热工结合各方资料版Word下载.docx
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流量计测量对流体的要求；
节流流量计的测量原理，标准节流装置的类型、使用、取压方法，流体条件，管道条件；
孔板流量计的原理；
各种速度式流量计的测量原理，对流体的要求；
各种容积式流量计的的测量原理，对流体的要求；
其他流量计的类型和测量原理（ppt）；
钟罩式标准装置的测量原理；
第八章
了解常见的气体分析方法的测量原理；
重点了解氧化锆氧量计的原理，使用条件。
第九章（液位测量，见ppt）
常见液位测量方法的原理，特别是热学法测量高温熔体液位的方法。
《热工测量原理及仪表》复习提纲（2014）
一、测量概述
l了解测量的意义及方法，测量与计量的区别。
意义：
以确定量值为目的的一组操作，包括测量的误差分析、数据处理等计算工作。
目的：
确定被测量的值或获取测量结果。
测量科学技术已逐步形成了一门完整的、独立的学科。
研究的主要内容是测量原理、测量方法、测量工具和测量数据的处理。
根据被测对象的差异，测量技术可分为若干分支:
力学测量、电学测量、光学测量、热工测量等。
方法：
用实验方法，把被测量与同性质的标准量进行比较，确定两者的比值，从而得到被测量的量值。
区别：
测量是一个广义的概念，测量包括计量。
计量是一种特殊的测量。
计量是测量的基础，又是最高层次的测量。
l测量系统的组成以及测量技术的发展概况。
组成（敏感元件、变换元件、传送元件和显示元件。
P5）
发展状况：
测量元件（传感器）向高精度、高灵敏度、大范围、小型化、智能化发展。
如：
温度、压力传感器的发展。
测量技术的实时化、自动化、在线测量。
测量原理、测量手段的突破。
非接触的场测量，如光学、声学测量。
二、温度测量
1.什么是温度？
温度的概念（宏观、微观）
温度的基本概念：
温度是一个基本物理量。
温度的宏观概念：
冷热程度的表示。
温度的微观：
概念：
大量分子运动的平均强度。
特征：
分子运动愈激烈其温度表现越高。
2.温标的定义和内容，经验温标（摄氏温标、华氏温标和列氏温标），热力学温标，绝对气体温标，国际实用温标
⏹经验温标：
经验温标的基础是利用物质体膨胀与温度的关系。
在两个易于实现且稳定的温度点之间所选定的测温物质的体积变化与温度成线性关系。
把在两温度之间体积的总变化分为若干等分，并把引起体积变化1份的温度定义为1度。
经验温标与测温介质有关，有多少种测温介质就有多少个温标。
绝对气体温标：
波义耳定律：
当温度一定时，pV＝C，C是只取决于温度的常数；
热力学温标：
以卡诺循环为基础。
优点：
与选用的测温介质性质无关，克服了经验温标随测温介质而变的缺陷，故称它为绝对热力学温标。
由此而得的温度称为热力学温度，成为温度测量的基准。
国际实用温标见PPT
3.热电偶温度计测量原理——热电效应（贝赛克效应）
原理：
通过热电效应（两种不同材料的金属丝两端牢靠地接触在一起，组成闭合回路，当两个接触点（结点）温度T和T0不相同时，回路中即产生电势，并有电流流通，这种把热能转换成电能的现象称为热电效应。
）将温度信号转换成电势（mV）信号，配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温度测量。
4.热电偶的均质导体定律？
热电偶的中间导体定律？
均质导体定律：
由均质材料构成的热电偶，其热电动势的大小只与材料及结点温度有关，与热电偶的尺寸大小、形状及沿电极的温度分布无关。
中间导体定律：
在热电偶回路中接入第三种材料的导体时，只要其两端温度相等，总回路电势不变。
中间温度定律：
在热电偶回路中，两接点温度为T、T0时的热电动势，等于该热电偶在接点温度为T、Tn和Tn、T0时热电动势的代数和
标准电极定律：
两种导体A、B分别与第三种导体C组成热电偶，如果A、C和B、C热电偶的热电动势已知，则导体A、B组成的热电偶产生的电动势为
5.热电偶补偿导线的作用？
用热电偶测量较高的窑炉温度时，为什么要用补偿导线？
生产过程中的热电偶一般直径和长度一定，结构固定。
