熱能與動力機械測試技術(shù)課件

第一章概述第一章概述1第一章概述第一章概述1第一節(jié)熱能與動力機械測試技術(shù)概述第一節(jié)熱能與動力機械測試技術(shù)概述2第一節(jié)熱能與動力機械測試技術(shù)概述第一節(jié)熱能與動力機械測試概述內(nèi)燃機學(xué)科是試驗性的學(xué)科；產(chǎn)品設(shè)計、制造、改進等環(huán)節(jié)離不開定量的試驗和對試驗結(jié)果分析；

?對比模擬仿真分析（理想化、定性）；測試是獲得試驗數(shù)據(jù)的基本手段。

概述內(nèi)燃機學(xué)科是試驗性的學(xué)科；3概述內(nèi)燃機學(xué)科是試驗性的學(xué)科；概述內(nèi)燃機學(xué)科是試驗性的學(xué)科；熱能與動力機械測試的特點測試對象多種多樣，測試儀表種類繁多；

?車輛指示：車速、里程……； ?臺架試驗：轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、油耗、各種 溫度……； ?研究試驗：排放、噪聲、燃燒過程……。發(fā)動機的進步離不開測試手段的進步(例如電噴機空燃比控制、點火控制)。熱能與動力機械測試的特點測試對象多種多樣，測試儀表種類繁多；4熱能與動力機械測試的特點測試對象多種多樣，測試儀表種類繁多；第二節(jié)測量的基本概念第二節(jié)測量的基本概念5第二節(jié)測量的基本概念第二節(jié)測量的基本概念5基本概念測量是人類對自然界中客觀事物取得數(shù)量概念的一種認識過程。用特定的工具和方法，通過試驗手段將被測物理量與另一同名的作為單位的物理量比較，以確定兩者之間的比值。測量過程實際是確定一個數(shù)值未知的物理量的過程。基本概念測量是人類對自然界中客觀事物取得數(shù)量概念的一種認識過6基本概念測量是人類對自然界中客觀事物取得數(shù)量概念的一種認識過測量方法的分類直接測量凡被測量的數(shù)值可以直接從測量儀器上讀得：?直讀法——千分尺、彈簧秤?差值法——U型管測壓差?替代法——辛烷值的確定?零值法——天平、電橋法測電阻測量方法的分類直接測量凡被測量的數(shù)值可以直接從測量儀器上讀得7測量方法的分類直接測量凡被測量的數(shù)值可以直接從測量儀器上讀得間接測量根據(jù)直接測量或間接測量所得數(shù)據(jù)，通過求解聯(lián)立方程組求得未知量的數(shù)值。如用鉑電阻溫度計測量介質(zhì)溫度。組合測量被測量的數(shù)值不能直接從測量儀器上讀得，而需要通過直接測量，然后經(jīng)過運算得到被測量的數(shù)值。如功率的測量。間接測量根據(jù)直接測量或間接測量所得數(shù)據(jù)，通過求解聯(lián)8間接測量根據(jù)直接測量或間接測量所得數(shù)據(jù)，通過求解聯(lián)非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)的測量隨時間不斷改變數(shù)值的被測量，稱為非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)(或稱動態(tài)參數(shù))，如過渡工況時內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速、功率等；瞬變參數(shù)測量儀器的選擇。非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)的測量隨時間不斷改變數(shù)值的被測量，稱為非穩(wěn)態(tài)9非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)的測量隨時間不斷改變數(shù)值的被測量，稱為非穩(wěn)態(tài)模擬測量與數(shù)字測量系統(tǒng)模擬測量：被測物理量轉(zhuǎn)換成模擬信號，并最終以儀表指針的位置或記錄儀描繪的圖形顯示測量的結(jié)果。