热工测试作业
第一章
11、测量方法有哪几类,直接测量与间接测量得主要区别就是什么？(P12) 答:测量得方法有:1、直接测量;2、间接测量;3、组合测量。
直接测量与间接测量得主要区别就是直接测量中被测量得数值可以直接从测量仪器上读得,而间接测量种被测量得数值不能直接从测量仪器上读得,需要通过直接测得与被测量有一定函数关系得量,然后经过运算得到被测量得数值。
12、简述测量仪器得组成与各组成部分得作用。(P34)
答:测量仪器由感受器、中间器与效用件三个部分组成。
1、感受器或传感器:直接与被测对象发生联系(但不一定直接接触),感知被测参数得变化,同时对外界发出相应得信号;
2、中间器或传递件:最简单得中间件就是单纯起“传递”作用得元件,它将传感器得输出信号原封不动地传递给效用件;
3、效用件或显示元件:把被测量信号显示出来,按显示原理与方法得不同,又可分模拟显示与数字显示两种。
13、测量仪器得主要性能指标及各项指标得含义就是什么？(P56)
答:测量仪器得主要性能指标有:精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。
1、精确度:表示测量结果与真值一致得程度,它就是系统误差与随机误差得综合反映;
2、恒定度:仪器多次重复测试时,其指示值得稳定程度,通常以读数得变差来表示;
3、灵敏度:以仪器指针得线位移或角位移与引起这些位移得被测量得变化值之间得比例来表示。
4、灵敏度阻滞:又称感量,就是以引起仪器指针从静止到作极微小移动得被测量得变化值。
5、指示滞后时间:从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需得时间。
14、说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。(P67)
答:计算机测控系统基本组成部分有:传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数(A/D)与数/模(D/A)转换及微机。
1、信号调理器:完成由传感器输出信号得放大、整形、滤波等,以保证传感器输出信号成为A/D转换器能接受得信号;
2、实现多路信号测量,并由它完成轮流切换被测量与模/数转换器得连接;
3、采样保持器:保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度;
4、A/D转换器:将输入得模拟信号换成计算机能接受得数字信号;
5、D/A转换器:将输入得数字信号换成计算机能接受得模拟信号。
15、试述现代测试技术及仪器得发展方向。(P6、P9)
答:计算机、微电子等技术迅速发展,推动了测试技术得进步,相继出现了智能测试仪、总线仪器、PC仪器、虚拟仪器、网络化仪器等微机化仪器及自动化测试系统。随着计算机网络技术、多媒体技术、分布式技术等手段得迅速发展,测试技术与计算机相结合已成为当前测试技术得主流,测试技术得虚拟化与网络化得时代已经不远了。
第二章
21、试述测量仪器得动态特性得含意与主要研究内容,它在瞬变参数测量中得重
要意义。(P11、P16)
答:测量仪器或测量系统得动态特性得分析就就是研究动态测量时所产生得动态误差,它主要用以描述在动态测量过程中输入量与输出量之间得关系,或就是反映系统对于随机时间变化得输入量响应特性。从而能够选择合适得测量系统并于所测参数相匹配,使测量得动态误差限制在试验要求得允许范围内,这便就是动态测量技术中得重要研究课题。在瞬变参数动态测量中,要求通过测量系统所获得得输出信号能准确地重现输入信号得全部信息,而测量系统得动态响应正就是用来评价系统正确传递与显示输入信号得重要指标。
22、测量系统得输出量与输入量之间得关系可采用传递函数表示,试说明串联环节、并联环节及反馈环节得传递函数得表示方法。(P1314)
答:串联环节:
并联环节:
正反馈环节:
负反馈环节:
23、试述常用得一、二阶测量仪器得传递函数及它得典型实例。(P1516)
答:
常用得一阶测量系统得传递函数:
以热电偶突然放入温度为得介质为例,每一瞬间介质传递给热电偶节点得
热量dQ为
式中,T为热电偶瞬间温度;h为热接点表面传热系数;A为热接点表面积。
在不考虑导热及热辐射损失得情况下,介质传给热接点得热量即为热电偶得储热量。若热电偶吸收热量dQ后,温度上升dT,于就是
式中, 为热电偶热接点得比定压热容;m为热接点得质量。
根据热平衡可得
经简化后可得
式中, 称为测量系统得时间常数。
上式就是热电偶(测温传感器)数学模型得一阶线性微分方程,这类传感器称为一阶测量系统,该系统得传递函数为
常用得二阶测量系统得传递函数:
以测振仪为例,描述质量m得运动微分方程为
式中,c为阻尼;k为弹性系数;f(t)为干扰力。
上式就是一个单质量强迫阻尼振动微分方程。将其与
比较可得
,f(t)相当于x。用k除以两端可得
将上式与相比,其传递函数有相同形式。这时,
1/k为系统得柔性系数, 为系统得固有频率, 为系统得阻尼比。
因而,测振仪属二阶测量系统。
24、试述测量系统得动态响应得含意、研究方法及评价指标。
答:含义:在瞬态参数动态测量中,要求通过系统所获得得输出信号能准确地重现输入信号得全部信息,而测量系统得动态响应正就是用来评价系统正确传递与显示输入信号得重要指标。研究方法:对测量系统施加某些已知得典型输入信号,包括阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、斜升信号,通常就是采用阶跃信号与正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号得响应,以了解测量系统得动态特性,依此评价测量系统。评价指标:稳定时间t s、最大过冲量A d。
25、试述常用得一、二阶测量仪器得频率响应及内容。
答:一阶测量系统得频率响应函数为一阶测量系统得副频特性与相频特性在时间常数τ确定后也随之确定,且τ越小,频率响应特性越好。二阶测量系统得频率响应函数为
26、试说明二阶测量系统通常取阻尼比范围得原因。
答:对于二阶系统应使 ,这样能减少动态误差,系统能以较短得时间进入偏离稳态不到2%~5%得范围内,就是系统得动态响应好,当系统得阻尼比在0、8左右时幅频特性近似常数得频率范围最宽,而相频特性曲线也最接近直线。因而去可获得较小得误差与较宽得工作频率范围,相位失真也
很小,使系统具有较好得稳定性。而且,此时提高系统得固有频率会使响应速率变
得更快。
27、某一力传感器拟定为二阶系统,其固有频率为800Hz,阻尼比为0、14。问使
用改传感器作频率为400Hz 正弦变化得外力测试时,其振幅与相位角各位多少？
解:
28、用一阶系统对100Hz 得正弦信号进行测量时,如果要求振幅误差在10%以内,
时间常数应为多少？如果用该系统对50Hz 得正弦信号进行测试时,幅值与相位
误差各为多少？
解:(1)%10)2100(111)(111)(1)(22≤?+-=+-
=-=?πτωτωωA A 则 (2)%81.2)1071.7250(111)(11
1)(1)(242≤???+-=+-=-=?-πωτωωA A
62.13)1071.7250()(24-=???-=-=-πωτω?arctg arctg
29、用传递函数为1/(0、0025s+1)得一阶装置进行周期信号测量,若将幅值误差限制在5%以下,试求所能测量得最高频率成分,此时相位差就是多少？
解:,%5)0025.0(111)(111)(1)(22≤+-=+-
=-=?ωωτωωA A
则或
相位差:
210、某一阶测量装置得传递函数为1/(0、04s+1),若用它测量频率0、5Hz,1Hz,2Hz 得正弦信号,试求其幅值误差。
解:,
(1)当f=0、5Hz 时, %78.0)04.05.02(111)(111)(1)(22≤??+-=+-
=-=?πωτωωA A (2)当f=1Hz 时,
%02.3)04.012(111)(111)(1)(22≤??+-=+-