而在生产现场又往往需要把热电偶的参比端移到被测介质较远且温度比较稳定的场合，以免参比端温度受到被测介质的热干扰。
于是采用补偿导线代替部分热电偶作为热电偶的延长。
6.用的热电偶参比端的处理方法及其异同。
1.冷端恒温法：
利用白雪或碎冰和纯水的混合物在保温瓶中，再把细玻璃试管插入冰水混合物中，在试管底部注入适量的油类或水银，热电偶的参比端就插到试管底部，实现t0=0℃。
2.计算修正法（热电势修正法）（熟练掌握）:
当热电偶参比端不等于0℃时，需对仪表的示值加以修正。
修正公式：
E（T,0℃）=E（T,t0）+E（t0,0℃）
3.补偿导线法:
在一定温度范围（0～100℃）内，与配用热电偶的热电特性相近的一对带有绝缘层的廉金属导线为补偿导线。
4.冷端补偿器:
在热电偶测温系统中串联一个不平衡电桥，此电桥输出的电压随热电偶冷端温度变化而变化，从而修正热电偶冷端温度波动引入的误差。
7.热电偶工作端（热端）温度、参比端（冷端）温度与其热电势的关系？
E=EAB（T,T0’）+EA’B’（T0’,T0）P79
8.热电偶分度表的使用方法。
P75
9.用热电偶测温，测得热电势，如果已知冷端温度，已知热电偶在某温区的t-E关系，如何求得热端的实际温度？
中间导体定律P73
10.用T型热电偶测量某炉温的测量系统如图所示，已知：
冷端温度固定在0℃，环境温度t0＝50℃，仪表指示温度为200℃，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线接反了，问：
炉温的实际温度t为多少度?
300℃
11.了解热电阻温度计的测量原理，了解常用热电阻温度计（铂，铜）的性能；
导体或半导体的电阻随温度变化的性质；
2大多数金属在温度升高1℃时电阻将增加0.4～0.6％。
；
3半导体电阻一般随温度升高而减小，其灵敏度比金属高，每升高1℃，电阻约减小2~6％。
铂电阻：
优点:
1信号灵敏度高;
2与热电偶相比，无需参比温度；
3信号可以远传;
4金属热电阻稳定性高、准确度高、互换性好，可以用作基准仪表。
缺点:
1需要电源;
2自热，影响测量精度;
3测温上限，铂电阻上限低于1000℃
铜电阻：
电阻与温度呈线性关系，电阻温度系数也较大，且价格便宜，适用测量准确度不是很高的场合。
缺点：
制成相同阻值的电阻时，铜电阻丝要细，因此机械强度不高，或者就要长，使体积增大。
铜很容易氧化，工作温度的上限为150℃。
铜电阻价格便宜，因此仍被广泛采用。
12.Pt10的含义：
在0℃时，铂热电阻的名义电阻值为10Ω
13.热电阻的测量方法：
两线制、三线制及四线制，如何接线？
工业上在利用热电阻测温时，为了准确测量电阻阻值，经常采用的接线方法？
热电阻的接法（尽量看图和PPT以及课本，图省略，自己补后面）
两线制：
在热电阻感温元件的两端各连一根导线的引线形式。
配线简单，安装费用低，存在引线电阻的附加误差，不适用于A级热电阻。
在使用时引线及导线都不宜过长。
三线制：
在热电阻感温元件的一端连接两根引线，另一端连接一根引线（见课本）。
构成测量电桥，可以消除内引线电阻的影响，测量精度高于两线制。
目前三线制在工业检测中应用最广。
在测温范围窄或导线长或导线途中温度易发生变化的场合必须考虑采用三线制。
四线制：
在热电阻两端各连2根引线，主要用于在高精度测量；
四线制不仅可以消除内引线电阻的影响，而且在连接导线阻值相同时，消除该电阻的影响。
还可以通过改变测量热电阻中的电流方向，消除测量过程中的寄生电势影响。
14.热电阻的自热误差的来源及消除的方法电阻温度系数a是热电阻的重要特性，金属热电阻与半导体热敏电阻的a的异同？
来源：
热电阻测温系统的误差：
热电阻的基本误差；
指示仪表的误差；
电阻体自热误差；
引线电阻误差组成。
消除自热电阻方法：
电流大可提高输出信号，但带来的自热误差也大。
一般工业热电阻工作电流被限制在6mA以内，这样自热温差就不会超过0.1℃。
15.接触式测温的误差分析：
1.流体温度测量—导热误差分析2.高温气体温度测量—辐射误差分析3.高速气流温度测量—速度误差分析4.壁面温度测量：
点接触，面接触，等温线接触，分立接触。
热电偶测量表面温度时的布置方法及作用。