直觀性強、靈活。數(shù)字測量：直接用數(shù)字形式表示結(jié)果。能排除人為的讀數(shù)誤差。模擬測量與數(shù)字測量系統(tǒng)模擬測量：被測物理量轉(zhuǎn)換成模擬信號，并10模擬測量與數(shù)字測量系統(tǒng)模擬測量：被測物理量轉(zhuǎn)換成模擬信號，并第三節(jié)測量儀器的組成和分類第三節(jié)測量儀器的組成和分類11第三節(jié)測量儀器的組成和分類第三節(jié)測量儀器的組成和分類11一、測量儀器的組成感受件中間件效用件一、測量儀器的組成感受件12一、測量儀器的組成感受件一、測量儀器的組成感受件12感受件感知被測參數(shù)的變化，同時對外界發(fā)出相應(yīng)的信號；感受件必須盡量滿足的三個條件（Page3)。必須隨被測參數(shù)的變化而變化只能隨被測參數(shù)的變化而變化感受件發(fā)出的信號與被測參數(shù)之間必須是單值的函數(shù)關(guān)系感受件感知被測參數(shù)的變化，同時對外界發(fā)出相應(yīng)的信號；13感受件感知被測參數(shù)的變化，同時對外界發(fā)出相應(yīng)的信號；感受件感中間件中間件的作用：傳遞、放大、變換和運算；實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中觀測、遙測和自動記錄。中間件中間件的作用：傳遞、放大、變換和運算；14中間件中間件的作用：傳遞、放大、變換和運算；中間件中間件的作效用件根據(jù)傳感器輸出信號的大小向觀測者指出被測參數(shù)在數(shù)量上的大??；可分為：指示式儀器、記錄式儀器；按功能來分類可分為：數(shù)字式儀器、信號式儀器、電接觸式儀器、調(diào)節(jié)式儀器等。效用件根據(jù)傳感器輸出信號的大小向觀測者指出被測參數(shù)在數(shù)量上的15效用件根據(jù)傳感器輸出信號的大小向觀測者指出被測參數(shù)在數(shù)量上的二、測量儀器的分類測量儀器可分為范型儀器和實用儀器：范型儀器：實用儀器：?用以復(fù)制和保持測量單位，或是用來對其他測量儀器進行標(biāo)定和刻度工作的儀器。準(zhǔn)確度很高，對它的保存和使用有較高的要求。?試驗室用儀器?工程用儀器二、測量儀器的分類測量儀器可分為范型儀器和實用儀器：范型儀器16二、測量儀器的分類測量儀器可分為范型儀器和實用儀器：范型儀器第四節(jié)測量儀器的主要性能指標(biāo)第四節(jié)測量儀器的主要性能指標(biāo)17第四節(jié)測量儀器的主要性能指標(biāo)第四節(jié)測量儀器的主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)準(zhǔn)確度恒定度靈敏度靈敏度阻滯指示滯后時間主要性能指標(biāo)準(zhǔn)確度18主要性能指標(biāo)準(zhǔn)確度主要性能指標(biāo)準(zhǔn)確度18準(zhǔn)確度儀器的指示值接近于被測量的實際值的準(zhǔn)確程度，稱為準(zhǔn)確度。它通常以“允許誤差”的大小來表示。允許誤差的物理意義是：儀器讀數(shù)允許的最大絕對誤差折合為該儀器量程的百分數(shù)。測量儀器采用允許誤差來表示儀器準(zhǔn)確度的級。通常工程用儀器為0.5～4級；試驗室用儀器為0.2～0.5級；范型儀器在0.2級以上。在選用儀器時，應(yīng)在滿足被測量要求的條件下，盡量選擇量程較小的儀器，一般應(yīng)使測量值在滿刻度的2/3從以上為宜。準(zhǔn)確度儀器的指示值接近于被測量的實際值的準(zhǔn)確程度，稱為準(zhǔn)確度19準(zhǔn)確度儀器的指示值接近于被測量的實際值的準(zhǔn)確程度，稱為準(zhǔn)確度恒定度儀器多次重復(fù)測量時。其指示值的穩(wěn)定程度，稱為恒定度。通常以讀數(shù)的變差來表示。