武漢理工大學(xué)熱能與動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)復(fù)習(xí)重點(diǎn).docx

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1、2015年12月24日晚7~9點(diǎn)（南湖）交作業(yè)本 ——熱能與動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)—— 第一章.概述---------------------------------------------------------------- 1.測(cè)量方法（P1~2） 1.1直接測(cè)量（對(duì)于穩(wěn)態(tài)物理量常用方法如下）：直讀法，差值法，替代法，零值法； 1.2 間接測(cè)量：需要通過(guò)直接測(cè)量得到與被測(cè)量有一定函數(shù)關(guān)系的量，經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到被測(cè)量的數(shù)值（如分別測(cè)量轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，求功率）； 1.3 組合測(cè)量：根據(jù)直接或間接測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，通過(guò)聯(lián)立方程組求得未知量的數(shù)值。 *1.4 非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)的測(cè)量需要用顯示式記錄

2、方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的觀察和記錄。 2.測(cè)量?jī)x器的組成（P3） （按工作原理）測(cè)量?jī)x器包括：感受件（傳感器）、中間件（傳遞件）、效用件（顯示元件）； 3 感受件應(yīng)當(dāng)滿足的三個(gè)條件（P3）： 3.1）它必須隨被測(cè)參數(shù)的變化而發(fā)生相應(yīng)的內(nèi)部變化； 3.2）它只能隨被測(cè)參數(shù)的變化而發(fā)出信號(hào)，不受其他任何參數(shù)的影響； 3.3）感受件發(fā)出的信號(hào)與被測(cè)參數(shù)之間必須是單值的函數(shù)關(guān)系。 4. 測(cè)量?jī)x器的分類（P4） 測(cè)量?jī)x器按其用途分為：范型儀器和實(shí)用儀器； 實(shí)用儀器又可分為：實(shí)驗(yàn)室用儀器和工程用儀器。 5. 測(cè)量?jī)x器的主要性能指標(biāo)（P5~6） 測(cè)量?jī)x器的性能指標(biāo)決定了所測(cè)得的結(jié)果的可靠程度

3、，其中主要有：精確度、恒定度、靈敏度、靈敏度阻滯、指示滯后時(shí)間。 5.1 精確度 精確度表示測(cè)量結(jié)果與真值一致的程度，是系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合反映。常用精度來(lái)表示。 精度：儀器滿量程時(shí)所允許的最大相對(duì)誤差的百分?jǐn)?shù)，即 式中，為儀器的精度或允許誤差；為允許的最大絕對(duì)誤差；、分別為儀器刻度的上限和下限。 選擇儀器時(shí)，考慮精度和量程（使被測(cè)量在滿刻度的2/3以上為宜）。 5.2 恒定度 恒定度：多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，其指示值的穩(wěn)定程度。常用讀數(shù)的變差來(lái)表示。 變差：測(cè)量條件不變（環(huán)境、儀器、對(duì)象）時(shí)多次測(cè)量中指示值之間的最大差數(shù)與儀器量程之比的百分?jǐn)?shù)。 變差另一種特例：儀器指針上升

4、（正行程）與下降（反行程）時(shí)，對(duì)同一被測(cè)量所得讀數(shù)之差，也稱遲滯誤差（不應(yīng)超過(guò)一起的允許誤差）。 5.3 靈敏度 靈敏度以指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測(cè)量的變化值之間的比例S來(lái)表示。 式中，為指針的線位移或者角位移；為被側(cè)量的變化值。 5.4 靈敏度阻滯 靈敏度阻滯是足以引起一起指針從靜止到作極微小移動(dòng)的被測(cè)量的變化值。又稱為感量（不應(yīng)大于儀器允許誤差的一半）。 5.5 指示滯后時(shí)間 從被測(cè)參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時(shí)間，稱為指示滯后時(shí)間，或稱時(shí)滯（無(wú)法避免）。 *測(cè)量?jī)x器的校正 將被測(cè)儀器與精確度更高的標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行比較，并將標(biāo)尺上各點(diǎn)實(shí)際誤差測(cè)出并

5、作校正曲線或數(shù)值表。 校正數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)值-讀數(shù)；以此作出曲線如下： 第三章. 測(cè)量誤差分析及處理-------------------------------------------- 1. 測(cè)量誤差的分類（P25） 按照產(chǎn)生測(cè)量誤差的因素出現(xiàn)的規(guī)律以及它們對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響程度來(lái)分類： 1.1 系統(tǒng)誤差：測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)某些規(guī)律性的以及影響程度由確定的因素所引起的誤差。（規(guī)律性、可能消除） 1.2 隨機(jī)誤差：由許多未知的或微小的因素綜合影響的結(jié)果。（必然存在、可通過(guò)多次測(cè)量找出分布規(guī)律和求平均值的方法來(lái)降低影響） 1.3 過(guò)失誤差：顯然與事實(shí)不符的誤差。（有過(guò)失誤差的數(shù)據(jù)不予采用）

6、 2. 系統(tǒng)誤差（P26~29） 2.1系統(tǒng)誤差的分類 按產(chǎn)生的原因系統(tǒng)誤差可以分為： （1）儀器誤差（儀器本身） （2）安裝誤差（儀器安裝與使用） （3）環(huán)境誤差（使用環(huán)境條件） （4）方法誤差（測(cè)量或計(jì)算方法） （5）操作誤差（人為誤差） （6）動(dòng)態(tài)誤差（儀器動(dòng)態(tài)特性與被測(cè)瞬變量之間的不匹配） 2.2 系統(tǒng)誤差的特征 系統(tǒng)誤差的示意圖如下： 2.3 消除系統(tǒng)誤差的方法 （1）消除產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源 （2）用修正方法消除系統(tǒng)誤差 （3）常用消除系統(tǒng)誤差的具體方法：交換低消法、替代消除法、預(yù)檢法。 2.4 系統(tǒng)誤差的綜合 對(duì)影響同一被測(cè)量的n個(gè)系統(tǒng)誤差進(jìn)行

