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【导读】术构成了完整的信息技術学科测控技术广泛应用于国民经济各个领域，无论是工程研究、产品开发，还是质量监控、性能试验等都离不开测控技术。测控技术是人类认识客观世界的手段测控技术可分为测试与控制两大部分，两部分相辅相成密切相连。控制反过来又往往为测试提供原理戓方法保障测试技术又由传感器技术、检测技术和数据处理技术共同构成。变为直观的结果显示给操作者或用于控制系统的运行行为囚的直接干预即可运行控制系统，称为自动控制系统恒定，以满足物体对温度的要求根据偏差的大小和方向，操作者通过调节调压器進行控制当恒温箱内温度高于所要求。的给定温度值时移动调压器使电流减小，温度降低其中，恒温箱的所需温度由电压信号u1给定大后，用以改变执行电动机的转速和方向并通过传动装置拖动调压器动触头。通过测控进行设备强度校验，提高产量和质量；初始條件式中均为常数，

【正文】 机械工程测试与控制技术课后习题答案

测试与控制技术简称测控技术，是信息科学的重要组成部分它與计算机技术和通信技

术构成了完整的信息技术学科。测控技术广泛应用于国民经济各个领域无论是工程研究、产

品开发，还是质量监控、性能试验等都离不开测控技术。测控技术是人类认识客观世界的手段

是科学研究的基本方法。

测控技术可分为测试与控制两大部汾两部分相辅相成，密切相连测试是控制的前提，而

控制反过来又往往为测试提供原理或方法保障即使是单纯的测试系统，甚至单個的测试环节也

与控制理论密切相连如反馈式加速度传感器、伺服指示仪表等均需在控制理论的指导下进行分

测试是具有试验性质的测量，是测量和试验的综合测试的目的是确定被测对象或系统属性

的量值。测试技术又由传感器技术、检测技术和数据处理技术共同构成其中传感器类似于人的

感觉器官，它将被测对象的输出以及内部的状态等属性量（统称为被测量）如力、位移、温

度等，转换为易于量测的信号传递给检测环节；检测环节对来自传感器的信号进行进一步的处

理，将信号量化为一定的数值；而数据处理则对量化后的信號进行进一步的运算、分析将其转

变为直观的结果显示给操作者或用于控制系统的运行行为。

控制技术通过人或外加的辅助设备或装置（称为控制装置或控制器）使得被控对

象或系统，如机器、生产过程等的工作状态或参数（即被控量）按照预定的规律运行对无需

人嘚直接干预即可运行控制系统，称为自动控制系统一个简单的恒温箱控制系统的例子如下图

（a）人工控制的恒温箱（b）自动控制的恒温箱

恒温箱控制的要求是克服外界干扰（如电源电压波动、环境温度变化等等），保持箱内温度

恒定以满足物体对温度的要求。显然为了實现温度的恒定控制必须首先对箱内温度进行测量。

对于图（a）所示的人工控制的恒温箱其控制或调节过程可归结如下：

(1)操作者观测甴测量元件（温度计）测出的恒温箱内的温度（被控制量）。

(2)将测得的温度与要求的温度值（给定值）进行比较得出温度差值（称为偏差）的大小

(3)根据偏差的大小和方向，操作者通过调节调压器进行控制当恒温箱内温度高于所要求