外部條件不變時，用同儀器對某一物理量的同一參數(shù)值重復(fù)進行測量或是相隔一段時間再測量時。指示值之間的最大差數(shù)與儀器量程之比的百分數(shù)為讀數(shù)的變差。讀數(shù)的變差的另一種特例是當(dāng)儀器指針上升(正行程)與下降(反行程)時，對同一被測量所得讀數(shù)之差。儀器讀數(shù)的變差不應(yīng)超過儀器的允許誤差。恒定度儀器多次重復(fù)測量時。其指示值的穩(wěn)定程度，稱為恒定度。通20恒定度儀器多次重復(fù)測量時。其指示值的穩(wěn)定程度，稱為恒定度。通靈敏度儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測量的變化值之間的比例。靈敏度儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測量的變化值21靈敏度儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測量的變化值靈敏度阻滯靈敏度阻滯又稱為感量，此量是足以引起儀器指針從靜止到作極微小移動的被測量的變化值；這一特性參數(shù)對于用在零值法中的指零儀器有著重要的意義；一般儀器的靈敏度阻滯應(yīng)不大于儀器允許誤差的一半。靈敏度阻滯靈敏度阻滯又稱為感量，此量是足以引起儀器指針從靜止22靈敏度阻滯靈敏度阻滯又稱為感量，此量是足以引起儀器指針從靜止指示滯后時間從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時間，稱為指示滯后時間，或稱時滯；時滯主要由儀器的慣性引起。指示滯后時間從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時間23指示滯后時間從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時間儀器性能指標(biāo)的檢驗和校正儀器的指標(biāo)在儀器的使用和保管過程中并非固定不變。而往往逐漸變壞。其誤差超出允許范圍而又無法校正時即應(yīng)報廢。對于試驗室用儀器，為求得更為可靠的測定結(jié)果，應(yīng)進行校正；即將被校儀器與準(zhǔn)確度更高的標(biāo)準(zhǔn)儀器比較其讀數(shù)。將標(biāo)尺各點實際誤差測出。作校正曲線或數(shù)值表；使用時對該儀器的讀數(shù)引入一個校正數(shù)。校正數(shù)＝標(biāo)準(zhǔn)值—讀數(shù)儀器性能指標(biāo)的檢驗和校正儀器的指標(biāo)在儀器的使用和保管過程中并24儀器性能指標(biāo)的檢驗和校正儀器的指標(biāo)在儀器的使用和保管過程中并第五節(jié)儀器在瞬變參數(shù)測量中的動態(tài)特性第五節(jié)儀器在瞬變參數(shù)測量中的動態(tài)特性25第五節(jié)儀器在瞬變參數(shù)測量中的動態(tài)特性第五節(jié)儀器在瞬變儀器動態(tài)測試系統(tǒng)不可避免地存在著“慣性”和“阻尼”，要推動記錄元件勢必消耗一定能量，因而出現(xiàn)種種衰減滯后現(xiàn)象；選擇合適的測量儀器使其與所測參數(shù)的動態(tài)特性相匹配，并使測量的動態(tài)誤差達到試驗所允許的范圍。儀器動態(tài)測試系統(tǒng)不可避免地存在著“慣性”和“阻尼”，要推動記26儀器動態(tài)測試系統(tǒng)不可避免地存在著“慣性”和“阻尼”，要推動記儀器的動態(tài)特性零階儀器一階儀器二階儀器儀器的動態(tài)特性零階儀器一階儀器二階儀器27儀器的動態(tài)特性零階儀器一階儀器二階儀器儀器的動態(tài)特性零階第六節(jié)測量儀器的動態(tài)標(biāo)定第六節(jié)測量儀器的動態(tài)標(biāo)定28第六節(jié)測量儀器的動態(tài)標(biāo)定第六節(jié)測量儀器的動態(tài)標(biāo)定28儀器的動態(tài)特性測量一般常采用試驗方法來標(biāo)定測量儀器的動態(tài)特性；步驟： ?判斷該測量儀器是一階還是二階儀器； ?測定儀器的時間常數(shù)、固有頻率、阻尼比等參數(shù)。儀器的動態(tài)特性測量一般常采用試驗方法來標(biāo)定測量儀器的動態(tài)特性29儀器的動態(tài)特性測量一般常采用試驗方法來標(biāo)定測量儀器的動態(tài)特性測定儀器動態(tài)參數(shù)的一般方法頻率響應(yīng)法

