测试技术复习资料

热能与动力工程测试技术一、填空（30X1）1、仪器测量的主要性能指标：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间。P52、在选用仪器时，应在满足被测要求的前提下，尽量选择量程较小的仪器，一般应使测量值在满刻度要求的2/3为宜。P53、二阶测量系统的阻尼比通常控制于ξ=0.6~0.8,对于二阶测量系统的动态性能的两个重要指标是稳定时间ts和最大过冲量Ad。P184、测量误差可分为系统误差、随机（偶然）误差、过失误差。5、随机误差的四个特性为单峰性、对称性、有限性、抵偿性。6、热电偶性质的四条基本定律为均质材料定律、中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。7、造成温度计时滞的因素有：感温元件的热惯性和指示仪表的机械惯性。P1098、流量计可分为：容积型流量计、速度型流量计、质量型流量计。P1619、扩大测功机量程的方法有：采用组合测功机、采用变速器。P20810、除利用皮托管测量流速外，现代常用的测速技术有：热线（热膜）测速技术、激光多普勒测速技术（LDV）、粒子图像测速技术。二、名词解释(5X4)1、什么是测量仪器或测量系统的动态特性分析？作用？答：P11，测量仪器或测量系统的动态特性分析就是研究测量时所产生的误差。它主要是以描述在动态测量过程中输出量和输入量之间的关系。2、何为霍尔效应？答：（参考）置于磁场中的金属（或带有电子的物质），当于两端通过电流时，另外两面会产生大小与控制电流I（A）和磁感应强度B(T)的乘积成正比的电压UH(V),这一现象叫做霍尔效应。P903、何为亮度温度？答：在波长为λm的单色辐射中，若物体在温度T时的亮度Bλ和绝对黑体在温度为Ts时的亮度BOλ相等，则把Ts称为被测物体的亮度温度。4、何为动压？静压？总压？P129答：静压是指运动气流里气体本身的热力学压力。总压是指气流熵滞止后的压力，又称滞止压力。动压为总压与静压之差。三、简答题(5X4)1、为什么阶跃信号常用于低阶测量系统的时域动态响应的输入信号？答：阶跃信号从一个稳定的状态突然过过渡到另一个稳态，对系统是一个严格的考验，（比其它输入信号更）易暴露问题。P172、简述金属应变式传感器的工作原理。答：金属应变式传感器的工作原理是基于金属的电阻应变效应，即导体或半导体在外力作用下产生机械形变时，电阻值也随之产生相应的变化。3、为什么在测量瞬时温度时采用的感温元件时间常数大小如何？为什么？，在测量平均温度时又如何？为什么？P110答：感温元件的质量和比容越小，相应越快，故在测量瞬时温度时采用时间常数小的感温元件；反之时间常数越大相应越慢，感温元件的温度越接近平均温度，故测量平均温度时采用时间常数大的元件。4、试画出皮托管的结构简图，说明皮托管的工作原理，并导出速度表达式（条件自拟，不考虑误差）。P143~P144四、计算题3X101、某加热后的铁块温度随时间降低，温度分布如下：时τ/s60120180240300360420480540600温度t/oC305284260241223198181160140118近似认为温度是时间的一阶函数，即t=f(τ)。1）写出温度随时间的线性回归方程。解：2）求铁块降至室温(t=20oC）的时间。解：2、某压力表精度为1.5级，量程为0~2.0MPa，测量结果显示为1.2MPa，求：1）最大引用误差.解：最大引用误差δnm=1.5%2）可能出现的最大绝对误差△m解：△m=±2×1.5%=±0.03MPa3）示值相对误差δxδx=×100%=×100%=2.5%3、采用热电偶测温度的时候，是将电动势转化为响应的温度而工作的。已知测温计显示的两端电势差为E(t,t0),而当温度为t0时显示的电势差为E(t0,0),求当温度为t时实际电动势E(t,0)（借此得到实际温度）是多少？江苏大学2010–2011学年春季学期《热能与动力工程测试技术》课程期末考试试卷一．填空（每空1分，共30分）1.