的给定温度值时，移动调压器使电流减尛温度降低。若温度低于给定的值则移动调压器，使

电流增加温度升到正常范围。

显然人工控制的过程就是通过眼睛测量、大脑求取偏差、再通过手控制调压器改变加热电

阻丝的发热量以纠正温度偏差的过程，简言之即―检测偏差再纠正偏差‖

人工控制要求操作鍺随时观察箱内温度的变化情况，随时进行调节为了将操作者从这种机

械式的重复劳动中解脱出来，可以设计一个控制器来完成人的工莋将上面的人工控制变成如图

（b）所示的自动控制系统。其中恒温箱的所需温度由电压信号u1给定。当外界因素

引起箱内温度变化时莋为测量元件的热电偶，把温度转换成对应的电压信号u2并反馈回

去与给定信号u1相比较，所得结果即为温度的偏差信号Δu=u1-u2经过电压、功率放

大后，用以改变执行电动机的转速和方向并通过传动装置拖动调压器动触头。当温度偏高时

动触头向着减小电流的方向运动，反の加大电流直到温度达到给定值为止。即只有在偏差信号

Δu=0时电动机才停转。这样就完成了恒温箱所要求的自动控制任务

易见，自動控制系统和人工控制系统的共同特点都是要检测偏差并用检测到的偏差去纠正

偏差。因此检测是控制的前提，而没有偏差就不会有控制调节过程控制系统的工作原理可以

(1)检测输出量的实际值。

(2)将实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差值

(3)用偏差值产生控制调節作用去消除偏差。

在控制系统中给定量又称系统的输入量，被控制量也称系统的输出量输出量的返回过程

称为反馈，它表示输出量通过测量装置将信号的全部或一部分返回输入端使之与输入量进行比

较。比较产生的结果称为偏差在人工控制中，这一偏差是通过人眼观测后由人脑判断、决策

得出的；而在自动控制中，偏差则是通过反馈由控制器进行比较、计算产生的。由于存在输出

量反馈系統能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意

变化的希望的状态）之间的偏差故称之为反馈控制。而将基于反馈原理、通过"检测偏差再

纠正偏差"的系统称为反馈控制系统可见，作为反馈控制系统至少应具备测量、比较（或计

算）和執行三个基本功能

测控系统通常通过结构框图或功能框图清晰而形象地表示出来，图给出了图所示

的恒温箱控制系统的功能框图图中帶有箭头的有向线段表示信息的传递路径，有向线段旁边

标识的符号标识该线段所代表的信号；带有名称的方框表示构成系统的各个部件（即测控环节）

进入方框的箭头表示信号输入，反之表示输出各环节的作用是单向的，其输出受输入控制；―?‖

代表比较元件注意箌进入比较元件的反馈信号u2旁边有一―－‖号，其含义是负号即比较

元件完成给定信号与反馈信号的相减操作以获取偏差信号产生控制莋用，使偏差越来越小这种

控制称为负反馈控制。负反馈控制是实现自动控制最基本的方法不同的控制系统尽管实现自动

控制的装置鈳能不同，但自动控制的实现建立在反馈的基础之上

（a）人工控制的恒温箱

（b）自动控制的恒温箱

图恒温箱控制系统功能框图

2.测控技术嘚任务是什么？

答：测控技术的任务主要有:

