发布时间 : 星期日 文章传感器与检测技术习题答案--周杏鹏更新完毕开始阅读
10.3
答：根据牛顿的研究，流体运动过程中阻滞剪切变形的黏滞力与流体的速度梯度和接触面积成正比，并且与流体黏性有关，其数学表达式：
服从牛顿黏性定律的流体成为牛顿流体，比如水、轻质油、气体等。
10.4
答：管内流体有层流和紊流两种性质截然不同的流动状态。层流中流体沿轴向作分层平行流动，各流层质点没有垂直于主流方向的横向运动，互补混杂，有规律的流线，层流状态流体流量与流体压力降成正比；紊流状态管内流体不仅有轴向运动，而且还有剧烈的无规律的横向运动，紊流状态流量与压力降的平方根成正比。这两种流动状态下，管内流体的流速分布不同，可以用无量纲数——雷诺数作为判别管内液体流动是层流还是紊流的判据。通常认为雷诺数小于等于2320为层流状态，大于该数值时，流动就开始转变为紊流。
10.5
答：节流式流量计由节流装置、引压装置、三阀组和差压计组成。
节流式流量计中产生差压的装置称节流装置，其主体是一个流通面积小于管道界面的局 专业文
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部收缩阻力件，称为节流元件。当流体流过节流元件时产生节流现象，流体流速和压力均发生变化，在截留原件两侧形成压力差。实践证明，在节流元件形状、尺寸一定，管道条件和流体参数一定的情况下，节流元件前后的压力差与流体流量之间成一定的函数关系。因此，可以通过测量节流元件前后的差压来测量流量。
10.6
答：标准节流装置是按标准规定设计、制造、安装、使用的节流装置，不必经过单独标定即可投入使用。
我国现行国家标准为GB/T2624-93，标准中对节流元件的结构形式、尺寸、技术要求等均已标准化，对取压方式、取压装置以及对节流元件前后直管段的要求都有相应规定，有关计算数据都经过大量的系统实验而又统一的图表可供查阅。非标准节流装置成熟程度较差，还没有列入标准文件。
10.7
答：理论上节流式流量计的压差应在上游取压孔中心与孔板前端面的距离为，下 ~0.34之间。游取压孔中心与孔板后端面的距离随 值的不同而异，在由于理论上的下游取压点均在流束的最小截面积区域内，而流束最小截面是随流量而变的，因而很少采用。
10.8
答：不正确。油的黏度与水的黏度不同、密度不同，相同流速产生的压差也不同。
10.9
答：为保证流体流到节流元件前达到充分的紊流状态，节流元件前后应有足够长的直管段。标准节流装置组成部分中的测量直管段（前10D后4D，一般由仪表厂家提供）是最小直管段L的一部分。由于工业管道上存在各种弯头、阀门、分叉、会合等局部阻力件，他们会使平稳的流速受到严重的扰动，需要流经很长的直管段才能恢复平稳。因此，节流元件前后实 际直管段的长度要根据节流元件上下游局部阻力件的形式、节流元件的形式和直径比决定。
10.10
其基本测量误差一般可达测量精度高，或答：容积式流量计的主要优点是：更高，而且计量特性一般不受流动状态影响，也不受雷诺数限制，常用在昂贵介质和需要精确计量的场合；安装管道条件对流量计的测量精度没有影响，故流量及前后无直管段长度要求；特别适合高粘度流体介质的测量；测量范围度较宽；直读式仪表，无需外加能源就可直接读数得到流体总量，使用方便。
容积式流量计的主要缺点是：结构复杂，体积庞大，比较笨重，一般只适用于中小口径；大部分容积式流量计对被测流体中的污物较敏感，只适用于洁净的单相流体；部分容积式流 专业文档供
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量计（如椭圆齿轮、腰轮、活塞式流量计等）在测量过程中会给流体带来脉动，大口径仪表还会产生噪声甚至使管道产生振动；可测量的介质种类、介质工况（温度、压力）和仪表口径局限性较大，适应范围窄。
对测量管道：安装管道条件对流量计的测量精度没有影响，故流量及前后无直管段长度要求。
10.11
答：对于层流，流速关系
在0.04m处u=1.4m/s，所以，管道轴心处流速为：
倍0.5 平均流速是管中心最大流速的 所以瞬时体积流量为：
10.12
答：
