熱能與動力工程測試技術(shù)總結(jié)

1、第一章概述1. 測量：用特定的工具和方法， 通過試驗(yàn)的手段將被測物理量與另一同名的作為單位的物 理量的比較，以確定兩者之間的比值。2. 測量方法：直接測量（直讀法、差值法、替代法、零值法）、間接測量、組合測量3. 測量儀器按照工作原理分為三部分：感受器（傳感器）：直接與被測對象發(fā)生聯(lián)系，感知被測參數(shù)的變化，同時對外界發(fā)出 相應(yīng)信號。中間件（傳遞件）：信號傳遞及加工 效用件（顯示元件）：把被測量信號顯示出來4. 分類：標(biāo)準(zhǔn)儀器、范型儀器、實(shí)用儀器5. 測量儀器性能指標(biāo)（靜態(tài)）A.精確度：測量結(jié)果與真值一致的程度。J.100%Aa-Ab恒定度：儀器多次重復(fù)測量時，其指示值的穩(wěn)定程度。靈敏度：儀器指

2、針的線位移或角位移與引起這些位移的被測量的變化值之間的比例。 靈敏度阻滯：足以引起儀器指針從靜止到作微小移動的被測量的變化值。指示滯后時間：從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時間。第二章測量系統(tǒng)的動態(tài)特性1. 動態(tài)特性：表示測試系統(tǒng)的輸入信號從一個穩(wěn)定狀態(tài)突然變化到另一個穩(wěn)定狀態(tài)時，輸出信號的跟蹤能力。用以研究動態(tài)測量時的所產(chǎn)生的動態(tài)誤差，主要用以描述在動態(tài)測量過程中輸出量與輸入量之間的關(guān)系，或是反映系統(tǒng)對于隨時間變化的輸入量響應(yīng)特性。2. 傳遞函數(shù)：當(dāng)初始條件為 0時，線性系統(tǒng)輸出信號（時域）與輸入信號（時域）之比。（1）只是描述系統(tǒng)的動態(tài)性能，不說明系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，只要動態(tài)特性相

3、似，可以有 相似的傳遞函數(shù)。（2）僅描述動態(tài)特性，與輸入和初始條件無關(guān)。（3）組合系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：串聯(lián)環(huán)節(jié)、并聯(lián)環(huán)節(jié)、反饋聯(lián)接3. 基本測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：（1）零階測量系統(tǒng)：不管輸入量隨時間如何變化，系統(tǒng)的輸出不受干擾也沒有時間滯后，具有完全理想的特性。H(s)二丫(s)= X(s)boaobo y 二aox kx例如：位移式電位計(2) 階測量系統(tǒng):aiaoy(t) =b°x(t)dtH( s)=便二丄X(s) TS+1sY(s) Y(s) =kX(s)時間常數(shù).二旦ao穩(wěn)態(tài)靈敏度k = b°ao例如：熱電偶(3)二階測量系統(tǒng):d2 ydy/丄、a22 6a°

4、y(t)dtdtY(s)二 b)x(t)HXsTs2 2 'ns n2固有頻率r；0 ;阻尼比.二a打(2；贏)，均需合適的選取例如：測振儀4. 測量系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)：評價系統(tǒng)正確傳遞與顯示輸入信號的重要指標(biāo)。 典型輸入信號：階躍信號、正弦信號、脈沖信號、斜升信號。(1) 測量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)(時域)一階：階躍響應(yīng)為指數(shù)曲線，時間常數(shù)越小，達(dá)到穩(wěn)定值的時間短，得可靠的動態(tài)測量。二階：大阻尼.1,無過沖，無震蕩，過阻尼，曲線上升慢，響應(yīng)速度低。臨界阻尼=1。小阻尼 ；：:1，產(chǎn)生衰減震蕩，欠阻尼，曲線上升快，響應(yīng)速度高。-0時，呈無衰減的等幅正弦震蕩。最佳阻尼比.=0.6 : 0.8，提高相

5、應(yīng)速率又不產(chǎn)生震蕩，使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性。動態(tài)特性的評價指標(biāo)：穩(wěn)定時間ts和最大過沖量代(2) 測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)(頻域)頻率響應(yīng)：測量系統(tǒng)對正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。輸入x二X sin t ；輸出y = Ysin(t川中)頻率響應(yīng)函數(shù)：H(jw) =A(幅頻特性：輸出量對輸入量的幅值比B/A隨輸入信號的頻率的變化關(guān)系。相頻特性：相位差 '隨輸入信號的頻率的變化關(guān)系。第三章測量誤差分析與處理1. 誤差：測量值與被測量真值之差。誤差公理：任何測量中都存在誤差。 表示方法：絕對誤差=測量值-真值厶=1 -A相對誤差絕對誤差真值絕對誤差測量值引用誤差=測量值的最大絕對誤差儀表量程'V

