工程测试技术实验实验指导书(风机单行本修改)

工程测试技术实验指导书（单行本）《多物理量测量方法及实验数据误差分析》实验（风机实验台）华中科技大学能源与动力工程学院《工程测试技术》教学小组二〇〇八年五月－8-1目录一、《工程测试技术》实验教学说明………………………………8-21.1.试验说明………………………………………………………………8-21.2.试验性质、目的和任务…………………………………………………8-21.3.适用学科专业…………………………………………………………8-21.4.试验内容及时间安排…………………………………………………8-21.5.教材及参考书…………………………………………………………8-21.6.考核及成绩评定方式…………………………………………………8-3二、《多物理量测量方法及实验数据误差分析》实验（风机实验台）………8-32.1.实验目的和要求………………………………………………………8-32.2.实验装置………………………………………………………………8-32.3.实验原理………………………………………………………………8-62.4.实验方法及步骤………………………………………………………8-72.5.实验报告要求…………………………………………………………8-7三、参考文献…………………………………………………………………8-8－8-2一、《工程测试技术》实验教学说明《工程测试技术》实验是大机类基础平台课程《工程测试技术》的配套实验课程，是课程教学的重要实践环节，是帮助很好地理解和掌握课程基本理论知识，锻炼和加强学生实验动手能力十分重要的教学和学习环节。1.1.实验课程说明（1）实验课程名称：《工程测试技术》实验Theexperimentofthemeasurementtechnologyforengineering（2）实验课程编码：实验课程性质（必修/选修）：必修（3）学时学分：全部实验总学时24学时，完成全部实验：1.5学分，折合每个实验4学时/0.25学分（4）先修课程高等数学、大学物理、材料力学、概率与数理统计、工程热力学（或传热学）、工程流体力学、数值计算方法、测试技术等课程。1.2.实验性质、目的和任务本实验为《工程测试技术》等基础课程的配套实验，主要完成综合实验，包括压力、功率、转速、流量等基本物理量的测量，还可进行测量仪器仪表及传感器的标定实验，并进行测试数据的误差分析训练。通过本实验，使学生加深对测试技术及基本理论的理解，提高对试验技术重要性的认识，了解计算机技术在测试技术自动化方面的应用，同时进一步了解测试技术自动化在专业技术中的应用，培养和提高学生的实验动手能力，使学生的创新能力在测试软件编程过程中得以锻炼和体现。实验的主要任务是：熟悉各种物理量的测量方法，完成实验数据的误差分析，了解计算机技术在测试领域中的应用方法。实验课程含有6个实验，可根据课程教师的教学要求选择部分、或部分组合、或全部实验内容。1.3.适用学科专业本实验适用以下专业：（1）能源与动力工程一级学科的各专业方向（2）大机械类的各专业方向1.4.试验内容及时间安排（1）《多物理量参数测量方法及实验数据误差分析》，4学时/0.25学分；（2）《应变式压力传感器及测压系统的静态标定》，4学时/0.25学分；（3）《电阻温度计测温系统及热电偶温度计的标定》，4学时/0.25学分；（4）《振动测量及实验数据分析》，4学时/0.25学分；（5）《测功机校正及实验数据分析》，4学时/0.25学分；（6）《位移传感器标定分析系统及实现》：4学时/0.25学分；1.5.教材及参考书1、热能与动力工程测试技术，郑正全主编，华中科技大学出版社，各版本2、水力机械测试技术，李建威主编，机械工业出版社出版，各版本－8-33、热工测量原理及其现代技术”，张秀彬主编，上海交通大学出版社1.6.考核及成绩评定方式考核成绩主要通过对学生的面试、操作、实验报告等三方面的测试进行评定实验成绩，其中面试10分，操作15分，实验报告75分，满分100分。二、《多物理量测量方法及实验数据误差分析》(风机实验台)2.1.实验目的和要求通过在风机特性综合试验台上对若干常见物理量的测量（压力测量、流量测量、功率测量、转速测量），和综合量的间接测量（风机效率的测量），了解测量一般方法，掌握误差传递的基本概念和计算方法，进一步理解测量误差分析的含义，达到测试技术综合训练的目的。2.2.实验装置2.2.1.风机实验台风机性能实验系统分压入式测试系统和抽出式系统。本试验系统为抽出式风机性能试验台，该试验台自动测试系统的实体如图2－1，结构如图2－2，实验台系统框图如图2－3示。图2－1、风机综合特性实验台A图2－2、风机综合特性实验台结构图－8-4图2－3抽出式风机性能综合试验台系统框图图2－2和图2－3中：（1）风道进口集流器:直径mm160（2）风道进口测压管（3）网栅节流器（4）实验台控制箱（5）实验风道：直径mm160（6）稳流器（7）风道低压测压管（8）实验台支架（9）被测试验风机：DPT15-34多叶离心风机实验风机铭牌参数：额定电压：220V额定频率：50Hz输入功率：65W标称风量：6.3min/3m噪音：66dB(LWA)标称压力：160Pa（10）NEC液晶显示器（11）风机特性参数微机测试仪（下位机）：μPU:89C51B12MHz（12）风机实验台微机监控系统（上位机）：CPU：P4-3.0G,硬盘80G，内存512Mb（13）风道低压端测压传感器：量程±0.3kPa，精度0.5级（14）风道进口端测压传感器：量程±0.3kPa，精度0.5级（15）实验温度传感器：（16）红外光电数字测速仪：量程0-3000r/min（17）测功传感器：量程110w，0.5级（18）信号前置处理卡5914131516111217－8-5（19）开关量I/O（20）键盘（21）打印机2.2.2.