7、綜合，主要有以下的幾種方法： 1、代數(shù)綜合法 前提：可以估計(jì)出各系統(tǒng)誤差分量的大小和符號(hào)。 絕對(duì)誤差： 相對(duì)誤差： 2、算術(shù)綜合法 場(chǎng)合：不能估計(jì)出各個(gè)系統(tǒng)誤差的符號(hào)，可采用最保守的算術(shù)綜合方法。 絕對(duì)誤差： 相對(duì)誤差： 3、幾何綜合法 如果誤差的分量較多，則采用算術(shù)綜合法會(huì)把總的誤差估計(jì)過(guò)大?？紤]各個(gè)分量最大誤差同時(shí)出現(xiàn)的概率。 絕對(duì)誤差： 相對(duì)誤差： 配合P28例3-1進(jìn)行復(fù)習(xí)。 3. 隨機(jī)誤差（P29~35） 3.1 隨機(jī)誤差的四個(gè)特性 （1）單峰性：概率密度的峰值只出現(xiàn)在零誤差附近； （2）對(duì)稱性：符號(hào)相反、絕對(duì)值相等的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率相等； （3

8、）有限性：在一定測(cè)量條件下，誤差的絕對(duì)值一般不超出一定范圍； （4）抵償性：由隨機(jī)誤差的對(duì)稱性可以推論出當(dāng)時(shí)，，即由于正負(fù)誤差的相互抵消，即一系列等精度測(cè)量中各個(gè)誤差的代數(shù)和趨于零。 3.2 標(biāo)準(zhǔn)誤差 隨機(jī)誤差的分布規(guī)律的函數(shù)表達(dá)式： 式中，y為隨機(jī)誤差為時(shí)的概率密度；為標(biāo)準(zhǔn)誤差（或稱均方根誤差），表達(dá)式如下： 這里，為測(cè)量值和真值之差。 有限次測(cè)量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)誤差為： 式中，為測(cè)量值與平均值之差。 3.3 算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差S 貝塞爾公式： 從上式中可以看出，增加測(cè)量次數(shù)時(shí)，可以減小隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 3.4 算術(shù)平均值的極限誤差 以上計(jì)算的

9、、S、均與被測(cè)量的量綱相同。 注意分清哪些是理論的、哪些是測(cè)量列的、哪些是關(guān)于測(cè)量列的算術(shù)平均值的。 4. 可疑測(cè)量數(shù)據(jù)的剔除（P35~38） 4.1 萊依特準(zhǔn)則 測(cè)量列中若某一數(shù)值與該組數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值之差大于三倍該組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)誤差時(shí)，認(rèn)為為過(guò)失誤差，對(duì)應(yīng)為壞值，予以剔除，即準(zhǔn)則為： 剔除可疑數(shù)據(jù)之后在計(jì)算算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差，再次檢驗(yàn)。 注意：萊伊特準(zhǔn)則在重復(fù)測(cè)量次數(shù)n≤10時(shí)就不那么可靠。 4.2 格拉布斯準(zhǔn)則 當(dāng)n較小時(shí)，可以采用該準(zhǔn)則，判別壞值的步驟如下： 1）計(jì)算格拉布斯準(zhǔn)則數(shù)： 即，； 2）選擇一個(gè)顯著度（危險(xiǎn)率），結(jié)合測(cè)量次數(shù)n，在格拉布斯準(zhǔn)則數(shù)表

10、中查找相應(yīng)的值； 3）判別是否大于，若 則可以認(rèn)為中含有粗大誤差，應(yīng)予以剔除。之后重復(fù)計(jì)算剔除之后的測(cè)量列的格拉布斯準(zhǔn)則數(shù)，再次判別。 結(jié)合書本P37例3-2進(jìn)行復(fù)習(xí)。 5. 隨機(jī)誤差的計(jì)算（P41~48） 5.1 直接測(cè)量誤差的計(jì)算 對(duì)某一被測(cè)量進(jìn)行m次重復(fù)等精度測(cè)量后，得到的m個(gè)測(cè)定值，按照如下步驟進(jìn)行測(cè)量誤差的計(jì)算： 1）使用萊伊特準(zhǔn)則或者格拉布斯準(zhǔn)則，剔除過(guò)失或粗大誤差； 2）修正系統(tǒng)誤差； 3）最后在確定不存在粗大誤差與系統(tǒng)誤差的情況下，對(duì)剔除壞值之后的n個(gè)測(cè)量量進(jìn)行隨機(jī)誤差進(jìn)行分析和計(jì)算： 3.1 計(jì)算的平均值 3.2計(jì)算的偏差、以及； 3.3計(jì)算均

