《热能与动力机械测试技术》指导书

《热能与动力机械测试技术》课程

实 验 指 导 书

阮杰 段海涛 编

汽车工程学院

2005年 9 月

前言

1.实验总体目标、任务与要求

通过实验锻炼和对实验数据的处理，促进学生对《热能与动力机械测试技术》课堂教学内容的理解，并提高学生在试验方案的设计、测量仪器的选择及正确使用、数据结果的处理分析等方面的能力。

2.适用专业 热能与动力工程专业

3.先修课程

《高等数学》、《大学物理》、《工程材料》、《电工技术》、《电子技术》、《流体力学》、《工程热力学》、《汽车及发动机构造》、《内燃机学》

4.实验项目与学时分配

序号 实 验 项 目 名 称 实验 学时 2 2 每组 人数 10 10 实验 类型 综合 综合 开出 要求 必做 必做 实验一 测功器校正 实验二 热电阻动态特性实验

5. 实验改革与特色

本门课程使用了多媒体教学，将课堂讲授、多媒体演示、学生实验相结合的教学模式，改进教学效果。

实验一 测功器校正

1．了解发动机测功器的基本结构和工作原理；

2．静态校正测功器测力机构的刻度，检查测功器的测定精度，并对该测功器所测结果的可靠性进行评估。

二、实验条件

1．CW150电涡流测功器 一台 2．校正杆 一件 3．托盘 二个 4．砝码 一套 三、实验原理

测功机是根据作用力矩与测功机反作用力矩大小相等、方问相反的原理来测量转矩的。因此．所测扭矩可以通过作用在测功机上的旋转力矩(即制动器外壳上的反力矩)来指示，也可以通过作用在发动机上的反力矩来表示。

测功机校正采用专用的挂重杠杆机构。可在摆动外壳两侧各装上一个校正杠杆，两杆重量和长度相同，以便能进行正反转校正；也可只装一个校正臂，但对侧需装配重予以平衡。校正臂长度误差在0.01％～0.1％之间，最大不超过0.2％；校正破码的误差不超过0.02％。在安装校正臂前，应先使摆动外壳达到平衡要求，并将测力机构的读数调整到零。校正前，应拆洗一下粘性阻尼器，使阻尼器处于良好的工作状态。

校正通常按静态法进行，满量程范围的校正点不得少于5个。为了消除静摩擦可能出现的较大的阻滞现象，最好在振动情况下进行，或者用手锰按一下校正杠杆，使其自由摆动到平衡为止。校正要按加砝码和减砝码两个方向进行，取平均值。校正应作校正记录，绘出校正曲线，并据此分析测功机的精度等级。

四、实验方法与步骤

1．调整测功器水平，安装测功器校正杆和托盘； 2．调整测功器测力机构的零点；

3．在托盘上依次加砝码4、8、12、16、20、24、28、32、36、40公斤，将表盘读数计入实验记录表1中。操作时，注意每次读数前，用手拉动摆锤，然后突然放一下，任其自由摆动到平衡为止，如此重复2～3次，取其读数的平均值；

表1： 砝码重W（Kg） 表盘读数P（Kg） 相对误差 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4．在托盘上依次减砝码，当托盘上砝码重量分别为10至1公斤时，记录表盘读数，并计入实验记录表2；

表2： 砝码重W（Kg） 表盘读数P（Kg） 相对误差 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5．整理现场，恢复原布置。 五、实验内容和要求

1．校正测功器测力机构的刻度，检查测功器的测定精度； 2．整理实验记录数据，确定修正曲线。 六、实验的重点或难点

1．测量过程中消除测量误差的措施； 2．测量记录数据的分析处理。 七、实验注意事项

试验前学生应完成课内相关章节的学习，掌握测功器的一般工作原理和构造；实验时认真听取教师讲解，独立完成实验，记录实验数据；实验后处理实验数据并完成实验报告；实验分组进行，一般每组人数不超过十人。

实验过程中注意安全。 八、思考题

1．整理实验记录，并确定测功器精度； 2．绘制校正曲线；

3．计算仪表变差（用不同方向接近示值的不稳定性来表示）； 4．试分析误差的来源；

5．为什么用引用误差表示仪表精度； 6．表盘刻度与仪表精度的关系；

7．当测量用挂锤法调整为0～20Kg时其精度有何变化；

8． 如需测量力臂长L，如何考虑量具及测量方法。

实验二 热电阻动态特性实验

1．了解测量信号与被测信号产生时滞的原因，及对测量的影响； 2．分析热电阻温度计的动态特性，掌握热电阻温度计时间常数的测量方法。 二、实验条件

1．LMZ－2描笔式记录仪 一台 2．恒流电源 一台 3．测温铂电阻（去保护套） 一只 4．电炉（1Kw） 一台 5．2000ML容器 两个 6．水银式温度计 两只 三、实验原理