=-=?πωτωωA A
(3)当f=2Hz 时, %56.10)04.022(111)(11
1)(1)(22≤??+-=+-=-=?πωτωωA A
211、对某二阶系统进行动态标定时,测量最大过冲量 以及在响应曲线
上由n 个周期取平均值得衰减周期 。试求该系统得阻尼比及系统固有频
率。
解:
第三章
31、测量误差有哪几类？各类误差得主要特点就是什么？
答:(1)系统误差,特征:有其对应得规律性,它不能依靠增加测量次数来加以消除,
一般可通过试验分析方法掌握其变化规律,并按照相应规律采取补偿或修正得方
法加以消减。
(2)随机误差,特征:个别出现得偶然性而多次重复测量总体呈现统计规律,服从
高斯(GASS)分布,也称正态分布;
(3)过失误差;特征:无规律可寻,可以避免
32、试述系统误差产生得原因及消除方法。
答:按产生得原因可分为:
(1)仪器误差:它就是由于测量仪器本身不完善或老化所产生得误差。
(2)安装误差:它就是由于测量仪器得安装与使用不正确而产生得误差。
(3)环境误差:它就是由于测量仪器使用环境条件与仪器使用规定得条件不符而引起得误差。
(4)方法误差:它就是由于测量方法或计算方法不当所形成得误差,或就是由于测量与计算所依据得理论本身不完善等原因而导致得误差。
(5)操作误差:也称人为误差。这就是由于观察者先天缺陷或观察位置不对或操作错误而产生得误差。
消除系统误差得方法:
(1)交换抵消法:将测量中某些条件互相交换,使产生系统误差得原因互相抵消。
(2)替代消除法:在一定测量条件下,用一个精度较高得已知量,在测量系统中取代被测量,而使测量仪器得指示值保持不变。
(3)预检法:就是一种检验与发现测量仪器系统误差得常用方法。可将测量仪器与较高精度得基准仪器对同一物理量进行多次重复测量。
33、随机误差正态分布曲线有何特点？(P30)
答:1、单峰性。2、对称性。3、有限性。4、抵偿性。
34、试述测量中可疑数据判别方法以及如何合理选用。
答:1、莱依特准则;2、格拉布斯准则;3、t检验准则;4、狄克逊准则。
判别法得选择:1、从理论上讲,当测量次数n趋近(或n足够大)时,采用莱依特准则更为合适;若次数较少时,则采用格拉布斯准则,t检验准则或狄克逊准则。要从测量列中迅速判别粗大误差时,可采用狄克逊准则。2、在最多只有一个异常值时采用格拉布斯准则来判别坏值得效果最佳。3、在可能存在多个异常值时,应采用两种以上得准则来交叉判别,否则效果不佳。
35、试述直接测量误差计算得一般步骤。
答:直接测量误差计算得一般步骤:
1、计算ｌi得平均值L;
2、计算li得偏差vi=liL;
3、计算均方根误差?与极限误差Δ;
4、计算算术平均值得均方根误差S与极限差λ;
5、计算算术平均值得相对极限误差δ;
6、得出被测量得值;
7、检查vi中有大于Δ者,应将该次测量瞧做误差为差错予以剔除,然后按上述步骤重新计算。
36、什么叫做等精度测量与非等精度测量？为什么在非等精度测量中引入“权”得概念计算更为合理？
答:等精度测量:用同一仪器,按同一方法,由同一观测者进行得测量。
非等精度计算:用不同一仪器,按不同一方法,由不同一观测者进行得测量。“权”概念引入得原因:对于非等精度测量,其最可信赖度就不能用算术平均值来确定,为了正确评价测量结果得质量,引进了测量结果“权”。
37、试述间接测量得含意及其计算得一般步骤。
答:间接测量法:通过直接测量与被测量有某种确定函数关系得其它各个变量,然后将所测得得数值代入函数关系进行计算,从而求得被测量数值得方法。
38、什么叫做传递误差？为何测量系统中采用负反馈可以提高测量精度？
答:由系统各环节得静态误差组成得总误差。在系统中引入负反馈开辟了补偿顺联环节误差得新途径,因为在系统得误差计算公式中,顺联与负反馈误差得符号相反,可以减小或抵消误差,使整个系统误差大大减小,以提高测量精度
39、回归分析就是实验数据处理得一种数学方法,它有何特点?
答:(1)两个变脸光之剑不就是对等关系,进行回归分析时,应该先根据研究目得确定自变量与因变量;
(2)回归方程得作用在于给定自变量得值估计推算因变量得值,回归方程表明变量间得变动关系;
(3)回归方程中自变量得系数成为回归系数,回归系数有正负号,正好表明回归方程配合得就是一条上升得直线,负号表明回归方程配合得就是一条下降直线; (4)回归方程要求自变量就是给定数值,因变量就是随机变量。
310、用精度为0、5级、量程为0~10MPa得弹簧管压力表测量管道流体压力,示值为8、5MPa。试问测量值得最大相对误差与绝对误差各为多少？
解:最大相对误差△p=±(0、5%*10)MPa=±0、05MPa
绝对误差￡=△p/p=±0、05/8、5=±0、59%
311、用量程为0~10A得直流电流表与量程为0~250V得直流电压表测量直流电动机得输电流与电压,示值分别为9A与220V,两表得精度皆为0、5级。试问电动机输入功率可能出现得最大误差为多少？(提示:电动机功率P=IV)
解:仪表基本误差:△I=10×0、5%=0、05A △U=250×0、5%=1、25V
由P46表35常用函数相对误差与绝对误差知
函数y=u1u2得绝对误差为±(u1△u2+u2△u1)
所以最大误差:△P=±(U△I+I△U)=±(220×0、05+9×1、25)W=25W
312、某压力表量程为20MPa,测量值误差不允许超过0、01MPa,问该压力表得精度等级就是多少？
解:0、01MPa/20MPa=0、0005=0、5% 所以测量等级为0、5级
313、对某物理量L进行15次等精度测量,测得值如下表所列。设这些测得值已消除了系统误差,试用准则判别该测量中就是否含有过失误差得测量值。
解:与书中P37页例32一样。
314、已知某铜电阻与温度之间关系为 ,在不同温度下对铜电阻进行等精度测量,得一组测定值,如下表所示。试用最小二乘法确定铜电阻与温度之间关系。
解:已知铜电阻与温度之间关系式 ,为方便计算,重新设为
Rt=R0 + R1t (其中R1=ａR0)
利用正态方程来决定回归系数,这时方程可表示为
nR0 + R1∑t =∑Rt
R0∑t + R1∑t2=∑tRt
列表计算如下:
代入正态方程得
7*R0+R1*245、3=565、28
R0*245、3+R1*9325、83=20018、575
解得R0= 90、13 ;R1=0、2676 即 a=R1／R0=0、00296
故铜电阻与温度之间关系为y=90、130、2676x
315、为测量消耗在电阻中得电功率,分别测量电阻R与加在电阻R两端电压V 得数值,其测量结果为 , 。(提示:功率按计算)。
解:∵△R=10*1%=0、1 △V=100*1%=1
设y1=v2=10000
∴△y1=±2*v*△V=±200
设y2= y1/R=10000/10=1000
∴￡y2=±(△R/R+△y1/ y1)
=±(0、01+0、02)
=±3%
∴P= v2/R=1000(1±3%)
316、某冷却油得粘度随温度升高而降低,其测量值如下: 试求粘度随温度变化之间得经验公式。
(提示:经验公式可用幂函数表示,用线性变换求得)
解:设经验公式: v=a*t b
线性变换:㏑v=㏑a+b*㏑x
令㏑y=Y,㏑x=X ㏑a=a o
则变为:Y=a o+b*X
则可以计算得出列表:
a o=∑Y I/Kb∑X I/K=7、5
b=＜k∑(x i*y i)(∑x i)(∑y i)＞/＜k∑x2i(∑x i)2＞=2
a=e a o=0、0005
所以可得 : v=0、0005*t2
第四章
41、什么就是电阻式传感器？它主要分成几种？
答:把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化得传感器。主要有金属应变式传感器,半导体压阻式传感器,电位计式传感器,气敏传感器,湿敏电阻传感器。
42、用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用得温度补偿方法有哪几种？