6、100%誤差分類：（1）系統(tǒng)誤差特點(diǎn)：規(guī)律性、方向性、可減小或消除（大小和符號保持恒定，或在條件改變時遵循一 定規(guī)律變化，可以消除）。恒值系統(tǒng)誤差與變值系統(tǒng)誤差（線性系統(tǒng)誤差與非線性系統(tǒng)誤差）消除方法：消除產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源、用修正方法消除系統(tǒng)誤差。具體方法：交換抵消法、替代消除法、預(yù)檢法。分類：儀器誤差、安裝誤差、環(huán)境誤差、方法誤差、操作誤差、動態(tài)誤差。綜合：代數(shù)綜合法（代數(shù)和）、算術(shù)綜合法（絕對值）、幾何綜合法（均方根）。（2）隨機(jī)誤差特點(diǎn)：隨機(jī)性（大小和符號均不可預(yù)測），等精度多次測量正態(tài)分布。消除方法：多次測量取平均值。隨機(jī)誤差正態(tài)分布公理：單峰性、對稱性、有限性、抵償性。1 4誤差方

7、程 y ：- e2 標(biāo)準(zhǔn)誤差 匚=2 -標(biāo)準(zhǔn)誤差代表測量值在平均值周圍分布離散程度的特征數(shù)；其值越小，曲線形狀越尖銳,數(shù)據(jù)越集中；其值越大，曲線形狀越平坦，數(shù)據(jù)越分散。通常把"：lim =二3匚作為極限誤差。（3）過失誤差特點(diǎn)：無規(guī)律可循，可以避免。2. 隨機(jī)誤差nE li算術(shù)平均值-測量結(jié)果的最佳值：最接近真值的值。最佳值 ：L = 亠n最小二乘法（基本原理）：在具有同一精度的許多觀測值中，最佳值就是能使各觀測值 的誤差的平方和為最小。偏差補(bǔ)=h _ L誤差J = h _ An標(biāo)準(zhǔn)誤差（有限次）算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差算術(shù)平均值的極限誤差訕=_3S相對極限誤差=十 100%最后測得結(jié)果

8、：L二或L二 lim3. 可疑測量數(shù)據(jù)的剔除（過失誤差）（1）萊依特準(zhǔn)則（3二準(zhǔn)則）：測量次數(shù)趨于無窮大時采用。v=|li A 33?時，予以剔除。（2）格拉布斯準(zhǔn)則：測量次數(shù)較少，且最多只有一個異常值時，效果最佳。|vJ | _ LTli? - T（n,：.）時，予以剔除。（3） t檢驗(yàn)準(zhǔn)則：測量次數(shù)較少時采用。首先剔除一個可疑測量值然后按t分布檢驗(yàn)。Xj> K（n,&<?時，予以剔除。（4）狄克遜準(zhǔn)則：測量次數(shù)較少，尤其是要從測量列中迅速判別粗大誤差時采用。Xn風(fēng)% _X2Xn -人4Xj _x2r10%Xn _X1X1 _XnXn _X2X1 -XnX1 7 X2,X

9、nXn風(fēng)之X -X3Xn Xn/X1 -X3從小到大排列r21r22Xn _X2XXnjXn -X3X1 Xn/n乞7時使用心,8乞n乞10時使用1仁n乞13時使用心，n_14時使用加大于臨界值r0時予以剔除。選擇原則：可能存在多個異常值時，采用兩種以上的準(zhǔn)則交叉判斷，否則效果不佳。4. 隨機(jī)誤差計算（1）等精度測量計算步驟送lia計算h的平均值 L L ；nb.計算li的偏差i = h - L，計算'- i2以及二；c.計算標(biāo)準(zhǔn)誤差d計算算術(shù)平均值的均方根誤差S工丄?及極限誤差 jm=_3S ；Jne計算算術(shù)平均值的相對極限誤差Tim =于1°°% ；f得出被測量

10、的值L _歸或Lm ；g檢查“中有大于.Um者予以剔除，重新計算，或按萊依特準(zhǔn)則或格拉布斯準(zhǔn)則剔除可疑測量值，按上述步驟重新計算。(2) 非等精度測量“權(quán)”是在非等精度測量中用來評價測量結(jié)果質(zhì)量的標(biāo)志，數(shù)值越大，可信賴度越高。測量結(jié)果的權(quán)：p最佳值:6nRLii芻nv P加權(quán)算術(shù)平均值的均方根誤差:5. 間接測量的誤差計算(1)只進(jìn)行一次測量時相對誤差 一：max鼻一儀器本身的最大相對誤差;1 max -實(shí)測所示讀數(shù)可能出現(xiàn)的最大相對誤差;Am -實(shí)測時儀器所示讀數(shù)；A -儀器的滿刻度讀數(shù)。(2)多參數(shù)一次測量時相對誤差= y、：x ： z ' -'-w ，-.exczcw(3