原则：
在强度允许条件下应尽量采用直径小、导热系数低的热电偶；
优先考虑等温线敷设；
被测材料为非良导热体可用面接触方式；
如被测材料允许，表面开槽敷设对提高测量精度更为有利。
16.灯丝隐灭式光学高温计的工作原理。
其中的灰色玻璃、红色滤光片的作用是什么？
测量方法：
灯丝隐灭式光学高温计是由人眼对热辐射体和高温计灯泡在单一波长附近的光谱范围的辐射亮度进行判断，调节灯泡的亮度使其在背景中隐灭或消失而实现温度测量的；
此种灯丝隐灭式光学高温计又称目视光学高温计或简称光学高温计
灰色玻璃：
扩大光学高温计量程；
红色玻璃：
滤除人眼不敏感的光谱段，仅让中心光谱波长为0.66mm的窄波段通过。
17.在一般工业应用中，测温要求不高、测温范围在1000℃左右，最适宜选用的温度计是什么？
1000℃默认考非接触式，灯丝隐灭式光学高温计，红外测温仪
三、压力测量
1.1.绝对压力（绝对真空作为零点压力标准），表压力（以大气压作为零点压力标准），真空的联系和区别。
相对压力（差压力）：
以大气压以外的任意压力为零点压力标准。
负压力或真空：
低于大气压的压力
2.弹簧管式压力表结构，各部分功能？
弹性元件，感受压力并产生弹性变形，弹性元件采用何种形式要根据测量要求选择和设计；
变换放大机构，将弹性元件的变形进行变换和放大；
指示机构，（如指针与刻度标尺）用于给出压力示值；
调整机构，用于调整零点和量程。
2.1.膜式压力计：
膜片压力计，膜盒压力计（测量气体的微压和负压）。
P140
3.U形管压力计使用时倾斜角度与测量的压力值的关系？
P138第三个图
4.压电式压力传感器测量原理。
为什么不适宜测量缓慢变化的压力和静态压力？
压电效应某些电介质沿着某一个方向受力而发生机械变形（压缩或伸长）时，其内部将发生极化现象，并在其某些表面产生电荷。
当外力去掉后，它又会重新回到不带电的状态，此现象称为“压电效应”。
静态压力会导致弹性膜片不可恢复性形变。
5.应变式压力传感器的原理？
基于导体和半导体的“应变效应”。
电阻应变的温度补偿。
其测量电桥的输出分辨率由高至低的顺序？
（单桥半桥全桥比较）
原理;
压力传感器：
测量压力并提供远传电信号的装置。
压力传感器可以直接将被测压力变换成各种形式的电信号，适合于自动化系统集中检测与控制的要求。
压力传感器结构型式多种多样，常见的型式有压阻式、压电式、应变式、电容式、电感式、振频式、光电式、光纤式、超声式压力传感器等
压阻式：
压阻效应：
物质受外力作用，电阻率发生变化的现象。
利用压阻效应测量压力的传感器叫压阻式压力传感器。
常用的压阻材料是硅和锗。
压电式：
压电效应：
某些电介质沿着某一个方向受力而发生机械变形（压缩或伸长）时，其内部将发生极化现象，并在其某些表面产生电荷。
应变式：
应变式压力传感器是一种通过测量各种弹性元件的应变来间接测量压力的传感器。
应变元件的工作原理基于导体和半导体的“应变效应”，即当导体和半导体材料发生机械变形时，其电阻值将发生变化。
根据制作材料的不同，应变元件可以分为金属和半导体两大类。
电容式：
电容器的电容量由两个极板的大小、形状、相对位置和电介质的介电常数决定。
如果一个极板固定不动，另一个极板感受压力，并随着压力的变化而改变极板间的相对位置，则电容量的变化就反映了被测压力的变化。
电感式：
电感式压力传感器以电磁感应原理为基础，利用磁性材料和空气的导磁率不同，把弹性元件的位移量转换为电路中电感量的变化或互感量的变化，再通过测量线路转变为相应的电流或电压信号。
力平衡式：
测量原理：
力平衡式压力变送器采用反馈力平衡的原理，反馈力的平衡方式可以是弹性力平衡或电磁力平衡等。
谐振式：
谐振式压力传感器是靠被测压力所形成的应力改变弹性元件的谐振频率，通过测量频率信号的变化来检测压力。
振膜式：
振膜为一个平膜片，且与环形壳体做成整体结构，它和基座构成密封的压力测量室，被测压力p经过导压管进入压力测量室内。
（有漏的我也不鸟了。
。
尼玛）
6.电容式压力传感器：
差动变极距式，变面积式
7.电感式压力传感器：
原理（弹性元件的位移量转换为电路中电感量的变化或互感量的变化）
8.差动式电感压力传感器的原理?