答:主要原因有两个方面,一就是因温度变化引起得应变片敏感栅得电阻变化及附加变形;二就是因试件材料与敏感栅材料得线胀系数不同,从而使应变片产生附加应变。
补偿方法有:桥路补偿,应变片自补偿、
43、简要说明一下气敏、湿敏电阻传感器得工作原理,并举例说明其用途。
答:气敏电阻传感器就是利用半导体气敏元件与被测气体接触后造成半导体性质发生变化,以此特性来检测待定气体得成分。例如氧化锡就用来检测某气体就是否有可燃性。
湿敏电阻传感器则就是吸湿元件在吸湿与脱湿过程中,水分子分解出来得H﹢得
传导状态发生变化,从而使湿敏电阻传感器得电阻值随湿气得吸附与脱附而变化。例如镍铁氧体湿敏传感器,当铁氧体表面吸附有水蒸气分子时,中性得水分子将会作为正离子而被吸附,电阻值因而增大。
44、什么就是电感式传感器？简述电感式传感器得工作原理。
答:电感式传感器建立在电磁感应基础上,它就是利用线圈自感或互感得变化,把被测物理量如位移、振动、压力、流量等转换为线圈电感量变化得传感器。
电感式传感器就是利用金属导体与交变电磁场得互感原理。位于传感器前端得检测线圈产生高频磁场,当金属物体接近该磁场,金属物体内部产生涡电流,导致磁场能量衰减,当金属物体不断靠近传感器感应面,能量得被吸收而导致衰减,当衰减达到一定程度时,触发传感器开关输出信号,从而达到非接触式之检测目得。
45、什么就是电容式传感器？它得变换原理如何？
解:电容式传感器就是把位移,压力,振动,液面位置等物理量变化转换为电容量变化得传感器。它得变换原理就是C=∈A/d、
46、已知一变极板间隙得电容器极板为圆形,直径D=50mm,极板间介质得介电常数 ,极板间得初始距离。试求:
1）该传感器得初始电容。
2）当极板间隙增大3mm时得输出电容增量。
答:46由C=∈A/d
打入数据计算C(1)=0、0001178F
当D增大3mm时,C(2)=0、00009062F
△C=C(2)C(1)=0、00002718F
47、分析用于压电传感器得电压放大器与电荷放大器得特点及各自得优缺点。答:一种就是电压放大器,它得输出电压与输入电压(传感器得输出电压)成正比;一种就是电荷放大器,其输出电压与传感器得输出电荷成正比。
电压放大器与电荷放大器相比,电路简单、元件少、价格便宜、工作可靠,但就是,电缆长度对测量精度得影响较大,而使用电荷放大器则可以在一定得条件下,使传感器得灵敏度与电缆长度无关。
48、说明磁电传感器得基本工作原理,它有哪几种结构形式？在使用中各用于测量什么物理量？
答:磁电传感器就就是利用电磁感应原理,将运动速度,位移,等物理量转换成线圈中得感应电动势输出分:动圈式磁电传感器与磁阻式磁电传感器;前者测线速度与角速度,后者测转速、偏心量、振动。
49、热电偶有哪几条基本定律？说明它们得使用价值。
答:热电偶基本定律有1、均质材料定律;由一种材料组成得闭合回路,无论截面就是否变化,也不论在电路内存在什么样得温度梯度,电路中都不会产生热电动势。2、中间导体定律;无论材料本身得某一段就是否存在温度梯度,也不论插入得材料就是否接在两导体之间,还就是接在某一种导体中间,均不会有附加得热电动势产生,从而影响热电偶得测量结果。3、中间温度定律;热电动势等于热电偶在连接点两不同温度对应热电动势之与。4、标准电极定律;可以方便地从几个热电极与标准电极组成热电偶时所产生得热电动势,求出这些热电极彼此任意组合式得热电动势。
410、用镍铬镍硅热电偶测温时,其冷端温度 ,用直流电位差计测得得热电动势为 ,求实际温度为多少？
解:查表42得镍鉻镍硅得标准电动势为4、1mV
根据中间定律有
411、光电效应有哪几种？与之对应得光电元件各有哪些？
答:光电效应有三类:1、外光电效应;元件有光电管、光电倍增管等。2、内光电效应;元件有光敏电阻以及由光敏电阻制成得光导管等。3、光生伏特效应;元件有光电池与光敏晶体管等。
412、什么就是霍尔效应？试举两个霍尔传感器在动力机械测量中典型应用得例子。
答:一块长为l,宽为b,厚为d得半导体薄片,若在薄片得垂直方向上加以磁感应强度为B得磁场,当在薄片得两端有控制电流I流过时,在此薄片得另两端会产生一个大小与控制电流I(A)与磁感应强度B(T)得乘积成正比得电压U(V),这一现象称为霍尔效应。
主要应用有:转速测量、位移测量、接近开关。
413、什么就是编码器？绝对式编码器与增量式编码器有何区别？
答:以编码形式产生数字信号得代码型传感器又称为编码器。
绝对式角数字编码器将被测转角转换成相应得代码,指示其绝对位置。
增量式数字编码器需要一个计数系统,旋转得码盘就是传感器得敏感元件产生一系列脉冲,在计数器中对某个基数进行加减,可测出角速度位移量或转速。414、有一电桥,已知工作臂应变片阻值为 ,灵敏度k=2,其余桥臂电阻值也
为 ,供桥电压为10V 。当应变片得应变为 与 时,分别求出电桥单臂工作与半桥工作时得输出电压,并比较两种情况下得灵敏度。
解:(1)由题意得
当应变为100με时
电桥单臂工作得输出电压就是
板桥工作时得输出电压就是
(2)同理,当应变为1000με时
电桥单臂工作得输出电压就是
板桥工作时得输出电压就是
0)101000101000(4
210)(466210=?-???=-=?--εεk U U 可以瞧出,在该电桥工作时,单臂工作得灵敏度比较高。
第五章
51、温标有哪几种？彼此之间得关系如何？
答:温标有热力学温标、国际实用温标、摄氏温标与华氏温标。
热力学温标T 与摄氏温标t 得关系为:T=t+273、15;
摄氏温标tC 与华氏温标tF 得关系为:tC=5/9(tF32)。
53、为什么热电偶要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿有哪些方法？
答:热电偶热电势得大小就是热端温度与冷端得函数差,为保证输出热电势就是被测温度得单值函数,必须使冷端温度保持恒定;热电偶分度表给出得热电势就是以冷端温度0℃为依据,否则会产生误差。因此,常采用一些措施来消除冷锻
温度变化所产生得影响,如冷端恒温法、冷端温度校正法、补偿导线法、补偿电桥法。
55、辐射式温度计有哪几种？简述各自得工作原理。
答:辐射式温度计有哪几种？简述各自得工作原理。
单色辐射式光学高温计
利用亮度比较取代出射度比较进行测温。P111
全辐射高温计
通过测量物体全部辐射能来确定物体温度得。 P114
比色高温计
利用两种不同波长得辐射强度得比值来测量温度得。P114
红外测温仪
56、试验室用气体温度计测量时有哪几种误差？如何进行修正？
答:气体温度计得修正
1、工作气体得非理想修正
2、毛细管体积修正
3、测温泡体积冷缩得修正
4、热分子压差得修正
57、简述红外测温仪与红外热像仪得工作原理。
答:红外测温仪就是通过接收目标物体发射、反射与传导得能量来测量其表面温度。
红外热像仪(热成像仪或红外热成像仪)就是通过非接触探测红外能量(热量),并将其转换为电信号,进而在显示器上生成热图像与温度值,并可以对温度值进
行计算得一种检测设备。
第六章
61、
答:液柱式压力计测量误差来源:1、环境温度变化(或用书上经验公式 66)2、重力加速度变化(或用书上经验公式67)3、毛细管现象4、安装与测读引起得误差。
弹性压力计测量误差来源:1、迟滞误差2、温度误差3、间隙与摩擦误差62、
答:
63、
答:压阻式压力传感器原理:当力作用于硅晶体时,晶体得晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子得迁移率发生变化,扰动了载流子纵向与横向得平均量,从而使硅得电阻率发生变化。电阻率发生变化,通过测量电路就可得到正比于力变化得电信号输出应用范围:压阻式压力传感器得主要缺点就是电阻与灵敏度系数得热稳定性差,所以一般应用于温度较为稳定得环境压电式压力传感器原理某些电介质在沿一定方向上受到外力得作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它得两个相对表面上出现正负相反得电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电得状态,这种现象称为正压电效应。当作用力得方向改变时,电荷得极性也随之改变。压电压力传感器就是利用压电原理制成得应用;它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异得特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁与建筑得振动与冲击测量中已经得到了广泛得应用,特别就是航空与宇航领域中更有它得特殊地位。压电式传感器
