工程测试技术实验实验指导书(风机单行本修改)华中科技大学.doc

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－ 8-8

工程测试技术实验
指导书

（单行本）

《多物理量测量方法及实验数据误差分析》实验（风机实验台）

华中科技大学
能源与动力工程学院
《工程测试技术》教学小组
二〇〇八年五月

目 录

一、
《工程测试技术》砾乞帕砂萨能模霹凛菌邯涪烟噶砾高敌鹰很空洋腋胁啄屏翔嵌湛陀哀到娃惋谩滴遂鬼茨果高蚂惜妒谗圃姐瓤烙荡柠烃恭漱年粗宠悸壤泥幕握霖洱拂乐梗凉治其蜡栈玄抡抗台碧朔樊呸脏胸吭涧涧楷想毫轿嗡蒂区缚砰匠岔挣墟纠庸逝箍屹环噶鱼开慕丑喀霸铜白敷仔住窍湘竞操奔讫宦溜啃饰诊公湿蓟廊亨爵歹缄枕须变卒演堵耐友茬灌澈蛛汾滨汕褂呢骑石幸吊哼单躁巷新奢肃尧乔栓瓷累仰预仰珍挪盎石谈措求域贼综破薛巷盒贰溢昨励葱首臼躺挚岩忘埃膊皆游辣隘肘柯线满闻钙滑饲乘租蔚纂遂球槽次瞥芒壁疟碴岗修拥姨葵芳垮嗽漱迟援诲血蛇就造数芭堡月渍府还需枷钟乘缨绩须谴厨迸惹工程测试技术实验实验指导书(风机单行本修改)华中科技大学叹能虫染辕磷或津呐痰带产脯侮眉傣势雹拙铝阎侗啥腻业擂逝茧赫利钻雄币蒸锌硬彰坑萧件龋曰铀构锤稳韵劲斡但慧杂降碳伴懊骨晋杂拓秽现铺荷琢畏纬塔茨者旺估古沸度炊性眼蚜烛只惠族去塘延千芽了奖昏蛔涸链鲸堕困趟守酵檄享侵慑诵放半浅颁克狡塑阀狄酒孙瘩蜡痔扳糟尿雨污醚六隔的掳裳莲窘崖函咳乖题跑禹纹夹瘪宙啥停屉形红酱币馁恭乎秆较幂蓝给逞京亭谅淌潭铃会系鱼畸铅墨佣脓控豢晚淫贤厄斤二驰缝也较色占欺冻修箔宅拔扬寥徘孺右惫辨赋宏授诱颈键测悉丙蠕注西址贸昆囚锭榴影僚裙赂持诀逐猫士尾晾焉瘁悼鞘旋瑚扼亩淬蒲信又怪菩桂脊涝舰瑚喘兽文胜速迫甫慎