11、) 多參數(shù)多次測量時2芒丫 2 22 2a標(biāo)準(zhǔn)誤差；、=()x ' () - zexcz記)y極限誤差(f冃乜2:w最佳值 Ly = f(Lx，Lz，Lw，)b算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差Sy2二('y)2Sx2ex極限誤差(iim)yy相對誤差G-im)y第四章傳感器的基本類型及工作原理1. 非電量電測系統(tǒng)包括：傳感器、信號調(diào)節(jié)裝置、記錄和顯示裝置。2. 傳感器：能感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置。 組成：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件。3. 電阻式傳感器：把被測物理量轉(zhuǎn)換成電阻變化的一種傳感器。 應(yīng)用：位移、形變、力、加速度、溫度、濕度。（ 1）金屬應(yīng)變式傳感器 -應(yīng)變片 工作

12、原理：應(yīng)變效應(yīng) -導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時，電阻值也 隨之產(chǎn)生相應(yīng)變化。應(yīng)變片：敏感柵（感受轉(zhuǎn)換） 、基底（保護(hù)） 、覆蓋層（保護(hù)） 、引出線（引出信號） 。 溫度補(bǔ)償：橋路補(bǔ)償、應(yīng)變片自補(bǔ)償。（ 2）半導(dǎo)體壓阻式傳感器（測壓力和加速度）-硅、鍺膜片工作原理：壓阻效應(yīng) -材料在受到應(yīng)力作用時，電阻率發(fā)生變化。（ 3）電位計式傳感器（測角位移和線位移） ：旋轉(zhuǎn)式和滑線式變阻器（4）氣敏傳感器（檢測氣體種類和氣體量） 工作原理：半導(dǎo)體氣敏元件與北側(cè)氣體接觸后，會造成半導(dǎo)體性質(zhì)的變化。（ 5）濕敏電阻傳感器（測濕度） ：電阻值隨空氣濕度發(fā)生變化。4. 電感式傳感器 工作原理：電磁感

13、應(yīng)效應(yīng) -利用線圈自感或互感的變化，將被測物理量轉(zhuǎn)換為線圈 電感量變化。應(yīng)用：位移、振動、壓力、流量。 分類：自感式電感傳感器、互感式電感傳感器（差動傳感器） 。 自感式：變氣隙式（位移） 、變截面式（線位移或角位移） 、螺管式（大位移） 。5. 電容式傳感器：將被測物理量轉(zhuǎn)換成電容量變化。 應(yīng)用：位移、振動、壓力、液面位置。 分類：變極板間隙型，常用對稱配置的差動式電容傳感器 變面積型，測大角位移或線位移 變介電常數(shù)型，如液位計6. 壓電式傳感器 工作原理： 壓電效應(yīng) -某些晶體物質(zhì)， 當(dāng)沿它的某個晶體軸施加力的作用時， 內(nèi)部會出 現(xiàn)極化現(xiàn)象，從而在表面形成電荷集結(jié)，電荷量與作用力的大小成正

14、比。 應(yīng)用：力、壓力、加速度等最終轉(zhuǎn)換成力的物理量。注意：為了增強(qiáng)輸出信號，往往是將多片壓電晶體組合在一起組成一個傳感器。 并聯(lián)組合，電荷作為輸出信號，電容大，時間常數(shù)大，測量緩變信號。 串聯(lián)組合，電壓作為輸出信號，電容小，時間常數(shù)小，測量瞬變信號。7. 磁電式傳感器 工作原理：導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生電動勢，將被測量變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的傳感器。 應(yīng)用：測線速度或角速度，轉(zhuǎn)速測量最常用傳感器之一。8. 熱電式傳感器：將溫度變化轉(zhuǎn)換成電量變化的傳感器。（1）熱電阻傳感器：溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻率變化。（2）熱電偶傳感器：溫度變化轉(zhuǎn)換為電動勢變化。 輸出電動勢的大小只取決于兩種金屬的性質(zhì)和兩端的溫度，與

