二.简答
1.简述测量方法的分类
答：测量方法按测量结果的获取方式来分，可分为直接测量法、间接测量法和组合测量法；按被测量与测量单位的比较方式来分，测量可分为偏差测量法，微差测量法与零差测量法；按被测量在测量过程中的状态来分，测量又可分为静态测量方法和动态测量方法。
2.热工测量仪表按其功能件可以分成哪些?各部件的功能是什么?
答：热工测量仪表按其功能可以分为：感受件，显示件，传递件。其中感受件直接与被测对象相联系，感受被测量的量值，并将感受到的被测量信号转换成相应的信号输出。而显示件最终是通过它向观察者反映被测量的变化，其功能可以分为：①显示被测量瞬间值；②记录被测量随时间变化；③显示被测量对时间的积分结果；④反映被测量是否超过允许限值；⑤根据被测量与规定值的偏差情况，发出对被测对象进行调节的信号。传递件的功能如下；①单纯起传递作用；②将感受件输出的信号放大，以满足远距离传输以及驱动显示，记录装置的需要；③为了使各种感受件的输出信号便于与显示仪表和调节装置配接，要通过传递件转换成标准化的统一信号。 3．什么叫测量?
答：测量就是通过实验的方法把被测量与其所采用的同一种类的单位量进行比较，求出其数值的过程。 4．什么叫测量仪表?
答：被测量与其单位用实验方法进行比较，需要一定的设备，它输入被测量，输出被测量与单位的比值，这种设备就叫测量仪表。 5．什么叫测量结果的真实值?
答：测量结果的真实值是指在某一时刻、某一位置或某一状态下，被测物理量的真正大小。一般把标准仪器所测量的结果视为真实值。
压力表部分
8．压力表式温度计是根据物质的什么性质测温的?简述其结构。 答：压力表式温度计测温物质有惰性气体、液体、低沸点液体。它是利用定容气体、液体热胀冷缩压力变化或饱和汽、饱和压力变化的性质进行测温的。其基本结构是由感温元件温包、传压元件毛细管、变形元件弹簧管构成的密封系统。 9．压力表式温度计的测温过程是怎样的?
答：测温时将温包插入被测介质中，当介质温度变化时，温包内的感温物质因温度升高(或降低)而膨胀(或收缩)导致压力增大(或减少)．使弹簧管的曲率发生变化，其自由端发生位移。通过参照材料#
连杆和传动机构带动指针转动，并在刻度盘上直接显示出温度的数值。
10．说明压力表式温度计有什么特点? 答：压力表式温度计有三个特点：
(1)振动影响小 (2)准确度低。(3)时间常数大。
18．简述液柱式压力计的测压原理。
答：流体静力学原理指出：液体内某二点的静压力；由这一点的深度、液体的比重和外加压力决定。液柱式压力计就是根据这一原理测压的。当封液的比重一定，外界压力一定时，被测压力只与封液液柱高度有关，读取液柱高度即可得知被测压力的大小。19．活塞式压力计由哪些部件组成?
答：活塞式压力计，由活塞、活塞缸、承重盘、专用法码、表接头、油杯、加压泵和手轮组成。
21．简述力平衡式压力变送器的工作原理。
答:此压力变送器是按力平衡原理工作的，被测压力通过弹性敏感元件转换成作用力，使平衡杠杆产生偏转，杠杆的偏转由检测放大器转换为O毫安～10毫安的直流电流输出，电流流入处于永久磁场内的反馈动圈中，使之产生与作用力相平衡的电磁反馈力。当作用力与该电磁反馈力达到动平衡时，杠杆系统就停止偏转。此时的电流即为变送器的输出电流，它与被测压力成正比。26．简述弹簧管式一般压力表应检定哪些项目?
答：压力表的检定内容有：外观检查、示值检定。示值检定又分为基本误差、回程误差和轻敲变动量。 27．怎样选取弹簧管式一般压力表的检定点?
