热工测试技术习题

热工测试技术习题内容摘要：

．不变 D．负值 35 用比色高温计测得比色温度 sT =1 927℃，比色光线波长分别为 1 m ，2 m ，被测物体在相应波长下的单色辐射发射率分别为 1   ，2   ，则被测物体的实际温度是 ___________。 A．： 1 881℃ B． 2 005℃ C．。 1 997℃ D： l 578℃ 3 电容式湿度传感器不具有 _______的特点。 A．精度高、响应速度快 B．不受环境温度和风速的影响 c．受环境气体成分的影响 D．价格较贵 答案 （ 1236 答案） ： 12答案： B。 13答案： D。 14 答案： D。 15 答案： C。 16答案： B。 提示：对测量有机液体时由于有机液体的膨胀系数比水银大所以对该系统测量时如果温度计测量头有裸露部分要进行修正，修正公式：1()t ah t t  。 式中： a— 工作液体与玻璃之间相对膨胀系数； h— 液柱露出的高度； t— 温度计指示值； 1t — 裸露部分的平均温度。 17答案： A。 测温下限可达 150℃。 18答案： A。 由于测量的是两支分度号为 K的热电偶的温差，当参比端温度上升后温度的变化相互抵消。 19答案： A。 20 答案： A。 根据热电偶中间导体判断。 21 答案： B。 根据标准铂铑 10 一铂热电偶分度表判断。 22答案： B。 根据中间温度定律： E=E(t， O)+E(t0， 0)。 23答案： c。 根据中间导体定律，曰和 E均为中间导体 (两端温度相同 )，所以可以忽略它们对回路电势的影响。 即 1 2 1 2( , ) ( , )A F D CE E t t E t t。 24答案： A。 根据中间温度定律，求出回路的总电势后，除以回路的总电阻。 25答案： c。 根据铜热电阻的特性方程 0[1 ]R R at，先根据该式求出 0R ，即可求出电阻在 100℃时的阻值。 26 答案： B。 根据铜热电阻的特性方程 0[1 ]R R at，首先求出因环境温度升高而增加了 0． 6  所对应的温度，然后求出 tt。 27答案： A。 全辐射能量等于温度为 pT 的绝对黑体全辐射能量时，温度 pT 则称为被测物体的辐射温度。 28 答案： B。 因为 0  1，所以测量的亮度温度总是低于真实温度。 修正公式可用21 1 1lnaT T C   29答案： B。 30答案： B。 31 答案： D。 32答案： B。 干湿球温度计测量相对湿度与大气压力有关、还与风速大小有关。 33答案： B。 氯化锂电阻式温度传感器适应交流电桥测量电阻，不允许用直流电源，以防氯化锂溶液发生电解。 34 答案： C。 35答案： A。 当温度为 T的实际物体的两个波长下的亮度比值，与温度为 sT 的黑体的两波长下的亮度比值相等时，称 sT 春季为实际物体的比色温度，根据维恩公式可以得出实际12212ln1111()sTT C 36 答案： C。 第三章 压力测量习题 弹性式压力计通常有哪几种型式 ?试述它们的测压范围和使用注意事项。 解答 ： 弹性式压力计通常有弹簧管压力计、膜片式压力计、膜盒式压力计、波纹管压力计等。 弹簧管压力计 ： 仪表应工作在正常允许的压力范围内，在静压力下一般不应超过测量上限值的 70%，在波动时，不应超过测量上限值的 60%。 工业用压力表应在环境温度为 40~60℃，相对湿度大于 80%的条件下使用。 仪表安装处与测定点的距离应尽量短，以免指示迟缓 在振动情况下使用仪表时要装减振装置。 测量结晶或黏度较大的介质时，要加装隔离器。 仪表必须垂直安装，无泄漏现象。 仪表的测定点与仪表安装处应处于同一水平位置上，否则将产生附加高度误差，必要时需加修正值。 如测量有爆炸、腐蚀、有毒的气体压力时，应使用特殊的仪表。 氧气压力表严禁接触油类，以免爆炸。 仪表必须定期校验，合格的表才能使用。 膜片式压力计 ： 测量范围一般为 0~5880000Pa,精度为 级。 膜盒式压力计 ： 最大量程为 40000Pa,精度一般为 级。 对于膜盒材料为磷青铜的压力计，使用时应注意被测介质必须对铜合金无腐蚀作用。 波纹管压力计工作压力可达 14700000Pa,工作温度可达 150℃。 