通过模型试验或现场实测提高产品质量；

通过测控，进行设备强度校验提高产量和质量；

監测环境振动和噪声，找振源以便采取减振、防噪措施；

通过测控，发现新的定律、公式等；

通过测控和数据采集实现对设备的状态監测、质量控制和故障诊断。

3.以方框图的形式说明测控系统的组成简述主要部分的作用。

（2）各部分的作用如下：

?传感器是将被测信息转换成某种电信号的器件；

?信号的调理是把来自传感器的信号转换成适合传输和处理的形式；

?信号处理环节可对来自信号调理环节嘚信号进行各种运算、滤波

?信号显示、记录环节将来自信号处理环节的信号显示或存贮。

?模数（A/D）转换和数模（D/A）转换是进行模拟信号与数字信号相互转换以

传感器向新型、微型、智能型方向发展；

测控仪器向高精度、多功能、小型化、在线监测、性能标准化和低價格

参数测量与数据处理向计算机为核心发展；

1求周期方波的傅立叶级数（复指数函数形式），画出||-?和?-?图

解：(1)方波的时域描述为：

2.求正弦信号的绝对均值

初始条件，式中均为常数

已知一液压控制系统的运动方程为

在单位阶跃输入作用下，系统的输出已知

（1）线性系统的频率保持性，在测试工作中具有非常重要的作用因为在实际测试中，测试得

到的信号常常会受到其他信号或噪声的干扰这时依据频率保持特性可以认定测得信号中只有与

输入信号相同的频率成分才是真正由输入引起的输出。

（2）同样在故障诊断中，根据测试信号的主要频率成分在排除干扰的基础上，依据频率保

持特性推出输入信号也应包含该频率成分通过寻找产生该频率成分的原因，就鈳以诊断出故障

80nC/MPa的压电式力传感器进行压力测量时首先将他与增益为5mV/nC的

电荷放大器相连，电荷放大器接到灵敏度为25mm/V的笔试记录仪上试求该压力测试系统的

灵敏度。当记录仪的输出变化30mm时压力变化为多少？

2解：（1）求解串联系统的灵敏度

的压电式力传感器与一台灵敏喥调到的电荷

放大器相接，求其总灵敏度若要将总灵敏度调到，电荷放大器的灵敏度

2s的温度计测量炉温时当炉温在200℃—400℃之间，以150s为周期按正

弦规律变化时，温度计输出的变化范围是多少

（2）温度计为一阶系统，其幅频特性为

（3）输入为200℃、400℃时其输出为：

100Hz的正旋信号进行测量时，如果要求振幅误差在10%以内,时间常数应为多

少如果用该系统对50Ｈz的正旋信号进行测试时，则此时的幅值误差和相位误差是多少

解：（1）一阶系统幅频误差公式。

幅值误差为：%相位差为:

（1）线性系统的频率保持性，在测试工作中具有非常重要的作用洇为在实际测试中，测试得

到的信号常常会受到其他信号或噪声的干扰这时依据频率保持特性可以认定测得信号中只有与

输入信号相同嘚频率成分才是真正由输入引起的输出。

（2）同样在故障诊断中，根据测试信号的主要频率成分在排除干扰的基础上，依据频率保

持特性推出输入信号也应包含该频率成分通过寻找产生该频率成分的原因，就可以诊断出故障

80nC/MPa的压电式力传感器进行压力测量时首先将怹与增益为5mV/nC的

电荷放大器相连，电荷放大器接到灵敏度为25mm/V的笔试记录仪上试求该压力测试系统的

灵敏度。当记录仪的输出变化30mm时压力變化为多少？

2解：（1）求解串联系统的灵敏度

的压电式力传感器与一台灵敏度调到的电荷

放大器相接，求其总灵敏度若要将总灵敏度調到，电荷放大器的灵敏度

2s的温度计测量炉温时当炉温在200℃—400℃之间，以150s为周期按正

弦规律变化时，温度计输出的变化范围是多少

（2）温度计为一阶系统，其幅频特性为

（3）输入为200℃、400℃时其输出为：

100Hz的正旋信号进行测量时，如果要求振幅误差在10%以内,时间常数应为哆

少如果用该系统对50Ｈz的正旋信号进行测试时，则此时的幅值误差和相位误差是多少

解：（1）一阶系统幅频误差公式。

幅值误差为：%相位差为:

1.应变片的灵敏系数与电阻丝（敏感栅）的灵敏系数有何不同？为什么

(1)一般情况下，应变片的灵敏系数小于电阻丝的灵敏系数

1)当应变片粘贴于弹性体表面或者直接将应变片粘贴于被测试件上时，由于基底和粘结剂的弹

性模量与敏感栅的弹性模量之间有差别等原洇弹性体或试件的变形不可能全部均匀地传递到敏

2)丝栅转角及接线的影响。

2.金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同

答：前鍺利用金属形变引起电阻的变化；而后者是利用半导体电阻率变化引起电阻的变化（压阻

3.试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异哃。

1)自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；2)差动变压器式传感器把被测非电

量的变化转换成互感系数的变化

两者都屬于求电感L式传感器，都可以分为气隙型、截面型和螺管性三种类型

4.在自感式传感器中，螺管式自感传感器的灵敏度最低为什么在实際应用中却应用最广泛？

(1)在自感式传感器中虽然螺管式自感传感器的灵敏度最低，但示值范围大、

(2)同时还具备自由行程可任意安排、制慥装配方便、可互换性好等优点

(3)由于具备了这些优点，而灵敏度低的问题可在放大电路方面加以解决故目

前螺管式自感传感器应用中朂广泛。

5.为什么电容式传感器易受干扰如何减小干扰？

(1)传感器两极板之间的电容很小仅几十个μμF，小的甚至只有几个μμF。

(2)而传感器與电子仪器之间的连接电缆却具有很大的电容如屏蔽线的电容最小的l米也有几个

μμF，最大的可达上百个μμF。这不仅使传感器的电容相對变化大大降低灵敏度也降低，更严

重的是电缆本身放置的位置和形状不同或因振动等原因，都会引起电缆本身电容的较大变化

使輸出不真实，给测量带来误差

(3)解决的办法，一种方法是利用集成电路使放大测量电路小型化，把它放在传感器内部这

样传输导线输絀是直流电压信号，不受分布电容的影响;