工作原理：涡轮流量计是基于流体动量矩守恒原理工作的。当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力距而产生旋转。在一定的流量范围内，对一定的流体介质黏度，涡轮的转速与流体的平均流速成正比，故流体的流速可通过测量涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算流体流量。涡轮转速通过磁电转换装置变成电脉冲信号，经过放大、整形后送给显示记录仪表，经单位换算与流量积算电路计算出被测流体的瞬时流量和累积流量。 结构特点：涡轮流量计结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大。
使用要求：涡轮流量计应水平安装，并保证其前后有足够长的直管段或加装整流器。要求被测流体黏度低，腐蚀性小，不含杂质，以减少轴承磨损，一般应在流量计前加装过滤装置。如果被测液体易汽化或含有气体时，要在流量计前装消气器。
10.13
答：
流体的瞬时流量：
5min内的累积流量： 专业文档供参考，如有帮助请下载。．
10.14
答：流体振动式流量计的测量原理：
在特定的流动条件下，流体流动的部分动能会转化为流体振动，而振动频率与流速（流量）有确定比例关系，依据这种原理工作的流量计成为流体振动式流量计。 两种类型：
这种流量计可分为利用流体自然振动的卡门旋涡分分离性和流体强迫振荡的旋涡进动型两种，前者称为涡街流量计，后者称为旋进旋涡流量计。 特点：
涡街流量计可测气体、液体和蒸汽介质，压缩较旋进旋涡流量计为小，但直管段长度要求高；旋进旋涡流量计压损较大，虽然原理上可测量液体，但现在还只能用于气体测量。不过，旋进旋涡流量计直管段长度要求低，低流速特性好，目前在天然气流量检测方面应用较多。
10.15
答：漩涡频率的检出有多种方式，可以检测在旋涡发生体上受力的变化频率，一般可用应力、应变、电容、电磁等检测技术；也可以检测在旋涡发生体附近的流动变化频率，一般可用热敏、超声、光电等检测技术。检测元件可以放在漩涡发生体内，也可以在下游设置检测器进行检测。采用不同的检测技术就构成了各种不同类型的涡街流量计。
10.16
答：间接测量和直接测量两类。间接测量方法通过测量体积流量和液体密度经计算得出质量流量，这种方式有成为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。
10.17
答：科里奥利流量计工作原理：是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。
特点：科里奥利流量计能够直接测的气体、液体、和浆液的质量流量，也可以用于多相流测量，且不受被测介质物理参数的影响，测量精度较高；对流体流速分布不敏感，因而无前后直管段要求；可做多参数测量，如同期测量密度；流量范围度大，有些课高达（100:1）~（150:1）。但科氏流量及存在零点漂移，影响其精度的进一步提高；不能用于低密度介质和低压气体测量；不能用于较大管径；对外界震动干扰较为敏感，管道振动会影响其测量精度；压力损失较大；体积较大；价格昂贵。
10.18
答：目前超声波流量计最常采用的测量方法分成两类：传播速度差法和多普勒效应法。 1）传播速度差法测量原理：
超声波在流体中的传播速度与流体流速有关，顺流传播速度大，逆流传播速度小。传播速度 专
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差法利用超声波在流体中顺流与逆流传播的速度变化来测量流体流速并进而求得流过管道的流量。
2）多普勒效应法测量原理：
根据多普勒效应，当声源和观察者之间有相对运动时，观察者所感受到的声频率将不同于声源发出的频率，这个频率的变化量与两者之间的相对速度成正比，超声波多普勒流量计就是基于多普勒效应测量流量的。在超声多普勒测量方法中，超声波发射器作为固定声源，随流体一起运动的固体颗粒相当于与声源有相对运动的观察者，它的作用是把射入到其上的超声波反射回接收器。发射声波与接收器接收到的声波之间的频率差，就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。这个频率差正比于流体流速，故测量频差就可以求的流速，进而得到流体流量。 流体温度对于测量没有影响，因为测量是基于频率测量或者速度差比，而并不是基于超声波声速测量，声速的变化并不会影响到频率或者速度差比。
10.19
答：被测流体中存在一定数量的具有反射声波能力的悬浮颗粒或气泡。
10.20
答：