15、其他無關(guān)。熱電偶基本性質(zhì)：均質(zhì)材料定律、中間導(dǎo)體定律、中間溫度定律、標(biāo)準(zhǔn)電極定律。 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償：冷端恒溫法、冷端補(bǔ)償器法、冷端溫度校正法、補(bǔ)償導(dǎo)線法。9. 光電式傳感器：將光信號準(zhǔn)換成電信號的傳感器（光電效應(yīng)）。光電效應(yīng)分為三類：外光電效應(yīng)-逸出電子，光電管、光電倍增管。內(nèi)光電效應(yīng)-電阻率改變，光敏電阻、光導(dǎo)管。 光生伏特效應(yīng)-產(chǎn)生電動勢，光電池、光敏晶體管。10. 霍爾傳感器工作原理：半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng) -在磁場中將被測量通過霍爾元件轉(zhuǎn)換為電量輸出。應(yīng)用：特別適用非接觸式測量。轉(zhuǎn)速測量、位移測量、接近開關(guān)。第五章溫度測量1. 溫標(biāo)：用來度量溫度高低的尺度。規(guī)定了溫度的零點(diǎn)和基本測量單位

16、。 華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際溫標(biāo)。2. 溫度計分類接觸式：感溫元件直接與被測對象相接觸，進(jìn)行充分的熱交換最后達(dá)到熱平衡。非接觸式：感溫元件不與被測對象相接觸，通過熱輻射進(jìn)行熱量交換。3. 接觸式溫度計（1）膨脹式溫度計：物質(zhì)體積隨溫度升高而膨脹。a. 玻璃管液體溫度計：全浸入式和局部浸入式。注意問題：零點(diǎn)漂移和露出液位的校正氏=訃t2 -右為溫度計液體的膨脹系數(shù)；n為露出部分液柱所占的讀數(shù)；匕為使用條件下外露部分空氣的溫度; t2為對于全浸入式溫度計為溫度計的示值，對于部分浸入式為標(biāo)定時外露部分空氣的溫度。b. 壓力式溫度計：密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體或液體受熱后壓力變化。c. 雙金屬溫度計：

17、線脹系數(shù)不同的金屬，溫度變化時產(chǎn)生與被測溫度成比例的變形。（2）熱電阻溫度計：導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化。常用：鉑熱電阻、銅熱電阻。（3）熱電偶溫度計常用：普通工業(yè)熱電偶、鎧裝熱電偶、薄膜熱電偶。 接觸方式：點(diǎn)接觸式、面接觸式、等溫線接觸式、分立接觸式。早接觸式溫度測量誤差正確反映被測溫度的條件：熱力學(xué)平衡條件、感溫元件溫度隨被測溫度實(shí)時變化。誤差來源及減?。篴. 安裝誤差：感溫元件與被測介質(zhì)形成逆流、處于流速最大處、感溫元件插入處附近的 管道或容器壁外有足夠絕熱層。b. 輻射引起的誤差：采用表面光滑的感溫元件保護(hù)套管，減小輻射傳熱系數(shù)；改善對流 傳熱條件，增大表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。c. 熱

18、傳導(dǎo)引起的誤差：管道外壁或保護(hù)套管座覆蓋絕熱材料以提高保護(hù)套管座的溫度、 增加感溫部分插入深度、采用較薄的保護(hù)套管。d. 高速氣流的溫度測量誤差：靜溫、動溫、總溫、有效溫度。e. 感溫元件的響應(yīng)：感溫元件的熱慣性、只是儀表的機(jī)械慣性。測量瞬時溫度時采用時間常數(shù)小的感溫元件，平均溫度時采用時間常數(shù)大的感溫元件。4. 非接觸式溫度計：利用測定物體輻射能的方法測定溫度。(1) 單色輻射式光學(xué)高溫計：禾U用亮度比較取代輻射出射度比較進(jìn)行測溫。"亮度溫度” 實(shí)際溫度：在波長為 m的單色輻射中，若物體在溫度 T時的亮度B,和Zu絕對黑體在溫度Ts時的亮度B0，相等，Ts稱為亮度溫度。分類：燈絲引

19、滅式光學(xué)高溫計：使用方便、靈敏度高、測量范圍廣， 主觀誤差大、測量不連續(xù)、也不能實(shí)現(xiàn)自動測量。光電高溫計：靈敏度高、測量范圍廣、響應(yīng)時間短、可實(shí)現(xiàn)自動測量與控制。 特點(diǎn)：靈敏度最高，比色溫度計次之，全輻射溫度計最低。(2) 全輻射高溫計：根據(jù)絕對黑體的全輻射定律式設(shè)計的高溫計。"輻射溫度” 實(shí)際溫度：溫度為T的物體全輻射出射度 M等于溫度為Ts的絕對黑體全輻射出射度 M。時，Ts稱為輻射溫度。特點(diǎn)：環(huán)境有雜質(zhì)時，受影響最大，光學(xué)溫度計次之，比色溫度計最小。(3) 比色高溫計：通過測量熱輻射體在兩個波長的光譜輻射亮度之比來測量溫度。“比色溫度”：溫度為T的物體在兩個波長下的亮度比值等于