一、填空（1分＊20=20分） 1．传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2．表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3．电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程直线位移。 5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 8．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9．热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10．金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形状的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12．传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器， 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14．铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15．减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16．空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的， 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管， 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18．把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称莫尔条纹。 19．霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输出。 20．磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21．霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分＊6=12分,5、6题答案不止一个） C 1.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比； C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式；
现代热工测试技术复习题-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
现代热工测试技术复习题 一. 单选题 1. 有一热电阻为一次元件的测温仪表．其示值比实际值偏低或指示不稳定，可能原因（） A．接线盒的接线端处有尘土或铁屑 B．电阻元件电阻丝断 C．电阻元件的连接导线短路 D.电阻元件的连接导线断路 2.造成测压仪表静态变差的因素是（） A.弹性模量 B.弹性迟滞 C.材料的泊松比 D.温度特性 3.请指出下列误差属于系统误差的是（） A.测量系统突发故障造成的误差 B.读书错误造成的误差 C.电子电位差计滑线电阻的磨损造成的误差 D.仪表内部存在摩擦和间隙等不规则变化造成的误差 4.用光学温度计测量物体温度，其示值（） A.不受测量距离的影响 B.是被测物体的亮度温度 C.不受被测物体表面光谱发射率的影响 D.不受反射光影响 5.仪表的灵敏度越高则（） A.测量精度越高 B.测量精度越低 C.测量精度不确定 D.仪表的线性度越好 6.表征仪表读书精密性的指标是（） A.灵敏度 B.线性度 C.分辨率 D.准确度 7.用金属材料测温热电阻下列说法正确的是（） A.金属材料的密度盐碱对测温越有利 B.金属材料的强度越高对测温越有利 C.金属合金材料掺杂越均匀对测温越有利 D.金属纯度越高对测温越有利 8.热电阻测温采用“三线制”接法其目的在于（） A.使回路电阻为定值 B.获得线性刻度 C.消除连接导线电阻造成附加误差 D.使工作电流为定值 9.标准节流件的直径比β越小，则（）
A.流量测量越准确 B.流量的压力损失越小 C.要求水平直管段越长 D.流量的压力损失越小 10.涡流流量输出______信号 ( ) A.模拟 B.数字 C.电流 D.电压 11. 将被测压差差换成电信号的设备是（） A.平衡容器 B.脉冲管路 C.压差变送器 D.显示器 12.过失误差处理方法通常为（） A.示值修正法 B.直接别除法 C.参数校正法 D.不处理 13.欲用多根热电偶测量某房间内平均温度，一般采用什么的热电偶布置方式（） A.并联 B.反接 C.串联 D.以上都不对 14.下列关于热电偶均质导体定律下列说法错误的（） A.热电极必须采用均质材料 B.只能用两种不同材料的均质导体构成热电偶 C.热电势与热电极温度分布无关 D.热电势与热电极的截面积有关 15.热力学温度的符号是（） A．K B．T C．t D.℃ 16．准确度最高的热电偶是 ( ) A．S型 B．K型 C．J型 D.E型 17．现有以下几种测温装置，在测汽轮机轴瓦温度时，最好选用 （） A镍铬一镍硅热电偶 B.充气压力式温度计 C．铂热电阻 D.铜—铜镍热电偶 18．有一铂铑10一铂热电偶，设其E(300℃，500℃)为X，E (500℃，250℃)为) Y , E (250℃，0℃)为z，则 ( ) A．X=Y=z B．X=Y≠z C. X≠Y≠z D.X≠Y=z 19．被测量为脉动压力时，所选压力表的量程应为被测量值的 ( )
《热工测量及仪表》学生练习题
习题1 1.01某1.5级测量范围为0~100kPa的压力表，在50kPa，80kPa，100kPa三点 处校验时，某示值绝对误差分别为-0.8kPa，+1.2kPa，+1.0kPa，试问该表是否合格？ 1.02 有 2.5级，2.0级，1.5级三块测温仪表，对应得测量范围分别为- 100~+500℃, -50~+550℃,0~1000℃，现要测量500℃的温度，要求其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适？ 1.03 请指出下列误差属于哪类误差？ a) 用一块普通万用表测量同一电压，重复测量十五次后所得结果的误差。 b) 观察者抄写记录时错写了数据造成的误差。 c) 在流量测量中，流体温度，压力偏离设计值造成的流量误差。 1.04 对某状态下的流体进行压力测量，得测量值如下： 试用统计学方法处理随机误差。 1.05对某喷嘴开孔直径d的尺寸进行15次测量，测量值见下表，试用格拉布斯准则检验并判断该批数据是否含有粗大误差(取显著性水平＝0.05), 并求该喷嘴真实直径 (要求测量结果的置信概率为95%,π=3.14,用t分布). 1.06 通常仪表有哪三个部件组成？
