热能与动力机械测试技术课后答案

《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

《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

《热能与动力机械测试技术》课程实验指导书

实验一 温度传感器动态标定实验

一．实验目的

1．掌握热敏电阻传感器和热电偶传感器动态性能测试方法。 2．了解根据阶跃响应曲线求取传感器动态特性指标的方法。 3．熟悉测温传感器动态标定系统的结构、组成和使用方法。

二．试验装置

1．被校热敏电阻传感器

2．标准热电偶传感器及数字显示仪表 3．被校热电偶传感器

4．补偿导线及冷接点恒温器 5．恒温水槽 6．保温瓶

7．恒温油槽或高温电炉 8．大气温度计

9.标准水银温度计2只 10.数字存储示波器

11.微型计算机（带GP-IB接口）

三．实验原理

传感器动态标定实验的任务是用动态激励信号激励传感器,使传感器产生动态响应,根据动态标定实验的结果求出一个近似的数学模型（如传递函数），来描述传感器的动态特性，并求出它的动态性能指标。

温度源为恒温水槽(或恒温油槽)，其温度值由标准水银温度计测出。阶跃温度的幅值大小可以通过调节恒温水槽(或恒温油槽)的温度得到。输出信号的阶跃响应由数字存储示波器记录，记录结果可由示波器观察，同时经RS-232或GP-IB接口进入计算机，由计算机内的软件包计算其动态数学模型与动态性能指标。

测取传感器的阶跃响应是获取传感器动

《热能与动力机械测试技术》课程实验指导书

实验一 温度传感器动态标定实验

一．实验目的

1．掌握热敏电阻传感器和热电偶传感器动态性能测试方法。 2．了解根据阶跃响应曲线求取传感器动态特性指标的方法。 3．熟悉测温传感器动态标定系统的结构、组成和使用方法。

二．试验装置

1．被校热敏电阻传感器

2．标准热电偶传感器及数字显示仪表 3．被校热电偶传感器

4．补偿导线及冷接点恒温器 5．恒温水槽 6．保温瓶

7．恒温油槽或高温电炉 8．大气温度计

9.标准水银温度计2只 10.数字存储示波器

11.微型计算机（带GP-IB接口）

三．实验原理

传感器动态标定实验的任务是用动态激励信号激励传感器,使传感器产生动态响应,根据动态标定实验的结果求出一个近似的数学模型（如传递函数），来描述传感器的动态特性，并求出它的动态性能指标。

温度源为恒温水槽(或恒温油槽)，其温度值由标准水银温度计测出。阶跃温度的幅值大小可以通过调节恒温水槽(或恒温油槽)的温度得到。输出信号的阶跃响应由数字存储示波器记录，记录结果可由示波器观察，同时经RS-232或GP-IB接口进入计算机，由计算机内的软件包计算其动态数学模型与动态性能指标。

测取传感器的阶跃响应是获取传感器动

每次实验，每班半天时间，分两个组，上午8:00，10:00；下午2:00，4:00各来一个组。 附件为实验指导书，实验前请写预习报告。 收到请回复，并通知、转发各班学委。

《热能与动力机械性能实验》课程

实 验 指 导 书

彭辅明 袁守利 编

汽车工程学院

2015年9月

1

前言

1.实验总体目标、任务与要求

1、巩固所学的理论知识、加深对内燃机性能实验的认识和了解。 2、掌物内燃机性能试验和某些专项试验的试验方法。

3、了解内燃机试验台架的基本组成和常用测试仪表的结构及其工作原理，并掌物其使用方法。

4、掌物对实验数据进行处理以及对实验结果进行分析的基本方法。 2.适用专业

热能与动力工程、车辆工程、汽车服务工程 3.先修课程

《发动机构造》、《热能与动力机械测试技术》。 4.实验项目与学时分配（见表一）

表1 实验项目与学时分配 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 实验项目名称 发动机万有特性实验 柴油机十三工况排放实验 柴油机油泵速度特性 柴油机机械效率的测定实验 汽油机管理系统认识实验 汽车加速性能实验 汽车等速百公里燃料消耗量测定 汽车噪声测试实验 实验 类型 综合性 综合性 验证性 综合性 认知性 综合性 综合性 综合性