1. 考虑被测对象的性质，针对气体、液体、浆体等不同形态的被测对象考虑不同的流量仪表； 2. 考虑被测对象测量时的流速，根据流速的不同，选取合适的流量仪表； 3. 考虑测量精度要求选取合适的流量仪表；
4. 对纯净物和混合物等不同特性的物质，考虑合适的流量仪表‘ 5. 考虑现场的安装条件选取合适流量仪表；
6. 考虑压损要求，对压损要求较高的时候不适合选取压损较大的流量仪表如节流式流量计等； 7. 以及其他的特殊因素，根据具体的要求考虑进来选取最合适的流量仪表。
10.21
答：流量标准装置是流量计校准使用，能够提供准确流量值作流量量值传递的测量设备。流量标准装置需按照有关标准和检定规定建立，并由国家授权的专门机构认定。
10.22
答：以实际流体流过被校仪表，用流量标准装置测出流过被校仪表流体的实际流量，与被校仪表
的流量示值作比较，或对被校流量仪表进行分度，这种方法有时又称作湿法标定。流量实流校准法获得的流量值可靠、准确，是许多流量仪表校准时所采用的方法，也是目前建立标准流量的方法。
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第十一章11.1
因此通过测量容器中液体的压力即可由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比， 测算出液位高度。11.2
实质是容器底部与压力表之间的液体的压力值。11.3
导电液体采用单电电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量； 极，非导电液体采用同轴双电极；金属套与内电极间绝缘层越薄，液位计灵敏度越高。11.4 声波液位测量利用超声波在介质中的传播速度及在不同相界面之间的反射特性来检测物位；与介质不接触，无可动部件，电子元件只以声频振动，振幅有许多优点：超声波液位测量 电导率、介电常数、 光线、小，仪器寿命长；超声波传播速度比较稳定，介质粘度、湿度、不腐蚀性或高粘度等特殊场合的液位测量； 热导率等对检测几乎无影响，因此适用于有毒、仅可进行连续测量和定点测量，还能方便地提供遥测或遥控信号；能测量高速运动或有倾斜晃动的液体的液位，如置于汽车、飞机、轮船中的液位。超声波液位测量也有缺点：超声波液位测量超声波仪器结构复杂，价格相对昂贵；当超声波传播介质温度或密度发生变化，声速也将发生变化，对此超声波液位计应有相应的补偿措施，否则严重影响测量精度；有些物质对超声波有强烈吸收作用，选用测量方法和测量仪器时要充分考虑液位测量的具体情况和条件。
11.5
激光式液位检测仪由激光发射器、接收器及测量控制电路组成。激光发射器发出激光束以一定角度照射到被测液面上，经液面反射到接收器的光敏检测元件上。当液面上升或下降到上下限位置，相应位置的光敏检测元件产生信号，进行报警或推动执行机构控制开始加液或停止加液。激光测量液位克服了普通光亮度差、方向性差、传输距离近、单色性差、易受干扰等缺点，使测量精度大为提高。
11.6
核辐射式液位计由辐射源、接收器和测量仪表组成，通过测量射线在穿过液体时强度的变化 专
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量来实现测量液位。既可以连续测量，也可进行定点发送信号和进行控制；射线不受温度、压力、湿度、电磁场的影响，而且可以穿透各种介质，包括固体、因此能实现完全非接触测剧毒、量。适合于特殊场合或恶劣环境下不常有人之处的液位测量，如高温、高压、强腐蚀、 有爆炸性、易结晶、沸腾状态介质、高温熔融体等的液位测量。11.7 电阻式液位计可以定测电阻获得液位或料位。两者均通过液位或料位改变电极间电阻变化，要求物料是导电电阻式物位计一般定点测量，点测量，也可连续测量，不适于腐蚀性介质； 介质或本身虽不导电但含有一定水分能微弱导电。11.8
一般将辅助电极一般不使用双电极；为了消除介质因素引起的测量误差，为避免虚假料位，超声波仪器结构复杂，超声波液位测量 始终埋入被测物料中。超声波液位测量也有缺点： 对此超声波生变化，当超声波传播介质温度或密度发生变化，声速也将发 价格相对昂贵； 有些物质对超声波有强烈吸收作用， 则严重影响测量精度；液位计应有相应的补偿措施，否 测量仪器时要充分考虑液位测量的具体情况和条件。选用测量方法和
第十二章12.1
常用的位移检测方法有：测量速度积分法、回波法、线位移和角位移转换法、物理参数法。12.2