热工测试技术期末复习总纲

热工测试技术期末复习总结填空20’/20简答60’/6计算20’/2第一章测量和测量仪表的基础知识1.测量方法的分类：①直接测量法、间接测量法、组合测量法；②静态测量、动态测量。（P2）2.误差的定义：由于测量系统（仪表）不可能绝对准确、测量原理的局限、测量方法的不完善、环境因素和外界干扰的存在，以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态等，使得测量结果不能准确地反映被测量的真值而存在一定的偏差，这个偏差就是测量误差。（P5）3.误差的分类：随机误差、系统误差、粗大误差。（P6）4.准确度、正确度和精密度：（重点理解三者关系）（P10）准确度表示测量结果与被测量真值之间的一致程度。当只考虑系统误差的影响程度时，称为正确度。只考虑随机误差的影响程度时，称为精密度。5.测量系统的组成：传感器、变换器、传输通道（或传送元件）和显示装置。（P11）6.灵敏度：表示测量仪表对被测量变化的反应能力，其定义为：当输入量变化很小时，测量系统输出量的变化Δy与引起这种变化的相应输入量的变化Δx之比值，用S表示。（P15）第二章测量误差分析与处理1.随机误差分布的性质：有界性、单峰性、对称性、抵偿性。（P22）2.测量结果的误差：（计算）P34例2-33.极限误差：测量列标准误差的三倍，定义为测量列的极限误差。（P32）4.测量结果的表示：（P33）5.判定测定值中粗大误差存在与否的准则：拉伊特准则、格拉布斯准则。（P49）6.系统误差处理的一般原则：（P53）（1）在测量之前，应该尽可能预见到系统误差的来源，设法消除之。或者使其影响减少到可以接受的程度；（2）在实际测量时，尽可能地采用有效的测量方法，消除或减弱系统误差对测量结果的影响；（3）在测量之后，通过对测定值进行数据处理，检查是否存在尚未被注意到的变值系统误差；（4）最后，要设法估计出未被消除而残留下来的系统误差对最终测量结果的影响。7.判断系统误差是否存在：计算（根据残差判断）例2-9（P55）8.测量误差与测量不确定度的主要区别：（P62）测量误差测量不确定度定义测量结果减真值用标准差或其倍数或置信区间的半宽表示物理意义表示测量结果偏离真值的程度表征被测量的分散性表达符号非正即负，必有其一无符号分类按性质分为随机误差、系统误差和粗大误差A类不确定度评定和B类不确定度评定，评定时不必区分性质自由度不存在存在同测量结果的关系有关无关同人的认识的关系无关有关9.有效数字的计算：详见P65第三章温度测量1.温标三要素：基准仪器、温标基准点和内插公式。（P69）2.温标的分类：经验温标（摄氏温标、华氏温标）、热力学温标、国际实用温标。（P68）3.温度测量仪根据测量方法，或温度传感器的使用方式可分为：接触式测温仪表和非接触式测温仪表。（P72）4.两种温度测量仪表的特点：（两者对照记忆）（P74表3-3）接触式：①结构简单、可靠，维护方便，价格低廉；②仪表读数直接反映被测对象真实温度；③可测量任何部位的温度；④便于多点集中测量和自动控制。非接触式：①结构复杂，体积大，调整麻烦，价格昂贵；②仪表读数不是被测对象的真实温度；③不易组成测温、控温一体化的温度控制系统，且不改变被测介质温度场。5.温度测量仪表根据测温范围分为：高温、中温和低温温度计；根据准确度等级分为基准、标准和工业用温度计。（P74）6.膨胀式温度计按材质分为：液体膨胀式（玻璃液体温度计）、固体膨胀式（双金属温度计）和气体膨胀式（压力式温度计）。（P75）7.玻璃液体温度计的测温原理：物质的热胀冷缩。（P77）8.热电偶的测温原理：热电效应。（P84）9.热电偶为什么要进行冷端补偿？补偿方法有哪些？（网教）①热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度-热电势关系曲线是在冷端温度为0℃时分度的。②在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以测温中的冷端温度不可能保持在0℃不变，也不可能固定在某一个温度不变，而热偶电势既决定于热端温度，也决定于冷端温度。