热工测试技术试卷重点

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1、2014年秋季热工测试技术一、简答题(4*13分)1.请说明红外测温仪在动力装置测温中的典型应用，影响红外精度的主要因素有哪些？红外测温仪可以用于动力装置的故障检测：(1)识别摩擦、磨损、润滑不良和应力集屮所造成的过热点；(2)测定难以进出的区域，甚至接触也无法确定的区域的温度；(3)用等温级确定温度分布。温度的主要变化是因动力装置工作状况变化而产生的，所以温度变化可用作故障诊断的征兆。获得动力装置的'热特征’，以便得出与柴油机正常运行规定的热特征的偏差，进行分析，从而用来评定运行中的柴油机的工作状况。如排气集管的温度可反射出管内流动

2、气体的温度变化。由于废气温度的主要变化是因内燃机工作状况(空气调节或喷油系统失灵)变化而产生的，所以排气集管的温度可用作故障诊断的征兆。测量精度受被测表面的发射率和反射率、背景辐射、大气衰减、测量距离、环境温度、摄像记录仪的光学器件及内部元件热能所产生辐射等因素的影响.测量精度受被测表面的发射率和反射率、背景辐射、大气袞减、测量距离、环境温度等因素的影响.2.请说出两种火焰温度的测试方法，以一种为例说明其原理。接触式测温法：热电偶测温法、热丝测温法非接触式测温法：CARS、双色法(柴汕机)，PLIF双色法测火焰温度原理：首先对双色法系

3、统进行了标定,如利用高温黑体炉作为标准辐射源得到了Ta=f(l)的怀定曲线，为双色法计算提供亮度温度Ta。双色法的主要思路是测出柴油火焰发射出的辐射光在某两个波L<:上的强度，然后利用由辐射学建立的两个强度与温度的方程消去一个代表辐射率的未知因子，计算岀所要的温度，再代冋原方程中的一个，算出与炭烟有关的KL因子(K为一个吸收系数，L是在火焰的探测方向上的光轴的几何厚度)，利用数值计算方法计算得到实际温度T。3.简述米氏散射，纹影法及阴影法的优缺点？纹影法根据光的偏转角来确定折射率场的一阶导数分布，优势是能获得清晰的边界轮廓信息。阴影法

4、根据光的偏转角来确定折射率场的二阶导数分布，其动态响应及连续性好,适合超高速流体的测量。黑白纹影、阴影法一般都只能用于定性分析，而无法用作定量分析。刀口阑用于切割光源像，把光线受流畅的扰动变为记录在屏幕上的光强分布。4.简述粒子成像测速仪（PIV）的工作原理，请给出一个其在动力装置流场测试中的具体应用。PTV原理，在流场中散播示踪粒子，用脉冲激光片光源照射所测流场区域，通过连续2次或多次曝光，粒子图像被记泶在底片上或CCD相机上，摄取该区域粒子阁像的帧序列，并记录相邻2帧阁像之间时间间隔进行阁像相关分析，识别示踪粒子图像位移从而得到流

5、体速度场。利用PTV技术对柴油机高压喷雾流场的可视化研究实验吋，电机驱动供油泵运转,棊于DispaccMicroautobox的电控系统采集凸轮轴的转动信号，通过电控系统控制电磁阀的开启及关闭时刻.开始喷油的同时，电控系统给同步器一个触发信号，再由同步器控制双脉冲激光器及CCD和机，实现CCD相机对喷油过程即时拍照，与PIV系统相连的计算机对图像进行采集.数据采集系统采集喷油压力和电磁阀开启信号,直至喷油结束.通过Insight软件处理后,得到喷雾场的速度矢量图二、阐述基于半导体可调谐吸收光谱（TDLAS）系统的工作原理，以内燃机污染

6、物排放检测为例，说明影响测试精度的因素及修正措施。（16分）比尔朗伯吸收定律。在不考虑其他袞减的情况I,入射光强和出射光强I关系遵循比尔朗伯吸收定律。（当光通过某种介质吋,光电磁波会与介质的分子、原子相作用使得光被吸收和散射而产生衰减，被测气体对激光朿进行吸收导致激光强度产生袞减，激光强度的袞减与被测气体含量成正比，巾于气体分子对光的散射很微弱，远小于被测量分子气体的吸收光能，故可以忽略。因此根据测定气体吸收特定波长光的程度就可以求出气体的浓度。）影响测试精度的因素及修正措施：1.该定律只适用于单色光，但用各种方法所得到的入射光实际都

7、是复合光，由于物质对不同波长的光的吸收程度不同，所以会引起比尔朗们定律的偏离。修正：尽量使入射光的波长范围窄。2在实际的测a环境屮不仅有待测气体，还可能存在一定的颗粒粉尘，并且由于激光器的长时间工作，以及光纤抖动等等，都会导致激光强度u发生变化.如果单纯以锁相放人器屮得到的二次谐波信号来推导气体浓度.那么这些干扰必将直接影响到最后的浓度伉。修正：为了可以去除颗粒的影响.实验中.探测器出来的信号通过功分器分为相同的两路.一路输入锁相放大器中来得到二次谐波信号:另外一路则直接通过数据采集系统采集.来监测激光强度的变化2.C02气体分子在相

8、当宽的范围闪存在红外吸收谱线。但是只有满足下面条件的谱线才能被利用：（1）谱线巾心波长必须与TDL的巾心波长和光探测器的响应波长相适应。（2）谱线必须位于近红外波段区，与现有的普通通信光纤的低损耗传输窗门相适应。（3）谱