检测技术及仪表习题答案(2)

4）感温元件应与被测介质充分接触，以增大放热系数，减小误差。为此，感温元件的感温点应处于管道流速最大的地方（一般在管道中心）。

5）为减小向外的热损失，应使测温管或保护管的壁厚和外径尽量小一些。同时要求测温管或保护管材料的导热系数要小一些（但这会增加热阻，使动态测量误差增大）。

16．与电源线并排敷设是为了避免电磁干扰的影响。

17．光学高温计测得的是亮度温度，总是低于真实温度。 全辐射高温计测得的是辐射温度，总是高于真实温度。

比色高温计测得的是比色温度，有时高于真实温度、有时低于真实温度、有时还等于真实温度，具体由被测介质决定。

18．全辐射高温计是以斯蒂芬—玻尔兹曼定律为基础，采用表面涂黑的热电堆吸收投射到其表面上的全部波长范围的所有辐射能来测量温度的。

补偿光栏的作用是补偿因热电堆冷端温度受环境温度变化的影响而引起的仪表示值误差。

使用时，如果被测目标太小或太远，则物体的像不能遮盖热电堆受热面整体，在这种情况下受热面接受的辐射能所相当的温度，一定低于被测物体温度。所以，随着感温器到被测物体的距离L的不同，对被测物体的大小（通常指直径D）有一定的限制值。

19．比色高温计的特点：1）比色温度可小于、等于或大于真实温度。当

?λ=?λ，即被测物体为灰体时，比色温度就等于被测物体的真实温度，这是比

12色高温计的最大优点。例如：严重氧化的钢铁表面一般可近似看作灰体，这时仪表的示值即比色温度，可认为近似等于被测物体的真实温度，而不需修正。

2）虽然实际物体的ε值和?λ值变化较大，但同一物体的?λ1和?λ2的比值变化较小。因此，比色温度与真实温度之差要比亮度温度、辐射温度与真实温度之差小得多，测量准确度高。

3）光路中的水蒸汽、二氧化碳和尘埃等对波长λ1和λ2下的单色辐射能都有吸收，尽管吸收不一样，但对单色辐射功率的比值（亮度比）影响较小。因此比色高温计可在恶劣环境中使用。

前置反射器辐射温度计的特点：

前置反射器辐射温度计可基本上消除发射率的影响，只要被测表面的发射率大于0.6（无需知道确切值）就可直接测得真实温度，而不需进行任何修正。

20．辐射测温中的主要干扰大致可分为光路中的干扰、外来光干扰以及黑度变化干扰等几类。

（1）光路中的干扰 为防止光路中的干扰，减小测量误差，使辐射温度计的工作波长都选择在这三个大气窗口的某一波段上，以减少光路中吸收性气体对辐射能的吸收，减少测量误差。

（2）外来光干扰

为防止外来光干扰，减小测量误差，在可能的条件下，可用改变测量方向的方法来躲过外来光（包括昼光）照射到被测表面上。但对于一些固定的难以避免的外部光源，应设置遮蔽装置。为防止遮蔽装置内表面与被测表面之间发生多次反射，遮蔽装置的内表面应涂黑。遮蔽装置在可能的情况下应尽量靠近被测表面。有时为防止遮蔽装置本身温度过高而成为新的外部光源，需采用空气或水等对其进行冷却，以降低它的辐射。

（3）黑度变化的影响

为消除或减小由于黑度变化产生的测量误差，可采取以下措施： 1）在被测表面上涂已知黑度的涂料。 2）人为创造黑体辐射的条件。 3）利用前置反射器辐射温度计来测真实温度。 4）减小由于黑度变化产生的测量误差。在实际应用中通常利用过去测的平均黑度值进行修正，而对其变化部分并没有给予考虑。为了减小由黑度变化所产生的测量误差，采用工作波长较短的辐射温度计测量效果较好。 21．查S型热电偶分度表知E(20,0)=0.133mV，E(30,0)=0.173mV， 得E(25,0)=[ E(20,0)+ E(30,0)]/2=0.153mV E(t, t0)=11.925mV，

则E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=(11.925+0.153)mV=12.078mV

据此再查上述分度表知，12.078mV对应的温度为t=1211.65℃。

22．查E型热电偶分度表知E(800,0)=61.022mV，E(30,0)=1.801mV， E(t, t0)= E(t,0) -E(t0，0)= 61.022-1.801=59.221 mV