11、方根誤差和極限誤差 3.4計(jì)算算術(shù)平均值的均方根誤差S和極限誤差 3.5計(jì)算算術(shù)平均值的相對(duì)極限誤差 3.6得出被測(cè)量值為： （檢查偏差中有無(wú)大于極限誤差者，若有則剔除相應(yīng)的測(cè)量值，這一步可以在最前面進(jìn)行。） 結(jié)合書本P42頁(yè)例3-5進(jìn)行復(fù)習(xí)。 5.2 “權(quán)”的概念 某一次側(cè)量結(jié)果越可靠，其在被采用的時(shí)候的權(quán)重就越大?！皺?quán)”和標(biāo)準(zhǔn)誤差的平方成反比： 注意：起作用的不是權(quán)的絕對(duì)值，而是他們之間的比值。這里所用計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差的數(shù)值應(yīng)是去除系統(tǒng)誤差之后的。 非等精度測(cè)量中真值的最佳估計(jì)值為測(cè)量值的加權(quán)平均值： 這里，為各列測(cè)量值的算數(shù)平均值。 加權(quán)算術(shù)平均

12、值的均方根誤差為： 注意，這里的計(jì)算方式也可以采用下面的公式，用每個(gè)測(cè)量列的算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差來(lái)取代上式分母中的標(biāo)準(zhǔn)誤差。 結(jié)合書本P44頁(yè)例3-6復(fù)習(xí)，不過(guò)要注意的是，在計(jì)算時(shí)最好采用，統(tǒng)一形式，作業(yè)題中的做法可以參考。最終的結(jié)果寫成的形式。 5.3 多次間接測(cè)量時(shí)，間接測(cè)量誤差的計(jì)算 間接測(cè)量量的最佳值、標(biāo)準(zhǔn)誤差、極限誤差和相對(duì)誤差的計(jì)算公式分別為： 此為原理決定的函數(shù)關(guān)系，如功率與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 這里，分別為測(cè)量量序列、和的算術(shù)平均值；分別為各測(cè)量量序列的算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差。 結(jié)合書本P47頁(yè)例3-8復(fù)習(xí)，并注意求間接測(cè)量函數(shù)誤差的計(jì)算步驟（七步法

13、）： 1、求各直接測(cè)量量的算術(shù)平均值； 2、求各直接測(cè)量量的測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)誤差，并用萊依特準(zhǔn)則剔除可疑測(cè)量數(shù)據(jù)； 3、求各直接測(cè)量量的算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差； 4、求間接測(cè)量量的算術(shù)平均值； 5、求間接測(cè)量量的算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差； 6、求間接測(cè)量量的極限誤差和相對(duì)極限誤差； 7、間接測(cè)量結(jié)果的表示方法。 6.有效數(shù)字與計(jì)算方法（P52~53） 6.1有效數(shù)字的計(jì)算法則 1、記錄測(cè)量值時(shí)，只保留一位欠準(zhǔn)數(shù)字； 2、除另有規(guī)定外，欠準(zhǔn)數(shù)字表示末位有1個(gè)單位的誤差；（如分度值為1℃的溫度計(jì)誤差為0.1℃） 3、有效數(shù)字位數(shù)確定后，其余數(shù)字應(yīng)一律舍去，舍去原則：“四舍六入五湊偶

14、”，即末尾數(shù)為5時(shí)前一位為奇數(shù)則加1、為偶數(shù)則舍去不計(jì)；（0.345保留兩位有效數(shù)字→0.34；0.355保留兩位→0.36） 4、當(dāng)?shù)谝晃挥行?shù)字大于等于8時(shí)，計(jì)算有效數(shù)字位數(shù)時(shí)可多計(jì)一位； 5、加減運(yùn)算時(shí)，其和或差的小數(shù)點(diǎn)后面所保留的位數(shù)應(yīng)與所參與運(yùn)算的諸數(shù)中小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少者相同； （例：13.65+0.0082+1.632→13.65+0.01+1.63=15.29） 6、乘除運(yùn)算時(shí)，各因子應(yīng)保留的位數(shù)，以相對(duì)誤差最大或有效數(shù)字位數(shù)最小為標(biāo)準(zhǔn)，所得的積或商的準(zhǔn)確度不大于準(zhǔn)確度最小的那個(gè)因子； （例：0.012125.641.05782=0.012125.61.06=0.328

15、，即有效數(shù)字位數(shù)保留到和0.0121相同的三位） 7、對(duì)數(shù)計(jì)算中，所取對(duì)數(shù)尾數(shù)應(yīng)與其真數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)相同；推而廣之，函數(shù)中應(yīng)變量的有效數(shù)字和自變量的有效數(shù)字位數(shù)相同； 8、在所有算式中的常數(shù)等特定數(shù)值，以及作為乘數(shù)的、1/3等的有效數(shù)字位數(shù)可以根據(jù)需要取舍； 9、計(jì)算平均值時(shí)，若為四個(gè)數(shù)或超過(guò)四個(gè)數(shù)，平均值的有效數(shù)字位數(shù)可增加一位； 10、表示精度時(shí)，在大多情況下只取1位，最多取兩位有效數(shù)字。 7. 正交試驗(yàn)補(bǔ)充內(nèi)容（補(bǔ)充） 7.1 五步正交試驗(yàn)步驟 1.確定試驗(yàn)中欲考察的的因子數(shù)和水平數(shù)，選取合適的正交表； 2.根據(jù)正交表，獲得試驗(yàn)方案； 3.完成試驗(yàn)，獲得試驗(yàn)結(jié)果；

16、4.對(duì)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)作直觀（級(jí)差）分析，確定最優(yōu)試驗(yàn)方案； 5.與正交表所獲得的最佳試驗(yàn)方案進(jìn)行對(duì)比，如需要，完成補(bǔ)充試驗(yàn)。 7.2 正交試驗(yàn)表的選取 正交表的種類如下圖： 考察5個(gè)三水平因子和1個(gè)二水平因子，最低實(shí)驗(yàn)次數(shù)為： 即所選的正交表的行數(shù)不少于12，同時(shí)，要在二水平列大于等于1，三水平列大于等于5的正交表中選擇，可選（2的階數(shù)1≥1，3的階數(shù)7≥5，L的下標(biāo)18≥12，滿足要求）正交表。 第四章. 傳感器的基本類型及其工作原理-------------------------- 1. 傳感器的分類（P63） 1.1 參數(shù)型：電阻、電容和電感等信號(hào)； 1.2 能