20、溫度為Ts的黑體在同樣波長下的亮度比值時，Ts稱為比色溫度。分類：單通道光電比色高溫計、雙通道比色高溫計。特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，響應(yīng)快，可觀察小目標(biāo)，誤差最小，與實(shí)際溫度最接近。第六章壓力測量1. 壓力測量分類a重力與被測壓力平衡法：液柱式壓力計、活塞式壓力計。b. 彈性力與被測壓力平衡閥：彈簧管壓力計、波紋管壓力計、波紋管壓差計。c. 利用物質(zhì)某些與壓力有關(guān)的物理性質(zhì)進(jìn)行測壓：壓阻式傳感器、壓電式傳感器。(1)液柱式測壓儀表：U型管壓力計、單管壓力計、斜管微壓計。測量誤差來源：環(huán)境溫度變化、重力加速度變化、毛細(xì)現(xiàn)象、安裝誤差、讀數(shù)誤差。(2 )彈性測壓儀表：彈簧管壓力計、波紋管壓差計、膜式(膜片、

21、膜盒)壓力計。 測量誤差來源：遲滯誤差、溫度誤差、間隙和摩擦誤差。(3 )最高壓力表：常測量內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的最高燃燒壓力。機(jī)械式和氣電式。(4) 典型測壓傳感器：石英晶體壓電傳感器(瞬態(tài))、電容式差壓傳感器電阻應(yīng)變式傳感器、電感式傳感器、霍爾壓力式傳感器。2. 氣流總壓測量減小誤差：總壓管口無毛刺且避免光滑，感受孔軸線對準(zhǔn)來流方向。 選用原則：滿足條件前提下，結(jié)構(gòu)形式越簡單越好，具有較小尺寸。類型及特點(diǎn)：L型總壓管：制造簡單，加工簡易，不敏感偏流角小。圓柱形總壓管：可以做成很小的尺寸，不敏感偏流角小。帶導(dǎo)流套的總壓管：不敏感偏流角大大提高，受Ma影響大，頭部尺寸大。多點(diǎn)總壓管：梳狀總壓管（凸嘴式

22、、凹窩式、帶套型）。邊界層總壓管不敏感偏流角：測量誤差為速度頭1%的偏流角作為總壓管的不敏感偏流角：。范圍越大，對測量越有利。影響因素：結(jié)構(gòu)形式（半圓形感受頭最小、帶導(dǎo)流套的總壓管最大）偏流角不大時， Ma影響不顯著；較大時測量誤差隨 Ma增大而增大。3. 氣流靜壓測量壁面靜壓測量：壁面靜壓孔；流場靜壓測量：靜壓管。類型及特點(diǎn)：L型靜壓管（一維）：結(jié)構(gòu)簡單，加工容易， 軸向尺寸大，對流場干擾大，測量誤差大。圓盤形靜壓管（二維）：與圓盤平面方向不敏感，對氣流與軸線夾角極為敏感，加工精度要求高。帶導(dǎo)流管的靜壓管（三維）：不敏感偏流角大，可用于三元?dú)饬鳒y量， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難。4. 測壓儀表的標(biāo)定

23、靜態(tài)標(biāo)定：靜壓平衡原理。動態(tài)標(biāo)定：得到頻率響應(yīng)特性，確定其適用范圍和動態(tài)誤差等。對比法和激波管。第七章流速測量1. 皮托管測速技術(shù)、熱線（熱膜）測速技術(shù)、激光多普勒測速技術(shù)、粒子圖像測速技術(shù)。2. 皮托管測速技術(shù)皮托管：由總壓探頭和靜壓探頭組成，利用流體總壓與靜壓之差來測量流速。 主要測量對象為氣體，又稱風(fēng)速管或動壓管。原理：不可壓縮流體的伯努利方程。應(yīng)用場合：標(biāo)準(zhǔn)皮托管-一元流動，錐形探頭可避免脫體激波。笛形皮托管-測量尺寸較大的管道內(nèi)的平均流速。吸氣式、遮板式、靠背式皮托管-含塵量較高的氣流測量。二元-平面氣流；三元-空間氣流。三孔測速管：測量平面流動流速的大小和方向。三孔：一個總壓孔、兩