23．不能。实际温度≈指示温度+ K*冷端温度。T型热电偶的修正系数K≠1 实际温度计算如下：

E(20,0)=0.789mV，E(30,0)=1.196mV，E(351,0)=17.876mV 得E(25,0)=[ E(20,0)+ E(30,0)]/2=0.9925mV E(t, 25)=17.876mV，（数值等于E(351,0)，但意义不同，不能画等号） E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=(17.876+0.9925)mV=18.8685 mV t=367.4℃ 24．近似计算法：

T=1070+0.55*30=1086.5℃。 准确计算法：

E(30,0)=0.173mV，E(1070,0)=10.4mV E(t, 30)=10.4mV，

E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=(10.4+0.173)mV=10.573mV t=1084.8℃

25．查S型热电偶分度表知E(40,0)=0.235mV，E(50,0)=0.299mV，E(1100,0)=10.745mV

得E(44,0)=0.2606 mV

E(20,0)=0.133mV，E(30,0)=0.173mV，

得E(25,0)=[ E(20,0)+ E(30,0)]/2=0.153mV （1）采用补偿导线连接时：

E(1100,25)= E(1100,0)- E(25,0)=10.592mV

据此再查上述分度表知，对应的温度为t=1086.4℃。 测量误差：△t=1086.4-1100=-13.6℃。 （2）采用铜导线连接时：

E(1100,44)= E(1100,0)- E(44,0)=10.4844mV

据此再查上述分度表知，对应的温度为t=1077.2℃。 测量误差：△t=1077.2-1100=-22.8℃。

26．a) 是 ； b) 是； c) 不是； d) 不是； e) 不是； f)是 27．

（1）首先查S型热电偶的分度表，E(400,0)=3.26 mV， 得该标准热电偶的修正值为3.252–3.26= -0.018mV，

标准热电偶热电动势修正值：3.24+0.018=3.258mV。相当于399.8℃。 从K型热电偶的热电动势平均值为：16.23 mV相当于396.1℃， 所以此被校热电偶在400℃时的误差为396.1–399.8= -3.7℃。

根据表2-3可以看出，被校K型热电偶在–40～1300℃的温度范围内，允许偏差为±0.75%|t|，所以被校热电偶的实际偏差小于允许偏差，即3.7℃<998×0.75%=7.5℃。此热电偶在该校验点合格。

（2）首先查S型热电偶的分度表，E(600,0)=5.237mV， 得该标准热电偶的修正值为5.221–5.237= -0.016mV，

标准热电偶热电动势修正值：5.102+0.016=5.118mV。相当于588.2℃。 从K型热电偶的热电动势平均值为：24.43 mV相当于588.9℃， 所以此被校热电偶在400℃时的误差为588.9–588.2= -0.7℃。

根据表2-3可以看出，被校K型热电偶在–40～1300℃的温度范围内，允许偏差为±0.75%|t|，所以被校热电偶的实际偏差小于允许偏差，即0.7℃<998×0.75%=7.5℃。此热电偶在该校验点合格。

（3）首先查S型热电偶的分度表，E(800,0)=7.345mV， 得该标准热电偶的修正值为7.320–7.345= -0.025mV，

标准热电偶热电动势修正值：7.336+0.025=7.361mV。相当于801.5℃。 从K型热电偶的热电动势平均值为：32.71 mV相当于786.2℃， 所以此被校热电偶在400℃时的误差为786.2–801.5= -15.3℃。

根据表2-3可以看出，被校K型热电偶在–40～1300℃的温度范围内，允许偏差为±0.75%|t|，所以被校热电偶的实际偏差小于允许偏差，即15.3℃>998×0.75%=7.5℃。此热电偶在该校验点不合格。

（4）首先查S型热电偶的分度表，E(1000,0)=9.585mV， 得该标准热电偶的修正值为9.554–9.585= -0.031mV，

标准热电偶热电动势修正值：9.538+0.031=9.569mV。相当于998.6℃。 从K型热电偶的热电动势平均值为：41.4 mV相当于1003.4℃， 所以此被校热电偶在400℃时的误差为998.6–1003.4= -4.8℃。