式中C0为初始电容值；
δ为极板间初始距离；
△δ为距离变化量。
9压力表的静态性能与动态性能的对应关系
10.热电偶真空计的测量原理？
加热电丝和热电偶在其中的作用。
真空度不同－>
气体传热性能不同－>
使温差电动势不同。
热偶规管，主要由玻璃壳、铂丝、热电偶构成。
铂丝用于加热热电偶，通以恒定电流，其温度为100～200℃。
热电偶是由镍铬—镍硅、或镍－康铜制成，其作用是在它的加热端与冷端（非加热端）温度不同时，产生温差电动势。
11.热阻式真空计的原理？
电阻真空计，又称皮喇尼真空计。
主要由电阻式规管和测量电路两部分组成。
在电阻规管内封装一只电阻温度系数较大的电阻丝，常用的有钨丝和铂丝。
规管与被测真空计系统相连。
在较低的压力（小于13.3Pa）时，热电阻丝的电阻值取决于周围气体的压强。
12.气流的压力测量。
总压管，偏流角，总压管的不敏感偏流角。
13.气流的静压测量中，静压孔轴线与气流方向的关系。
14.测压仪表的选用量程和精度的根据是什么？
已知某测点取压值约为5MPa。
当测量稳定压力时，应选取多大测量范围的弹簧管压力表？
若要求测压误差不超过1％，应选什么精确度等级？
10Mpa1.0级
15.测压仪表的选用量程和精度的根据是什么？
已知某测点取压值约10MPa。
当测量脉动变化压力时，应选取多大测量范围的弹簧管压力表？
若要求测压误差不超过4％，应选什么精确度等级？
25Mpa4级
被测压力的最大值
稳定压力：
不超过仪表测量上限值的2/3
脉动压力：
不超过仪表测量上限值的1/2
高压时：
不超过仪表测量上限值的3/5
被测压力的最小值
不应低于仪表测量上限值的1/3，以保证仪表的线性和测量结果的准确性。
测量范围:
从真空到109Pa，我国的测压仪表按系列生产，其标尺上限的刻度值为
（1，1.6，2.5，4，6.3）×
10nMPa
（其中n为正、负整数）。
16.某压力表刻度范围为0～600kPa，通过检定、在整个刻度范围内、最大基本误差为±
6.0kPa、按国家工业仪表的规定、该压力表的精度等级？
温度计准确度等级？
1级
四、流量测量
1.标准节流装置的工作原理？
取压方式？
测量流体类型？
节流装置的管道条件和流体条件？
孔板和喷嘴上下游侧直管段的最小长度？
P207
在充满流体的管道中放置一个固定的、有孔的节流元件，造成流束的局部收缩。
对一定结构的节流元件，其前后的静压差与流量成一定的函数关系。
节流元件、静差压取出装置和节流元件前后的直管段的组合体，称为节流装置。
⏹环室有均压作用，压差比较稳定，所以被广泛采用。
⏹但当管径超过500mm时，环室加工麻烦，一般都采用单独钻孔取压。
⏹角接取压：
简便，容易实现环室取压，测量精度较高。
⏹法兰取压：
结构较简单，容易装配，精度较角接取压低。
2.用节流式流量计测流量时，误差与流量的关系。
P211
3.涡轮流量计的工作原理？
将涡轮置于被测流体中，流体冲动涡轮叶片转动，涡轮转速n与流体体积流量Q满足一定关系。
从而测得n便可知体积流量。
例水平螺翼式水表
4.电磁流量计的工作原理？
对被测介质的要求。
基于法拉第电磁感应原理，如右图。
当被测导电流体在磁场中沿垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时，在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，此电势与流速成正比。
5.靶式流量计的工作原理？
分析流体对靶的作用力。