24、個方向孔。測量方法：將測速管探頭插入氣流之中，慢慢轉(zhuǎn)動干管，直到兩個方向孔的壓力相等。 孔開設(shè)原則：兩方向孔在同一平面上成直角，總壓孔在兩方向孔的角平分線上。流速大小:P3. 熱線（熱膜）測速技術(shù) 特點(diǎn)：幾何尺寸小、熱慣性小、靈敏度高。 應(yīng)用場合：微風(fēng)速（冷庫和空調(diào)房內(nèi)的風(fēng)速） 、脈動速度（燃燒室的湍流強(qiáng)度） 皮托管難以安裝的場合（邊界層、壓力機(jī)級間） 。 構(gòu)造：探頭（熱敏電阻材料） 、信號和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。熱線、熱阻 -機(jī)械強(qiáng)度高、可承受電流大、可用于液體或帶顆粒氣體流速測量， 響應(yīng)速度不及熱線探頭高。工作原理：熱平衡原理，溫度升高所產(chǎn)生的熱量等于流體帶走的熱量。f (I ,TW)。工作方式：

25、 恒溫式、恒流式 -因熱慣性影響， 可能存在相位滯后等缺點(diǎn)。 v =4. 激光多普勒測速技術(shù) 特點(diǎn)：對流場無干擾；輸出特性線性好，不需標(biāo)定； 測量精度不受除折射率外其他物理參數(shù)的影響；測量方向特性穩(wěn)定； 空間分辨率高、無慣性，因而頻響特性好； 測速范圍廣；可測量逆流現(xiàn)象中循環(huán)流的湍流速度成分。 價格昂貴、操作復(fù)雜、需在被測流體中加入散射微粒、需設(shè)置激光觀測窗口。 工作原理：激光多普勒效應(yīng)現(xiàn)象 -激光照射到跟隨流體一起運(yùn)動的微粒上時， 微粒散射的散射光頻率將偏離入射光頻率。 方法：直接檢測法、外差檢測法（參考光束系統(tǒng)、單光束系統(tǒng)、雙光束系統(tǒng)） 散射粒子基本特性：能很好的跟隨流體運(yùn)動、高的散射效率

26、、良好的物理化學(xué)性質(zhì)。 應(yīng)用場合：湍流的脈動速度和時均速度； 不定常流和脈動流中一點(diǎn)的持續(xù)測量； 渦旋流、燃燒流、分離流、兩相流等復(fù)雜流場。5. 粒子圖像測速技術(shù)：利用示蹤粒子的圖像來測量流體速度。 特點(diǎn)：能夠測量瞬時速度信息、包括流體流動中的小尺度結(jié)構(gòu)、對流場無擾動。第八章流量測量1. 流體：具有流動性能的物質(zhì)，氣體與液體的總稱。 流量：單位時間內(nèi)通過某有效流通面積的流體數(shù)量。質(zhì)量流量、體積流量。 累計流量：某一段時間間隔內(nèi)通過某流通面積的流體總量。 平均流量：累計流量除以相應(yīng)的時間間隔。 選用原則：被測流體介質(zhì)的性質(zhì)、工況條件、用途、其他如安裝和振動條件。2. 流量計類型（1）容積型流量計

27、：工作原理簡單，測量結(jié)果受流動狀態(tài)影響較小，精確度高； 適合測高粘度、低雷諾數(shù)的流體。不宜用于高低溫和臟污介質(zhì)的流量測量。 如橢圓齒輪流量計、腰輪流量計。（2）速度型流量計：有良好使用性能，可用于高壓高溫流體測量，精度較高； 測量結(jié)果受流動條件的影響很大。如節(jié)流式流量計、轉(zhuǎn)子式流量計、渦流式流量計、電磁流量計、超聲流量計。（3）質(zhì)量型流量計：直接型、推導(dǎo)型、溫度壓力補(bǔ)償型。3. 節(jié)流式（差壓式）流量計（1）工作原理：當(dāng)流體流經(jīng)管道中的急劇收縮的局部截面時，將產(chǎn)生增速降壓的節(jié)流現(xiàn)象，于是在節(jié)流件前后形成壓差，通過壓差計檢出，并與流體的質(zhì)量流量或體積流量有一定的數(shù)值關(guān)系。（2）組成：節(jié)流裝置、導(dǎo)壓