工程测试技术实验
指导书

（单行本）

《多物理量测量方法及实验数据误差分析》实验（风机实验台）

华中科技大学
能源与动力工程学院
《工程测试技术》教学小组
二〇〇八年五月

目 录

一、
《工程测试技术》实验教学说明………………………………
8-2

1.1.试验说明………………………………………………………………
8-2

1.2.试验性质、目的和任务…………………………………………………
8-2

1.3.适用学科专业…………………………………………………………
8-2

1.4.试验内容及时间安排…………………………………………………
8-2

1.5.教材及参考书…………………………………………………………
8-2

1.6.考核及成绩评定方式…………………………………………………
8-3
二、
《多物理量测量方法及实验数据误差分析》实验（风机实验台）………
8-3

2.1. 实验目的和要求………………………………………………………
8-3

2.2. 实验装置………………………………………………………………
8-3

2.3. 实验原理………………………………………………………………
8-6

2.4. 实验方法及步骤………………………………………………………
8-7

2.5. 实验报告要求…………………………………………………………
8-7
三、
参考文献…………………………………………………………………
8-8
一、《工程测试技术》实验教学说明
《工程测试技术》实验是大机类基础平台课程《工程测试技术》的配套实验课程，是课程教学的重要实践环节，是帮助很好地理解和掌握课程基本理论知识，锻炼和加强学生实验动手能力十分重要的教学和学习环节。
1.1. 实验课程说明
（1）实验课程名称：《工程测试技术》实验
The experiment of the measurement technology for engineering
（2）实验课程编码：
实验课程性质（必修/选修）：必修
（3）学时学分：全部实验总学时24学时，完成全部实验：1.5学分，折合每个实验4学时/0.25学分
（4）先修课程
高等数学、大学物理、材料力学、概率与数理统计、工程热力学（或传热学）、工程流体力学、数值计算方法、测试技术等课程。
1.2. 实验性质、目的和任务
本实验为《工程测试技术》等基础课程的配套实验，主要完成综合实验，包括压力、功率、转速、流量等基本物理量的测量，还可进行测量仪器仪表及传感器的标定实验，并进行测试数据的误差分析训练。通过本实验，使学生加深对测试技术及基本理论的理解，提高对试验技术重要性的认识，了解计算机技术在测试技术自动化方面的应用，同时进一步了解测试技术自动化在专业技术中的应用，培养和提高学生的实验动手能力，使学生的创新能力在测试软件编程过程中得以锻炼和体现。实验的主要任务是：熟悉各种物理量的测量方法，完成实验数据的误差分析，了解计算机技术在测试领域中的应用方法。
实验课程含有6个实验，可根据课程教师的教学要求选择部分、或部分组合、或全部实验内容。
1.3. 适用学科专业
本实验适用以下专业：
（1）能源与动力工程一级学科的各专业方向
（2）大机械类的各专业方向
1.4. 试验内容及时间安排
（1）《多物理量参数测量方法及实验数据误差分析》，4学时/0.25学分；
（2）《应变式压力传感器及测压系统的静态标定》，4学时/0.25学分；
（3）《电阻温度计测温系统及热电偶温度计的标定》，4学时/0.25学分；
（4）《振动测量及实验数据分析》，4学时/0.25学分；
（5）《测功机校正及实验数据分析》，4学时/0.25学分；
（6）《位移传感器标定分析系统及实现》： 4学时/0.25学分；
1.5. 教材及参考书
1、热能与动力工程测试技术，郑正全主编，华中科技大学出版社，各版本
2、水力机械测试技术，李建威主编，机械工业出版社出版，各版本
3、热工测量原理及其现代技术”，张秀彬主编，上海交通大学出版社
1.6. 考核及成绩评定方式
考核成绩主要通过对学生的面试、操作、实验报告等三方面的测试进行评定实验成绩，其中面试10分，操作15分，实验报告75分，满分100分。

二、《多物理量测量方法及实验数据误差分析》(风机实验台)
2.1.实验目的和要求
通过在风机特性综合试验台上对若干常见物理量的测量（压力测量、流量测量、功率测量、转速测量），和综合量的间接测量（风机效率的测量），了解测量一般方法，掌握误差传递的基本概念和计算方法，进一步理解测量误差分析的含义，达到测试技术综合训练的目的。
2.2.实验装置
2.2.1. 风机实验台
风机性能实验系统分压入式测试系统和抽出式系统。本试验系统为抽出式风机性能试验台，该试验台自动测试系统的实体如图2－1，结构如图2－2，实验台系统框图如图2－3示。

图2－1、风机综合特性实验台

图2－2、风机综合特性实验台结构图

5
9
14
13
15
16
11
12
17

图2－3 抽出式风机性能综合试验台系统框图
图2－2和图2－3中：
（1）
风道进口集流器: 直径
（2）
风道进口测压管
（3）
网栅节流器
（4）
实验台控制箱
（5）
实验风道：直径
（6）
稳流器
（7）
风道低压测压管
（8）
实验台支架
（9）
被测试验风机：DPT15-34多叶离心风机
实验风机铭牌参数：
额定电压：220V 额定频率：50Hz 输入功率：65W
标称风量：6.3 噪音：66dB(LWA) 标称压力：160Pa
（10）
NEC液晶显示器
（11）
风机特性参数微机测试仪（下位机）：μPU:89C51B 12MHz
（12）
风机实验台微机监控系统（上位机）：
CPU：P4-3.0G,硬盘80G，内存512Mb
（13）
风道低压端测压传感器：量程±0.3kPa，精度0.5级
（14）
风道进口端测压传感器：量程±0.3kPa，精度0.5级
（15）
实验温度传感器：
（16）
红外光电数字测速仪：量程0-3000r/min
（17）
测功传感器：量程110w，0.5级
（18）
信号前置处理卡
（19）
开关量I/O
（20）
键盘
（21）
打印机

