轮机测试技术各章小结(2014-5-1)

第一章小结测试——借助专门的技术手段，通过试验和测量，以得知被测量的量值和性质。测试系统的三个基本组成部分：传感器、中间变换器和显示记录仪器。传感器是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定的规律将所获取的信息转换成另一种信息的装置。按被测物理量来分类，传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、温度传感器等。tfsav测试装置的静态特性是指被测信号不随时间变化或变化极为绶慢时，输出与输入之间的关系。常用静态特性曲线来表示。该曲线的斜率称为静态灵敏度。该曲线接近直线的程度用线性度来描述。被测量的示值越接近满刻度值，则误差越小。因此，在选择仪表时，测量值应大于满刻度值的三分之二。精度等级为1.5级的测量仪表，其引用误差为±

1.5%。若该仪表的满刻度值为500mV，则其指示值的最大绝对误差是±7.5mV二阶仪器的最佳阻尼比是

0.707，若二阶仪器的阻尼比取该值，则可得到较小的响应时间和较大的频率范围。利用低频测试系统测量高频信号时，所反映的是高频信号的平均值。这是由于低频系统对高频信号的各次谐波均不产生输出，但对其平均值分量却可以如输入静态信号一样产生输出。15一月2023轮机工程测试技术

2动态特性是指被测信号随时间变化时，输出与输入之间的关系。测量装置的动态响应特性一般通过描述测量装置的阶跃响应、频率响应和传递函数（脉冲响应）等数学模型来进行研究。

４、仪表精度等级

精度——指示值接近于被测量的实际值的准确程度。以引用误差(允许误差)的大小表示。一般仪表以精度等级Ｋ来表示引用误差(允许误差)的界限。通常，工程用仪表为0.5~4级；实验室用仪表为0.2~0.5级；范型仪表在0.2级以上。2023/1/15轮机工程测试技术

4第二章小结液体压力式温度计密闭系统内充满液体工质，利用液体体积随温度变化的特性进行测温。由于液体工质的线膨胀系数与温度呈线性关系，因此仪表盘刻度均匀。压力式温度计是由感温包、毛细管和弹簧管所构成的密闭系统及传动指示机构所组成。热电偶是利用不同导体间的热电效应现象制成，其热电势的大小取决于热电偶材料和两接点的温度。中间导体定律表明：可以把测量热电势的装置接入到回路中的任意点，只要全部接点均处于同样的温度下，则不会影响净热电势。在国际实用温标中，在-259.34～630.74ºC温度范围内，铂热电阻作为复现温标的基准；在630.74～1064.43ºC温度范围内，铂铑10-铂热电偶作为复现温标的基准。

为保持热电偶的冷端温度恒定或变化不大，应使冷端远离被测的热源，实用中常采用补偿导线代替热电极的延长部分，其热电特性与所配热电偶（在0～100oC或150oC范围内）相同或相近，而且价格便宜。热电偶采用冷端温度补偿器之后，其冷端温度可自动补偿至20°C

。（画出电路图并说明冷端温度补偿器的补偿原理）金属热电阻的电阻值随温度的升高而升高，现代工业常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。其中铂热电阻温度计可用于超低温的测量。利用热电阻测量温度时，为了减小导线电阻随环境温度变化而变化对测量的影响，常用三端连接法来补偿。（画出利用热电阻温度计测量温度的三端连接法的电路图，说明其补偿原理与测量原理。）在测量管中液流温度时，为了提高测量精度，应如何安装测温传感器？

被测量的示值越接近满刻度值，则误差越小。因此，在选择仪表时，测量值应大于满刻度值的三分之二。精度等级为1.5的测量仪表，其引用误差为±

1.5%。若该仪表的满刻度值为500mV，则其指示值的最大绝对误差是±7.5mV二阶仪器的最佳阻尼比是

0.707，若二阶仪器的阻尼比取该值，则可得到较小的响应时间和较大的频率范围。利用低频测试系统测量高频信号时，所反映的是高频信号的平均值。这是由于低频系统对高频信号的各次谐波均不产生输出，但对其平均值分量却可以如输入静态信号一样产生输出。三、测量仪器和方法1.直流电桥可用直流电桥测量热电阻的电阻值，从而确定热电阻所感受的温度。为了减小导线电阻随环境温度变化而变化对测量的影响，希望导线电阻相对热电阻值要尽量小。另外，还可以通过线路进行补偿。常用补偿方法有：⑴三端连接；⑵四端连接。电桥测量可分为零平衡电桥与偏差电桥（零平衡电桥仅适用于测量静态或变化缓慢的温度）。?15一月2023轮机工程测试技术

82.电子式自动平衡交流电桥电子式自动平衡交流电桥是零平衡电桥，只是电桥平衡是由测量装置自动调节。当Rt

随温度变化时，电桥失去平衡，输出端A和B便有响应电压信号输送给放大器。经放大后，驱动可逆伺服电机转动。通过传动机构，一方面带动滑线电阻RW的触头移动，使电桥恢复平衡；另一方面传动机构驱动指针和记录笔移动，指示出被测温度，并在由同步电机驱动的记录纸上绘出温度变化曲线。?15一月2023轮机工程测试技术