階躍響應(yīng)法測定儀器動態(tài)參數(shù)的一般方法頻率響應(yīng)法30測定儀器動態(tài)參數(shù)的一般方法頻率響應(yīng)法測定儀器動態(tài)參數(shù)的一般方階躍響應(yīng)法一階系統(tǒng)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)法一階系統(tǒng)二階系統(tǒng)31階躍響應(yīng)法一階系統(tǒng)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)法一階系統(tǒng)二階系統(tǒng)第七節(jié)工程中的測量系統(tǒng)簡述第七節(jié)工程中的測量系統(tǒng)簡述32第七節(jié)工程中的測量系統(tǒng)簡述第七節(jié)工程中的測量系統(tǒng)簡述工程中的測量系統(tǒng)工程中的測量系統(tǒng)33工程中的測量系統(tǒng)工程中的測量系統(tǒng)33第一章概述第一章概述34第一章概述第一章概述34第一節(jié)熱能與動力機械測試技術(shù)概述第一節(jié)熱能與動力機械測試技術(shù)概述35第一節(jié)熱能與動力機械測試技術(shù)概述第一節(jié)熱能與動力機械測試概述內(nèi)燃機學(xué)科是試驗性的學(xué)科；產(chǎn)品設(shè)計、制造、改進等環(huán)節(jié)離不開定量的試驗和對試驗結(jié)果分析；

?對比模擬仿真分析（理想化、定性）；測試是獲得試驗數(shù)據(jù)的基本手段。

概述內(nèi)燃機學(xué)科是試驗性的學(xué)科；36概述內(nèi)燃機學(xué)科是試驗性的學(xué)科；概述內(nèi)燃機學(xué)科是試驗性的學(xué)科；熱能與動力機械測試的特點測試對象多種多樣，測試儀表種類繁多；

?車輛指示：車速、里程……； ?臺架試驗：轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、油耗、各種 溫度……； ?研究試驗：排放、噪聲、燃燒過程……。發(fā)動機的進步離不開測試手段的進步(例如電噴機空燃比控制、點火控制)。熱能與動力機械測試的特點測試對象多種多樣，測試儀表種類繁多；37熱能與動力機械測試的特點測試對象多種多樣，測試儀表種類繁多；第二節(jié)測量的基本概念第二節(jié)測量的基本概念38第二節(jié)測量的基本概念第二節(jié)測量的基本概念38基本概念測量是人類對自然界中客觀事物取得數(shù)量概念的一種認識過程。用特定的工具和方法，通過試驗手段將被測物理量與另一同名的作為單位的物理量比較，以確定兩者之間的比值。測量過程實際是確定一個數(shù)值未知的物理量的過程?；靖拍顪y量是人類對自然界中客觀事物取得數(shù)量概念的一種認識過39基本概念測量是人類對自然界中客觀事物取得數(shù)量概念的一種認識過測量方法的分類直接測量凡被測量的數(shù)值可以直接從測量儀器上讀得：?直讀法——千分尺、彈簧秤?差值法——U型管測壓差?替代法——辛烷值的確定?零值法——天平、電橋法測電阻測量方法的分類直接測量凡被測量的數(shù)值可以直接從測量儀器上讀得40測量方法的分類直接測量凡被測量的數(shù)值可以直接從測量儀器上讀得間接測量根據(jù)直接測量或間接測量所得數(shù)據(jù)，通過求解聯(lián)立方程組求得未知量的數(shù)值。