风机实验数据采集处理控制系统风机实验数据采集处理控制系统通过A/D转换，将采集的模拟信号转化为所需要的数字信号，其主要功能是完成风机运行时实验系统原始数据的采集、传输、分析、显示及打印出实验报告等。其特性参数微机测控系统结构框图如图2-3所示。实验的软件设计流程图如图五所示。图2-4实验软件设计流程图2.2.3.风机实验数据符号说明物理量符号单位备注大气温度atºC大气压力PaPa空气的气体常数RJ/kg·kR=288J/kg·k大气密度akg/m3风管截面面积A12mA1=πD2/4风管直径DmD=0.16m风管测压点距风机进口法兰的距离LmL=480mm风机出口截面面积A22mA2=0.11×0.1m2进气集流器后压力ΔPPa进气管道压力PstdPa进气管道动压Pd1Pa流量系数集流器为锥形时98.0集流器为圆弧形时99.0风机流量Qmin/m3管道测试点至风机进口法兰的阻力损失Δ1Pa风机全压PPa数据采集及数据前处理数据计算数据动态显示采点后数据显示删除偏离点数据储存，绘制曲线生成报告并保存结果－8-6风机静压PstPa1stP表示进口静压2stP表示出口静压风机转速nr/min风机的全压有效功率Nw风机的静压有效功率Nstw风机的轴功率Ndw风机的全压效率η风机的静压效率ηst2.3.实验原理2.3.1.实验原理本实验中用的压力传感变速器，分别对进口集流器后和风管测压处进行压力测量，传感器的输出量为直流电压值，其电压值与压力值对应，单位为伏（V），量程为0—5VDC。①用压力测量公式(1)计算进气管道压力Pstd=a1+b1V1(2－1)用压力测量公式(2)计算进口集流器后的压力ΔP=a2+b2V2(2－2)式中：V1、V2为电压值，单位mV（测试仪表显示值）a1a2b1b2为系数，由压力传感器标定值得到a1=a2=-300Pab1=b2=0.12Pa/mV②测量转速：采用红外光电转速传感器测量转速，计算公式为n=60Fn/Kn(2－3)式中Fn为测试仪表显示频率数，Kn为光电盘孔数，本实验中Kn=4。③电动机输入功率Nm用（2－4）计算：Nm＝An＋BnV3(2－4)V3为电压值，单位：mV（测试仪表显示数）。An、Bn为系数项，由对压力传感器标定后得到An＝0、Bn＝0.022W/mV2.3.2.实验数据处理公式及表格1）通风机流量Q：p2A60Q1，m3/min，其中为流体介质密度。(2－5)2）大气密度a=RTaPa=273)(t288Paa,kg/m3(2－6)3）风机进口动压Pd1，Pa,AQ21C21p2121d(2－7)4）风机进口压力损失11025.0dPDL(2－8)5）风机进口全压1d1std1d1st1PPPPP(2－9)－8-76）风机出口全压2ddstAQPPPP)(222222，其中2stP=0(2－10)7）风机全压11212()22stddQPPPPPA(2－11)8）风机静压2dstPPP(2－12)9）风机的轴功率Nd，Nd=Nm·ηe其中ηe为电机效率，取ηe=0.65(2－13)10）风机的全压效率η,dNPQ(2－14)11）风机的静压效率ηst,dststNQP(2－15)风机实验的记录表格大气压力Pa=____Pa,大气温度ta=_____ºC.工况序号集流器后静压差ΔPPa风管静压stdPPa转速nr/min电动机输入功率Nmw轴功率Nd（w）流量Qmin/m3风机全压PPa风机静压PstPa全压效率%静压效率ηst%1234567891011122.4.实验方法及步骤①检查实验装置是否完好，无误后启动实验台总开关；②开启计算机数据采集分析系统电源,进入实验平台系统；③关闭进风口，开启风机电源；待风机、计算机正常运行1分钟后，用圆纸片调节风机流量，在等转速下，进行风机参数ΔP、Pstd、N、n的测量，共进行8~12个工况点。－8-8注意事项：①、检查实验系统各设备是否安装正确；②、检查风机转动是否灵活；③、检查管路开关是否灵活；④、风机启动前，检查：如风机进、出口应无堵塞；启动后，检查转动方向是否正确；⑤、额定工况点的参数取风机铭牌数据。⑥、注意：操纵要认真细致、思想集中，确保人身和设备安全。2.5实验报告要求①填写风机实验数据记录表格，并计算表格中的其他参数。②在一张座标图（Q为横座标，单位为m3/min；P（Pa）、stP（Pa）、、st、Nd（W）为纵坐标）上绘制P-Q,stP-Q,η-Q,ηst–Q，Nd–Q曲线。③对风机性能曲线进行分析。④要求使用正规的实验报告纸书写实验报告。三、参考文献1、热能与动力工程测试技术，郑正全主编，华中科技大学出版社，各版本2、水力机械测试技术，李建威主编，机械工业出版社出版，各版本3、热工测量原理及其现代技术”，张秀彬主编，上海交通大学出版社