17、量型：壓電、磁電、熱電、光電； 2. 應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償（P64~66） 各種不同的應(yīng)變片（緩解一下視覺(jué)疲勞，這個(gè)圖不考）： 2.1 產(chǎn)生溫度誤差的原因 溫度變化引起的應(yīng)變片電阻的變化，會(huì)帶來(lái)測(cè)量時(shí)的溫度誤差，產(chǎn)生的原因主要有兩方面： →1、溫度變化引起的應(yīng)變片敏感柵的電阻變化及附加變形； →2、因試件材料與敏感柵材料的線脹系數(shù)不同，從而使應(yīng)變片產(chǎn)生附加變形。 說(shuō)明： 溫度變化，被測(cè)構(gòu)件的伸長(zhǎng)量為： 應(yīng)變片的伸長(zhǎng)量為： 由于線脹系數(shù)的不同，應(yīng)變片產(chǎn)生附加變形： 由附加變形引起的電阻變化為： 同時(shí)，溫度變化的同時(shí)產(chǎn)生電阻的變化為： 因此，由于溫度的

18、變化而一起的電阻的變化可以表示為： 溫度變化引起的“虛假”應(yīng)力的計(jì)算實(shí)例： 2.2 溫度補(bǔ)償方法 （1）橋路補(bǔ)償 采用軸線相互垂直的兩片應(yīng)變片，一片作為工作片另一片作為補(bǔ)償片，如圖所示： 固定電阻，電橋平衡條件：。溫度變化之后兩片應(yīng)變片上的電阻增量符號(hào)相同、大小相等，電橋仍能平衡，消除了溫度的影響。 大溫度梯度會(huì)影響補(bǔ)償效果。 （2）應(yīng)變片自補(bǔ)償 2.1）選擇特定的應(yīng)變片：電子溫度系數(shù)與構(gòu)件、應(yīng)變片的材料線脹系數(shù)差值滿足如下關(guān)系：； 2.2）采用雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片：將兩種不同電阻絲材料溫度系數(shù)的材料串連繞制成敏感柵，使兩者由于溫度引起的電阻變化相互抵消（結(jié)構(gòu)如下

19、圖）； 2.3）熱敏電阻補(bǔ)償：熱敏電阻的阻值隨溫度上升而下降，提高電橋的輸出，補(bǔ)償應(yīng)變片引起的輸出下降，原理如下圖： 3. 熱電偶的基本性質(zhì)（P80） 3.1 均質(zhì)材料定律 由一種材料組成的閉合回路，無(wú)論截面是否變化，也不論在電路內(nèi)存在什么樣的溫度梯度，電路中都不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。反之，如果回路中有熱電動(dòng)勢(shì)存在，則材料必為非均質(zhì)的。 應(yīng)用：該定律直接由熱電效應(yīng)給出。 3.2 中間導(dǎo)體定律 在熱電偶中插入第三種（或多種）均質(zhì)材料，只要所插入材料的兩端溫度相同，不論此材料本身的某一段是否存在溫度梯度，也不論插入的材料是否接在導(dǎo)體A和B之間，還是接在某一種導(dǎo)體中間，均不會(huì)有附加的

20、熱電動(dòng)勢(shì)發(fā)生，即插入第三種（或多種）導(dǎo)體不會(huì)使熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化。 應(yīng)用：熱電偶焊接以及接入儀表時(shí)不會(huì)影響熱電偶的測(cè)量結(jié)果。 3.3 中間溫度定律 在兩種不同材料組成的熱電偶回路中，接點(diǎn)溫度分別為和，熱電動(dòng)勢(shì)等于熱電偶在連接點(diǎn)溫度為和時(shí)相應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)和之和： 應(yīng)用：冷端溫度補(bǔ)償。 3.4 標(biāo)準(zhǔn)電極定律 如果兩種導(dǎo)體A和B分別與第三種導(dǎo)體C組合成熱電偶AC和BC的熱電動(dòng)勢(shì)已知，則可求出由這兩種導(dǎo)體A、B組合成熱電偶AB的熱電動(dòng)勢(shì)為： 注意相配時(shí)的順序：若EAB>0，則導(dǎo)體A 和B相接時(shí)A為正極B為負(fù)極，反之A負(fù)B正。 應(yīng)用：利用這條定律，可以從幾個(gè)熱電極與標(biāo)準(zhǔn)電

21、極組成熱電偶時(shí)所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)，求出這些熱電極彼此任意組合時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)。 4. 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償（P81~83） 4.1 為什么需要對(duì)冷端進(jìn)行溫度補(bǔ)償？ 冷端溫度需要為一定值以使熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為溫度t的單值函數(shù)，但冷端由于受到環(huán)境溫度的影響很難維持為一個(gè)定值，為減小測(cè)量誤差需對(duì)冷端進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使熱電動(dòng)勢(shì)只隨被測(cè)溫度變化： 4.2 具體冷端溫度補(bǔ)償法 1、冷端恒溫法 用冰水容器保持冷端溫度為0℃的測(cè)溫方法；兩支相同的熱電偶，其中一支主熱電偶的接點(diǎn)感受被測(cè)溫度t；另一支輔助熱電偶的接點(diǎn)置于盛有少量冰水混合物的試管中，保持為0℃。 兩熱電偶的同質(zhì)電極相接，當(dāng)另一電極B與銅導(dǎo)