答：弹簧管式一般压力表的检定点，按标有数字的分度线进行示值检定(包括零值)。对压力真空(联成)表其压力部分按标有数字的分度线进行示值检定，真空部分，测量上限为0.06兆帕时检三点；测量上限为0.15兆帕时，检二点。 29．使用液柱式压力计应注意哪些问题? 答：使用液柱式压力计应注意以下四点：
(1)为提高读数准确度，可采用放大尺、游标尺或光学读数仪等辅助装置。
(2)测量较大压力时，可采用密度较大的工作液；测量较小压力时，采用密度较小的工作液。
(3)从测点到压力计之间连接管应尽量短。
(4)一般使用的U型管压力计液柱高度不超过1.5米。 30．如何根据被测对象正确地选用压力表? （易）
答：压力表的选用应根据生产过程对压力测量的要求、被测介质的性质、现场环境条件等来选择。对压力表的型式、准确度等级、测量范围等都必须从实际出发，本着节约原则，合理选用。为了保证弹性元件能在弹性变形的安全范围内可靠地工作，一般在被测压力较稳定的情况下，最大压力值应不超过仪表量程的3／4；在被测压力波动较大情况下，最大压力值应不超过仪表量程的2
1
／3。为了保证测量准确度，被测压力最小值应不低于满量程的1／3。
37．说明下列普通型、径向无边压力表的符号：Y、Z、YZ、YX、ZX、YZX的含义。
答：Y一压力表；Z一真空表；YZ一压力真空表；YX一电接点压力表；ZX一电接点真空表；YZX一电接点压力真空表。 38．说明下列特种压力表：YO型、YA型、YXB型的含义。 答：YO型一氧气用压力表；YA型一氨气用压力表；YXB型一 防爆电接点压力表。
39．单圈弹簧管压力表有哪两个调整环节?调整这两个环节各起什么作用?
答：有下面两个调整环节： (1)调整杠杆的活动螺钉位置。
(2)转动传动机构，改变扇形齿轮与杠杆的夹角。 调整杠杆的活动螺钉可以得到不同的传动比，达到调整压力表线性误差的目的。转动传动机构，改变扇形齿与杠杆的夹角。可以起到调整压力表非线性误差的作用 46．液柱式压力计．常用的封液有哪几种?
答：液柱式压力计常用封液有汞、水、酒精和四氯化碳等。 47．简述活塞式压力计的工作原理。
答：活塞式压力计，是根据流体静力学的力平衡原理和以帕斯卡定理为基础来进行压力测量的。测量时，一种力是由所测压力产生的，另一种力是由放在承重盘上的法码产生的。这两种力相平衡时，根据活塞面积及活塞承重盘和承重盘上专用法码的重量，即可求得被测压力的大小。
48．弹簧管式一般压力表的作用原理是什么?
答：弹簧管是一根弯曲成圆弧形、螺旋形或S形等形状的管子，呈扁圆形或椭圆形。截面的短轴方向与管子弯曲的径向方向一致。当通入弹簧管内的压力较管外的压力高时，由于短轴方向的内表面积比长轴方向大，受力也大，使管子截面有变圆的趋势。即短轴要增长，长轴要缩短，产生弹性变形。这样自由端必然要向管子伸直的方向移动。当变形产生的弹性力和压力产生的作用力平衡时，变形停止。自由端产生的位移，通过杠杆带动放大机构，使指针偏转一定角度，借助刻度盘指示出被测压力值的大小 52．压力测点位置的选择遵循的原则是什么? 答：压力测点位置的选择应遵循以下几点：
(1)取压口不能处于管道的弯曲、分叉和能形成涡流的地方。 (2)当管道内有突出物时，取压口应选在突出物之前。 (3)在阀门前附近取压时，则与阀门的距离应大于管道直径的两倍。若取压口在阀门后，则与阀门距离应大于3倍的管道直径。 (4)对于宽容器，取压口应处于流速平稳和无涡流的区域。
55. 压力表在投入前应做好哪些准备工作? 答：准备工作是： 参照材料#
(1)检查一、二次门，管路及接头处应连接正确牢固。二次门、排污门应关闭，接头锁母不渗漏，盘根填加适量，操作手轮和紧固螺丝与垫圈齐全完好。 (2)压力表固定卡子应牢固。
(3)电接点压力表应检查和调整信号装置部分。
56．简述用精密压力表比较法检定弹簧管一般压力表的方法。 答：将精密压力表和被校表垂直装在符合要求的压力试验台上，仪表在工作位置与大气相通，观察指针压力应为零，然后均匀加压以被检表有数字的分度线为准，加压到第一个检定点上，然后读取精密压力表的读数，以此类推检定其他各点，当正行程升压完毕后，耐压3分钟，再缓慢降压，作相同检定点的下降值检定。 57．使用液柱式压力计应注意哪些问题? 答：注意以下问题：
(1)为了提高读数精度，所采用放大尺、游标尺或光学读数等辅助装置。
(2)测量较大压力时，应采用密度较大的工作液，测量较小压力时采用密度较小的工作液。
(3)从测点到压力计之间连接管应尽量短。
(4)一般使用的U型管压力计液柱高度不超过1.5米。 271、为什么要对压力表进行检定?