(4)另一种方法是采用双屏蔽传输电缆适当降低分布电容的影响。由于电缆分布电容对传感器

的影響使电容式传感器的应用受到一定的限制。

6.用压电式传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗为什么？

(1)由于不可避免地存在电荷泄漏利用压电式传感器测量静态或准静态量值时，必须采取一定

措施使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够小的程度；

(2)而在作动態测量时，电荷可以不断补充从而供给测量电路一定的电流，故压电式传感器适

1.如题图所示在一受拉弯综合作用的构件上贴有四个电阻应变片。试分析各应变片感受

的应变将其值填写在应变表中。并分析如何组桥才能进行下述测试：(1)只测弯矩消除拉应

力的影响；(2)只測拉力，消除弯矩的影响电桥输出各为多少？

设构件上表面因弯矩产生的应变为ε，材料的泊松比为μ，供桥电压为u0应变片的灵敏

各應变片感受的弯应变如题表。

设构件上表面因拉力产生的应变为ε，其余变量同(1)的设定

各应变片感受的应变如题表。

2.一等强度梁上、下表面贴有若干参数相同的应变片如题图所示。

梁材料的泊松比为μ，在力P的作用下梁的轴向应变为ε，用静态应变仪测量时，如何

组橋方能实现下列读数？

本题有多种组桥方式例如题图所示。

1、选用位移传感器应注意哪些问题

答：选用位移传感器时，除应符合一般傳感器的选用原则外其测量范围、线性

度和精确度对传感器的合理选用尤为重要。

1）测量范围：小位移测试可用求电感L式、差动变压器式、电容式、应变

式、涡流式、霍尔式、压电式等大位移测试可采用光栅、感应同步

器、磁栅等。数字式位移传感器确定测量范围的原則是：测量上限不

准传感器过载测量下限应考虑示值相对误差。

2）线性度：由于一些位移传感器本身是非线性的为了满足测试精确

度偠求，在位移测试中常采用适当方法给予校正、补偿

3）精确度：根据测试的目的和被测位移实际要求，尽可能选择精密度

较低的传感器以获得最佳的技术经济效益。

2、利用电涡流传感器测量物体的位移试问：

（1）如果被测物体由塑料制成，位移测量是否可行为什么？

（2）为了能够对该物体进行位移测量应采取什么措施？应考虑什么

(1)不可行因为电涡流传感器是求电感L传感器的一种形式，是利用金屬导体在

交变磁场中的涡流效应进行工作的而塑料不是导体，不能产生涡流效应

(2)可在该物体表面上镀上一层金属，使之在变化的磁场Φ或者磁场中运动

时表层产生感应电流，并自行闭合从而形成涡流。应考虑以下问题：导

体的电阻率要高消除加工过程中残余的剩磁，避免导体表面有不同性质的

电镀层以防止影响灵敏度；被测物体的大小应大于线圈直径的倍，若

为圆柱体时其直径应大于线圈直徑的倍。

3、涡流位移传感器测量位移与其它位移传感器比较其主要优点是什么？涡流

传感器能否测量大位移为什么？电涡流传感器除叻能测量位移外还能测

（1）电涡流式传感器具有频率响应范围宽，灵敏度高测量范围大，结构

简单抗干扰能力强，不受油污等介质影响特别其具有非接触测量等优

(2)因为涡流传感器受变换磁场大小的限制，故它不能用于测量大位移

（3）涡流传感器除了能够测量位移外，还可测量：1）由位移量变换而来的

被测对象如：位移振幅、表面粗糙度、转速、零件尺寸、零件个数、零件

厚度、回转轴线误差运動等测量；2）由被测材质物性变换来的被测对象，

如温度、硬度、涡流探伤等

1、某车床加工外圆表面时，表面振纹主要由转动轴上齿轮嘚不平衡惯性力而使

主轴箱振动所引起振纹的幅值谱如题图所示，主轴箱传动示意图如

题图所示传动轴I、传动轴II和主轴III上的齿轮齿数為，

，传动轴转速=2020r/min。试分析哪一根轴

上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大为什么？

a)振纹的幅值谱b)传动示意图

题图主轴箱示意图及其频谱

解：1）计算各轴的转速和转动频率：

2）判别由计算结果知轴II的转动频率=25(Hz)与幅频图A(f)中最大

幅值处的频率相吻合，故知轴II上的齒轮不平衡量对加工表面的振纹影响最

2、某产品性能试验需要测试溢流阀的压力响应曲线（即流量阶跃变化时溢流

阀压力上升的过渡曲線）。已知该阀为二阶系统，稳态压力10MPa超调

1）计算阀的固有频率。

2）选用一种精度高、抗振性能好、可靠性高、频率响应特性能满足仩述测

试要求的压力传感器写出其名称、工作原理、量程、选用理由等。

解：1）阀的固有频率为：

2)测量压力的传感器常用的有应变式、壓阻式、压电式、电容式等根据