所以如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差。为了消除这种误差，必须进行冷端温度补偿。补偿方法：补偿导线法、计算修正法、冷端恒温法、补偿电桥法。10.普通热电偶的组成：热电极、绝缘套管、保护管、接线盒。（P101）11.电阻式温度计的测温原理：利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度。（P113）12.电阻式温度计的特点：（P114）优点：①工业上广泛用于测量-200～850℃内的温度，其性能价格比高；在少数情况下，低温可测至1K，高温达1000℃；②同类材料制成的热电阻不如热电阻测温上限高，但在中、低温区稳定性好、准确度高，且不需要冷端温度补偿，信号便于远传；③与热电偶相比，同样温度下，灵敏度高、输出信号大，易于测量；④标准铂电阻温度计的准确度最高，在ITS—90国际温标中，作为13.8033～1234.93K范围内的内插用标准温度计。缺点：①不适于测量高温物体；②不同种类的电阻式温度计个体差异较大，如铜电阻温度计感温元件结构复杂、体积较大、热惯性大，不适于测体积狭小和温度瞬变对象的温度；半导体热敏电阻的互换性差等。13.红外测温仪的组成：光学系统、红外探测器、信号处理放大部分、显示仪表等。（P127）14.非接触式测温仪主要是基于热辐射机理的一种温度传感器。（P126）第四章湿度测量1.干湿球温度计原理：当大气压力B和风速v不变时，利用被测空气对应于湿球温度下饱和水蒸气压力和干球温度下的水蒸气分压力之差，与干湿球温度之差之间存在的数量关系确定空气湿度。（表达式见P138）2.氯化锂露点湿度传感器原理：氯化锂具有强烈的吸收水分的特性，将它配成饱和溶液后，它在每一温度时都有相对应的饱和蒸汽压力。当它与空气相接触时，如果空气中的水蒸气分压力大于该温度下氯化锂饱和溶液的饱和蒸汽压力，则氯化锂饱和溶液便吸收空气中的水分；反之，如果空气中的水蒸气分压力低于氯化锂溶液的饱和蒸汽压力，则氯化锂溶液就向空气中释放出其溶液中的水分从而达到平衡状态。（P145）3.电容式湿度传感器的工作原理：通过环境湿度的变化引起传感器介电常数的变化，产生的电信号经过处理后，直接显示出空气的相对湿度。（P148）4.电容式湿度传感器的分类：氧化铝电容式、热固聚酯电容式。（P148）5.氯化锂露点湿度传感器及变送器的特点：（P151）优点缺点测量范围①能直接指示露点温度；②能连续指示，远距离测量与调节；③不受环境气体温度影响；④使用范围广；⑤组件可再生①受环境气体流速的影响和加热电源电压波动的影响；②有害的工业气体影响露点温度-45～70℃DP6.校正装置所依据的方法有重量法、双压法和双温法等。（P152）第五章压力压差测量1.压力测量仪表的分类（按敏感元件和工作原理）：液柱式、弹性式、负荷式和电气式压力计。（P157）2.用U形管压力进行压力测量的误差主要有：温度误差、安装误差、重力加速度误差、传压介质误差和读数误差。（P159）3.弹性元件的种类：弹簧管、膜片和波纹管。（P163）4.压电式压力计的原理：压电效应。（P170）5.压电效应：某些晶体在受压时发生机械变形（压缩或伸长），则在其两个相对表面上就会产生电荷分离，使一个表面带正电荷，另一个表面带负电荷，并相应地有电压输出，当作用在其上的外力消失时，形变也随之消失，其表面的电荷也随之消失，它们又重新回到不带点的状态，这种现象称为压电效应。（P170）6.常用的压力变送器有：电容式压力变送器、霍尔式压力变送器、电感式压力变送器等。（P186）7.压力表量程的选择：（P191-192计算题）（计算详见P192例5-1）测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的3/4；测量脉动压力时，最大工作压力则不应超过量程的2/3；测高压时，则不应超过量程的3/5。为了保证测量准确度，最小工作压力不应低于量程的1/3。