热能与动力机械测试技术 - 作业题

《热能与动力机械测试技术》作业习题（一）

第一章概述

1-1 什么是测量？

1-2 按照得到最后结果的过程不同，测量方法可分为哪三类？ 1-3 什么是直接测量？什么是间接测量？什么是组合测量？ 1-4 对于稳态物理量，直接测量时常用的方法有哪几种？ 1-5 对于非稳态和瞬变参数应如何测量？

1-6 什么是模拟测量？什么是模拟测量系统，它的优缺点是什么？ 1-7 什么是数字测量？什么是数字测量系统，它的优缺点是什么？ 1-8 模拟信号与数字信号的区别是什么？

1-9 按工作原理，测量仪器一般包含哪三个部分？ 1-10 作为仪器的感受件必须满足哪三个条件？ 1-11 作为仪器的中间件可以完成哪四项任务？

1-12 仪器的效用件的作用是什么？它可以分为哪些种类？

1-13 测量仪器按用途可分为哪几类？范型仪器、试验室用仪器和工程用仪器的

特点和使用要求是什么？ 1-14 测量仪器的主要性能指标有哪些？ 1-15 测量仪器如何表示其准确度的级别？ 1-16 选用仪器时应遵循哪两条基本规则？

第二章误差理论及应用

2-1 测量的四要素是什么？测量误差分析的作用是什么？

2-2 什么是误差？一般可将测量误差分为哪三类？各类误差有哪些特点？ 2-3 系统误差的产生原因有哪些？消除系统误差有哪些方法？ 2-4 系统误差的综合的常用方法有哪三种？各有何特点？ 2-5 符合正态分布的随机误差具有哪四个特征？

2-6 剔除可疑测量值的准则有哪几种？一般地选择原则是什么？

2-7 叙述直接测量量的随机误差计算方法（包括计算步骤和计算公式）。 2-8 在某发动机处于稳定工况下，对输出转矩进行了10次测量，得到如下测定

值：14.3，14.3，14.5，14.3，13.8，14.0，14.4，14.5，14.3，14.0N·m。

试表达测量结果。

2-9 叙述间接测量量的随机误差计算方法（包括计算步骤和计算公式）。 2-10 用水力测功机测量发动机输出的功率。摆锤秤量程为0~1600N，转速表量

程为0~2400r/min，精度均为一级，水力测功机常数C=7.498×10-5。在某

一时刻，摆锤秤读数F=510N，转速n为1210 r/min。试表达测量结果。

第三章试验设计与数据整理

3-1 叙述正交试验设计的基本步骤和直观分析方法。

3-2 在测量和数值计算中，应如何正确地表示结果？

3-3 叙述有效数字的十项计算法则（特别是四则运算和位数变换）。 3-4 试验数据的表示方法有哪三种，各有何特点？ 3-5 试验数据的图示法应遵循哪些规则和步骤？

3-6 叙述试验数据的一元线性回归分析法和多项式回归分析法。

3-7 在一定的径向载荷下，对某汽车轮胎的气压p和静力半径r进行了测量，

测得的数据如下： P(×105Pa) r(mm) 1.0 633 1.2 635 1.4 637 1.5 639 1.6 641 1.8 643 试确定轮胎的静力半径r与气压p之间的经验公式。 3-8 某型汽车等速油耗试验数据如下： v(km/h) 25 Q(L/100km) 22.5 试确定其回归方程。

30 35 40 45 50 22.4 22.5 24.5 26.8 28.9 55 60 70 32.5 34.9 42.0 第四章传感器的基本类型及其工作原理

4-1 电测法与机械测量法相比具有哪些优点？

4-2 电位计式传感器的输出特性是怎样的？如何防止产生大的非线性误差？ 4-3 为什么应变片传感器由于温度变化会引起很大的虚假应力？如何消除？ 4-4 应变片传感器的温度补偿方法有哪几种？补偿原理是什么？ 4-5 热电阻传感器的测温原理是什么？

