建环测试技术--思考题

建环测试技术

第一章

思考题

1.按照测量手段和测量方式进行分类，测量通常分为哪几种类型？

按测量手段分类

a)直接测量

b)间接测量

c)组合测量

按测量方式分类

d)偏差法

e)零位法

f)微差法

2.测量系统由哪几个环节组成？

测量系统：由被测对象和测量设备组成。

测量设备：一般由传感器、变换器、显示装置、传输通道组成。

3.仪表的性能指标有哪些？

量程范围、仪表精度、稳定性（稳定误差）、输入电阻、灵敏度、线性度、动态特性

4.如何进行仪表的正确选择？

综合考虑因素：

①被测量本身的特性；

②被测量的准确度；

③测量环境；

④现有测量设备。

在此基础上选择合适的测量仪表和正确的测量方法。

5.简述误差来源及系统误差、随机误差、粗大误差。

误差来源：

1）方法误差（=理论误差）

通过理论分析和计算或改变测量方法来消除。

2）仪器误差

正确选择测量方法、仪器；减小数字仪器的量化误差。

3）人身误差

提高测量者操作技能、工作责任心；选择更合适的测量方法；采用数字显示器等。

4）影响误差

精密测量时，需据测量现场各环境影响数值求出其影响误差。

系统误差：凡是误差的数值是固定的或者按照一定规律变化的误差。

随机误差：在测量过程中存在许多随机因素对测量造成干扰，使测得值带有大小和方向都难以预测的

测量误差。

粗大误差：明显歪曲测量结果的误差。

第二章

思考题

1.温标及温标三要素。、

温标：“标准尺子”－保证温度量值的统一和准确。

三要素（温度计、固定点、内插方程）

2.膨胀式温度计的工作原理？

利用液、气体的热膨胀及蒸气压力变化

3.热电偶的热电效应、两个电势、四个应用定则及其在实际测温中的意义。

（1）测温原理（热电效应）

a)两种不同导体A和B连接在一起构成闭合回路

b)当1与0两点温度不同时，回路中产生热电动势

c)热电动势除了与材料A和B有关，仅与T0和T1有关，若固定T0，则可测量T1。

（2）接触电势－Peltier效应、温差电势－Thomson效应

（3）四个应用定则：

①均质材料定则：由同一均质导体（电子密度处处相等）组成的闭合回路中，不论导体的截面、长度以及温度分布如何，均不产生热电势。

②中间导体定则：在热电偶回路中接入第三种导体，只要与第三种导体相连接的两端温度相同，则接入第三种导体对热电偶回路总热电势没有影响。利用中间导体定则，接入电压表电动势的测量。