答：由于压力表经过一段时间的使用，内部机件可能受到某些磨损和变形，导致仪表产生各种故障或量值的准确性的改变，为达到指示正确、安全可靠运行的目的，故应 对压力表进行周期检定。
3、简述弹性压力计的测压原理。常用的弹性元件有哪些？ 答：被测压力通入由扁圆或者椭圆截面的空心金属弹簧管中，在压力作用下，弹簧管的自由端向外伸展，产生角位移，此位移在一定条件下仅与压力有关，测出角位移即可测出压力。
常用的弹性元件有弹簧管、膜片、膜盒、波纹管。
1、压力表示方法
(1)、压力：对应于物理概念中的压强，即指均匀而垂直作用于单位面积上的李，有符号p表示。
(2)、绝对压力：指被测介质作用在物体单位面积上的全部压力，是物体所受的实际压力。
(3)、表压力：指绝对压力与大气压力的差值。
(4)、差压：指两个压力的差值。习惯上把较高一侧的压力称为正压，较低一侧的压力称为负压。 2、弹性元件的测量及特性
(1) 原理：弹性元件在弹性限度内侯受压后会产生变形，变形的大小与被测压力成正比关系。 特性： (2) 特性
输出特性：弹性元件上的压力与弹性元件产生的相应唯一活弹性
2
力的关心为线性关系
弹性迟延：给弹性元件加压力或减压力时，输出特性曲线不相重合的现象。
弹性后效：当弹性元件加压力或减压力到某一数值时，弹性变形不能同时达到相应值，而是要经历过一段时间之后才能达到应有的应变量。
刚度：弹性元件产生单位变形所需要的压力 灵敏性：在单位压力作用下产生的输出变形。
固有频率：弹性原件的无阻尼自由振动频率或自振频率。 3、弹性原件的应用： 弹性膜片，波纹管和弹簧管。 电气式压力测量技术
(1) 电阻式
原理： px →弹性元件s1 →电位器滑动触点s2 →Rx →U
注意事项：测量精度高，测量范围宽，压损小。 存在滑动摩擦阻力，电位器易磨损、受污染。 不宜在有振动和有腐蚀性气氛的环境中使用。
(2) 电感式
原理： px →弹性元件s →线圈的电感L→感应电势U 注意事项：电源 i 、f 变大则灵敏度变大；但i 过大线圈发热，f 过高则铁芯涡流损失变 大。
由于两次级线圈不完全对称，S=0时有残存电势 (3)电容式
工作原理：电容器的可动极板是测压弹性膜片。 px →弹性膜片s →极板间距d →电容c→I
特点：具有最少的可动部分，结构简单。测量范围宽，精确度高(达0.2级)，灵敏度高，体积小，且能输出(4—20)mA的直流标准信号。 (4)应变式
工作原理： px →弹性元件s →应变片电阻R→I 金属应变片和半导体压阻片
应变效应：有几何尺寸引起的电阻变化率 压阻效应：由材料的电阻率变化引起的电阻 (5)霍尔压力式
霍尔效应：半导体单晶薄片置于磁场(B)中，纵向通控制电流I ，则横向产生电势EH。EH=KH I B 工作原理： px →s →B → EH
注意事项：对霍尔元件进行恒温或采用其它温度补偿措施； 应减少不等位电势，例如注意霍尔元件各处的电阻率、厚度、材料性质等不均匀性以及不对称焊接等
(6)振弦式
工作原理： px →弹性膜片s →振弦张力F →固有频率f 参照材料#
特点：输出为频率信号，因此具有较强的抗干扰能力，而且零飘小，温度特性好、准确度高， 通常为0.2级，易于与计算机等数字监控系统联接 (7)力平衡式