液位测量

液位测量主要是基于相界面两侧物质的物性差异或液位改变时引起有关物理参数的变化的原理而实现的。这些物理参数可能是电量的或非电量的，如电阻、电容、电感、差压以及声速和光能等，它们的共同特点是能够反映相应的液位变化并易于检测。 第一节 差压式液位测量法

该方法通常用到的是差压式液位计，利用液柱产生的压力来测量液位的高度，在水位发生变化后，差压变送器测到的压差也会随之发生变化，它们之间有线性的关系。 工作原理

对于开口容器，通过测量容器内变动液位的静压力与大气压力之差来测量液位，液体中任一点的静压力p与其自由表面上的压力p0之差

?p?p?p0???g?H

对于密闭容器，可以通过测量容器内变动液位的静压力与其蒸汽压力之差来测量液位：

?p???g?H??S?g?HS

第二节 电容式液位测量法

电容式液位测量是基于改变介电常数时，电容器的电容量变化的原理来测量液位的。该方法通常用到的是电容式液位计。 工作原理

电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数ε1和液面上的介电常数ε2不同，比如：ε1>ε2，则

1.测量方法：直接测量：凡是被测量的数值可以从测量仪器上读出，常用方法１．直读法２．差值法3.替代法4.零值法

间接测量：被测量的数值不能直接通过测量仪器上读出，而直接测量与被测量有一定函数

关系的量，通过运算被测量的测值。

组合测量：测量中各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量与间接测量所得的数

据，通过方程求解未知量的数值

2.测量仪器：可分为范型仪器和实用仪器

一、感受件：它直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。应满足条件：1.必须随测量值的变化发生相应的内部变化 2.只能随被测参数的变化发出信号 3.感受件发出的信号与被测参数之间必须是单值的函数关系

二、中间件：起传递作用，将传感器的输出信号传给效用件 常用的中间件：导线，导管 三、效用件：把被测信号显示出来。 分为模拟显示和数字显示

3.测量仪器的主要性能指标：

一、精确度：测量结果与真值一致的程度，系统误差与随机误差的综合反映 二、恒定度：仪量多次重复测量时，其指示值的稳定程度

三、灵敏度：认仪器指针的线位移或角位移与引起变化值之间的比例 四、灵敏度阻滞：在数字测量中常用分辨率表示

五、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示

热能与动力工程测试技术

一、 填空（30X1）

1、 2、

仪器测量的主要性能指标 ：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间。P5 在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽量选择量程较 小 的仪器，一般应使测量值在满刻度要求的2/3为宜。P5

3、

二阶测量系统的阻尼比通常控制于ξ=0.6~0.8,对于二阶测量系统的动态性能的两个重要指标是稳定时间ts和最大过冲量Ad 。P18

4、 5、 6、

测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。 随机误差的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性。

热电偶性质的四条基本定律为均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。

7、 8、 9、

造成温度计时滞的因素有：感温元件的热惯性和指示仪表的机械惯性。P109 流量计可分为：容积型流量计、速度型流量计、质量型流量计。P161 扩大测功机量程的方法有：采用组合测功机、采用变速器。P208

10、 除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技术有：热线（热膜）测速技术、激光多普勒

测速技术（LDV）、粒子图像测速技术。

二、名词解释(5X4)

1、什么是测量仪器或测量系统的动态特性分析？作用？

答：

热能与动力工程测试技术

一、 填空（30X1）

1、 2、

仪器测量的主要性能指标 ：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间。P5 在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽量选择量程较 小 的仪器，一般应使测量值在满刻度要求的2/3为宜。P5

3、

二阶测量系统的阻尼比通常控制于ξ=0.6~0.8,对于二阶测量系统的动态性能的两个重要指标是稳定时间ts和最大过冲量Ad 。P18

4、 5、 6、

测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。 随机误差的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性。

热电偶性质的四条基本定律为均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。

7、 8、 9、

造成温度计时滞的因素有：感温元件的热惯性和指示仪表的机械惯性。P109 流量计可分为：容积型流量计、速度型流量计、质量型流量计。P161 扩大测功机量程的方法有：采用组合测功机、采用变速器。P208

10、 除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技术有：热线（热膜）测速技术、激光多普勒

测速技术（LDV）、粒子图像测速技术。

二、名词解释(5X4)

1、什么是测量仪器或测量系统的动态特性分析？作用？

答：

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