4-6 各种类型的电感式传感器的工作特点是怎样的？ 4-7 为什么在实际应用中常采用差动式电容传感器？

4-8 什么是压电效应？压电传感器与测量电路是如何进行特性匹配的？ 4-9 说明在内燃机试验中磁电式传感器的应用实例。

4-10 热电偶的四条基本定律是什么？如何指导实际应用？

4-11 为什么要进行热电偶的冷端温度补偿？如何进行冷端温度补偿？ 4-12 试举例说明光电传感器的五种应用型式。

第五章温度测量

5-1 使用玻璃管液体温度计时应注意哪两个问题？ 5-2 测温元件的受热与散热途径有哪些？

5-3 对测温元件的安装主要有哪四个方面的要求？

5-4 试分析温度测量误差的五项主要来源及减小方法。 5-5 什么是温度计的时滞现象？它是由哪两种因素造成的？ 5-6 不同类型的温度计是如何进行标定的？

第六章压力测量

6-1 试分析液柱式压力计的测量误差来源及修正措施。 6-2 试分析弹性式压力计的测量误差来源 6-3 测录内燃机示功图有何作用？

6-4 在内燃机测试中常用哪三种方法确定上止点相位？ 6-5 在示功图测录中常用哪三种方法测定转角信号？ 6-6 试对示功图测录过程中的误差进行分析。

第七章流速测量

7-1 为什么在内燃机测试中流速测量具有重要的意义？

7-2 目前常用的流速测量方法有哪三种？它们的技术特点是什么？

第八章流量测量

8-1 流量测量中的常用单位有哪些？它们之间如何换算？如何进行量值大小的

比较？ 8-2 目前所使用的流量计主要有哪三大类型？各有何特点？ 8-3 流量计选型的一般性准则是什么？

8-4 差压式流量计、转子流量计和涡轮流量计的工作原理是怎样的？测量结果

如何修正？

第九章液位测量

9-1 液位测量的主要方法和相应的测量仪表有哪些？ 9-2 液位测量方法的选择依据是什么？

第十章转速和功率测量

10-1 光电式与磁电式转速传感器的工作原理是什么？并比较其技术特点。 10-2 常见的转速测量仪器有哪几种类型？各有何应用特点？ 10-3 测功机由哪几部分组成？各有何作用？

10-4 常用的测功机有哪几种？平衡式测功机的工作原理是怎样的？ 10-5 简述直流电力测功机的工作原理和两种负载控制方式。

10-6 试绘制直流电力测功机的特性曲线并作分析说明。 10-7 简述电涡流测功机的工作原理和技术特点。 10-8 简述电涡流测功机的工作特性与控制方式。

10-9 简述四种形式的水力测功机的工作原理和技术特点。 10-10 试绘制水力测功机的特性曲线并分析其工作范围。 10-11 在测功机选型时有何要求？

10-12 试分析比较直流电力测功机和水力测功机的工作稳定性。

10-13 试分析比较水力测功机、直流电力测功机和电涡流测功机的低速制动性能。 10-14 在实际使用中如何扩大测功机的量程？

10-15 测功机的测量误差是如何产生的？如何减少或消除之？ 10-16 怎样进行测功机的校正？

10-17 与测功机相比，转矩仪测量转矩有何特点？

10-18 转矩仪的工作原理是怎样的？在选用时有何技术要求？

第十一章气体成分分析

11-1 氧化锆氧量分析仪的工作原理是什么？为保证测量精度，在实际使用中应

注意哪些技术要求？

11-2 简述氢火焰电离检测器（FID）的工作原理和技术特点。 11-3 简述红外气体分析仪（NDIR）的工作原理和技术特点。 11-4 简述化学发光检测器（CLD）的工作原理和技术特点。 11-5 简述烟度测量的主要方法和典型烟度计的技术特点。

11-6 在内燃机排气成分的分析中一般采用哪些标准仪器？计量单位有哪些？ 11-7 测定内燃机排气成分的试验规范有哪三种？各有何技术特点和实施要

求？ 11-8 测定内燃机排气成分的取样方法有哪几种？各有何技术特点和实施要

求？

第十二章振动测量

12-1 四种常用的电动式测振仪的工作原理和技术特点是怎样的？

12-2 依据测量目的不同，在振动测量中应如何选择所测振动参数？ 12-3 在选择测振系统时，如何进行传感器的选择？如何进行测振放大器的选择？

如何进行记录仪的选择？如何进行分析仪的选择？

12-4 内燃机测振工况的选择原则是什么？ 12-5 简述内燃机振动的分类。

12-6 在内燃机台架试验的振动测量中应遵循哪些技术原则？

12-7 在内燃机曲轴扭振测量中测点应如何选择？

12-8 在进行模拟量频谱分析时常用的频谱分析仪有哪几种？各有何特点？

第十三章噪声测量

13-1 什么是听阈声压？什么是痛阈声压？声压级是如何定义的？ 13-2 叙述声级的合成、分解及平均值的计算方法。 13-3 如何绘制噪声的频谱图？它有何作用？

13-4 什么是响度级？国际标准等响曲线有何作用？

13-5 什么是频率计权网络？什么是计权声级？常用的A、B、C三种计权网络

各有何特点？

13-6 声级计的工作原理和主要技术特点是什么？ 13-7 五种不同的噪声测量环境各具有什么特点？ 13-8 对噪声测量结果如何进行处理？

《热能与动力机械测试技术》作业习题（二）

一、简答题

1、作为仪器的感受件必须满足哪三个条件？ 2、考察测量仪器的主要性能指标有哪些？ 3、简述正交实验的一般步骤。

4、简述应变片式传感器温度误差的来源及常用温度补偿方法。

5、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。 6、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。 7、简述温度测量时测温元件安装的四点基本要求？ 8、简述温度测量中产生误差的五个因素。