工作原理： 利用力平衡原理 px →弹性元件的集中力F →I
特点： 结构复杂、 体积和重量大、动态特性差。 0.5 级
仪表量程的选择和安装
(1)量程上限为1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及他们的10n
倍数。 压力稳定式，被测压力在满量程的1/3~2/3范围内。
压力波动较大或脉动压力时，被测压力值应为仪表满量程的1/2左右，且不低于满量程的1/3. (2)压力测量仪表的安装使用要求
①取压位置：测量液体——引自管道截面的下部，与最低点成45度角。
测量气体压力——引自管道截面上部 水蒸气压力——引自管道两侧
②导压管路应垂直或倾斜敷设，不应水平敷设，以防止测液体时聚集气泡，测气体时聚集水柱。
(3)安装冷凝盘管或弯头的原因：为隔离弹性元件，免受介质加热，切便于加装密封垫片。 (4)读数修正：
10.液柱式压力计的误差及其改善途径？ 答：1 环境温度变化的影响——
当环境温度偏离规定温度时，封液密度、标尺长度都会发生变化。对于一般工业测量，主要考虑温度变化引起的封液密度变化对压力测量的影响，而精密测量时还需要对标尺长度变化的影响进行修正。
2 重力加速度变化的影响
3 毛细现象造成的误差——加大管径
4 刻度、读数、安装等方面的误差——读数时，根据封液的特性，眼睛应与封液弯月面的最高点或最低点持平，并沿切线方向读数，U型管压力计和单管压力计量都要求垂直安装。 11.弹性压力计的误差及其改善途径？
答，弹性压力计存在迟滞误差，弹性后效误差，间隙误差，摩擦误差，温度误差。
（1）采用无迟滞误差或迟滞误差极小的“全弹性”材料和温度误差很小的“恒弹性”材料制造弹性元件。
（2）采用新的转换技术，减少或取消中间传动机构，以减少
3
间隙误差和摩擦误差。
（3）限制弹性元件的位移量，采用无摩擦的弹性支撑或磁悬浮支撑
（4）采用合适的制造工艺，使材料的优良性得到充分的发挥。 12.比较几种液柱式压力计和弹性压力计的测量范围？ 答：液柱式压力计：斜管式微压计的使用范围一般为
100:2500Pa
弹性压力计：1）弹簧管压力计测量范围从真空到109Pa。
2）膜片压力计适用于真空或0:6?106Pa。
3）膜盒压力计的测量范围为0:?4?104Pa
1.电位式,电感式,电容式压力传感器的工作原理?
○
1电位式:电位式压力传感器的原理是,把测量弹性元件的输出位移转换成微型电位器滑动触点的位移,从而把被测压力的变化变换成电阻的变化,然后用动圈式仪表或电子自动平衡电桥来测量电阻值的变化.
○
2电感式:该传感器中,弹性元件受压力作用后产生的位移可改变磁路中空气隙大小或改变铁芯与线圈之间的相对位置,使线圈的电感量发生改变,从而使压力变化的信号转换成线圈电感量变化的信号
○
3电容式:电容式压力变送器中,以测压弹性膜片为电容器的可动极板,它与固定极板之间形成一可变电容,随着被测压力变化,膜片产生位移,使电容器的可动极板与固定极板之间的距离改变,从而改变了电容器的电容量,这样就完成了压力信号与电容量之间的变换.