9例：用镍铬－镍硅热电偶测量某柴油机的排气温度，已知冷端温度为30℃，测得的热电势为14.672mV，试求被测的排气温度。解：查表2-5，得E(30，0)=1.203(mV)，

由中间温度定律，有查表2-5，得E(380，0)=15.552(mV)，E(390，0)=15.974(mV)按线性插值法，得因此，被测的排气温度为15一月2023轮机工程测试技术

103.补偿电桥法——冷端温度补偿器在生产运行中，冷端温度很难保持不变，用查分度表来计算很麻烦。此时可采用冷端温度补偿器进行自动补偿。使用补偿电桥时，只须把显示仪表机械零点调到20oC温度上，则无论冷端温度如何变化，指示值均为实际被测值。15一月2023轮机工程测试技术

11第三章小结弹簧管式压力表的核心元件是一根椭圆截面的空心金属管，当具有压力的介质通入时，弹簧管的自由端产生位移，经机械放大机构的传动，转换为指针的角位移，从而可借助刻度指示出压力的大小。霍尔式弹簧管远传压力表是利用霍尔效应将弹性元件的位移转换为电压信号，然后利用电气仪表对电压信号进行测量。测量液体压力差的膜片式压力传感器由两部分组成：一部分是通过弹性膜片将两旁腔室中的压力转换为膜片位移；第二部分是通过由线圈和铁心组成的差动变压器将膜片传递来的位移转换为电信号输出。差动变压器是将位移变换为互感系数变化的变换器。差动变压器输出的交流电压的幅值大小反映了铁心位移量的大小，也就是反映了压差信号的大小。

电阻应变测量是广泛用于结构强度实验应力分析的主要测量方法，同时也是力、扭矩、压力、位移和加速度等参数测量的重要方法之一。

半导体应变片的优点：灵敏系数大，机械滞后小，频率响应快，频带宽。粘固在试件上的应变片，除了感受机械应变而使电阻变化外,当环境温度变化时,也要引起的电阻的变化，这一现象称为温度效应。因此，使用应变片测量时均应采用温度补偿措施（常采用桥路补偿法——画出电路图并说明补偿原理）。能将电阻、电感、电容量的变化转换电压或电流输出的测量电路称为电桥。半桥双臂电桥具有温度补偿作用，且比半桥单臂电桥工作时输出增加一倍。(全桥、半桥双臂和半桥单臂电桥的表达式)电桥的加法(减法)特性：相邻桥臂异号(同号)

、相对桥臂同号(异号)电阻变化时，电桥能将各桥臂引起的电压自动相加(相减)后输出。相邻桥臂具有温度补偿作用就是利用了减法特性.使用应变片测量时常采用桥路补偿法进行温度补偿，补偿应变片是与工作应变片参数相同的应变片（同批生产），贴在与试件材料相同且与试件温度条件相同的构件上，接在与工作应变片相邻的桥臂上。柱式测力传感器应变片的粘贴位置及其测量电桥的连接。说明理由。压力差传感器测量液体压力差的膜片式压力传感器由两部分组成：一部分是通过弹性膜片1将两旁腔室中的压力转换为膜片位移；第二部分是通过由线圈3和4及铁心11组成的差动变压器将膜片传递来的位移转换为电信号输出。2023/1/15轮机工程测试技术

154）电阻应变的电桥测量原理应变片电桥电路被测非电量电阻R电流或电压直流电桥的开路输出电压为设R1为应变片，工作时电阻值变为R1+R1，则电桥的开路电压为：R2R1R3R4ABCDEΔU15一月2023轮机工程测试技术

16若电桥已调平衡,即R1R4－R2R3=0，并考虑到实际测量时R1<<R1+R2，分母中R1可忽略不计，则上式可化为式中，K1、1——应变片灵敏系数及产生的应变。通常取R1=R2=R3=R4=R，称为全等臂电桥。当其中一个桥臂工作（半桥单臂电桥）时：ACR2R1R3R4BDEΔU15一月2023轮机工程测试技术

17式(2-23)、(2-24)是电桥常用的基本关系式。它表明电桥的输出与所测应变呈线性关系。可采用增加电桥电源的电压Ｅ或减小桥臂电阻R的方法提高电桥灵敏度。另外可选择灵敏系数K较大的应变片以提高电桥灵敏度。当电桥四臂皆为应变片（全桥），且四个桥臂应变片完全相同，则CR2R1R3R4BDEΔU15一月2023轮机工程测试技术

18如果只有1、2两个桥臂工作（半桥双臂电桥），且1=2，则这就是前面温度补偿措施里提到的桥路补偿原理。如果只有1、2两个桥臂工作（半桥双臂电桥），且2=-1，则CR2R1R3R4BDEΔU上两式表明：半桥双臂电桥有温度补偿作用，且比半桥单臂电桥工作时输出增加一倍。15一月2023轮机工程测试技术