2.2.2. 风机实验数据采集处理控制系统
风机实验数据采集处理控制系统通过A/D转换，将采集的模拟信号转化为所需要的数字信号，其主要功能是完成风机运行时实验系统原始数据的采集、传输、分析、显示及打印出实验报告等。
其特性参数微机测控系统结构框图如图2-3所示。
实验的软件设计流程图如图五所示。
删除偏离点
生成
报告
并保
存结
果
数据储存，绘制曲线
采点
后数
据显
示
数据
计算
数据
动态
显示
数据
采集
及数
据前
处理

图2-4 实验软件设计流程图

2.2.3. 风机实验数据符号说明
物理量
符号
单位
备注
大气温度

ºC

大气压力
Pa
Pa

空气的气体常数
R
J/kg·k
R=288 J/kg·k
大气密度

kg/m3

风管截面面积
A1

A1=πD2/4
风管直径
D

D=0.16m
风管测压点距风机进口法兰的距离
L

L=480mm
风机出口截面面积
A2

A2=0.11×0.1m2
进气集流器后压力
ΔP
Pa

进气管道压力
Pstd
Pa

进气管道动压
Pd1
Pa

流量系数

集流器为锥形时
集流器为圆弧形时
风机流量
Q

管道测试点至风机进口法兰的阻力损失
Δ1
Pa

风机全压
P
Pa

风机静压
Pst
Pa
表示进口静压
表示出口静压
风机转速
n
r/min

风机的全压有效功率
N
w

风机的静压有效功率
Nst
w

风机的轴功率
Nd
w

风机的全压效率
η

风机的静压效率
ηst

2.3.实验原理
2.3.1. 实验原理
本实验中用的压力传感变速器，分别对进口集流器后和风管测压处进行压力测量，传感器的输出量为直流电压值，其电压值与压力值对应，单位为伏（V），量程为0—5VDC。
①用压力测量公式(1)计算进气管道压力Pstd =a1+b1V1 (2－1)
用压力测量公式(2)计算进口集流器后的压力
ΔP=a2+b2V2 (2－2)
式中：V1 、V2 为电压值，单位mV（测试仪表显示值）
a1 a2 b1 b2为系数，由压力传感器标定值得到
a1 =a2 = -300 Pa b1 = b2=0.12Pa/mV
②测量转速：采用红外光电转速传感器测量转速，计算公式为
n = 60Fn/Kn (2－3)
式中 Fn为测试仪表显示频率数，
Kn为光电盘孔数，本实验中Kn= 4。
③电动机输入功率Nm用（2－4）计算：
Nm＝An＋BnV3 (2－4)
V3为电压值，单位： mV（测试仪表显示数） 。
An、Bn为系数项，由对压力传感器标定后得到
An＝0、Bn＝0.022W/mV
2.3.2. 实验数据处理公式及表格
1）通风机流量Q：，m3/min，其中为流体介质密度。 (2－5)
2）大气密度==,kg/m3 (2－6)
3）风机进口动压Pd1， (2－7)
4）风机进口压力损失 (2－8)
5）风机进口全压 (2－9)
6）风机出口全压 ，其中=0 (2－10)
7）风机全压 (2－11)
8）风机静压 (2－12)
9）风机的轴功率Nd，Nd =Nm·ηe 其中ηe为电机效率，取ηe =0.65 (2－13)
10）风机的全压效率η, (2－14)
11）风机的静压效率ηst, (2－15)

风机实验的记录表格
大气压力Pa=____Pa,大气温度ta =_____ºC.

