弹簧

4—转轴

4．某些安装了旋转机械的厂房不允许使用日光灯照明，试解释其原因。

三、设计题：

在录音机的机芯故障中，主导轴转速不稳是比较常见的，更换电机或稳速电路后，需要重新调整主导轴转速。试设计一个录音机主导轴转速的测量装置。已知盒式磁带录音机的标准主导轴转速n = 7.58 (转/秒)，与主导轴相连接的齿轮1，其齿数为60，与齿轮1啮合的齿轮2，其齿数为24，皮带轮与齿轮2同轴转动，皮带轮直径为56mm，电机主轴直径为2mm，并通过皮带传动，使电机与皮带轮同步转动，电机转速由稳速电路控制。图5-2为本装置的结构示意图。

图 5-2

（六）

一、简答题：

1．频谱分析仪的作用及功能是什么？什么是信号的时域测量与频域测量？

2．在噪声和振动的测量中，通常都要进行其强度（幅值）和频率的测量，试说明两者在测量方法与原理上的异同点？

5．比较振动测量中，电涡流传感器、磁电式速度传感器、压电加速度传感器的工作频率范

围及特点。

4.加速度传感器有几种安装方法？各有什么优缺点？

5．振动传感器分为几种类型，它们是以何种方式工作的？

6．便携式测振仪可用来完成那些振动参量的测量？频谱分析仪的作用及功能是什么？

7．脉冲激励与正弦激励各有什么特点？

8．叙述下面各物理量的定义：声压、声压级、声强、声强级、声功率、声功率级、响度、

响度级。

9．什么叫频率计权网络？A声级、B声级、C声级各代表什么含义，用于何种场合？

10．什么叫频程？倍频程与1/3倍频程的区别何在？

11．若用线性声级计与A计权声级计测量同一声源得到的噪声声级基本相同，说明这一声源

有什么频谱特性？

12．工业现场常采用声功率级而不采用声压级对一台机器噪声水平进行衡量，为什么？

13．在露天环境及试车间内对一台汽车发动机的噪声进行现场测量时应注意哪些问题？

二、计算题：

某工作地点周围有5台机器，它们在该地点造成的声压级分别为95dB、90dB、92dB、88dB和82dB。求(a)5台机器在该地点产生的总声压级；(b)试比较第1号机停机与第2、3号机同时停机对降低该点总声压级的效果。

三、设计题：

1．设计一个振动频率特性测量系统框图。

2．设计一个系统动态特性测量系统框图。

（七）

一、选择题：

1．用涡街流量计进行流量测量时，与旋涡产生频率相关的因素有（）。(a) 计量频率的方法； (b) 流体的速度；

(c) 导压孔的直径； (d) 加热电热丝的电流；

(e) 旋涡发生器的形状。

2．下面是有关热线风速仪的说法，正确的有（）。

（a）热线风速仪不适合于测量平均速度；

（b）热线风速仪可以测量脉动速度；

（c）热线风速仪的动态特性与热线的几何尺寸有关；

（d）热线探头与流体之间的换热，在低流速时属于层流对流换热，在高流速时属于湍流对流换热；

二、简答题：

1．涡轮流量计由哪几部分组成，适用于什么场合？使用时要注意什么？

2．节流式流量计有哪些部分组成？标准节流装置有哪些部分组成？常用的标准节流件形

式和取压方式由哪些？标准孔板、喷嘴有哪些优缺点？

3．设计标准节流装置时，应根据什么工况来确定C或及？

4．对同一套节流式流量计所测的最大和最小流量比为多少？为什么？

5．当流体工作参数偏离设计值时，怎样对仪表指示值进行修正？

6．热线风速仪由哪些工作方式、各自特点？

三、计算题：

1．水以1.417m/s的流速流动，用毕托管和装有相对密度为1.25液体的U型管压力计来

测量。毕托管的校正系数为1.0，问压力计液体高度差。

2．空气流以91.44 m/s的速度流动，气流温度为15℃，密度，静

压为

100kPa，利用毕托管测量。计算由空气是不可压缩假设引起滞止点压力误差。3．由毕托管—U型管测量装置测得压差为19.72 kPa，绝对静压为100 kPa，空气流的温

度为15.1℃。设(a)空气可压缩；（b）空气不可压缩。计算空气流速。

4．一支毕托管放在直径为0.15m管道中，内有高压气体流过管道中心。当气流最大时，毕托管的差压是250kPa。根据下述已知数据：气体密度=5.0，

气流粘度=5.0Pa·s

（a）计算最大流速；

（b）估计最大质量流量；

（c）计算最大流量时的雷诺数