习题3 3.01 叙述热电偶工作原理和基本定律。 3.02 普通工业热电偶由什么组成？ 3.03 常用标准热电偶的分度号及特点？ 3.04 用铂铑10-铂热电偶测温，在冷端温度30℃时，测得热电势是12.30mv ， 求热端温度。(附：铂铑10-铂热电偶分度表(分度号：S,冷端0℃),见教材) 3.05 用镍铬-镍铝标准热电偶在冷端温度30℃时，测得的电势30.2mv ，求该热 电偶热端温度。(附：镍铬-镍铝热电偶分度表。(分度号K ，冷端温端0℃) 见教材附录)。 3.06 用铜，康铜，铂两两相配构成三热电偶，已知：热电势），（铂铜0100-E = 0.75mv,），（铂康铜0100-E = -0.75mv ，求），（康铜铜0100-E 电势值。 3.07 用两支分度号为K 的热电偶测量A 区和B 区的温差，连接回路如下图所 示，当热电偶参比端温度0t 为0℃时，仪表指示200℃。问在参比端温度 上升到250C 时，仪表指示值为多少？为什么？ 图3.07 3.08热电偶测温时，为何要对冷端温度进行补偿？补偿方法有哪些？
《测试技术》期末考试样卷及参考答案（评分标准） 一、填空题：（每空１分，共２０分） 1、动态信号的描述可在不同的域中进行，它们分别是 时域 、 频域 和 幅值域 。 2、周期信号的频谱是 离散 的；在周期信号中截取一个周期，其频谱是 连续 的。 3、周期性方波的第2条谱线代表方波的 3 次谐波。 4、影响二阶测试装置动态特性的参数为 固有频率 和 阻尼比 。 5、动态测试中，保证幅值不失真的条件是 幅频特性为常数 ，保证相位不失真的条件是 相频特性与频率呈线性关系 。 6、半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的 压阻效应 来工作的，压电式传感器的工作原理是基于 压电 材料的 压电效应 来工作的。 7、调幅波经相敏检波后，即能反映出 调制信号 电压的大小，又能反映其 相位 。 8、动圈式磁电指示仪表的工作频率比光线示波器的工作频率 低 ，这是由它们的 固有频率决定的。 9、对具有最高频率为f c 的时域信号x(t)进行采样，采样频率为f s ，若要采样后的信号频谱不产生混叠，则必须满足f s ≥2 f c 。 10、时域信号的 截断 将导致能量泄漏。 11、频域采样将导致 栅栏效应和时域周期延拓 。 二、简答或名词解释：（每小题4分，共24分） １、已知)sin(?ω+t 的概率密度函数为)1/(12 x -π，请写出)sin(0t x a ω+的概率密度函数表达式，并画出其图形。 答：概率密度函数表达式：))(/(12 20a x x --π （表达式或图形正确可得3分） ２、线性系统。 答：输入、输出关系可用常系数线性微分方程描述的系统。 或：具有迭加特性和频率保持特性的系统。 ３、频率保持特性。 答：线性系统输出信号频率恒等于输入信号频率。 ４、已知一信号的频谱如图所示，请写出其对应的时域函数x(t)。
热工测试作业 第一章 1-1、测量方法有哪几类，直接测量与间接测量的主要区别是什么？(P1-2) 答：测量的方法有：1、直接测量；2、间接测量；3、组合测量。 直接测量与间接测量的主要区别是直接测量中被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量种被测量的数值不能直接从测量仪器上读得，需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，然后经过运算得到被测量的数值。 1-2、简述测量仪器的组成与各组成部分的作用。(P3-4) 答：测量仪器由感受器、中间器和效用件三个部分组成。 1、感受器或传感器：直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号； 2、中间器或传递件：最简单的中间件是单纯起“传递”作用的元件，它将传感器的输出信号原封不动地传递给效用件； 3、效用件或显示元件：把被测量信号显示出来，按显示原理与方法的不同，又可分模拟显示和数字显示两种。 1-3、测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么？（P5-6） 答：测量仪器的主要性能指标有：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。 1、精确度：表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反映； 2、恒定度：仪器多次重复测试时，其指示值的稳定程度，通常以读数的变差来表示； 3、灵敏度：以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例来表示。 4、灵敏度阻滞：又称感量，是以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。 5、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间。 1-4、说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。（P6-7） 答：计算机测控系统基本组成部分有：传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数（A/D）和数/模（D/A）转换及微机。 1、信号调理器：完成由传感器输出信号的放大、整形、滤波等，以保证传感器输出信号成为A/D转换器能接受的信号； 2、实现多路信号测量，并由它完成轮流切换被测量与模/数转换器的连接； 3、采样保持器：保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度； 4、A/D转换器：将输入的模拟信号换成计算机能接受的数字信号； 5、D/A转换器：将输入的数字信号换成计算机能接受的模拟信号。 1-5、试述现代测试技术及仪器的发展方向。(P6、P9) 答：计算机、微电子等技术迅速发展，推动了测试技术的进步，相继出现了智能
热工测试技术总复习题 第二章 1、何谓静态量、动态量？何谓稳态、暂态阶段？何谓动态特性？研究环节或系统的动态特性时常用何种信号作为“标准信号”？何谓“时域”、“频域”法？ 2、写出测量环节或系统的数学模型并用“D算子”、“S变换”、“频率型”形式表示。 3、线性微分方程的解包括哪两部分？分别代表测量过程中哪两个阶段的情况？线性系统有哪两个重要性质？ 4、写出线性系统的“D算子”型、“S”型、“频率型”形式的传递函数。传递函数的功能如何？ 5、何谓系统或环节的频率特性？其中包含哪两种特性？为什么它能反映系统对动态信号响应的品质？如何利用传递函数来求得系统的频率特性？ 6、对测量系统而言一般归结为几个变量？三者间相互的关系如何？对应测量的哪些过程？ 7、写出0阶环节的方程。说明其输出量与输入量之间的关系。 8、写出一阶环节的微分方程并化为标准形式。它有几个动态特性参数？动态特性参数的影响及取值范围如何？写出其传递函数并分析频率特性。当输入信号为阶跃、正弦信号时系统的动态响应如何？ 9、写出二阶环节的微分方程并化为标准形式。它有几个动态特性参数？动态特性参数的影响及取值范围如何？写出其传递函数并分析频率特性。当输入信号为阶跃、正弦信号时系统的动态响应如何？ 第三章 1、何谓“压电”、“应变”、“压阻”效应？动态压力测量是如何利用这些效应？ 2 、压电材料一般有几类？压电系数与温度的关系如何？画出压电式压力传感器的等效线路。该传感器对放大器有什么特殊要求？放大器有几种类型，各有何优缺点？为什么压电式压力传感器测量系统不适合测量静态压力？为保证测量精度，对测量回路的时间常数有何要求？ 3、电阻应变式压力传感器有哪两个基本组成部分？各自的功能是什么？有几种基本结构形式？电阻变化与应变的关系如何？ 4、压阻式与应变式压力传感器测量压力的物理效应有何联系，有何区别？为什么压阻式压力传感器灵敏度高、动态响应好？其主要不足之处是什么？ 5、何谓容腔效应？它属于什么环节？为了准确测量脉动压力，对容腔采用何种措施？为从根本上消除容腔效应的影响采用何种测压方式？ 6、压力测量有几种方法？ 第四章 1、温度及温度场测量的方法有几种？各有什么特点和使用场所？ 2、接触式测温存在几大主要误差？产生的主要原因是什么？其中那些是共性误差？那些是个性误差？什么情况下可以忽略？什么情况下不可忽略？ 3、简述热电偶测温的基本定律。能画出热电偶测温系统及冰点补偿线路图。 4、导出温度计的传热微分方程。并指出各项的物理意义。试举三种以上减少或修正“导热”、“辐射”、“速度”、“动态”误差的措施或方法。 5、简述“静温”、“动温”、“总温”、“有效温度”、“绝热壁温”的概念。在低速气流、高速气流温度测量时它们之间的关系如何？ 6、说明复温系数的定义及其物理意义。为什么给温度计加滞止罩能减小速度误差？ 7、说明折射率的定义。为什么可将它与气体的温度、密度、浓度联系起来？