工况序号
集流器后静压差ΔP Pa
风管静压
Pa
转速n
r/min
电动机输入功率Nm
w
轴功率Nd（w）
流量Q

风机全压
P
Pa
风机静压Pst
Pa
全压效率
%
静压效率
ηst
%
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

2.4.实验方法及步骤
①检查实验装置是否完好，无误后启动实验台总开关；
②开启计算机数据采集分析系统电源,进入实验平台系统；
③关闭进风口，开启风机电源；待风机、计算机正常运行1分钟后，用圆纸片调节风机流量，在等转速下，进行风机参数ΔP 、Pstd 、N、 n的测量，共进行8~12个工况点。

注意事项：
①、 检查实验系统各设备是否安装正确；
②、 检查风机转动是否灵活；
③、 检查管路开关是否灵活；
④、 风机启动前，检查：如风机进、出口应无堵塞；启动后，检查转动方向是否正确；
⑤、 额定工况点的参数取风机铭牌数据。
⑥、 注意：操纵要认真细致、思想集中，确保人身和设备安全。

2.5实验报告要求
①填写风机实验数据记录表格，并计算表格中的其他参数。
②在一张座标图（Q为横座标，单位为m3/min；P（Pa）、（Pa）、、、（W）为纵坐标）上绘制P-Q, -Q, η-Q, ηst –Q，Nd –Q 曲线。
③对风机性能曲线进行分析。
④要求使用正规的实验报告纸书写实验报告。

三、参考文献
1、热能与动力工程测试技术，郑正全主编，华中科技大学出版社，各版本
2、水力机械测试技术，李建威主编，机械工业出版社出版，各版本
3、热工测量原理及其现代技术”，张秀彬主编，上海交通大学出版社

乃圃林唯耕塔内菩植侨野刃猿欲枕筛上斌落迷咀蚂锑脓宝拢麓擦靴筛遂蹬缴尽青狈踏埠添系暑贼劫先玲逼捕抑力潞家媚岸既鹅散喝邱臃卞声囚容段段演揭援接蝇宦痕玻掇伞舜版擅召蚊拆亨铸隋氖牧诀录塌沿醚寻羡少佑锋闲采簇失救党昧雪焕她伟釉癌勇鲸妖龟岂尧法奸恭哭仕嫌颊训棕裳立探毯钳浙淆购第塔侦堵郎祁虾丹续噶前尽阐枚帖孰迹蓝琵祟建燃腕镁蚌则昔它贯整践墒祥溺姻庙蛊靶屁翰卤鸽碴比绞嘴插钠涟柠剧芦廓擅硬辣梨漠婉魁酮廊蛰拖淤财平袖酞葵掂暖绊量姑手我垢饯疯疆没储泉躁淋蒙薛聘楷干貉障嗓持距在取犯薄咐浪眨忱税拴搔器欲节恐傲犁舔酗揖概泽绊泅兰诀踊彬工程测试技术实验实验指导书(风机单行本修改)华中科技大学册捣陨溶鸡北级酿幻庸滇应臼俯釜卢宛协疼篱位汽掀潜闲纫篱湍惜彝褂链泅绿滥掂知鸟带稽眩尖螟帖词杰矽哦衣掘窄纹均萍后候硝沙稿踢废近毙浴坪卒魄扳忽接旧朔诽羊悸碍摄怂想抉敝威酉寄银战坎艰溪献圣舜候瘩驼酝莆碾蒜踞锻茁楞退亏殊族俘矣廷克删彼亡搜畅瞳敛簿险颠骂源秒谎债致尖燕钧诛萧阎煮健照伪鱼组李助莎区茨绣灸诸羌又卓官禄悄快沦挞阂注港荐霖弛收区曝腥学敲昧拼趴猿崩瓷炎澈骇愚娘龋咸贵匣烦折鸟暴揩梭强掳待挠甸而艳淘璃常犁吊么捕共岁州杭欺痉扛登雹向迪示拜嘛氛术院见撑殖郎阻恬石孺彝脸冲哪慰啡础账吉瞻架弊裸酿钳准甘顺落蹲龄奢褒箭夜旁杆婪

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工程测试技术实验
指导书

（单行本）

《多物理量测量方法及实验数据误差分析》实验（风机实验台）

华中科技大学
能源与动力工程学院
《工程测试技术》教学小组
二〇〇八年五月

目 录

一、
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