2.力平衡式和振弦式压力变送器的特点
力平衡式压力变送器的特点：1、是一种带反馈的闭环系统，使弹性元件恢复到接近原来位置，系统在测量中始终处于力平衡状态。2、弹性元件的集中力输出和压力之间具有良好的线性关系，以及弹性元件几乎无位移，所以输出信号不受弹性元件的弹性滞后和弹性后效的影响，对仪表的准确度的影响很小，变送的准确度可达0.5级。但力平衡变送器结构复杂,体积及重量均较大,又由于使用杠杆等机械部件,所以动态特性较差.
振弦式压力变送器的特点：1、振弦式变送器的输出为频率信号，因此具有较强的抗干扰能力，而且零漂小、温度特性好、准确度高，通常为0.2级。2、易于与计算机等数字监控系统联接。
3.如何校验测压仪表?
答: 使用标准器来校验测压仪表。一类是活塞式压力计，常用于
105Pa压力以上；另一类是液柱式压力计，用于0～105Pa。
参照材料#
在低压范围内也可用空气浮球式压力计来替代液柱式压力计作标准器。
活塞压力计： 可用准确度较高的活塞式压力计来校验标准弹簧管压力表。校验时，为减少活塞与活塞筒之间的静摩擦力的影响，用手轻轻拨转砝码盘，如被检验压力表的准确度不高，则不用砝码来校验，而在另一个压力表的接头上装上标准的压力表来校验。
液柱式压力计：可用于0.1 Mpa以下的压力和负压测量仪表的校验，测量时，应注意当地重力加速度和标准加速度的区分。
4.测压仪表使用的注意事项
答：（1）从选用角度讲，测压仪表的选用与被测压力的种类，被测介质的物理，化学性质和参数，用途，以及要求的测量准确度，被测压力的变化范围有关。
（2）为了保护测压仪表，一般不允许压力计指针经常处于刻度上限处，但选用测量测量范围过大的仪表又会影响测量结果的准确性。如果被测压力相当稳定，则被测压力的正常值应在压力计测量范围的2/3处；如果被测压力经常变动，则其正常值应在压力计测量范围的1/2处。
（3）对于某些特殊的介质，例如：氧气、氨气等专用性压力表，不能乱用。氧气压力表在安装、使用和校验中禁止接触油类。 （4）此外，在安装、使用中还应注意：①取压管口应与工质流速方向垂直，与设备内壁平齐，不应有突出物和毛刺；②防止仪表感受件与高温或有害的被测介质接触；③仪表与取压口如果不在同一水平上，则应注意校正由于两者高度误差对仪表读数造成的额外误差；特别应注意在测量蒸汽介质的差压时，必须保证两侧信号管路中凝结水液面在同一高度，并应使两信号管路中的凝结水温度一致；④压力取出口位置，测量气体介质一般在工艺管道上部，测量蒸汽的应在工艺管道的两侧，测量液体的应在工艺管道的下部，信号管路上在靠近取压口处应装有隔离阀，用以在仪表或信号管路发生故障时切断仪表信号管路的敷设应有一定的斜度，在信号管路的最高处应有排气装置（测量液体或蒸汽时），在信号管路的最低处应有排水装置（测量气体时）。
温度计部分
11．简述玻璃液体温度计的工作原理。
答：玻璃液体温度计是利用感温液体(汞、酒精、煤油)热胀冷缩引起液柱高度变化的性质测温的。当感温包在被测介质中受到温度变化作用后，感温液体开始膨胀(或收缩)，液体沿着毛细管上升(或下降)，从而在刻度标尺上直接显示出温度值。 12．简述双金属温度计的测温原理。
答：双金属温度计利用两种不同线膨胀系数的双金属片叠焊在一起作为测量元件．当温度变化时,因两种金属的线膨胀系数不同
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热工测量与仪表练习题(特选资料)