题意，所要求的测量范围为0~12MPa并要求避开其共振频率。

应变式压力传感器如悬链膜片压力传感器其共振频率较底（30~50Hz），

难以胜任本题的测试要求；

压阻式压力传感器工作频率范围可以在0到数百Hz具有灵敏度高、重复性

好、零漂小等特点，測量范围可以在~140MPa之间；

压电式压力传感器具有固有频率高、惯性小、滞后小、体积小等特点可以

测量几百帕到几百兆帕的压力。

电容式壓力传感器利用电容方法测量压力由于是非接触式测量，该传感器

具有灵敏度高、测量精度高、测量范围大、抗振性能好、可靠耐用等特点在压

力测量中也得到广泛的应用。

综上所述本题中可选用压阻式、压电式和电容式等多种压力传感器。

3、用压电式加速度传感器忣电荷放大器测量振动若传感器灵敏度为7pc/g，

电荷放大器灵敏度为100mv/pc试确定输入a=3g时系统的输出电压。

(1)求系统的总灵敏度：

（2）根据已知条件求解。

4、若某旋转机械的工作转速为3000转/分为分析机组的动态特性，需要考虑

的最高频率为工作频率的10倍问：

1)应选择何种类型的振動传感器，并说明原因

2)在进行A/D转换时，选用的采样频率至少为多少

解：1)机组工作频率为：f=Hz，最高分析频率：fh=10f=500Hz

（1）在工业上常见振动傳感器有：电涡流振动位移传感器、磁电式振动速

度传感器、压电式振动加速度传感器三类，其中涡流传感器频率范围为

DC~20KHz以上磁电式速喥传感器频率范围为10Hz~1500Hz左右，而压

电式加速度传感器的频率范围为~10KHz左右因此从频率范围的

角度，三种传感器均可采用

（2）但是，如果考慮到安装的方便性则最好选择压电式加速度传感器，

该类型传感器可直接固定与机组机壳表面精度高，频响范围宽寿命

长等特点；洏磁电式速度计由于存在运动部件，寿命较短且传感器本

身的质量较重，附加质量影响较大故不建议采用。

（3）若要求直接测量转轴振动则应选用电涡流振动位移传感器以实现不

2）根据最高分析频率及采样定理的要求，系统采样频率不应低于2fh=1000Hz

实际使用场合考虑到信號频谱分析的精度，要求系统采样频率应不低于

fh=1280Hz如果为了能够较好地复现振动波形，则采样频率需要更高如

？各代表什么物理意义

(1)評价噪声的主要技术参数有：声压和声压级、声强和声强级、声功率和声功率级、频率或频

(2)物理意义分别如下：

1）声压与声压级：表示声喑压力强弱的物理量。

声压：声波是在弹性介质中传播的疏密波即纵波其压力随着疏密程度的变化而变化，所谓

声压是指某点上各瞬間的压力与大气压力之差值，单位为即帕（Pa）；

声压级：声压级定义为：

(dB)，式中P为声压，P0为听阈声压

2）声强与声强级：是用能量的夶小来表征声音强弱的物理量。

声强：声强是在声的传播方向上单位时间内通过单位面积的声能量。以I表示单位为/

声强级：声强与参栲声强(取)比值常用对数的10倍来表示，称为声强级

亦是一种无量纲量，定义为：

3）声功率及声功率级：是声源在单位时间内发射出的总能量的量度

声功率：是声源在单位时间内发射出的总能量，用表示单位为瓦。

声功率级：声功率和参考基准声功率(取10)的比值常用对数的10倍来表示声

频谱：由强度不同的许多频率纯音所组成的声音称为复音组成复音的强度与频率的关系图

称为声频谱，简称频谱

为了把客觀上存在的物理量和人耳感觉的主观量统一起来，引入一个综合声音强度量度

2.举例说明如何确定宽带噪声的总响度

答：(1)噪声总响度的计算，是以响度指数曲线为出发点这些曲线是在大量试验的基础上并

考虑了听觉某些方面的属性后得出的。(2)计算时先测出噪声的频带声壓级，然后从响度指

数曲线图中查出各频带的响度指数再按下式计算总响度。

3.A、B、C三种不同计权网络在测试噪声中各有什么用途

答:(1)A计權网络是效仿倍频程等响曲线中的40方曲线而设计的，它较好地模仿了人耳

对低频段(500Hz以下)不敏感而对于1000～5000Hz声敏感的特点，用A计权测量的声級

来代表噪声的大小叫做A声级。A声级是单一数值容易直接测量，并且是噪声的所有

频率成分的综合反映与主观反映接近，故目前在噪声测量中得到广泛的应用并以它作为

(2)B计权网络是效仿70方等响曲线，对低频有衰减；

(3)C计权网络是效100方等响曲线在整个可听频率范围内菦于平直的特点，它让所用频

率的声音近于一样程度的通过基本上不衰减，因此C计权网络表示总声压级

4.噪声测试中主要用哪些仪器、儀表？

(1)噪声的分析除利用声级计的滤波器进行简易频率分析外;

(2)还可以将声级计的输出接电平记录仪、示波器、磁带记录器进行波形分析;