22、線連接處的溫度保持一致（），則電路中不會(huì)產(chǎn)生其他附加熱電動(dòng)勢(shì)，測(cè)溫電壓計(jì)的讀數(shù)只隨被測(cè)溫度t變化。 2、冷端補(bǔ)償器法 在很多實(shí)際測(cè)量的情況下，既沒(méi)有長(zhǎng)期保持0℃的條件，也沒(méi)有長(zhǎng)期維持冷端恒溫的條件，熱電偶的冷端溫度隨時(shí)間和所處的環(huán)境變化，無(wú)法采用冷端恒溫法進(jìn)行補(bǔ)償。 這時(shí)可以采用冷端補(bǔ)償器來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖兓?。測(cè)量電路如圖。當(dāng)隨環(huán)境溫度升高時(shí)，增大，則a點(diǎn)電位降低，使增加。 由于升高，將減小。通過(guò)合理選擇橋路的限流電阻，使的增加值等于，那么總電動(dòng)勢(shì)E將不隨變化，相當(dāng)于使冷端溫度自動(dòng)處于0℃，達(dá)到了補(bǔ)償?shù)哪康摹? 原理如右圖。 3、冷端溫度校正法 熱電偶的分度是在冷端保持為0℃條件下進(jìn)行

23、的。在實(shí)際使用條件下，若冷端溫度不能保持為0℃，則工作狀態(tài)和用冷端溫度為0℃標(biāo)定時(shí)產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)就不同。這時(shí)，可以把冷端置于已知的恒溫條件下，根據(jù)中間溫度定律有： 其中，是根據(jù)冷端所處的已知溫度由熱電偶分度表查得的熱電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)所測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)和查到的兩者之和再去查熱電偶分度表，即可得到所測(cè)量的實(shí)際溫度。 4、補(bǔ)償導(dǎo)線法 冷端與熱源靠得很近時(shí)，其溫度的變動(dòng)范圍可能很大，影響測(cè)量的準(zhǔn)確度，應(yīng)將冷端引出，遠(yuǎn)離熱源。對(duì)于貴金屬熱電極當(dāng)作延長(zhǎng)線來(lái)使用則不經(jīng)濟(jì)，考慮到這段延長(zhǎng)的熱電極并不在高溫下工作，可以選擇某些容易獲得的金屬作為熱電偶的延長(zhǎng)部分(補(bǔ)償導(dǎo)線)，只要這些金屬相配后在某個(gè)有限溫度范

24、圍內(nèi)(例如0℃～100℃)的熱電動(dòng)勢(shì)與主熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)相同。使用補(bǔ)償導(dǎo)線是廣泛使用的溫度校正、增加測(cè)量距離的方法。示意圖如下： 注意：相配后在某個(gè)有限的溫度范圍內(nèi)補(bǔ)償導(dǎo)線的電動(dòng)勢(shì)與主電動(dòng)勢(shì)要相同。 5. 光電式傳感器（P84~85） 光電傳感器的幾種應(yīng)用形式為： 5.1 輻射能源A發(fā)出的光通量直接作用到光電元件上并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；光電高溫計(jì)和比色高溫計(jì)。示意圖如下： 照射式 5.2 一定強(qiáng)度的光通量通過(guò)被測(cè)物B后到達(dá)光電元件，作用在光電元件上的光通量大小反映了被測(cè)物對(duì)光的吸收程度；透光式煙度計(jì)。示意圖如下： 透射式 5.3 由被測(cè)物C的表面反射過(guò)來(lái)，由光電元件感受的

25、光通量，其大小反映反射表面的性質(zhì)或狀態(tài)；測(cè)量物體表面粗糙度的儀器或反射式光電轉(zhuǎn)速計(jì)。示意圖如下： 反射式 5.4 光電元件感受的光通量隨物體D的位移或幾何尺寸而變化；測(cè)量位移的傳感器。示意圖如下： 遮擋式 5.5 光電元件反應(yīng)出在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光脈沖的數(shù)量。光電轉(zhuǎn)速計(jì)。示意圖如下： 數(shù)字式 注意，前四種屬于模擬式傳感器，第五種屬于數(shù)字?jǐn)?shù)傳感器。 第五章. 溫度測(cè)量----------------------------------------------------------- 1. （接觸式）測(cè)溫元件的溫度測(cè)量誤差（P106） ? 安裝誤差；（使測(cè)量結(jié)果偏?。?/p>

26、 ? 環(huán)境溫度與壓力的影響；（使測(cè)量結(jié)果可能偏大可能偏小） ? 輻射引起的誤差；（偏小） ? 熱傳導(dǎo)引起的誤差；（偏?。? ? 高速流動(dòng)氣體的溫度測(cè)量誤差。（偏大） 2. 測(cè)量流體溫度的感溫元件安裝要求（P107） 測(cè)溫元件應(yīng)與被測(cè)介質(zhì)形成逆流，或迎著被測(cè)介質(zhì)的流向斜插的方式，至少也須與被測(cè)介質(zhì)正交，應(yīng)盡量避免與被測(cè)介質(zhì)形成順流； ? 安裝時(shí)，要使測(cè)溫元件處于管道中心，傾斜安裝時(shí)，保護(hù)管頂端要高出管中心線5～10mm； ? 保證測(cè)溫元件有足夠插入深度； ? 在測(cè)溫元件插入處附近的管道或容器壁外，要有足夠的絕熱層； ? 在直徑小的管道上安裝測(cè)溫元件時(shí)，可裝置擴(kuò)大管。 3. 熱