③中间温度定则：热电偶在两接点温度为T、T0时，热电势等于该热电偶在两接点温度分别为T、TN和TN 、T0时相应热电势的代数和。

④连接导体定则：若热电偶电极材料A和B分别与连接导线A’和B’相连，接点温度分别为T、TN和T0，则回路总电势等于两个热电势之和。

4.热电偶温度计测温原理，有哪几部分组成，各部分作用是什么，为什么要做冷端补偿及其常用方法？组成：测量端，参考端，正极、负极。

补偿：

（3）做冷端补偿的原因

只有冷端温度保持恒定，热电偶输出的电势才是热端温度的单值函数。

（4）补偿方法

在使用时，由于现场条件等原因，冷端温度不能维持恒定，则需做补偿处理。

①计算修正法来恒定冷端温度；

②用冰瓶或恒温器来做冷端恒温器。

③自动补偿电桥和专用集成芯片等其他补偿方法。

5.热电偶温度计选用原则、产生误差的原因。

误差

热交换引起的误差（没有达到热平衡）

分度误差

冷端温度引起的误差

补偿导线热电特性造成的误差

测量线路和显示仪表的误差

其他误差（套管积尘、热电偶材质变化、绝缘电阻下降、电磁感应影响等）

6.热电阻的电阻温度特性、常用的几种测量电路。

电阻特性

a)负温特性（ NTC），α比金属热电阻的大10～100倍

b)灵敏度高，易于测量

c)体积小，珠状或线状，惯性小

d)非线性，互换性差

e)常用铁、镍、锰、钴、钼、钛、镁等复合氧化物高温烧结而成

f)一般不能用于高温环境，<350℃（-40～350℃）

常用的几种测量电路：平衡电桥二线法、平衡电桥三线法、不平衡电桥、数字表法（四线法）

7.热电阻温度计测温原理、选用原则、产生误差的原因？

测温原理：导体或半导体的电阻率与温度有关，对于一个给定电阻，其电阻值是温度的单值函数，因而可以通过测量电阻值来推算温度

选用原则

测温范围

测温准确度

测温环境：合理选套管材料、形状、尺寸。

成本

系统误差

线路电阻: 测准、调准，使RW=定值；三线接法；

其他干扰：传感器与变送器一体化。

8.辐射测温的基本原理。答：普朗克定律

第三章

思考题

1、简述干湿球湿度计、露点湿度计、高分子湿度计的工作原理。

干湿球湿度计：干湿球温度差效应。

露点湿度计：被测湿空气等湿冷却?水蒸气饱和、凝结?所对应的温度。

高分子湿度计：

高分子电容式

1）感湿膜吸附或释放水分子，使其电容发生变化。

2）电容的变化与湿度基本呈线性

3）有很小的电阻温度系数（受环境温度影响小）；

高分子电阻式

1）感湿膜为固体电解质，吸附或释放水分子使电阻发生变化

2）电阻的变化与湿度非线性

3）有电阻温度系数（需温度补偿）

2、简述氯化锂电阻湿度计的工作原理及其应用特点。

结构

1）两根平行铂丝构成电极

2）绕在绝缘板或绝缘柱

3）两极间均匀附着氯化锂溶液

特点：

应使用交流电测量电阻

为防止直流电电解氯化锂溶液。

最高使用温度不大于55℃

为防止氯化锂溶液蒸发

每一传感器的测量范围较窄

表面不能沾水

精度较高：2～5%

吸湿快(10s)，放湿慢(50s)