在热能与动力工程领域中，需要测量的物理量主要有温度、压力、流量、功率、转速等。2.按照得到最后结果的过程不同，测量方法可以分为直接测量，间接测量和组合测量。3.按工作原理，任何测量仪器都应包括感受件，中间件和效用件。4.测量误差按照产生误差因素的出现规律以及它们对测量结果的影响程度来区分可以将测量误差分为系统误差，随机误差和过失误差。5.系统误差的综合包括代数综合法、算数综合法和几何综合法。6.金属应变式电阻传感器温度补偿的方法有桥路补偿和应变片自补偿。7.自感式电感传感器分为变气隙式、变截面式和螺管式。8.常见的光电转换元件包括光电管、光电池、光敏电阻和光敏晶体管。9.使用较多的温标有热力学温标、国际实用温标、摄氏温标和华氏温标。10.热力学温标T和摄氏温标t的转换关系T=t+273.1511.可用于压力测量的传感器有压阻式传感器、压电式传感器和电容式差压传感器。12.流量计的类型有容积型流量计、速度型流量计和质量型流量计。13.常用的量计的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管等。二．名词解释（每题5分，共20分）压阻效应（P66）答：很多固体材料在受到应力作用后，电阻率发生变化，这种效应叫做压阻效应。热电现象（79）答：两种不同导体A和B组成闭合回路，若两连接点温度T和T0不同，则在回路中就产生热电动势。形成热电流，这种现象叫做热电现象。光生伏特效应（84）答：在光线作用下使物体产生一定方向电动势成为光生伏特效应。辐射温度答：温度为T的物体全辐射出射度M等于温度为Ts的绝对黑体全辐射出射度M0时，则温度Ts称为被测物体的辐射温度。激光多普勒效应答：当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时，微粒散射的散射光频率将偏离入射光频率，这种现象叫做激光多普勒效应。三．简答（每题5分，共20分）1、测量仪器按照用途可以分为哪两类？其特点为？（P4）答：测量仪器按其用途可以分为范型仪器和实用仪器两类。范型仪器是准备用以复制和保持测量单位，或是用来对其他测量仪器进行标定和刻度工作的仪器。特点是精确度高，对它的保存和使用有较高要求。实用仪器是供实际测量使用的仪器。又可以分为试验室用仪器和工程用仪器。特点是前者需要提供标定资料后者不需要，前者比后者有更高精确度。2、简述常用消除系统误差的具体方法。（P27）答：（1）交换抵消法；（2）替代消除法；（3）预检法3、简述电阻式传感器的基本原理。(P63)答：基本工作原理是将物理量的变化转换成敏感元件电阻值的变化，在经相应电路处理后，转换成电信号输出。4、热电偶冷端温度补偿的方式有哪几种？答：冷端温度恒温法，冷端温度补偿器法，冷端温度校正法和补偿导线法。5、简述液柱式压力计的误差来源。（P123）答：1.环境温度变化的影响；2.重力加速度变化的影响；3.毛细现象的影响；4.其他误差，如安装误差，读数误差。四、计算题（每题15分，共30分）1、在一次内燃机负荷特性试验中，对某一特定工况的转速用数字式转速仪测出8次转速值，见下表，求该工况下的转速及误差。P42（例3-5原题）测量次数12345678转速li/(r/min)30023004300029982995300130063002Σli=24008r/min,L=3001r/minvi/(r/min)+1+3-1-3-60+5+1Vi=li-L,Σvi=0vi/(r/min)1919360251Σvi=82(r/min)22、用镍镉—镍硅热电偶测温时，其冷端温度ts=30°C，用直流电位差计测得热电动势为EAB(t,30)=38.5mV,求实际温度为多少？（请看P82冷端温度校正法）测试技术模拟考试题(1)一、是非题（对的打√，错的打×）（每题2分，共20分）１.所有周期信号都是功率信号。(√)２.电阻应变式传感器只用于测定结构的应力或应变。（×）３.频响函数反映了系统响应的稳态过程。（√）４.稳态响应法不能用于一阶系统的动态特性测试。（×）５.直流信号具有无限的频谱。（×）６.半桥联接中要求两个桥臂阻值变化大小相等，极性相反。