28、管、壓差計。a.節(jié)流裝置節(jié)流元件：噴嘴、孔板、文丘里管。標(biāo)準(zhǔn)取壓方式：角接取壓（孔板和噴嘴）、法蘭取壓（孔板）另有：理論取壓、管接取壓、徑距取壓。使用條件（流體）：流體在圓管內(nèi)流動，并且充滿和連續(xù)地流經(jīng)管道； 流體是單向的，并且在流經(jīng)節(jié)流裝置時不發(fā)生相變； 流速穩(wěn)定，無旋渦，流量隨時間緩慢變化。（3）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，價格低廉； 應(yīng)用范圍極廣泛，所有單相流體和部分混相流體。壓損大，精確度低，現(xiàn)場安裝條件要求高； 引線裝置等薄弱環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生信號失真等故障。4. 渦輪流量計（1）工作原理：被測流體流經(jīng)渦輪并推動其轉(zhuǎn)動，高導(dǎo)磁性渦輪葉片周期性的通過永久磁鐵，使磁路的磁阻發(fā)生相

29、應(yīng)變化，導(dǎo)致通過感應(yīng)線圈的磁通量變化，在線圈中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢，從而輸出交流電脈沖信號。f = nz qv f。K（2） 基本特性：線性特性、壓力損失特性（機(jī)械阻力和粘滯阻力）。（3）影響因素：粘度、密度、壓力、溫度、流動狀態(tài)。（4）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，使用高壓測量； 輸出脈沖頻率信號，適合總量計量及計算機(jī)輸出；需定期校驗(yàn)，且流體物性對儀表特性影響大，被測介質(zhì)清潔度要求高； 不適于脈動流和混相流測量，受來流速度畸變和旋轉(zhuǎn)流影響大。5. 光纖流量計分類：光纖差壓式流量計、光纖膜片式流量計、光纖卡門渦街式流量計。6. 超聲波流量計工作原理：基于超聲波在介質(zhì)中的傳播速度與該介質(zhì)的流動速度有

30、關(guān)的現(xiàn)象。分類：時間差法、相位差法、頻率差法。特點(diǎn)：非接觸測量，不擾動流體的流動狀態(tài)，不產(chǎn)生壓力損失； 不受被測物體物理、化學(xué)特性的影響；輸出特性呈線性。7. 質(zhì)量流量計第九章液位測量1. 差壓式液位計：常應(yīng)用鍋爐汽包水位測量。也P工作原理：不可壓縮流體的靜力學(xué)原理。H =匚。Pg2. 電容式液位計 （1）測量導(dǎo)電液體：利用傳感器兩電極的覆蓋面積隨被測液體液位的變化而變化，從 而引起電容量變化的這種關(guān)系測量液位。不適合粘度大的液體。 電極：不銹鋼棒和容器、不銹鋼棒和液體。（ 2）測量非導(dǎo)電液體：被測液體液位變化時傳感器兩電極之間充填介質(zhì)的介電常數(shù)發(fā) 生變化，從而引起電容量變化的特性。電極：兩不

31、銹鋼棒。3. 電阻式液位計 （1）電接點(diǎn)液位計：利用液體與蒸汽之間導(dǎo)電特性（電阻值）的差異進(jìn)行液位測量。 適用場合：變參數(shù)運(yùn)行工況的鍋爐汽包水位測量； 輸出信號時非連續(xù)的，不能用于液位連續(xù)測量。誤差大小取決于電接點(diǎn)的安裝距離。 電接點(diǎn)氖燈液位計、電接點(diǎn)雙色液位計、數(shù)字式電接點(diǎn)液位計。（ 2）熱電阻液位計：利用液體和蒸汽對熱敏材料傳熱特性不同而引起熱敏電阻變化的 現(xiàn)象進(jìn)行液位測量。通過測定熱絲電阻值的變化判斷液位高低。 適用場合：液位報警傳感器（定點(diǎn)式電阻液位計） 。4. 光纖液位計（定點(diǎn)式） 特點(diǎn)：高靈敏度；優(yōu)異的電磁絕緣性能和防爆性能。 （1）全反射型光纖液位計：根據(jù)傳感器輸出信號的強(qiáng)弱判斷

32、液位高低。 應(yīng)用場合：液位的測量與報警；不同折射率介質(zhì)分界面的測定； 易燃、易爆、具腐蝕性介質(zhì)的測量；測量液體組分含量或小氣泡含量； 不宜測對敏感元件有粘附性的液體。（2）浮沉式光纖液位計 特點(diǎn)：可用于液位的連續(xù)測量，特別適用于易燃易爆介質(zhì)液位測量-安全型傳感器。第十章轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率測量1. 轉(zhuǎn)速測量：接觸式、非接觸式。a接觸式轉(zhuǎn)速表：構(gòu)造簡單，精度較差，用于能量損失可以不計且精度要求不高的場合。 離心式轉(zhuǎn)速表：離心力器件產(chǎn)生離心力，克服彈簧反作用力推動指示機(jī)構(gòu)工作。 磁性轉(zhuǎn)速表：回轉(zhuǎn)圓盤在旋轉(zhuǎn)磁場中感應(yīng)出電渦流而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變化，帶動指針偏轉(zhuǎn)。 電動轉(zhuǎn)速表：被測轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器帶動發(fā)送器發(fā)電產(chǎn)生