根据表2-3可以看出，被校K型热电偶在–40～1300℃的温度范围内，允许偏差为±0.75%|t|，所以被校热电偶的实际偏差小于允许偏差，即

4.8℃<998×0.75%=7.5℃。此热电偶在该校验点合格。

28．查图2-54得修正值约为15℃ t=1000+15=1015℃

29．T?TF/4??12004 0.75?1289.5℃

或查表2-11得真实温度为1310℃

30．表面无氧化层钢板的ε0.66=0.35 查图2-54得修正值约为170℃ t=1500+170=1670℃

1. 力（真空度）和绝对压力之间有何关系？ 第三章压力和差压的测量习题答案

1．工程上压力的含义是什么？表压、负压

在工程上，压力定义为垂直均匀地作用在单位面积上的力。

表压力(p)是以大气压为基准，表示超出当地大气压的压力。负压力是指当绝对压力小于大气压，即表压力为负值时的压力表示，在工程上，经常用真空度(pv)来表示。绝对压力(pa)是以绝对零压力为基准，表示被测介质作用在物体表面上的全部压力。三者之间的关系用公式表示为：

pa=p+p0 ：绝对压力=表压力+大气压 p=pa-p0 ：表压力=绝对压力- 大气压 pv=p0-pa ：真空度=大气压- 绝对压力

2. 能否用圆形截面的金属管制作弹簧管压力计，原因是什么？ 答案： 不能。弹簧管压力计的工作原理是：当被测压力介质进入并充满弹簧管的内腔时，椭圆形或扁圆形截面在压力作用下将趋向圆形，由于弹簧管长度一定，迫使弹簧管产生向外挺直的扩张变形，结果改变弹簧管的中心角，使其自由端产生位移。

3. 什么是金属导体的应变效应？电阻应变片由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

答案：

金属导体在外力作用下发生机械变形，从而引起电阻值发生变化的现象称为应变效应，该效应主要是由金属导体几何尺寸变化引起的。

电阻应变片一般由敏感栅（金属丝或箔）、绝缘基底、覆盖层或保护膜以及引出线等部分组成。

4. 用柱形弹性元件测某重力F，试说明力的施加方法和应变片的粘贴（注意方向）方法，画出全桥差动测量电路的连接方法，并推导出桥路输出电压与应变间的关系。

答案：

使用柱形弹性元件，受力方向应为轴向，应变片应纵向或横向粘贴于圆柱面上。示意图为构成全桥差动测量电路的四片应变片的粘贴方法。

F R1 a R2 c

R4 d R3 + 放Uo大_ 器 R1(R3) R2(R4)

Uo?Ui??R1?R2?R3?R4?????? ?4?R1R2R3R4??UiK??1??2??3??4? 4由于ΔR/R=Kεx，当各桥臂应变片的灵敏度K都相同时有：

Uo?5. 什么是压电效应？试说明压电式压力计有哪些特点？ 答案：

某些电介质物体，对其沿一定方向施加压力或拉力发生机械应变时，会在其相对两面上产生等量异号电荷，若将外力去掉时，电荷随之消失，它们又重新回到不带电的状态，这种现象称为压电效应。

压电式压力传感器具有如下特点：

1）体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，工作温度可在250℃以上。 2）灵敏度高，线性度好，常用精度有0.5级和1.0级。 3）测量范围宽，可测100Mpa以下的所有压力。

4）是一种有源传感器，无须外加电源，可避免电源带来的噪声干扰。 6.某台空压机的缓冲器，正常工作压力范围为1.1～1.6Mpa，工艺要求就地指示，测量误差要求不大于被测压力的±5%，试选择合适的压力表（压力表类型、示值范围和精度等级）。

答案：

由使用条件可知，选用弹簧管压力计即可。设弹簧管压力计的量程为A，则根据最大工作压力有

1.6 MPa<3/4A 则A>2.13 MPa 根据最小工作压力有

1.1MPa>1/3A 则A<3.3 MPa

根据压力计的量程系列，可选量程范围为0～2.5 MPa的弹簧管压力计。 该压力计的最大允许误差为

1.6?5%rmax??100%?3.2%

2.5?0按照压力计的精度等级，应选用2.5级的压力计。

综上，应选精度等级为2.5级，量程为0～2.5 MPa的弹簧管压力计。

7. 已知某被测容器最大压力为0.8MPa，允许的最大绝对误差为0.01MPa。甲同学选择一个测量范围为0～1.6MPa，精度等级为1级的压力表进行测量；乙同学选择一个测量范围为0～1.0MPa，精度等级为1级的压力表进行测量。问哪块压力表符合工艺要求，试说明原因。

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