（√）７.压电式传感器不一定要配接前置放大器。（×）８.若传感器的灵敏度为常数，则表明该传感器的输出、输入关系为线性关系。（√）９.在数字信号处理过程中，量化误差大小与A/D转换器的位数无关。（×）10.变间歇式差动变压器是一种电容式传感器。（×）二、选择题（每题2分，共20分）1．提高二阶系统的固有频率，可以扩大系统的工作（A）范围。A.频率B.阻尼C.相位D.幅值2．设时域信号x(t)的频谱为X(f)，则时域信号（C）的频谱为X(f＋fo）。A.)(0ttxB.)(0ttxC.tfjetx02)(D.tfjetx02)(3．如果系统的权函数为h(t)，系统的输入x(t)为单位脉冲函数，此时系统输出y(t)为（C）A.h(t)x(t)B.x(t)C.h(t)D.无法确定4．若一选频滤波器的幅频特性是：在∞~fc间接近常数，在fc~0之间急剧衰减。该滤波器为(B)滤波器。A.低通B.高通C.带通D.带阻5．一个相邻双臂工作的测力电桥，如果将两工作臂的一个应变片均改为两个应变片串联，则电桥的输出电压（C）A.加大一倍B.减小一倍C.不变D.加大两倍6．输入x(t)和输出y(t)的相干函数的取值在０和１之间，可能是（D）。A.有外界噪声干扰B.系统是非线性的C.输出y(t)是输入x(t)和其它输入的综合输出D.以上三种7．若电阻应变片的输入信号为正弦波，则以该应变片为工作臂的直流测量用桥的输出是（B）A.直流信号B.正弦波C.调幅波D.脉动波8．记录0~200Hz的正弦信号，宜采用固有频率为（B)Hz的振动子较合适。A.120B.400C.1200D.25009．在时域中计算的信号总功率，等于在频域中计算的信号（C）。A.自功率谱积分B.平均功率C.总功率D.互功率谱积分１０.周期信号截断后的频谱必是（A）的。A.连续B.离散C.连续非周期D.离散周期三、分析问答题(共３０分)1、已知信号0()sin(2/3)xtAft，试绘制信号的实频谱、虚频谱和单边幅频谱、双边幅频谱及双边相频谱（10分）２、已知电阻应变仪交流电桥的电桥电源0()cos2ytft和输入信号x(t)的幅值谱如图所示。电桥输出信号经相敏检波、低通滤波后输出。试分别画出电桥输出信号、相敏检波输出信号和低通滤波器输出信号幅值谱Xm(f)、Xe(f)、Xf(f)。（１０分）A-Ax(t)2.557.510t(ms)3、若用光线示波器来记录图一所示的方波信号，可否选用FC6-400型振动子?并说明理由。(注：该振动子的固有频率为400Hz)（10分）分析问答题答案2．3.答：不能选用。因该方波信号是一个由多频率成分叠加而成的复杂周期信号，周期为5ms，则其基频为：Hzf200005.0/10，要较完整地记录该信号，必须保证其前十次谐波的幅值误差小于5％，即需满足：58.010200100nnfff，得Hzfn3448。而FC6-400型振动子的固有频率Hzfn400，远小于要求的3448Hz，仅仅只有构成该方波的一次谐波(200Hz)可以满足不失真的记录要求，其余各次谐波记录时都会产生很大的幅值误差，故不能选用FC6-400型振动子来进行记录。四、计算题（共3０分）１、用一阶测量仪器测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的测量误差小于5%，问仪器的时间常数T的取值范围。若用该仪器测50Hz的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是多少？（10分）2试求正弦信号0()sinxtt和基频与之相同的周期方波信号y(t)的互相关函数)(xyR。001(/20)(){1(0/2)TtyttT（10分）3、某信号的时域表达式如下000()sinsin2sin3......223AAAAxtttt,问:(1)该信号属于哪类信号(周期或非周期)，试画出波形图?(4分)(2)当该信号通过一理想带通滤波器，该滤波器的A(ω)=1，带宽B=80Hz，中心频率f0=50Hz,画出该滤波器输出波形的幅频谱