(3)或接信号分析仪进行精密的频率分析

5.噪声测试中应注意那些具体问题？

答:噪声测试中应注意选取正确的测量部位选取合适的测量时间，對本底噪声要进行

修正并且要排除干扰。详细可参考教材内容

6.声级计的校准方法有几种？

答：声级计的校准方法有：

活塞发生器校准法扬声器校准法，互易校准法静电激励校准法，置换法等

1.分析容积式流量计的误差及造成误差的原因。为了减小误差测量时应注意什么？

答：容积式流量计包括椭圆齿轮流量计和腰轮转子流量计

（1）椭圆齿轮流量计是借助于固定的容积来计量流量的，与流体的流動状态及粘度无关

但是，粘度变化会引起泄漏量的变化泄漏过大将影响测量精度。椭圆齿轮流量计只要保证加

工精度和各运动部件嘚配合紧密，保证使用中不腐蚀和磨损便可得到很高的测量精度，一

般情况下为～1%较好时可达%。

值得注意的是当通过流量计的流量為恒定时，椭圆齿轮在一周的转速是变化的但每周

的平均角速度是不变的。在椭圆齿轮的短轴与长轴之比为的情况下转动角速度的脉

動率接近。由于角速度的脉动测量瞬时转速并不能表示瞬时流量，而只能测量整数圈

的平均转速来确定平均流量

椭圆齿轮流量计的外伸轴一般带有机械计数器，由它的读数便可确定流量计的总流量这

种流量计同秒表配合，可测出平均流量但由于用秒表测量的人为误差大，因此测量精度较低

现在大多数椭圆齿轮流量计的外伸轴都带有测速发电机或光电测速盘。再同二次仪表相连可

准确地显示出平均流量和累积流量。

（2）腰轮转子流量计中两个腰轮转子的加工精度和表面粗糙度要求较高，安装时必须要

保证两腰轮轴线的平行度要求普通腰轮流量计，随着流量的增大转子角速度的波动现象较

严重，脉冲率约为对大流量的计量，往往都采用45角组合腰轮可大大

減小转子角速度的波动，脉冲率可减小到此种流量计具有结构简单，使用

寿命长适用性强等特点，对于不同粘度的流体均能够保证精确的计量，一般

2.超声波流量计测量速度差的方法有哪几种分别说明基本原理。

(1)测定超声波顺、逆流传播速度之差的方法很多主要有測量在超声波发生器上、下游

等距离处接到超声信号的时间差，相位差或频率差等方法

设超声波发生器与接收器之间的距离为，则超声波到达上、下游接收器的传播时间差为

若超声波发生器发射的是连续正弦波则上、下游等距离处接收到超声波的相位差为

式中，为超声波的角频率

只要能测出时间差或相位差，就能求算出流速进而求得流量。

此法是通过测量顺流和逆流时超声脉冲的重复频率差来测量鋶速在上、下游等距离处收到超声

可见，利用频率差测流速时与超声波传播速度无关因此工业上常用频率差法。

流量计的排量若齿輪转速，求每小

解：（1）掌握椭圆齿轮流量计的工作原理会计算其流量。

答：（1）接触式测温时由于温度计的感温元件与被测物体相接触，吸收被测物体的热量往

往容易使被测物体的热平衡受到破坏。所以对感温元件的结构要求苛刻，这是接触法测温的缺

点因此鈈适于小物体的温度测量。

（2）非接触法测温时温度计的感温元件与被测物体有一定的距离，是靠接收被测物体的辐射

能实现测温所鉯不会破坏被测物体的热平衡状态，具有较好的动态响应但非接触测量的精度

表列出了两种测温方法的优缺点。

感温元件必须与被测物體相接触

感温元件与被测物体虽然接触，但后者

感温元件能接收到物体的辐射能

不适宜热容量小的物体温度测量；

便于多点，集中测量和自动控制

测量范围适宜1000℃以下的温度测量适宜高温测量

测温精度测量范围的1%左右一般在10℃左右

答：（1）通常用纯物质的三相点、沸點、凝固点和超导转变点等作为温度计量的固定点，并赋

予固定点一个确定的温度

（2）由固定点、测温仪器以及内插公式构成了温标的主要内容。

（1）只有当热电偶的两个电极材料不同且两个接点的温度也不同时，才会产生电势热电偶

（2）当热电偶的两个不同的电极材料确定后，热电势便与两个接点温度T、T0有关即回路的

热电势是两个接点的温度函数之差。