27、電偶的安裝方式不同引起的誤差（P107~108） 熱電偶各安裝方式的測(cè)溫誤差比較： ? 點(diǎn)接觸式 > 面接觸式 > 等溫線接觸式 等溫線接觸式的熱電偶沿著等溫線敷設(shè)，熱接點(diǎn)的導(dǎo)熱損失最小，測(cè)量誤差也最小。 點(diǎn)接觸式熱電偶因?qū)釗p失都集中在一個(gè)接觸點(diǎn)上，熱量不能得到充分的補(bǔ)充，故測(cè)量誤差最大。 面接觸式熱電阻絲的熱損失由導(dǎo)熱良好的金屬補(bǔ)償，故測(cè)量誤差比點(diǎn)接觸式小。 第六章. 壓力測(cè)量----------------------------------------------------------- 1. 上止點(diǎn)位置和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)的確定（P139~141） 1.1 上止點(diǎn)位

28、置的確定 1、磁電法 繞有線圈的永久磁鐵固定在機(jī)體上某一位置；在飛輪圓周上裝一個(gè)用導(dǎo)磁材料制成的凸尖；凸尖與傳感器磁鐵開(kāi)口之間的間隙調(diào)整到0.15～0.2mm；這種方法測(cè)得的上止點(diǎn)實(shí)際上為靜止上止點(diǎn)。 2、氣缸壓縮線法 利用壓力傳感器，在倒拖或滅缸的情況下，測(cè)得氣缸的壓縮壓力曲線；作平行于大氣壓力線的直線，連接這些直線的中點(diǎn)即所得到上止點(diǎn)線；由于氣缸內(nèi)的壓縮空氣和缸壁存在熱交換，壓縮過(guò)程與膨脹過(guò)程并不相同，且不可避免存在泄漏；實(shí)際這條壓縮壓力曲線并不垂直；此方法求得的上止點(diǎn)比較接近動(dòng)態(tài)上止點(diǎn)，因此被廣泛采用。 3、電容法 將傳感器的電極和活塞分別作為電容的兩極；當(dāng)活塞作住復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，

29、電容傳感器的電容量發(fā)生變化，可將最大電容量的信號(hào)作為動(dòng)態(tài)上止點(diǎn)的信號(hào)；出于活塞和連桿受力變形及溫度的影響，一般壓縮終了所測(cè)得的上止點(diǎn)相位比排氣終了時(shí)所測(cè)得的上止點(diǎn)相位領(lǐng)先；后者的上止點(diǎn)相位更接近靜態(tài)上止點(diǎn)的相位。 1.2 曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)的確定 1、光電法 通常在光柵盤的外圈按所要求的角分辨率加工一定數(shù)目的轉(zhuǎn)角光柵；在光柵盤的內(nèi)圈只加工一條光柵作上止點(diǎn)信號(hào)；當(dāng)光源通過(guò)光柵到達(dá)另一側(cè)由兩個(gè)光電元件制成的接受器時(shí)，分別產(chǎn)生轉(zhuǎn)角和上止點(diǎn)兩組信號(hào)。 2、磁電法 在曲軸上安裝一個(gè)齒盤，磁電式傳感器固定不動(dòng)；當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)，齒盤上的每一個(gè)齒經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)脈沖；齒盤的齒數(shù)就決定產(chǎn)生的

30、脈沖數(shù)，以此來(lái)確定曲軸轉(zhuǎn)角的度數(shù)。 3、上止點(diǎn)基準(zhǔn)法 由于兩個(gè)上止點(diǎn)信號(hào)之間的曲軸轉(zhuǎn)角為360度，因此當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以根據(jù)不斷產(chǎn)生的上止點(diǎn)信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來(lái)求得曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)；利用光電法和磁電法確定轉(zhuǎn)角信號(hào)時(shí)，其角分辨率一般只能做到1度或最小為0.5度；若采用脈沖倍頻器增加脈沖頻率，則角分辨率可達(dá)0.1度；采用上止點(diǎn)基準(zhǔn)法，轉(zhuǎn)角的分辨率可大幅度提高。 2. 內(nèi)燃機(jī)氣缸動(dòng)態(tài)壓力的測(cè)量（P138） 2.1 目前普遍采用的氣缸動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量方法 電測(cè)方法測(cè)量動(dòng)態(tài)壓力。 2.2 常用的缸內(nèi)壓力傳感器 石英晶體壓電傳感器，要獲得信號(hào)還需要一個(gè)電荷放大器。 2.3 采樣集點(diǎn)法

31、 1、橫向集點(diǎn)法：對(duì)應(yīng)某些確定的壓力值，采集氣缸壓力與之相平衡時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角（已不用）； 2、縱向集點(diǎn)法：在確定的曲軸轉(zhuǎn)角下采集相應(yīng)的缸內(nèi)氣體壓力值。 第七章. 流速測(cè)量----------------------------------------------------------- 1. 熱線風(fēng)速儀的工作原理（P149~150） 1.1 工作原理 熱線在流體中的熱量損失與其焦耳熱平衡時(shí)，有如下的關(guān)系： 在這個(gè)式子中，熱線的溫度和電阻是一一對(duì)應(yīng)的，因此，流體的流速v是電流和溫度（或電阻）的函數(shù)： 只要固定一個(gè)量（恒流：I或者恒溫：Tw），流速就變成另一個(gè)變量的單值函