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电桥的加法特性：相邻桥臂异号、相对桥臂同号电阻变化时，电桥能将各桥臂引起的电压自动相加后输出。电桥的减法特性：相邻桥臂同号、相对桥臂异号电阻变化时，电桥能将各桥臂引起的电压自动相减后输出。

下式表明了以上特性。CR2R1R3R4BDEΔU重要结论：相邻桥臂相同变化或相对桥臂相反变化，灵敏度降低；相邻桥臂相反变化或相对桥臂相同变化，灵敏度增加。15一月2023轮机工程测试技术

20第四章小结使用量瓶测量燃油消耗量,当用手按秒表测量时，测量容积应选择得使测量时间在1分钟左右较好。采用带稳压腔的玻璃量瓶来进行测量，可提高测量精度。量瓶式测量装置只能作抽样测量，不能连续测量燃油消耗量。往复活塞式油耗仪可以在任意长的时间内连续测量燃油消耗量。往复活塞式油耗仪对汽油机，它装在汽化器前面；对柴油机，它装在喷油泵前面。燃油消耗量的秤量法，每次测量时所取下的砝码质量（即燃油消耗质量），应使测量时间为一分钟左右较好。流量越大，玻璃转子流量计（需要垂直安装）的转子停留的位置越高。根据这一高度，可由锥管刻度直接读出流量值（如不是水，应修正）。涡轮流量计前、后直管段长度要求分别大于管道直径的15倍和5倍，且要求水平安装，前面应装过滤器。涡轮流量计的感应线圈产生的电信号的频率与流经涡轮的流量成正比。涡轮流量计输出的是电信号，可距离传送，可用于实船测量。

双扭线流量计具有结构简单、加工制造容易、流量系数大（几乎接近于1）、压力损失小、测量和计算简单等优点，特别适用于测量增压柴油机的空气流量。双扭线流量计是通过测量直管段内压力与大气压的差值来求得空气体积流量的。现有一只以水标定的转子流量计用来测量苯的流量，已知转子的材料为不锈钢（密度7.9g/cm3），苯的密度为0.83g/cm3

，请问流量计读数为3.6L/s时，苯的实际流量是多少？解：修正公式因此苯的实际流量是例：15一月2023轮机工程测试技术

23第五章液位检测方法

液位检测总体上可分为直接检测和间接检测两种方法。直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位高度。间接测量，是将液位信号转化为其它相关信号进行测量，如压力法、浮力法、电学法、热学法等。2023/1/1524/67负迁移形成原因：加隔离罐或采用法兰式测压差。正压室：负压室：差压：当H=0时，差压的输出并不为零，而是-B。为使H=0时，差变的输出为4mA，就要消除-B的影响。称之为量程迁移。由于要迁移的差压为负值，所以称为负迁移。2023/1/1525/67量程迁移实例例如：已知液位高度变化形成的差压值为：所以可选择差压变送器量程为40kPa所以负迁移量为37.240kPa，即将差压变送器的零点调为-37.240kPa。迁移后差压的测量范围为-37.24~2.76kPa。2023/1/1526/67正迁移正压室：负压室：压差：当H=0时，差压输出并不为零，其值为其迁移量为正值，所以称为正迁移。综上所述：正负迁移的实质是改变变送器的零点，同时改变量程的上下限，而量程范围不变。2023/1/1527/67第六章小结手持离心式转速表的工作原理是利用旋转质量的离心力与旋转角速度成比例的原理来测量被测轴的转速。为了扩大量程，转速表内设有变速箱，可根据需要选择量程范围

。

磁性转速表优点：结构简单，尺寸小，刻度均匀，测速范围大，对振动不敏感

。适用于车、船等振动较大情况使用。发电机式转速表由测速发电机、连接电缆和转速指示器组成。其特点是传递的信号为电信号，可进行瞬时转速的测量，便于远距离测量和自动控制，可靠性高，测量范围大，最大量程可达10000r/min，误差在1.5%~2%左右。光照越强，光敏电阻的阻值越小，光电管的阳极电流越大，光电池的开路电压越高，光电池的短路电流越大。反射式光电式数字转速表的测速过程：测速前，应首先将反光标签粘贴在被测转动件上，从而构成一反射面；测速时，按下测量按钮，利用光电式数字转速表的光源垂直照射在反光标签所粘贴的表面上，即可从显示的数字中读出转动件的转速。反射式光电式数字转速表的测速原理：由于光电式数字转速表的光源垂直照射在反光标签所粘贴的表面上，当转动件每转一圈，就会通过反射面反射一光脉冲到光电式数字转速表里的光电元件上，由光电元件将该光脉冲转换成电脉冲，通过数字测量电路测量电脉冲的频率就可得知光脉冲的频率，也就得知转动件的转速。发动机的有效功率是从扭矩和转速的直接测量结果，经计算间接得到的。

实际