应变式传感器如何消除 (或减小 )由温度变化而引起的误差 ? 解答： 造成温度误差的原因有敏感栅的金属丝电阻本身随温度变化发生变化和应变片材料和试件材料的线膨胀系数不一样，使应变片产生附加变形，从而造成电阻的变化。 应变片的温度补偿方法通常有线路补偿法和应变片自补偿法等两种。 线路补偿法，最常用的和效果最好的是电桥补偿法，电桥补偿法 有两种。 一种方法是，准备一块与测试件相同材料的补偿件和两片参数相同的应变片，一片贴于测试件上，另一片贴在与实践处于同一温度场中的补偿件上，然后将两片应变片接入电桥的相邻两臂上，这样由于温度变化而引起的电阻变化就会相互抵消，电桥的输出将与温度无关而只与试件的应变有关。 另一种方法是，不用补偿件，而是将测试片和补偿片贴于试件的不同部位，这样其既能起到温度补偿作用，又能提高输出灵敏度。 当试件变形时，测试片和补偿片的电阻将一增一减，因此电桥输出电压增加一倍，从而提高了灵敏度。 温度补偿法 为解决线路补偿法无法 解决的困难，如找不到安装补偿件的地方等，发展了一种自身具有温度补偿作用的应变片，这种应变片称为温度自补偿应变片。 其应变丝是由两种不同的材料组成的，当温度发生变化时，它们所产生的电阻的变化相等。 将它们接入电桥的相邻两臂，则电桥的输出就与温度无关。 根据压力的定义说明静止流体的静压和稳态运动流体的静压之间的差别。 解答 ： 对于静止的流体，任何一点的压力与该店所取面的方向无关，在所有方向上压力大小相等，这种具有各向同性压力称之为流体静压力。 运动流体中，任何压力是所取平面方向的寒素，当所取平面的发祥与流动方向 一致时，所得到的压力最大，这个压力的最大值称为总压力。 作用在于流体流动方向平行的面上的压力，称之为流体静压力。 4．静压探针和总压探针在结构上有什么不同 ?它们分别是根据什么原理制成的 ? 解答： 由于流体的静压也与流体的速度有关，由于流体在流到横截面上的速度分布是非线性的，所以流道横截面上各点的流体静压是不相等的。 测量流体中某点的静压力时，即用静压探针。 插入流体中的探针必须与流线平行，且不改变测压区的流线。 流体中某一点的总压等于流体中的被流物体上临界点的滞止压力。 总压探针就是根据这一原理设计。 L形总压探 针型式上与静压探针一样，区别在于测压孔的位置不一样。 总压探针的测压孔是开在探针的端部正对流动方向上。 圆柱型总压探针测压孔开在正对流向的侧面上，圆柱形静压探测压孔在管子背向流体流动方向的一面。 如何确定压力传感器和压力测量系统的动态特性 ?常用的实验方法有哪几种 ?试述其原理。 解答 ：动态标定就是确定压力测量系统或压力仪表的动态特性，即测压系统或压力传感器对试验信号（如阶跃信号、脉冲信号、正弦信号）的响应。 常用的实验方法有 2种 1） 激波管型标定系统：它由激波管、高压气源、测速和记录几部分组成。 气源部分用 以给激波管高压腔提供高压压力，测速部分由压电式传感器、电荷放大器、限幅放大器和电子计算器组成。 记录部分由测量电路，放大器，记忆示波器和频谱分析仪组成。 2） 活塞发生仪型标定系统：周期性的压力变化可通过密闭的体积变化即活塞发生仪测得。 活塞发生仪是由活塞和密闭空腔组成的，当活塞在缸内运动时，气缸内容积就将发生变化，气缸内气体的压力也将发生周期性的变化。 6．试述热偶真空计的原理和工作电流的确定方法。 解答： 热偶真空计的工作原理是气体分子的导热能力与其它的压强有关。 热偶真空规管由灯丝和热电偶组成，热电偶是测量 灯丝温度的，测量时，灯丝中通过恒定的电流，显然灯丝的温度与规管中气体的压强有关，因此，热电偶的输出就标志着管内的真空度的高低，而规管又与被测系统关联，这样，通过测量热电偶的输出电势，就可以测量系统中的真空度。 热偶真空计的测量范围是 . 7．热阴极电离真空计和冷阴极电离真空计在结构和原理上有何不同 ?试分析它们的优缺点 解答： 热阴极电离真空计工作原理是，在稀薄气体中，带电粒子与气体分子碰撞，使气体分子电离，电离后产生的正离子数目与气体压强有关，结构上类似于电子三极管，管内有三个电极。 冷阴性 电离真空计的工作原理是，利用放射性物质引起气体分子电离。 通常选用放射性α粒子的物质制作，因为α粒子最能使气体强烈的电离。 结构上主要有放射源、离子收集极、放大器和测量电表。 