32、數(shù)了。據(jù)此，可以設(shè)計(jì)兩種不同類型的熱線式風(fēng)速儀：恒流式和恒溫式熱線風(fēng)速儀。 1.2 恒流式熱線風(fēng)速儀 保持加熱電流不變（），熱線的表面溫度隨流體流速而變化，其電阻值也隨之改變；假定熱線尚未置入流場(chǎng)（或流速較?。瑴y(cè)量電橋處于平衡狀態(tài)，即檢流計(jì)指向零點(diǎn)；當(dāng)熱線被放置到流場(chǎng)中后，熱線的溫度和阻值也隨之減小，電橋失去平衡，檢流計(jì)偏離零點(diǎn)；調(diào)節(jié)可變電阻，直至其增大量抵消的減小量，此時(shí)，電橋重新恢復(fù)平衡，檢流計(jì)回到零點(diǎn)，電流表也回到原來(lái)的讀數(shù)；通過(guò)測(cè)量的改變量可以計(jì)算出被測(cè)流速。示意圖如下： 1.3 恒溫式（恒電阻）熱線風(fēng)速儀 通過(guò)調(diào)節(jié)熱線兩端的電壓以保持熱線的電阻不變。這樣就可以根據(jù)電壓值

33、的變化，測(cè)出熱線電流的變化。進(jìn)而計(jì)算流速；當(dāng)熱線因氣體流動(dòng)而出現(xiàn)溫度下降、電阻減小，致使電橋失去平衡時(shí)，增加電橋的供電電壓，促使熱線溫度回升，阻值回增，直至電橋重新恢復(fù)平衡；通過(guò)測(cè)量I 的改變量可以計(jì)算出被測(cè)流速。示意圖如右： 恒流式受熱線熱慣性的影響，產(chǎn)生相位滯后等缺點(diǎn)，現(xiàn)在的熱線流速儀大多采用頻率特性較好的恒溫式。 第八章. 流量測(cè)量----------------------------------------------------------- 1. 流量計(jì)的類型（P161~162） 1.1 容積型流量計(jì) 具體有：橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪（羅茨）流量計(jì)、轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)等。 1.

34、2 速度型流量計(jì) 具體有：節(jié)流式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。 1.3 質(zhì)量型流量計(jì) 直接型、推導(dǎo)型和溫度壓力補(bǔ)償型三種。 2. 流量計(jì)的選用原則（P162~163） 1、根據(jù)被測(cè)流體的性質(zhì)選擇 2、根據(jù)用途選擇 3、根據(jù)工況條件選擇 4、其他：如安裝位置、安裝尺寸及流通管路的振動(dòng)情況等等。 第十章. 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率測(cè)量------------------------------------------- 1. 非接觸式轉(zhuǎn)速表（P192~193） 1.1 光電式轉(zhuǎn)速傳感器 有：投射式和反射式兩種。 1.2 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器。 與光電式相比，磁電式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)

35、構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需配置專門的電源裝置、脈沖信號(hào)不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)速過(guò)高而減弱，因此使用更廣泛。 2. 直流電力測(cè)功機(jī)（P199~202） 屬于電力測(cè)功機(jī)的一種；結(jié)構(gòu)如下： 2.1 直流電力測(cè)功機(jī)的特性曲線 圖中同時(shí)給出轉(zhuǎn)矩Tt、測(cè)量功率PT、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tm、驅(qū)動(dòng)功率P與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系。圖中各種特性曲線的含義如下： A為最大電流線：此時(shí)對(duì)應(yīng)于最大勵(lì)磁電流和最小負(fù)荷電阻，即為負(fù)荷調(diào)節(jié)處于最大位置時(shí)的固有特性；A1、A2分別為負(fù)荷調(diào)節(jié)處于中間位置時(shí)的固有特性；其特性曲線的形狀為直線型。 B為最大轉(zhuǎn)矩線：受電樞的機(jī)械強(qiáng)度限制； C為最大功率線：受電機(jī)散熱條件限制； D為最高轉(zhuǎn)速線：受旋轉(zhuǎn)部分所能承受

36、的最大離心力限制； E為最小吸收轉(zhuǎn)矩或功率線：此時(shí)雖無(wú)勵(lì)磁電流通過(guò)，但仍存在軸承及空氣阻力，因而在E線之下存在不能測(cè)定區(qū)（圖上剖面線范圍） 3. 電渦流測(cè)功機(jī)（P204~205） 將被測(cè)動(dòng)力機(jī)械的功率所產(chǎn)生的電渦流轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉。結(jié)構(gòu)如下圖： 3.1 電渦流測(cè)功機(jī)的特性曲線（未劃重點(diǎn)） 轉(zhuǎn)矩特性曲線的形狀為對(duì)數(shù)型。 4. 水力測(cè)功機(jī)（P206~207） 4.1 水力測(cè)功機(jī)的特性曲線 轉(zhuǎn)矩特性曲線的形狀為指數(shù)型。 5. 測(cè)功機(jī)的選型依據(jù)（P207~208） 測(cè)功機(jī)的選型依據(jù)主要有以下幾點(diǎn)： 5.1 工作范圍 5.2 測(cè)量精度 5.3 響應(yīng)速度 5.4