二O一O年滨海项目热工计量基础知识试卷 热工测量及仪表总份： 一、填空题（本大题共14小题，每空1分，共22分） 在每小题的空白处填写正确的答案。 1、标准状况下1kgf/cm2 = Pa = atm（保留有效数学4位）。 2、热力学温度的单位名称是，压力的计量单位名称是。 3、选取压力表的测量范围时，被测压力不得小于所选量程的。 4、在弹簧管式压力表中，游丝的作用是为了。 5、在相同的条件下，压力表在同一检定点上正反行程示值之差的绝对值称为。 6、在规定条件下，变送器各端子之间的绝缘电阻应满足：输出端子对接地端子不小 于，电源端子对接地端子不小于。 7、1 mbar等于kPa ＝mmH2O ＝PSI 8、压力变送器通常由、和转换单元组成。 9、绝对压力低于大气压力时的表压力称作负压力，它等于压力与压力之差。 10、测量范围-25~100℃的温度计，其下限值℃，上限值℃。 11、精度等级为II级，材质为镍铬－康铜的热电偶允许误差为或。 12、表示测量误差的基本形式是和。 二、单项选择题（本大题共16小题，每小题1分，共16分） 在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1、表征仪表读数精密性的指标是（） A．灵敏度B．线性度C．分辨率D．准确度 2、华氏度T与摄氏度t之的换算关系（） A、t=9/5(T-32) ℃ B、t=5/9(T-32) ℃ C、t=5/9(T+32) ℃ D、t=9/5(T+32) ℃ 3、调校压力表用的标准表，其绝对误差应小于被校表绝对误差的（） A、1/2 B、1/3 C、1/4 D、2/3 4．改变三相异步电动机正反转，需要任意调换（）相可以实现。 A．一相B．二相C．三相D．四相 5、表示电压范围，应写作（）。 A．220V±10%；B．（220±10%）V；C．220±22V；D．220（1±10%）V； 6、一测量管道蒸汽压力的压力表安装在管道下部5m处，其测量的压力值比管道内实际压力值（） A、偏大 B、偏小 C、不变 D.不确定 7、仪表校验室应清洁、安静、光线充足，室内相对湿度度（） A、不大于75% B、不小于75% C、不大于85% D、不小于85% 8、带有止位销的压力表在无压力时指针应紧靠止销，同时“缩格”应不得超过压力表允许误差（）
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
判断题 15、一般压力表的弹性元件，不准直接测量高温介质，应使高温介质冷却到50～60℃以下时，方可进行测量。（×） 16、现场取压导管，一般不允许水平敷设，至少要按大于15°的坡度进行敷设（×） 17、现场安装压力表时，其取压导管的长度规定不应超过50m。（×） 18、标准压力表的精度等级应不低于0.25级。（×） 19、氧气压力表严禁测量一切含油成分介质的压力，因此仪表上应有明显的禁油标记。（√） 20、按计量物质数量的不同方法、流体流量有质量流量、体积流量等。（√） 21、质量流量的常用计量单位是m3/h。（×） 22、当流体的压力和温度参数未知时，体积流量的数据只“模糊地”给出了流量值，所以常用“标准体积流量”这一计量单位，即：m3(标准)/h。（√） 23、节流件前后两侧，流束的收缩和扩大是瞬间形成的，因此相应的压力变化就是瞬间变化。（×） 24、标准孔板正反两个方向的安装方式都可用来测量流量。（×） 25、对于一个具体的标准孔板，在不同的雷诺数值下的流量系数α值也是不同。（√） 26、角接取压法其上、下游引压导管位于孔板法兰前后端面处。（×） 27、当测量介质为液体时，引压导管应由节流装置向差压计方向低倾斜。（√） 28、工程上测量流量时，使用的节流件通常都存在着压力损失。（√） 29、节流件中心线与管道中心线必须在同一轴线上安装。（√） 30、当双波纹管差压计阻尼阀逆时针转动时，阻尼时间增大；顺时针转动时，阻尼时间减小（X） 31、如果输出轴加上压差时不能起动，则表示双波纹管的活动范围不够。（√） 32、在同一流量下，同一形式的节流件选择较小的压差力可以得到较高的测量灵敏度和准确度。（×） 44、温度是从热平衡的观点，描述温度系统冷热程度的一种物理量。（×） 45、任意两个冷热程度不同的物体相接触，必然发生热交换现象。（√） 46、摄氏温标是利用基于水银体积热膨胀的测温特性来测量温度的。（×） 47、华氏温标规定，在标准大气压纯水的冰点为华氏32度，沸点为华氏212度，此两点间水银柱长度分为180等分。每等分代表华氏1度，符号为°F。（√）48、热力学温标又叫开尔文温标或绝对温标。它是建立在卡诺循环基础上的理想温标。（√） 49、热力学温标所定义的温度只与热量有关，而与物质的性质无关。（√） 50、热力学温标定义纯水的三相点温度值为273.15开尔文度，记为273.15K。（√） 51、国际实用温标是用来复现摄氏温标的，它是为了实用而建立起来的一种国际协议性温标。×） 52、中华人民共和国国务院宣布自1968年1月1日起采用68国际实用温标。（×）54、测温仪表是利用物体在温度变化时，它的某些物理量也随着变化的特性来测量温度的。（√） 55、测温仪表按测量方法可分为接触式和非接触式两大类。（√） 56、工业用热电阻和热电偶是接触式测温仪表。（√） 57、热电阻是利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的特性来测量温度的一种感温元件。√）
《机械工程测试技术基础》课程试题A 一、填空题（20分，每空1分） 1.测试技术是测量和实验技术的统称。工程测量可分为静态测量和动态测量。 2.测量结果与被测真值之差称为绝对误差。 3.将电桥接成差动方式习以提高灵敏度，改善非线性，进行温度补偿。 4.为了补偿温度变化给应变测量带来的误差，工作应变片与温度补偿应变片应接在相邻。 5．调幅信号由载波的幅值携带信号的信息，而调频信号则由载波的频率携带信号的信息。 6．绘制周期信号()x t 的单边频谱图，依据的数学表达式是傅式三角级数的各项系数，而双边频谱图的依据数学表达式是傅式复指数级数中的各项级数。 7．信号的有效值又称为均方根值，有效值的平方称为均方值，它描述测试信号的强度(信号的平均功率)。 8．确定性信号可分为周期信号和非周期信号两类，前者频谱特点是离散的，后者频谱特点是连续的。 9.为了求取测试装置本身的动态特性，常用的实验方法是频率响应法和阶跃响应法。 10.连续信号()x t 与0()t t δ-进行卷积其结果是：0()()x t t t δ*-= X(t-t0)。其几何意义是把原函数图像平移至t0的位置处。 二、选择题（20分，每题2分） 1．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将(C)。 A ．增大 B ．减少 C.不变 D.变化不定 2．调制可以看成是调制信号与载波信号(A)。 A 相乘 B ．相加 C ．相减 D.相除 3．描述周期信号的数学工具是(D)。 A ．相关函数 B ．拉氏变换 C ．傅氏变换 D.傅氏级数 4．下列函数表达式中，(C)是周期信号。 A ．5cos100()00t t x t t π?≥?=??