9、简述液柱式压力计产生测量误差的三个因素。 10、简述弹性压力计产生测量误差的三个因素。 11、测量稳态压力时压力计如何选用和安装？

12、简述内燃机示功图测录过程的主要误差来源。 13、简述上止点相位、缸内压力的测量方法。 14、简述热线风速仪的工作原理。

15、试以水力测功机为例，画出其固有特性曲线，并加以简单说明。 16、试解释声音测量结果为85phon的含义。

17、试写出测定发动机噪声和排放的计量单位，并解释其含义。

18、试举出发动机测试试验中需要测量的多个参数，并分别提供相应的一种测量仪器（或仪表、传感器）。

二、问答题

1、叙述测功机的选型要求，分析测功机测量误差的产生因素与消除措施。 2、试分析和比较三种测功机（水力、直流电力和电涡流）的使用性能。 3、叙述汽油机燃料消耗量的测量装置、测量方法，并进行误差分析。 4、叙述柴油机燃料消耗量的测量装置、测量方法，并进行误差分析。

三、计算题

1、当测量约为６５００rpm的发动机转速时，有以下两个转速表，应选用哪一个？①１.５级精度，量程０—１２０００rpm；②２.５级精度，量程０—１００００rpm。

2、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，应选用哪一个？①１.５级精度，量程０—１１００℃；②２.５级精度，量程０—６００℃。

3、转速表A满刻度读数为8000r/min，精度为0.5级；转速表B满刻度读数为3000r/min，精度为1级。当被测转速约为2500r/min时，选择测量转速表，使测量误差较小。并写出使用此表的单次测量结果（相对误差与绝对误差，假设测量读数为2510r/min）。

4、使用压力表测量管道内压力。压力表为0.5级，满刻度读数为600kPa；表盘分度值为2kPa，读数时指针来回摆动±1格；测量时环境温度偏高标准值10℃，该压力表温度修正值为偏离1℃时造成系统误差为仪表基本误差的4％。按算术综合法和几何综合法，计算测量的系统误差，设测量读数为400kPa。

5、某3缸发动机的气缸直径为75.96mm，曲柄半径为36.6mm，根据有效数字计算法则，计算此发动机的排量。

6、使用平衡式测功机测量发动机功率。测力计读数为117.96N，测功机测力臂长度为450.0mm，此时转速表读数为4535r/min。根据有效数字计算法则，计算此工况点发动机的功率。 7、对某车用发动机进行外特性试验，测定其最大转矩工况下的转速n和转矩Tt，共进行了８次等精度测量，测试结果如下表，试求该工况下的有效功率Pe及其误差。 n(rpm) 7004 7000 7002 6999 7001 6997 6998 7007 Tt (N.m) 7.48 7.51 7.49 7.50 7.51 7.47 7.46 7.50 8、对某车用发动机进行外特性试验，测定其最大转矩工况下的转速n和转矩Tt，共进行了８次等精度测量，测试结果如下表，试求该工况下的有效功率Pe及其误差。 n(rpm) Tt (N.m) Xi 2508 52.2 1 2502 51.7 2497 52.3 2 2501 52.6 3 2494 51.8 4 2490 52.0 5 2502 51.7 6 2498 52.2 9、若已测得一组Xi、Yi的实验数据，试拟合一直线方程Y＝B0＋B1X。 Yi 1.29 2.94 4.94 6.77 8.39 10.27 10、经８次测量某一介质的温度（单位℃），测试结果如下表，试使用格拉布斯准则判断测试数据中是否包含坏值[T（8、2.5％）＝2.13，T（7、2.5％）＝2.02，T（6、2.5％）＝1.89]，并计算测量值及误差范围。 序号 t（℃） 1 58.8 2 58.9 3 59.0 4 59.1 5 59.2 6 59.3 7 59.8 8 61.3 11、经８次等精度测量气缸的直径D（单位mm），测试结果如下表，试使用格

拉布斯准则判断测试数据中是否包含坏值[T（8、2.5％）＝2.13，T（7、2.5％）＝2.02，T（6、2.5％）＝1.89]，并计算测量值及误差范围。 序号 D（mm） 1 87.9 2 88.1 3 88.2 4 88.2 5 88.3 6 88.4 7 88.5 8 89.2 12、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。 13、三个独立的声源，它们的声压级分别为Lp1＝85dB、Lp2＝85dB和Lp3＝90dB，求它们共同产生的总声压级Lp。 14、测量一个独立声源声压级，四次测量结果分别为95dB、99dB、92dB和97dB，求测量的平均声压级Lpm。

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