如用鉑電阻溫度計測量介質(zhì)溫度。組合測量被測量的數(shù)值不能直接從測量儀器上讀得，而需要通過直接測量，然后經(jīng)過運算得到被測量的數(shù)值。如功率的測量。間接測量根據(jù)直接測量或間接測量所得數(shù)據(jù)，通過求解聯(lián)41間接測量根據(jù)直接測量或間接測量所得數(shù)據(jù)，通過求解聯(lián)非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)的測量隨時間不斷改變數(shù)值的被測量，稱為非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)(或稱動態(tài)參數(shù))，如過渡工況時內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速、功率等；瞬變參數(shù)測量儀器的選擇。非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)的測量隨時間不斷改變數(shù)值的被測量，稱為非穩(wěn)態(tài)42非穩(wěn)態(tài)和瞬變參數(shù)的測量隨時間不斷改變數(shù)值的被測量，稱為非穩(wěn)態(tài)模擬測量與數(shù)字測量系統(tǒng)模擬測量：被測物理量轉(zhuǎn)換成模擬信號，并最終以儀表指針的位置或記錄儀描繪的圖形顯示測量的結(jié)果。直觀性強、靈活。數(shù)字測量：直接用數(shù)字形式表示結(jié)果。能排除人為的讀數(shù)誤差。模擬測量與數(shù)字測量系統(tǒng)模擬測量：被測物理量轉(zhuǎn)換成模擬信號，并43模擬測量與數(shù)字測量系統(tǒng)模擬測量：被測物理量轉(zhuǎn)換成模擬信號，并第三節(jié)測量儀器的組成和分類第三節(jié)測量儀器的組成和分類44第三節(jié)測量儀器的組成和分類第三節(jié)測量儀器的組成和分類44一、測量儀器的組成感受件中間件效用件一、測量儀器的組成感受件45一、測量儀器的組成感受件一、測量儀器的組成感受件45感受件感知被測參數(shù)的變化，同時對外界發(fā)出相應(yīng)的信號；感受件必須盡量滿足的三個條件（Page3)。必須隨被測參數(shù)的變化而變化只能隨被測參數(shù)的變化而變化感受件發(fā)出的信號與被測參數(shù)之間必須是單值的函數(shù)關(guān)系感受件感知被測參數(shù)的變化，同時對外界發(fā)出相應(yīng)的信號；46感受件感知被測參數(shù)的變化，同時對外界發(fā)出相應(yīng)的信號；感受件感中間件中間件的作用：傳遞、放大、變換和運算；實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中觀測、遙測和自動記錄。中間件中間件的作用：傳遞、放大、變換和運算；47中間件中間件的作用：傳遞、放大、變換和運算；中間件中間件的作效用件根據(jù)傳感器輸出信號的大小向觀測者指出被測參數(shù)在數(shù)量上的大??；可分為：指示式儀器、記錄式儀器；按功能來分類可分為：數(shù)字式儀器、信號式儀器、電接觸式儀器、調(diào)節(jié)式儀器等。效用件根據(jù)傳感器輸出信號的大小向觀測者指出被測參數(shù)在數(shù)量上的48效用件根據(jù)傳感器輸出信號的大小向觀測者指出被測參數(shù)在數(shù)量上的二、測量儀器的分類測量儀器可分為范型儀器和實用儀器：范型儀器：實用儀器：?用以復(fù)制和保持測量單位，或是用來對其他測量儀器進行標(biāo)定和刻度工作的儀器。準(zhǔn)確度很高，對它的保存和使用有較高的要求。?試驗室用儀器?