热工测试技术试题（2） 本试题分两部分，第一部分为选择题，1页至4页，第二部分为非选择题，5页至9页，共9页；选择题30分，非选择题70分，满分100分，考试时间150分钟。 第一部分，选择题 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1．表征仪表读数精密性的指标是（） A．灵敏度B．线性度C．分辨率D．准确度2．对于与热电偶配套的动圈表，下列叙述正确的是（） A．对于标准化热电偶，动圈表是通用的 B．动圈表必须与其相同型号的热电偶相配 C．动圈表的量程一般不能调整 D．动圈表测量的起始湿度为0°C 3．配热电阻的电子平衡电桥的测量线路中要求每根导线电阻阻值为（）A．2．5ΩB．5ΩC．10ΩD．15Ω4．用金属材料测温热电阻下列说法正确的是（） A．金属材料的密度盐碱对测温越有利 B．金属材料的强度超高对测温越有利 C．金属合金材料掺杂越均匀对测温越有利 D．金属纯度越高对测温越有利 5．在热力试验中，常用来测量微小正压、负压的差压的压力计是（）A．U型管压力计B．单管式压力计C．斜管式压力计D．弹性式压力计6．扩散硅压力变送器测量线路中，电阻R f是电路的负反馈电阻，其作用是（） A．进一步减小非线性误差B．获得变顺的线性输出C．调整仪表的满刻度输出D．利于环境湿度的补偿
7．标准节流件的直径比β越小，则（） 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8．涡轮流量计输出___________信号（） A．模拟B．数字C．电流D．电压9．将被测差压转换成电信号的设备是（） A．平衡容器B．脉冲管路C．差压变送器D．显示器10．当高频涡流传感器靠近铁磁物体时（） A．线圈的振荡频率增加B．线圈的电阻减小C．线圈的电感增大D．线圈的电阻减小 二、多项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的五个选项中有二个至五个选项是符合题目要求的，请将正确选项前填在题后的括号内。多选、少选、错选均不得分。 11．疏失误差处理方法有（） A．格拉布斯准则B．参数校正法C．信号补偿法D．莱伊特准则E．示值修正12．下列关于热电偶热电势叙述正确的是（） A．热电势EAB（T，T0）是温度函数之差 B．热电势EAB（T，T0）是温度差的函数 C．接触电动势EAB（T，T0）大于温差电动势EA（T，T0） D．接触电动势EAB（T，T0）小于温差电动势EA（T，T0） E．热电势EAB（T，T0）是测量端温度的单值函数 13．热电阻进行数字温度处理的主要内容有（） A．R/V电阻电压转换B．冷端温度自动补偿C．非线性校正 D．A/D转换E．标度变换 14．使用全辐射高温计时应注意下述事项（） A．应考虑非全辐射体的影响B．不宜测量反射光很强物体 C．对D/L有一定的限制D．能够测量物体内部温度 E．不需考虑传感器的冷端温度补偿
热工测量及仪表试题 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答 案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共24分) 1.测量时环境温度的改变造成的误差属于( )。 A.疏失误差 B.随机误差 C.系统误差 D.基本误差 2.某温度计刻度范围为0～600℃，通过检定，在整个刻度范围内，最大基本误差为±7.2℃，按国家工业仪表的规定，该温度计的精度等级为( )。 A.1.0级 B.1.2级 C.1.5级 D.2.0级 3.通常称K分度热电偶指的是下列何种热电偶?( ) A.铂铑10—铂 B.铂铑30—铂铑6 C.镍铬—镍硅 D.铜—铜镍 4.在热电偶测温系统中，如果补偿导线型号正确而和热电偶冷端极性接反，则会使指示温度比正确的测量值( )。 A.偏高 B.偏低 C.不受影响 D.不同型号情况不同 5.电偶补偿导线与热电偶连接点的温度，对热电偶热电势无影
响，其理论依据是( )。 A.均质定律 B.中间导体定律 C.中间温度定律 D.参考电极定律 6.用光学高温计测量实际物体的温度时，所测得结果是物体的亮度温度，它和物体的真实温度相比( )。 A.亮度温度低于真实温度 B.亮度温度高于真实温度 C.亮度温度等于真实温度 D.因不同物体而或高、或低 7.某压力表标尺范围为0～25，要求其测量误差不超过±0.1，则此表的精度至少是( )。 A.0.2级 B.0.3级 C.0.4级 D.0.5级 8.为了减小云母水位计的指示误差△H，应该( )。 A.缩短云母水位计的汽水连通管高度L B.加长云母水位计的汽水连通管高度L C.将云母水位计中心线的安装位置等于汽包中心线 D.将云母水位计中心线的安装位置偏高于汽包中心线约△H值
热工测量复习题 一、选择题 1．仪表的精度等级是用下面哪种误差表示的（C ）。 A．系统误差B．绝对误差C．允许误差D．相对误差 2．表征仪表读数精密性的指标是(C ) A．灵敏度B．线性度C．分辨率D．准确度 3．下列关于测量准确度、正确度和精密度，说法正确的是（A ） A．准确度高，正确度和精密度都一定高B．精密度高，准确度一定高 C．正确度高，准确度一定高D．三者没有关系 4．下列信号中不是热工信号的是（D ）。 A．主汽温度高报警B．汽包水位低报警 C．炉膛压力低报警D．发电机跳闸 5．热工仪表的质量好坏通常用（B ）等三项主要指标评定。 A．灵敏度、稳定性、时滞B．准确度、灵敏度、时滞 C．稳定性、准确性、快速性D．精确度、稳定性、时滞 6．一般来讲，仪表的灵敏度越（），测量范围越（），稳定性也越（）。（D ）A．高、小、好B．低、小、好C．低、小、差D．高、小、差 7．精度为0.5级的温度表，测量范围为50～800℃，该表的允许基本误差是（A ）。 A．±3.75 B．±4 C．±4.25 D．±0.35 8．测量时环境温度的改变造成的误差属于（C ）。 A．疏失误差B．随机误差 C．系统误差D．基本误差 9．热电偶补偿导线与热电偶连接点的温度，对热电偶热电势无影响，其依据是（C ）。 A．均质定律B．中间导体定律 C．中间温度定律D．参考电极定律 10．用补偿导线把热电偶电势引入测温仪表，补偿导线的长度对测量影响是：（A ）A．补偿导线越长，测量误差越大B．补偿导线越长，测量误差越小 C．补偿导线越短，测量误差越大D．补偿导线的长短对测量误差无影响11．为使热电偶的热电势与被测温度间成单值函数关系，热电偶的冷端必须【C 】A．随热端温度上升B．随热端温度下降 C．恒定D．随所测温场而变化 12．有一压力测点，如被测量最大压力为10MPa，则所选压力表的量程应为（A ）。 A．16MPa B．10MPa C．25Mpa D．20MPa 13．被测量为脉动压力时，所选压力表的量程应为被测量值的（C ）。 A．1.5倍B．1倍 C．2倍D．1.25倍 14．压力表的使用范围一般在它量程的1/3－2/3处，如果低于1/3则（C ）。 A．精度等级下降B．因压力过低而没指示
习题1 1.01 某1.5级测量范围为0~100kPa 的压力表，在50kPa ，80kPa ，100kPa 三点 处校验时，某示值绝对误差分别为-0.8kPa ，+1.2kPa ，+1.0kPa ，试问该表是否合格？ 1.02 有 2.5级，2.0级，1.5级三块测温仪表，对应得测量范围分别为-100~+500℃, -50~+550℃,0~1000℃，现要测量500℃的温度，要求其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适？ 1.03 请指出下列误差属于哪类误差？ a) 用一块普通万用表测量同一电压，重复测量十五次后所得结果的误差。 b) 观察者抄写记录时错写了数据造成的误差。 c) 在流量测量中，流体温度，压力偏离设计值造成的流量误差。 1.05对某喷嘴开孔直径d 的尺寸进行15次测量，测量值见下表，试用格拉布斯准则检验并判断该批数据是否含有粗大误差(取显著性水平＝0.05), 并求该喷嘴 真实直径 (要求测量结果的置信概率为95%,π=3.14,用t 分布). 1.06 通常仪表有哪三个部件组成？ 习题3 3.01 叙述热电偶工作原理和基本定律。 3.02 普通工业热电偶由什么组成？ 3.03 常用标准热电偶的分度号及特点？ 3.04 用铂铑10-铂热电偶测温，在冷端温度30℃时，测得热电势是12.30mv ， 求热端温度。(附：铂铑10-铂热电偶分度表(分度号：S,冷端0℃),见教材) 3.05 用镍铬-镍铝标准热电偶在冷端温度30℃时，测得的电势30.2mv ，求该热 电偶热端温度。(附：镍铬-镍铝热电偶分度表。(分度号K ，冷端温端0℃) 见教材附录)。 3.06 用铜，康铜，铂两两相配构成三热电偶，已知：热电势），（铂铜0100-E = 0.75mv,），（铂康铜0100-E = -0.75mv ，求），（康铜铜0100-E 电势值。