标定介质为水的靶式流量汁，是否可以用来测量油的流量。
靶式流量计主要应用于高粘度、低雷诺数、含固体颗粒的浆液及腐蚀介质流量测量。
结构简单，安装维修方便，成本低。
其敏感部分是一个圆盘形靶。
流体流动时，质点冲击在靶上，使靶产生微小的位移，此微小位移（或流体对靶的作用力）反映了流量的大小。
6.涡街流量计的工作原理？
在均匀流动的流体中，垂直地插入一个具有非流线型截面的柱体，称为漩涡发生体。
在该漩涡发生体两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡，并随着流体流动，在下游形成两列不对称的漩涡列，称之为“卡门涡街”。
在三角柱体的迎流面对称地嵌入两个热敏电阻组成电桥的两臂，以恒定电流加热使其温度稍高于流体，在交替产生的漩涡的作用下，两个电阻被周期地冷却，使其阻值改变，阻值的变化由桥路测出，即可测得漩涡产生频率，从而测出流量。
7.容积式流量计的种类。
腰轮流量计、刮板流量计、
8.质量流量计的种类。
微小流量流量计——量热式热量计
直接式质量流量计——哥式力流量计
差压式质量流量计
9.各种流量计的安装方式？
五、流速测量
1.二元复合测压管的原理？
对向测量和不对向测量的测量方法及特点。
不可压缩理想流体对某些规则形状物体的绕流规律。
P169方法：
把测压管垂直插入被测气流中，使三孔迎着气流，三孔所在平面与被测气流平面一致，反复转动测压管，使记录方向块在此位置时测压管夹具刻度盘的读数α。
对向测量的结果较准确，但须反复调整测压管，较费时间。
不对向：
把测压管垂直插入被测气流中，三孔迎着气流，并尽量使气动轴线方向与气流方向一致，记录三孔的压力p1，p2，p3。
据此查表得到气流的方向。
节省测量时间，但是查表容易产生误差。
2.热线风速仪的工作原理？
恒温模式下热线风速仪的的基本原理和工作过程？
通电的热线探头在流场中产生热量损失。
恒温风速计的基本原理是利用反馈电路使热线温度和电阻保持恒定。
风速增加→热线变冷→电阻Rs降低→1点的电压随之降低→放大器负端电压增加→E12增加→电桥电压Eb增加→电流Is增大→加热敏感元件→1点电压获得升高→E12减少→系统恢复平衡。
3.粒子图象测速技术（PIV）的像密度的概念及其物理意义。
如何将像密度作为选择粒子图像测速法（PIV）和粒子迹线法（PTV）的依据。
像密度：
在一个诊断面积内有多少粒子像P191
4.在PIV中，对粒子的要求？
P197
5.在激光多普勒测速（LDV）中，解决测量结果方向模糊性的措施。
光束的频移P184
六、其他
1.氧化锆传感器？
使用条件？
2.液位测量的主要方法。
压力法、浮力法、电学法、热学法
⏹3.测量高温熔融金属的液位比较困难，工业中常采用热学方法测量，如图所示。
请说明其测量原理并绘出温度变化趋势图。
⏹在冶金行业中常遇到高温熔融金属液位的测量。
由于测量条件的特殊性，目前除使用核辐射法外，还常用热学方法进行检测。
⏹热学法利用了高温熔融液体本身的特性，即在空气和高温液体的分界面处温度场出现突变的特点，用测量温度的方法间接获得高温金属熔液液位。
⏹热学法按温度测量转换原理的不同，通常又分为热电法和热磁感应法。
⏹在容器壁上选定一系列测量点，装上热电偶;
⏹将各测点上热电偶的输出记录下来，得到如图9.12所示的温度-电势分布曲线;
⏹曲线上反映出第7个和第8个测点之间产生了温度突变，因此液面就在第7与第8测点之间。
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