工程用儀器二、測量儀器的分類測量儀器可分為范型儀器和實用儀器：范型儀器49二、測量儀器的分類測量儀器可分為范型儀器和實用儀器：范型儀器第四節(jié)測量儀器的主要性能指標(biāo)第四節(jié)測量儀器的主要性能指標(biāo)50第四節(jié)測量儀器的主要性能指標(biāo)第四節(jié)測量儀器的主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)準(zhǔn)確度恒定度靈敏度靈敏度阻滯指示滯后時間主要性能指標(biāo)準(zhǔn)確度51主要性能指標(biāo)準(zhǔn)確度主要性能指標(biāo)準(zhǔn)確度51準(zhǔn)確度儀器的指示值接近于被測量的實際值的準(zhǔn)確程度，稱為準(zhǔn)確度。它通常以“允許誤差”的大小來表示。允許誤差的物理意義是：儀器讀數(shù)允許的最大絕對誤差折合為該儀器量程的百分數(shù)。測量儀器采用允許誤差來表示儀器準(zhǔn)確度的級。通常工程用儀器為0.5～4級；試驗室用儀器為0.2～0.5級；范型儀器在0.2級以上。在選用儀器時，應(yīng)在滿足被測量要求的條件下，盡量選擇量程較小的儀器，一般應(yīng)使測量值在滿刻度的2/3從以上為宜。準(zhǔn)確度儀器的指示值接近于被測量的實際值的準(zhǔn)確程度，稱為準(zhǔn)確度52準(zhǔn)確度儀器的指示值接近于被測量的實際值的準(zhǔn)確程度，稱為準(zhǔn)確度恒定度儀器多次重復(fù)測量時。其指示值的穩(wěn)定程度，稱為恒定度。通常以讀數(shù)的變差來表示。外部條件不變時，用同儀器對某一物理量的同一參數(shù)值重復(fù)進行測量或是相隔一段時間再測量時。指示值之間的最大差數(shù)與儀器量程之比的百分數(shù)為讀數(shù)的變差。讀數(shù)的變差的另一種特例是當(dāng)儀器指針上升(正行程)與下降(反行程)時，對同一被測量所得讀數(shù)之差。儀器讀數(shù)的變差不應(yīng)超過儀器的允許誤差。恒定度儀器多次重復(fù)測量時。其指示值的穩(wěn)定程度，稱為恒定度。通53恒定度儀器多次重復(fù)測量時。其指示值的穩(wěn)定程度，稱為恒定度。通靈敏度儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測量的變化值之間的比例。靈敏度儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測量的變化值54靈敏度儀器指針的線位移或角位移與引起這些位移的被測量的變化值靈敏度阻滯靈敏度阻滯又稱為感量，此量是足以引起儀器指針從靜止到作極微小移動的被測量的變化值；這一特性參數(shù)對于用在零值法中的指零儀器有著重要的意義；一般儀器的靈敏度阻滯應(yīng)不大于儀器允許誤差的一半。靈敏度阻滯靈敏度阻滯又稱為感量，此量是足以引起儀器指針從靜止55靈敏度阻滯靈敏度阻滯又稱為感量，此量是足以引起儀器指針從靜止指示滯后時間從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時間，稱為指示滯后時間，或稱時滯；時滯主要由儀器的慣性引起。指示滯后時間從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時間56指示滯后時間從被測參數(shù)發(fā)生變化到儀器指示出該變化值所需的時間儀器性能指標(biāo)的檢驗和校正儀器的指標(biāo)在儀器的使用和保管過程中并非固定不變。而往往逐漸變壞。其誤差超出允許范圍而又無法校正時即應(yīng)報廢。對于試驗室用儀器，為求得更為可靠的測定結(jié)果，應(yīng)進行校正；即將被校儀器與準(zhǔn)確度更高的標(biāo)準(zhǔn)儀器比較其讀數(shù)。將標(biāo)尺各點實際誤差測出。作校正曲線或數(shù)值表；使用時對該儀器的讀數(shù)引入一個校正數(shù)。校正數(shù)＝標(biāo)準(zhǔn)值—讀數(shù)儀器性能指標(biāo)的檢驗和校正儀器的指標(biāo)在儀器的