长期稳定性极强（结露时易失效）。

3、以下哪种湿度计不能作为电动湿度传感器：干湿球湿度计、氯化锂电阻式湿度计、电容式湿度计。

答案应该是毛发传感器

4、P116第5题。

第四章压力测量

思考题

1、试述压力的定义。何谓大气压力、绝对压力、表压力和真空度？

压力：垂直作用于物体表面上的力。

表压力

压力仪表指示的压力值

表压力=实际压力值 - 大气压力，是一个相对值。

表压力可正可负，负时其绝对值称真空度。

表压力可正可负，负时其绝对值称真空度。

2、一个密闭容器在海口市被抽成真空为 30kPa ，将其运抵吉林市后，问这时真空值有否变化？为什么？变化，当地大气压力变化了。

3、判断下述几种测压仪表中哪些在测压时其示值不受重力加速度的影响： U 形管液体压力计、单管液

体压力计、斜管式液体压力计、弹簧管压力计、波纹管压力计、膜片压力计、压电式压力计、压阻式压力计、应变式压力计。

4、试分析液柱式压力计测量准确度和精确度的主要因素是哪些？

温度变化的影响——封液的密度变化

重力加速度的影响——海拔高度和纬度变化的影响

毛细管现象的影响

表面弯月型，通过加大管径d来消除

酒精：d≥3mm，水、水银：d≥8mm

安装、读数方面的影响

安装垂直，读数切线持平

5、何谓霍尔效应？在霍尔压力传感器中怎样实现压力－霍尔电势的线性转换？

霍尔效应：半导体薄片置于磁场，通恒定电流、带电粒子在洛伦兹力下偏离运动轨迹，正负电荷累计在薄片两侧，形成电势差的物理效应。

霍尔电势与IB成正比。将弹簧管压力表的位移量转换为通过霍尔片的电流I或霍尔片所处的磁感应强度B，可得霍尔电势。

6、何谓压电效应？试以压电晶体石英为例，说明压电式压力传感器的测压原理，并分析该传感器更适合

用于测量瞬时压力和动态压力的原因。

压电效应

●在受压时表面产生电荷，电荷量Q与所受压力F成正比； Q I或U输出

由于晶体边缘上存在漏电现象，因此不能用于稳态测量

7、压力仪表的选择原则？

考虑：

被测介质的物理化学性质；

测压范围、测试精度要求；

使用环境。

8、简述取压口的选择及压力、压差计的安装要求。

1）取压口的选择

取压口位置

稳定无涡流区（直线管段，避开拐弯、分叉等）。

除了被测介质以外，不接触其它物质

不易堵塞

取测点位置

气：上部——防堵

汽：侧上部——防堵，防液，防气

液：侧下部——防堵，防汽

取压孔形状

孔径小、与壁面垂直、孔口无毛刺

3）安装

位置：易于检修、观测处

避开热源、振源：隔热板（防热辐射）、回转冷凝管（防冲击）

压力波动频繁：设阻尼装置

测腐蚀介质：设隔离罐（被测介质与测压仪表不接触）

校正：测液体的较小压力时，若仪表与取压口不在同一水平高度，应做被测液液注静压校正。

9、单管压力计的宽容器内径D=50mm，细管的内径d＝5mm，试计算：①求未考虑宽容器液面变化时所产生

的相对误差；②为了使该误差不超过0.25％，设肘管内径不变，问宽容器的内径应为多少？

第五章物位检测

思考题

1. P147第1题。电容式液位计不受

2．采用差压变送器测量液位，哪些情况下需要零点迁移，什么是零点迁移？

3．超声波液位计的发射器通常采用较高频率的超声脉冲，这样做的好处是什么？

减小单位时间内超声波的发射能量，减小空化效应、温升效应等，节约仪器能耗，提高超声波脉冲峰值，提高测量精度。

4．超声波液位计的超声波传播速度的补偿方法有哪些？具体如何实现？

温度补偿: 已知v=f(t) ?测出温度t?自动补偿

设置校正具：测出介质中实际v

第六章 流速及流量测量

思考题

重点：毕托管测流速、孔板测流量、电磁流量计、超声波流量计。 1、下列原理中不能用于速度测量的是（C ）。

A ．散热率法

B ．动压法

C ．霍尔效应

D ．激光多普勒效应 2、不需要借助压力计测量流速的仪表是（ A ）。

A ．热电风速仪

B ．毕托管

C ．圆柱型三孔测速仪

D ．三管型测速仪 5、标准节流装置的流量系数，通过下列哪种方式确定（B ）。

A. 理论计算

B. 实验

C. 节流件开孔直径

D. 流体密度 6、常用的速度式流量计有（ACD ）：

A. 涡街流量计

B. 腰轮流量计

C. 超声波流量计

D. 涡轮流量计 7、标准孔板的取压方式有（ ABCD ）：

A. 理论取压

B. 角接取压

C. 损失取压

D. 法兰取压

E. 喉部取压 8、 标准节流装置测量流体流量的理论基础是流体流动的（连续性）方程和（伯努利）方程。 9、标准节流件的直径比 β 越小，则（ ACD ）。 A ．流量测量越准确 B ．流体的压力损失越小 C ．要求水平直管段越长 D ．流体的压力损失越大 10、涡轮流量计输出 ___________ 信号（ B ）

A ．模拟

B ．数字

C ．电流

D ．电压 11、为何热线风速仪要分为恒流式与恒温式两种？

热线式风速仪是利用被加热的金属丝置于被测流体中，利用发热的金属丝的散热效率与流体流速成正比的特点，通过测定金属丝的散热率来获得流体的流速。由I2WRWRF=(a ’+b ’un)(RW-RF)可知，流体的速度只是流过热线电流和热线电阻的函数，只要固定电流和电阻两个参数中的任何一个，就可以获得流体速度与另一参数的单值函数关系。因此可以有这两种形式的热线风速仪。（自己照书写的）

12、P184第1、7、10、14、16、18

作业

1、按测量原理分，流速的测量方法有哪些？

机械法 ：原理，空气流过转杯或叶轮时，推动叶片转动。根据叶片转速?空气流速。 散热率法 原理：热线散热率与空气流速的关系 动压法 原理：

激光多普勒测速：原理

利用随流体运动的微粒散射光的多普勒效应?速度

发射的激光（f0 ）?粒子将接收到的光波向外散射?光接收器接收散射光（fs ） ?计算

fD ?u

2、简述毕托管（动压法）测量流速的原理，试分析毕托管和均速管在流量测量中的应用及其自身特点。 毕托管 原理：伯努利方程

可同时测得流体总压和静压之差的复合测压管称为毕托管，测得流体的总压和静压，然后利用公式计算得到流体速度。

特点：结构简单，使用、制造方便，价格便宜，坚固可靠，精度高。 毕托管测量的是空间某点处的平均速度，它的头部尺寸决定了它的空间分辨率 均速管：测量平均动压，即测量平均流速

3、转子流量计的测量准确度受哪些因素的影响？

流体的温度、密度、压力等；安装方向；介质流向。（适合小流量测量）

4、何谓标准节流装置？常见的标准节流件有哪几种？相应的取压方式是什么？

课本163.节流装置是指节流元件、压差取出装置和节流元件上、下游直管段的组合体，标准节流装置：工业上常用的标准化了的节流装置。

标准孔板——角接取压、法兰取压 标准喷嘴——角接取压 文丘里管——角接取压 5、P185第22、25题

25据下列流量测量要求，选择最合适的流量测量仪表 （1）含杂质的导电液体流量； （2）流速较低的清洁汽油流量；

（3）最大流量和最小流量变化为1：9的水流量； （4）流量变化不大，Re 较大的蒸汽流量；

（5）在现场测量冷却水系统不允许停运的空调用冷却水流量。

答：（1）电磁流量计（可测含有固体颗粒、纤维、腐蚀性的导电液体）； （2）椭园齿轮或腰轮流量计（流速较低的清洁）

（3）涡街流量计、电磁式、涡轮流量计、转子流量计 （量程比大） （4）涡街流量计（可测气体、液体及蒸汽的流量、雷诺数大于60）。 （5）超声波流量计（不需在管道上开测孔）。

第七章 热量测量

思考题

1. 热阻式热流传感器的工作原理是什么？将热流传感器与热电势的关系看成线性关系的条件是什么？ 课本186. 傅里叶定律：

t

q x

λ

?=-?

条件：用热电偶测量两等温面的温差，并且所用热电偶在被测温度变化范围内

2.热流传感器的安装方法有哪几种？分析热流计采用埋入式和粘贴式安装方法测量墙体热阻，所带来的误差。

埋入式，表面粘贴式，空调辐射式

3.画出热量表组成框图，简述热水热量表的工作原理。根据热水热量表各个组成部分，提出热量表的安装使用要求。（课本191）

4.热水热量表的校准方法有哪几种？分析各种方法的优缺点。

校准方法

1.分量校准：流量、温度传感器，计算器分别校准

2.总量校准：整体表按热量校准