使用热阴极电离真空计时，必须注意系统内的压强要低于 时才能启用，否则其灯丝容易烧毁，此外，若蒸气分子进入规管，则它碰到炽热的灯丝后会分解，使规管内压强增大，造成误差。 冷阴极电离真空计的优点是： 1） 提高了电离真空计量程的压强上限。 2） 没有热阴极存在，故不怕烧毁阴极，不怕化学作用影响阴极的发射。 3） 与热阴极电离真空计相比，蒸气的存在不影响 校准曲线，而在热阴极电离真空计中，蒸气会逐渐改变热丝表面的辐射及热传导的性能，从而影响校准曲线。 4） 化学性质很稳定，故可以用于测量化学性质活泼的气体的真空度。 缺点： 1） 灵敏度很低，测量介质为空气的真空度时，灵敏度只有 105μ A/Pa,在低压强下，离子电流很小，测量有困难。 2.） 放射性元素很昂贵，且对工作人员健康不利，故使用时要特别注意安全。 试述真空计和真空系统安装时应注意的事项 解答： 1）真空规管应尽量安装在接近要测量的部位，这对于大型真空系统尤为重要。 2）真空规管的进气口方向应与气 流方向垂直，避免气流方向直对进气口。 3）连接管道应尽量短而粗，管材放气要小。 4）根据压强的高低来选择真空规管与真空系统的连接和密封方法。 真空计的规管与真空系统的连接方法一般有如下三种： 1）真空计的玻璃规管与玻璃管道的连接；除了在低真空时可采用真空橡胶管作为连接管道外，一般都采用玻璃管与玻璃管的熔接，以保证良好的密封。 2）真空计的玻璃规管与金属管道的连接； 3）真空计的金属规管与金属管道的连接；后两种在保证良好密封的条件下，应尽量做到拆装方便，以利于维修。 此外，还要求连接管道和密封材料的放弃率要低， 在测量高真空和超高真空时，要能承受高温（ 150— 450℃）的反复烘烤。 9．压力探针的测量误差是由哪些因素造成的 ?如何减小这些误差 ? 解答： 压力探针的测量误差及相应的解决方案如下： （ 1）探针对流场的扰动，使探针附近的流线发生弯曲，从而改变了局部流动的压力。 为了减小探针对气流的扰动，应将探针的尺寸做得足够的小。 （ 2）测压孔对测量值的影响。 例如，测压孔的不规则、孔的轴线与流线不垂直，以及孔径过大都会导致静态测量误差，通常静压孔的直径为 ，孔径太小易堵，孔径太大会增加压头引起的误差，因此需合理 设计测压孔。 （ 3）马赫数对测量值的影响。 这是因为马赫数增大会引起气流密度的变化，如马赫数大于等于 1 时，探针上产生局部冲击波，此冲击波非等熵，改变了局部的气流压力，从而给静压和总压的测量带来误差。 可以选用半球形“ L”探针，当 2 1 d  时，  角很小，在亚音速气流中，测量值和马赫数无关。 （ 4）雷诺数对测量值的影响。 当测量实际流体中的压力时，流体绕探针流动，流体沿其表面的压力分布和雷诺数有关，当雷诺数大于 30 时，粘 性的影响被限制在沿管壁很薄的边界层内，而流体内的压力通过此边界层不会发生变化，粘性影响可以忽略。 当雷诺数小于 30 时需校正。 解决此影响因素的办法就是合理的校正。 （ 5）速度梯度对测量值的影响。 测量有横向速度梯度流时在探针的前缘滞止的流体会产生一个向高速区增加的滞止压力梯度，这种表面压力梯度在前缘边界层内会引起流体流动，在探针附近导致流体轻微“下冲”。 此下冲作用会对静压的测量产生影响。 在探针支杆的前缘，也会产生一个滞止压力梯度。 并在探针的前缘向低速区下冲，从而产生误差。 为消除此影响，测压孔的位置应远离支杆， 通常静压孔离支杆的距离为 8d，有建议用 16d 更好。 常用的液柱式压力计有哪几种型式，各有什么特点 ? 解答： （ 1）常用的液柱式压力计有： a 管径相同的 U形管压力计。 b 单管式压力计。 c 液柱式微压计 有斜压式微压计和零平衡微压计 （ 2）首先它们都是稳态压力计，是基于流体静力学原理而制成的。 a U 形管压力计可用于测量液体和气体的相对压力和压力差。 它由一根灌注有一半容积的液体（通常为水、酒精和油等）和一根标尺所组成。 两端的压力不同则液柱的高度不同。 一般 U形管压力计的管径不小于 810 毫米，且要保持 管径大小、上下一致，如果管径较小，工作液体可采用酒精。 b 单管式压力计由一个容器和一根与之相连的玻璃管组成，容器中注满工作液体，使得玻璃管内的液面正好在 0刻度。