1．铂电阻 将直径为0.02～0.07mm的铂丝缠绕在线圈骨架上，然后装入玻璃或陶瓷管等保护管内，就构成了铂电阻。

铂电阻R与温度t之间的关系近似直线，其Rt-t关系可用下式表示：

Rt=Ro(1+At+Bt2) 0≤t≤650℃

Rt=Ro[1+At+Bt2+C(t-100℃) t] -200℃≤t≤0

式中 Rt，Ro—温度为t 和0℃时的铂电阻的电阻值，A,B,C—由实验测得的常数，其中

3

A=3.9684×10/℃

-72

B=-5.847×10/℃

-124

C=-4.22×10/℃

2．一阶系统的阶跃响应

对于一阶系统，设在t=0时,x和y均为零（在没有输入时也没有输出）；当t>0时，有一阶跃信号1（t）(幅值为1)输入，一阶系统的传递函数为：

-3

y(t)=1-e

-t/τ

(t≥0)

可以看出，输出的初始值为零，随着时间推移，当t→∞时，y接近于1，当t=τ时，y=0.63。τ是系统的时间常数，系统的时间常数越小，响应就越快，故时间常数τ值是决定响应速度的重要参数。

四、实验内容和要求

1．测量温度传感器的温度－时间变化曲线； 2．整理实验记录数据，确定温度传感器的时间常数。 五、实验方法与步骤

1．听指导教师讲解仪器设备的使用方法和注意事项；

2．熟悉及检查仪器设备；

3．按照电路图接好测试电路，将传感器放入容器1（冷水）中，调整可变电位器的阻值，观察万用表所测电压值，使笔录仪输入端的电压为零。 4．用电炉加热容器2，使容器2中的水温达到100℃。

5．笔录仪上电，根据实验要求选择合适的测量灵敏度和走纸速度。

6．待热电阻在容器1中温度稳定一定时间后，立即把传感器移到容器2中加热，并记录温度－时间曲线；

7.根据记录的温度－时间曲线，求热电阻在水中的时间常数τ1；

8.将热电阻从热水中取出，在空气中冷却，并记录温度－时间曲线，计算热电阻在空气中的时间常数τ2。

6．整理现场，恢复原布置； 7．完成实验报告。 六、实验的重点或难点

1．铂电阻温度计的动态特性测量的原理； 2．测量记录数据的分析处理。 七、实验注意事项

试验前学生应完成课内相关章节的学习，掌握铂电阻温度计的一般工作原理和构造；实验时认真听取教师讲解，独立完成实验，记录实验数据；实验后处理实验数据并完成实验报告；实验分组进行，一般每组人数不超过十人。

实验过程中注意安全。 八、思考题

1．描笔式记录仪的走纸速度根据什么选取；

2．热电阻在水中和空气中的时间常数是否一致，影响热电阻的时间常数τ的因素有

那些。

3．为什么实验中去掉热电阻温度计的保护套。

2．熟悉及检查仪器设备；

3．按照电路图接好测试电路，将传感器放入容器1（冷水）中，调整可变电位器的阻值，观察万用表所测电压值，使笔录仪输入端的电压为零。 4．用电炉加热容器2，使容器2中的水温达到100℃。

5．笔录仪上电，根据实验要求选择合适的测量灵敏度和走纸速度。

6．待热电阻在容器1中温度稳定一定时间后，立即把传感器移到容器2中加热，并记录温度－时间曲线；

7.根据记录的温度－时间曲线，求热电阻在水中的时间常数τ1；

8.将热电阻从热水中取出，在空气中冷却，并记录温度－时间曲线，计算热电阻在空气中的时间常数τ2。

6．整理现场，恢复原布置； 7．完成实验报告。 六、实验的重点或难点

1．铂电阻温度计的动态特性测量的原理； 2．测量记录数据的分析处理。 七、实验注意事项

试验前学生应完成课内相关章节的学习，掌握铂电阻温度计的一般工作原理和构造；实验时认真听取教师讲解，独立完成实验，记录实验数据；实验后处理实验数据并完成实验报告；实验分组进行，一般每组人数不超过十人。

实验过程中注意安全。 八、思考题

1．描笔式记录仪的走纸速度根据什么选取；

2．热电阻在水中和空气中的时间常数是否一致，影响热电阻的时间常数τ的因素有

那些。

3．为什么实验中去掉热电阻温度计的保护套。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jgz2.html