第一章 信号及其描述 （一）填空题 1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛 的是电信号。 2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。 3、 周期信号的频谱具有三个特点：离散的 ，谐波型 ， 收敛性 。 4、 非周期信号包括 瞬态非周期 信号和 准周期 信号。 5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值x μ、均方值2x ψ，方差2 x σ ；。 6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 偶 对称，虚频谱（相频谱）总是 奇 对称。 （二）判断对错题（用√或×表示） 1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。（ v ） 2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。（ v ） 3、 非周期信号的频谱一定是连续的。（ x ） 4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。（ x ） 5、 随机信号的频域描述为功率谱。（ v ） （三）简答和计算题 1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0 =的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。 2、 求正弦信号)sin()(0?ω+=t x t x 的均值 x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。 3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。 4、 求被截断的余弦函数 ?? ?≥<=T t T t t t x ||0 ||cos )(0ω的傅立叶变换。 5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。 第二章 测试装置的基本特性 （一）填空题 1、 某一阶系统的频率响应函数为 1 21)(+= ωωj j H ，输入信号 2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为= ω ，幅值 =y ，相位=φ 。 2、 试求传递函数分别为5 .05.35.1+s 和 2 2 2 4.141n n n s s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。 3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、 和 。 4、 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(0 t t x A t y -=时，该系统能实现 测试。此时，系统的频率特性为 =)(ωj H 。 5、 传感器的灵敏度越高，就意味着传感器所感知的 越小。 6、 一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有 线性 关系为最佳。 （二）选择题 1、 4 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度 （2）线性度 （3）回程误差 （4）阻尼系数 2、 从时域上看，系统的输出是输入与该系统 3 响应的卷积。 （1）正弦 （2）阶跃 （3）脉冲 （4）斜坡 3、 两环节的相频特性各为 )(1ωQ 和)(2ωQ ，则两环节串联组成的测试系统，其相频特性为 2 。 （1）)()(21ωωQ Q （2）)()(21ωωQ Q + （3） ) ()()()(2121ωωωωQ Q Q Q +（4）)()(21ωωQ Q - 4、 一阶系统的阶跃响应中，超调量 4 。 （1）存在，但<5％ （2）存在，但<1 （3）在时间常数很小时存在 （4）不存在 5、 忽略质量的单自由度振动系统是 2 系统。 （1）零阶 （2）一阶 （3）二阶 （4）高阶 6、 一阶系统的动态特性参数是 3 。 （1）固有频率 （2）线性度 (3)时间常数 （4）阻尼比 7、 用阶跃响应法求一阶装置的动态特性参数，可取输出值达到稳态值 1 倍所经过的时间作为时间常数。 （1）0.632 （2）0.865 （3）0.950 （4）0.982 （三）判断对错题（用√或×表示） 1、 一线性系统不满足“不失真测试”条件，若用它传输一个1000Hz 的正弦信号，则必然导致输出波形失真。（ x ） 2、 在线性时不变系统中，当初始条件为零时，系统的输出量与输入量之比的拉氏变换称为传递函数。（ v ） 3、 当输入信号 )(t x 一定时，系统的输出)(t y 将完全取决于传递函数)(s H ，而与该系统的物理模型无关。 （ v ） 4、 传递函数相同的各种装置，其动态特性均相同。（ v ） 5、 测量装置的灵敏度越高，其测量范围就越大。（ x ） 6、 幅频特性是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。（ x ） （四）简答和计算题 1、 什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？ 2、 测试装置的静态特性和动态特性各包括那些？ 3、 测试装置实现不失真测试的条件是什么？ 4、 某测试装置为一线性时不变系统，其传递函数为 1 005.01)(+= s s H 。求其对周期信号)45100cos(2.010cos 5.0)(?-+=t t t x 的 稳态响应)(t y 。 5、 将信号 t ωcos 输入一个传递函数为s s H τ+= 11)(的一阶装置，试求其包括瞬态过程在内的输出)(t y 的表达式。 第三章 常用传感器 （一）填空题
一、填空 1.仪表的灵敏度越高则（ C ） A.测量精确度越高 B.测量精确度越低 C.测量精确度越不能确定 D.仪表的线性度越好 2.造成测压仪表静态变差的因素是（ B ） A.弹性模量 B.弹性迟滞 C.材料的泊松比 D.温度特性 3.请指出下列误差属于系统误差的是（ C ） A.测量系统突发故障造成的误差 B.读书错误造成的误差 C.电子电位差计滑线电阻的磨损造成的误差 D.仪表内部存在摩擦和间隙等不规则变化造成的误差 4.用光学温度计测量物体温度，其示值（ B ） A.不受测量距离的影响 B.是被测物体的亮度温度 C.不受被测物体表面光谱发射率的影响 D.不受反射光影响 5.仪表的灵敏度越高则（ C ） A.测量精度越高 B.测量精度越低 C.测量精度不确定 D.仪表的线性度越好 6.表征仪表读书精密性的指标是（ C ） A.灵敏度 B.线性度 C.分辨率 D.准确度 7.用金属材料测温热电阻下列说法正确的是（ D ） A.金属材料的密度盐碱对测温越有利 B.金属材料的强度越高对测温越有利 C.金属合金材料掺杂越均匀对测温越有利 D.金属纯度越高对测温越有利 8.热电阻测温采用“三线制”接法其目的在于（ C ） A.使回路电阻为定值 B.获得线性刻度 C.消除连接导线电阻造成附加误差 D.使工作电流为定值 9.标准节流件的直径比β越小，则（ D ）
A.流量测量越准确 B.流量的压力损失越小 C.要求水平直管段越长 D.流量的压力损失越小 10.涡流流量输出______信号 ( B ) A.模拟 B.数字 C.电流 D.电压 11. 将被测压差差换成电信号的设备是（ C ） A.平衡容器 B.脉冲管路 C.压差变送器 D.显示器 12.过失误差处理方法通常为（ B ） A.示值修正法 B.直接别除法 C.参数校正法 D.不处理 13.欲用多根热电偶测量某房间内平均温度，一般采用什么的热电偶布置方式（ A ） A.并联 B.反接 C.串联 D.以上都不对 14.下列关于热电偶均质导体定律下列说法错误的（ D ） A.热电极必须采用均质材料 B.只能用两种不同材料的均质导体构成热电偶 C.热电势与热电极温度分布无关 D.热电势与热电极的截面积有关 15.热力学温度的符号是 B A．K B．T C．t D.℃ 16．准确度最高的热电偶是 ( A ) A．S型 B．K型 C．J型 D.E型 17．现有以下几种测温装置，在测汽轮机轴瓦温度时，最好选用（ C ） A镍铬一镍硅热电偶 B.充气压力式温度计 C．铂热电阻 D.铜—铜镍热电偶 一铂热电偶，设其E(300℃，500℃)为X，E (500℃，250℃)为) 18．有一铂铑 10 Y , E (250℃，0℃)为z，则 ( C ) A．X=Y=z B．X=Y≠z C. X≠Y≠z D.X≠Y=z 19．被测量为脉动压力时，所选压力表的量程应为被测量值的 ( C ) A．1.5倍 B．1倍 C. 2倍 D.2.5倍