37、 工作穩(wěn)定性 轉(zhuǎn)速恢復(fù)能力：水力測(cè)功機(jī)>電力測(cè)功機(jī)>電渦流測(cè)功機(jī) 5.5 低速制動(dòng)性 電渦流測(cè)功機(jī)具有對(duì)數(shù)形式的轉(zhuǎn)矩特性曲線，在低轉(zhuǎn)速時(shí)可以輸出較大的力矩，故其低速制動(dòng)性能最好。 6. 測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)矩測(cè)量的誤差分析（P209，結(jié)合ppt_40頁(yè)） 所有平衡式測(cè)功機(jī)外殼所受擺動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在理論上應(yīng)與測(cè)功機(jī)測(cè)量的轉(zhuǎn)矩相等。然而由于擺動(dòng)阻力、測(cè)力機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系失真以及測(cè)功機(jī)安裝不當(dāng)?shù)仍颍囟ù嬖谡`差，主要包括： ? 風(fēng)阻引起的誤差 ? 外殼擺動(dòng)引起的誤差 ? 水管、導(dǎo)線引起的誤差 ? 測(cè)功機(jī)主軸不水平和擺動(dòng)外殼不平衡引起的誤差 ? 測(cè)力機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系失真和裝

38、配不當(dāng)引起的誤差 第十一章. 氣體組分測(cè)量與分析----------------------------------------- 1. 氣體成分的取樣方法（P210） 氣體成分的五樣方法具體如下： 直接取樣法（Direct Sampling） 全量取樣法（Full Flow Sampling） 比例取樣法（Proportional Sampling） 定容取樣法（Constant Volume Sampling，CVS） 2. 針對(duì)各種氣體成分的測(cè)量分析儀器 2.1 針對(duì)HC 氫火焰離子檢測(cè)器（Flame Ionization Detector，F(xiàn)ID） 2.2 針對(duì)C

39、O 不分光紅外氣體分析儀（Non-Dispersive Infrared Analyzer，DNIR） 2.3 針對(duì)O2 氧化鋯氧量分析儀 2.4 針對(duì)NOx 化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器（Chemiluminescent Detector，CLD） 2.5 測(cè)量煙度的方法 透光法和濾紙法（也叫反射法）。 第十三章. 噪聲測(cè)量-------------------------------------------------------- 1. 聲壓與聲壓級(jí)（P245~246） 1.1 聲壓 聲壓為聲波波動(dòng)引起傳播介質(zhì)壓力變化的量值。 聽(tīng)閾聲壓：110-5Pa；痛閾聲壓：20Pa。

40、1.2聲壓級(jí) 聲壓p的聲壓級(jí)Lp定義如下： 式中，是基準(zhǔn)聲壓：210-5Pa。聲壓級(jí)的單位為分貝（dB），是一個(gè)相對(duì)于基準(zhǔn)的比較值，反映聲音的相對(duì)強(qiáng)度。 2. 聲能、聲功率、聲能流密度和聲強(qiáng)（P246） 2.1 聲能 聲能包括介質(zhì)振動(dòng)的動(dòng)能和形變的位能。 2.2 聲能密度和聲功率 聲能密度為單位體積的聲能，用e表示。 聲功率[W]單位時(shí)間聲源傳播的總聲能，單位W。 2.3聲能流密度和聲強(qiáng) 聲能流密度為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)與能量傳播方向垂直的單位面積的聲能，記作w，單位W/mm2。 聲強(qiáng)為聲能流密度在一個(gè)周期內(nèi)的時(shí)間平均值。 3. 聲功率級(jí)和聲強(qiáng)級(jí)（P246~247） 3

41、.1 聲功率級(jí) 聲功率級(jí)定義為： 式中，基準(zhǔn)聲功率：。聲功率級(jí)的單位是分貝（dB）。 3.2 聲強(qiáng)級(jí) 聲強(qiáng)級(jí)的定義為： 式中，基準(zhǔn)聲強(qiáng)：。聲強(qiáng)級(jí)的單位是分貝（dB）。 4. 聲級(jí)的合成、分解與平均值計(jì)算（P249~250） 4.1 聲級(jí)的合成 聲級(jí)合成的原則：能量疊加原則。 各個(gè)聲源聲壓級(jí)的合成時(shí)，總聲壓級(jí)與各聲源聲壓級(jí)（i=1,2,3,…,n）之間的關(guān)系為： 4.2 聲級(jí)的分解 待測(cè)噪聲聲壓級(jí)、拆除待測(cè)部件后的背景噪聲和整機(jī)噪聲聲壓級(jí)之間的關(guān)系為： 4.3 聲級(jí)平均值的計(jì)算 聲級(jí)平均值的計(jì)算公式為： 5. 噪聲評(píng)定值（P251~252） 5.1 響度級(jí) 響度級(jí)是根據(jù)人耳對(duì)聲音的感受與聲壓和頻率有關(guān)的聽(tīng)覺(jué)特性而提出的噪聲評(píng)定值。 選取1000Hz的純音為基準(zhǔn)聲，如果待測(cè)的聲音聽(tīng)起來(lái)和某一基準(zhǔn)聲一樣響，則該基準(zhǔn)聲的聲壓級(jí)dB值就是待測(cè)聲音的響度級(jí)，單位為phon（方）。注意：頻率不同但同樣響度的聲音，聲壓級(jí)不同。 5.2 計(jì)權(quán)聲級(jí) 頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)：將噪聲中某些頻率成分進(jìn)行衰減的專門設(shè)計(jì)的頻率修正電路。 計(jì)權(quán)聲級(jí)（噪聲級(jí)）：用帶有頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的儀器測(cè)得的噪聲值為計(jì)權(quán)聲級(jí)。 計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)分：A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)和C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。其中，A聲級(jí)最能反映人耳的聽(tīng)覺(jué)特性。 ---祝大家取得好成績(jī)！--- 25