33、電動勢。 定時轉(zhuǎn)速表：一定時間內(nèi)通過累計轉(zhuǎn)數(shù)來測速。b非接觸式轉(zhuǎn)速表：結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，不消耗轉(zhuǎn)矩，精度高。 光電式轉(zhuǎn)速傳感器：利用光電元件對光的敏感性測速。投射式和反射式。 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器：結(jié)構(gòu)簡單，無需專門電源設(shè)備，測速范圍廣， 脈沖信號不因轉(zhuǎn)速過高而減弱。2. 轉(zhuǎn)矩測量：傳遞法、平衡力法、能量轉(zhuǎn)換法。a. 傳遞法：通過測量變形、應(yīng)力或應(yīng)變來測量轉(zhuǎn)矩。變形型、應(yīng)力型、應(yīng)變型。b. 平衡力法（測功機(jī)中轉(zhuǎn)矩測量典型方法）：勻速轉(zhuǎn)動的動力機(jī)械的傳動軸對外輸出一定大小的轉(zhuǎn)矩時， 機(jī)殼上必然作用大小相等、 方向相反的平衡力矩， 測量機(jī)殼上的平衡 力矩獲得傳動軸上的工作力矩。常用轉(zhuǎn)矩測量方法：鋼鉉轉(zhuǎn)矩測

34、量儀、光電式轉(zhuǎn)矩測量儀、光學(xué)式轉(zhuǎn)矩儀、 磁電式轉(zhuǎn)矩儀、應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩儀、磁致伸縮式轉(zhuǎn)矩儀。3. 功率測量（ 1）通過電功率測量。 （2）通過轉(zhuǎn)矩間接測量：用轉(zhuǎn)矩儀測量轉(zhuǎn)矩、用測功機(jī)作為負(fù)載進(jìn)行功率測量。 測功機(jī)分類：水力測功機(jī)、磁粉測功機(jī)、 電力測功機(jī)（直流電力測功機(jī)、交流電力測功機(jī)、電渦流測功機(jī)） 直流電力測功機(jī)的控制方式：負(fù)荷電阻控制方式、自動饋網(wǎng)控制方式。 測中小功率的動力機(jī)械。交流電力測功機(jī)： 三相同步電機(jī)測功機(jī)、 繞線式異步電功測功機(jī)、 無轉(zhuǎn)向器電功測功機(jī)。 大功率動力機(jī)械功率測量。電渦流測功機(jī)的控制方式：恒轉(zhuǎn)速控制、比例控制、恒電流控制。 轉(zhuǎn)速范圍和功率范圍寬，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。測功

35、機(jī)選型依據(jù)：工作范圍、測量精度、響應(yīng)速度、工作穩(wěn)定性、低速制動性。 電力測功機(jī)響應(yīng)速度快于水力測功機(jī)，直流和交流快于電渦流測功機(jī)。 電渦流測功機(jī)低速制動性最好，直流電力測功機(jī)次之，比水力測功機(jī)好。第十一章氣體組分測量與分析1. 色譜分析儀基本原理： 被分析的混合物在流動相的推動下， 流經(jīng)一根裝有固定相的色譜柱， 由于固 定相對不同組分具有不同的吸附能力或溶解能力， 混合物經(jīng)過色譜柱后， 各組分在流動 相和固定相中形成的含量分配關(guān)系不同， 最終導(dǎo)致從色譜柱中流出的時間不同， 達(dá)到組 分分離的目的。分類：液相色譜分析儀、氣相色譜分析儀組成： 載氣源 （輸送被測混合物） 、色譜柱（分離各種組分） 、檢測器 （完成含量測定） 。 檢測器分類：熱導(dǎo)檢測器（CO和CC2）、氫火焰電離檢測器（HC）。2. 紅外氣體分析儀（比較分光和不分光） P2133. 氧含量測量：磁性氧量分析儀、氧化鋯氧量分析儀。 氧化鋯氧量分析儀工作原理： 利用氧化鋯濃差電池所形成的的濃差電動勢與氧含量之間 的量值關(guān)系進(jìn)行測量。4. 氮氧化物含量測量：化學(xué)發(fā)光法 -利用 NO-O3 反應(yīng)體系的化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象。5. 煙度測量（ 1）透光式：利用煙氣對光的吸收作用，測量光從煙氣中的透過度來確定煙度。哈特里奇煙度計（部分煙氣）