当被测压力变化范围大，最大和最小工作压力可能不能同时满足上述要求时，应首先满足最大工作压力条件。压力表的量程：1kPa、1.6kPa、2.5kPa、4.0kPa、6.0kPa以及它们的10n倍数，精度等级分为：1级、1.6级、2.5级、4.0级。第六章流速测量1.中间矩形法是应用最广的一种测点选择方法。它将管道截面分成若干个面积相等的小截面，测点选择在小截面的某一点上，以改点的流速作为小截面的平均流速，再以各小截面的平均流速的平均值作为管道内流速的平均速度。（P203）2.叶轮风速仪由叶轮和计数机构组成，它是以气流动压力推动机械装置旋转来显示风速的仪表。（P205）3.热电风速仪工作原理：把一个通有电流的发热体置入被测气流中，其散热量与气流速度有关，流速越大散热量越多。（P206）4.热线风速仪的两种工作方式：恒流工作方式、恒温工作方式。（P209）5.激光多普勒测速光路系统的三种基本形式：参考光束系统、双光束系统、单光束系统。（P220）第七章流量测量1.流量计的分类：（P243、244）按测量方法分类：速度法、容积法、质量流量法。按测量目的分类：瞬时流量计、累积式流量计。其他分类：按测量对象不同分为封闭管道流量计、明渠流量计。2.流量计需要满足的条件：（P243、244）①流体必须充满管道内部，并连续流动；②流体在物理上和热力学上是单相的，流经测量元件时不发生相变；③流体的速度一般在声速以下。3..节流式流量计由节流装置、压力信号管路、压差计和流量显示器四部分组成。（P255）4..目前国家规定的标准节流件有标准孔板、标准喷管、椭圆喷管和文丘里管等。（P260）5..标准节流装置对流体条件、流动条件、管道条件的要求：（P264）流体条件和流动条件：1）只适用于圆管中单相、均质的牛顿流体；2）流体必须充满管道，且其密度和粘度已知；3）流速小于声速，且流速稳定或只随时间作轻微而缓慢的变化；4）流体在流经节流件前，应达到充分紊流且其流束必须与管道轴线平行，不得有漩涡；5）流体在流经节流装置时不发生相变。管道条件：有足够的直管段。6..电磁流量计由传感器、转换器和显示仪表三部分组成。（P285）7..靶式流量计工作原理：靶式流量计的测量元件是一个放在管道中心的圆形靶，靶与管道间形成环形流通面积。流体流动时质点冲击到靶上，会使靶面受力，并产生相应的微小位移，这个力（或位移）就反映了流体流量的大小。通过传感器测得靶上的作用力（或靶子的位移），就可实现流量的测量。（P292）8..超声波流量计特点：（P308）1）超声波流量计可以作成非接触式的，即从管道外部进行测量；2）测量对象广；3）超声波流量计的输出信号与被测流体的流量成线性关系；4）和其他流量计一样，超声波流量计前需要一定长度的直管段；5）准确度不太高，约为1%；6）温度对声速影响较大，一般不适于温度波动大、介质物理性质变化大的流量测量，其次也不适于小流量、小管径的流量测量，因为这时相对误差将增大。8.影响容积式流量计传感器特性的因素：流体粘度的影响、流体密度的影响、由测量元件动作的机械阻力引起的压力损失。（P325）9.在容积式流量计性能选择方面主要应考虑以下五个要素：流量范围、被测介质性质、测量准确度、耐压性能（工作压力）和压力损失以及使用目的。（P326）第九章室内空气污染物测量1.室内空气污染物的采样方法：直接采样法、富集（浓缩）采样分类。（P362）2.采样点数量：一般采样点之间平面距离为3m左右，根据房间平面的面积和形状，可以按照50m2以下设1～3个采样点，50～100m2设3～5个采样点，100m2以上至少设5个采样点。采样点要均匀分布。（P367）第十章其他参数测量1.热流计原理：当壁体上有传热存在时，紧贴在壁面上的薄板传感器上形成一维导热，传感器两侧表面上产生温度梯度，通过将这一温度梯度转换为电信号，并根据传感器的导热特性，利用傅立叶定律可计算出通过传感器的导热量。当传感器相对于传热壁体很薄时，通过传感器的导热量可以认为等于被测表面的热量。（P390、PPT）2.黑球温度计原理：环境中的辐射热被表面涂黑的铜球吸收，使铜球内气温升高，用温度计测量铜球内的