《热能与动力工程测试技术(第3版)》俞小莉(习题解答)-课后习题及答案

由天下分享时间：2024/9/9 1:17:42 加入收藏我要投稿点赞

轴承易被卡住，测不出流量来。

（2）拆装流量计时，对磁感应部门不能碰撞。

（3）投运前先进行仪表系数的设定。仔细检查，确定仪表接线无误，接地良好，方可送电。

（4）安装涡轮流量计时，前后管道法兰要水平，否则管道应力对流量计影响很大。（5）被测介质对涡轮不能有侵蚀，特别是轴承处，否则应采取措施。

9．简述光纤流量计和超声波流量计的工作原理、特点。答：a.光钎流量计

工作原理：在节流元件前后分别安装一组敏感膜片和Y形光钎，膜片感受流体压力的作用而产生位移，Y形光钎根据输入输出光强的相对变化测量膜片位移的大小，由位移量就可以确定节流压差，从而确定被测流量的大小。

特点：利用光钎传感技术检测节流元件前后的差压。 b.超声波流量计：

工作原理：超声波在顺流和逆流中的传播速度差与介质的流动速度v有关，测出这一传播速度差就可求得流速，进而可换算为流量。

特点：1）非接触测量，不扰动流体的流动状态，不产生压力损失。2）不受被测流体物理、化学特性（如粘度、导电性等）的影响。3）输出特性呈线性。

10．简述各种质量流量计的工作原理。

答：（1）冲量式固体粉粒流量计。它是基于动量定理进行流量测量的方法，其工作原理是当被测固体粉粒从一定的高度自由下落到一定倾斜角的检测板上时，对检测板产生一个冲力，其大小可根据动量定理求出。

（2）热式质量流量计。它是一种直接型质量流量计，有不同结构，其基本原理是利用流体流动过程中换热量与质量流量之间的直接关系进行流量测量。

（3）科氏力质量流量计。其工作原理就是运用了科里奥利力现象，即流体质量流量对振动管振荡的调制作用机制。

第8章

1.从本质上讲，液位测量是一门检测气体-液体之间分界面的技术。（×） 2.差压式液位计的理论依据是可压缩流体（液体）的静力学原理。（×）

3.测量导电液体的电容式液位计主要利用被测液体液位变化时可变电容传感器两电极之间充填介质的介电常数发生变化，从而引起电容量变化这一特性进行液位测量。（×）

4.液位测量的技术主要基于相界面两侧物质的物性差异或液位改变引起有关物理参数变化的现象。

5.光纤液位计的主要优势一方面是具有高灵敏度，另一方面还具有优异的电磁绝缘性能和防爆性能。

6. 根据差压式液位计的基本工作原理，说明为什么对于密闭容器内的液位测量，当其中的液体及其蒸汽的密度变化较大时，不能直接利用图8-1b和式（8-2）的测量方法？答：差压式液位计的理论依据是不可压缩流体（液体）的静力学原理，液位H与静压p或差压Δp之间满足以下关系：

H=(p-p0)/ρg=Δp/ρg，当密闭容器中的有液体及其蒸汽密

度变化较大时，液位与差压的关系将变化不定，差压的变化不能完全反映液位的变化，因而不能直接利用图8-1b和式（8-2）的测量方法。

7. 比较分析用于导电液和非导电液的电容式液位传感器的不同结构，简述各自的工作原理。答：测量导电液：不锈钢棒、聚四氟乙烯套管以及容器内被测的导电液体共同组成一个圆柱形电容器，其中不锈钢棒和被测导电液体构成电容器的两个电极，聚四氟乙烯套管为两电极间的绝缘介质。液位升高时，两电极极板的覆盖面积增大，可变电容传感器的电容量就成比例地增加。测量导电液体的电容式液位计主要利用传感器两电极的覆盖面积随被液体液位的变化而变化，从而引起电容量的变化。

测量非导电液：两根同轴装配、相互绝缘的不锈钢管分别作为圆柱形可变电容传感器的内、外电极，外管管壁上布有通孔，以便被测液体自由进出。测量非导电液体的电容式液位计主要利用被测液体液位变化时可变电容传感器两电极之间充填介质的介电常数发生变化，从而引起电容量变化。

8. 简述电阻式液位计的种类、工作原理及其特点。试设计一套水位自动检测报警系统。答：（1）电接点液位计。其工作原理是根据同一介质在气、液状态下电阻值大学的不同来分辨和指示液位的高低。存在指示信号的不连续性的问题，即电接点液位计固有的不灵敏区，或称作测量的固有误差，其大小取决于电接点的安装间距。用电接点液位计测量锅炉汽包水位时，除了上述问题外，测量筒内水柱的温降会造成筒内水位与汽包重力水位之间的偏差。

（2）热电阻液位计。其工作原理是利用通电的金属丝与液、气之间传热系数的差异及其电阻值随温度变化的特点进行液位测量。

水位自动检测报警系统：在存贮液体的容器内，将热丝安置于液面下预定的检测点A处并在其电路中并联一个小灯泡R0。选择正温度系数较大的热丝材料和合适的电源E、灯泡（R0）R0，使得热丝露出液面时的电阻值Rs??R0，在这样的参数匹配条件下，液位正常时，热丝浸没于液体中，散热量较大，温度较低，电阻值较小，对回路电流起分流作用，使流经灯泡的电流减少，故灯泡较暗；当液位低于预定高度时，热丝露出液面，散热量减少，温度升高，电阻值增加至Rs（Rs??R0），这时，回路电流主要从R0通过，即灯泡变亮。这样，就可以根据灯泡的亮度判断液位是否低于预定的高度。

9.综述光纤传感技术在液位测量中的应用现状及其发展趋势。

答：光纤传感技术的应用一方面缘于高灵敏度，另一方面是由于它还具有电瓷绝缘性能和防爆性能，不受电磁干扰的影响，耐高温高压、抗腐蚀，从而在易燃易爆介质的液位测量领域有着越来越广泛的应用。

第9章

1. 接触式转速表不消耗被测速转轴的能量，因测速元件与被测速转轴直接接触而具有较高精度。（×）

2. 磁电式转速传感器结构简单，无需配置专门的电源装置，缺点在于脉冲信号会因转速过高而减弱。（×）

3. 光电式转速传感器是利用光电元件对光的敏感性来测量转速的，可分为投射式、反射式两种。

4. 常用的测功机有电力测功机、水力测功机和磁粉测功机等，这些测功机都是根据测功机作用转矩与反作用转矩大小相等、方向相反的原理来测量转矩的，即平衡力法。 5.非接触式转速表主要有哪几种？各有什么特点？答：光电式转速传感器：结构复杂且脉冲信号不稳定。

磁电式转速传感器：结构简单，无需配置专门的电源装置，且脉冲信号不会因转速过高而减弱，测速范围广，因此适用范围非常广泛。

6. 转矩测量有哪几种方法？各有什么典型测量仪器？

答：测量方法有传递法、平衡力法和能量转换法。变形型转矩传感器主要包括光电式转矩传感器、感应式转矩传感器、钢铉转矩传感器、机械转矩传感器等；应力型包括光弹转矩传感器、磁弹转矩传感器、磁致伸缩式转矩传感器等；应变型转矩传感器则包括应变转矩传感器、圆盘转矩传感器、用电感集流环的转矩传感器等。

7. 一台电力测功机力臂长度1m，砝码指示力为10N，求发动机转速3000r/min时的有效功率和扭矩。

解：扭矩T=1*10=10Nm