建筑環(huán)境測試技術教案

1、課程名稱：建筑環(huán)境測試技術教 案 200 8 2009 學年第 1 學期院 （部） 熱能工程學院教 研 室 基礎教研室授 課 專 業(yè) 班 級 暖本061 065主 講 教 師 李慧教 師 職 稱 副教授教 材 名 稱 建筑環(huán)境測試技術熱 能 工 程 學 院第 1 次課的教學整體安排授課時間第 1 周周 2 第 5、6、7節(jié)課時安排3授課題目(教學章、節(jié)或主題）：第一章：測量的基本知識教學目的、要求（分掌握、理解、了解三個層次）：目的：掌握測量的基本知識要求：掌握測量的基本概念；理解測量系統(tǒng)的組成、儀表的性能指標；了解計量的基本概念。教學內容（包括基本內容、重點、難點）基本內容：這一章是本課程的

2、基礎,主要講授測量、測量儀表的基本概念、測量方法及測量方法的選擇、測量儀表的類型、功能和性能指標。重點：儀表誤差的計算、測量系統(tǒng)的組成。難點：如何根據測量需要正確選擇儀表，主要指儀表量程和精度的選擇。討論與思考:1. 按照測量手段進行分類，測量通常分為哪幾種類型？2. 按照測量方式進行分類,測量通常分為哪幾種類型？3。 測量系統(tǒng)由哪幾個環(huán)節(jié)組成？4. 儀表的性能指標有哪些？5。 如何進行儀表的正確選擇？課后作業(yè):1、某蒸汽供熱系統(tǒng)的蒸汽壓力控制指標為1。5Mpa，要求指示誤差不大于+0。05Mpa，現(xiàn)用一只刻度范圍為02。5Mpa，精度等級為2.5級的壓力表,是否滿足使用要求?為什么？應選用什

3、么級別的儀表？2、用數字電壓表測量一高內阻電路的端電壓，已知高內阻電路的輸出阻抗為80K，輸出端電壓為5V，若數字電壓表的內阻為240K,試問數字電壓表測量的電壓為多少？教學過程設計：講授120分鐘，提問與討論15分鐘授課類型:理論課教學方式：講授討論教學資源：多媒體填寫說明：1。每項頁面大小可自行添減; 2.教學內容與討論、思考題、作業(yè)部分可合二為一.第一章 測量的基本知識這一章是本課程的基礎，主要講授測量、測量儀表的基本概念、測量方法及測量方法的選擇、測量儀表的類型、功能和性能指標。第一節(jié) 測量的基本概念一測量的定義1概念：測量是運用專門的工具,根據物理、化學、生物等原理，通過實驗和計算找

4、到被測量的量值。2. 定義：測量是以同性質的標準量與被測量比較,并確定被測量相對標準量的倍數.表達式：L=X/U說明：標準量應是國際或國家公認的。采用的方法或儀器需經驗證。二測量方法v按測量手段分類11 直接測量：通過測量能直接得到被測量數值的測量。y=x2間接測量：被測量不能通過直接測量的方法得到，而必須通過一個或多個直接測量值利用一定的函數關系運算才能得到。3組合測量：被測量不能通過直接測量或間接測量得到,而必須通過直接測量的測得值或間接測量的測得值建立聯(lián)立方程組，通過求解聯(lián)立方程組的辦法才能得到最后結果。公式：舉例:電阻器溫度系數的測量。在此，溫度系數為被測量，可通過測得在兩個不同溫度下

5、的電阻值，即通過得到t1、t2、Rt1、Rt2四個直接測量值建立方程組通過計算即可得到。若R20未知，則可聯(lián)立三個方程即可。按測量方式分類1偏差法：用儀器儀表的指針的位移表示被測量大小的方法.2零位法：亦叫平衡法。測量時用被測量與標準量比較，不斷調整標準量的大小,當指零器為0時,即可根據標準量的大小得到被測量的大小。3微差法:偏差法與零位法相結合即構成微差法。通過測量被測量與標準量之差來得到待測量的值。除了以上分類方法以外，還可分為精密測量與工程測量、等精度測量與不等精度測量、本地測量與遠地測量等.三測量方法的選擇原則被測量本身的特性;被測量的準確度;測量環(huán)境；現(xiàn)有測量設備.在此基礎上選擇合適

6、的測量儀表和正確的測量方法.舉例：電壓表測量高內阻電路端電壓。若電路輸出等效內阻為80k，當電壓表內阻分別為10M、120 k,對應的數字電壓表測得的電壓為：V + - 5V所以當測量電路的內阻較大時，要測量電路的端電壓需要選用內阻高的數字電壓表。第二節(jié) 測量儀表一測量系統(tǒng)的組成測量系統(tǒng)由被測對象和測量設備組成,測量設備一般由傳感器、變換器、顯示裝置、傳輸通道組成。對應的系統(tǒng)框圖如下.傳感器變換器顯示裝置被測量傳輸通道1傳感器：是測量系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的部分。對傳感器的要求：輸入與輸出有穩(wěn)定而準確的單值函數關系.非被測量對傳感器作用時，應使其對輸出的影響小到忽略。負載效應小。（負載效應

7、：被測量受到的儀表的干擾而產生的偏離。）2變換器（變送器）:將傳感器的輸出信號轉換成顯示裝置易于接受的信號。包括機械放大，電信號放大，電信號轉換3顯示裝置：分為模擬式、數字式、屏幕式。4傳輸通道:是各儀表之間輸入與輸出聯(lián)系的紐帶.傳輸通道可以是導線、管道、光纜、無線電通訊等.二測量誤差與測量精度1測量誤差:測量值與被測量真值之差。表示方法:絕對誤差：相對誤差：示值相對誤差：被測量真值一般無法得到,在實際中通常以實際值代替.分類：系統(tǒng)誤差：凡是誤差的數值是固定的或者按照一定規(guī)律變化的誤差。隨機誤差:在測量過程中存在許多隨機因素對測量造成干擾，使測得值帶有大小和方向都難以預測的測量誤差。粗大誤差：

8、明顯歪曲測量結果的誤差.2測量精度：描述測量值偏離真值的程度,與測量誤差有著密切聯(lián)系。由測量誤差決定.準確度反映系統(tǒng)誤差大小的程度.精密度-反映隨機誤差大小的程度。精確度反映系統(tǒng)誤差和隨機誤差合成大小的程度.對于測量者來說，準確度高的精密度不一定高，反之亦然。但精確度高的準確度和精密度都高。三測量儀表的主要性能指標1量程范圍:儀表能夠測量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍稱作儀表的量程范圍。在數值上等于儀表上限減去儀表下限Lm.2儀表精度（儀表精度等級）儀表誤差引用誤差：基本誤差:允許誤差:儀表出廠之前儀表廠家規(guī)定的儀表基本誤差不能超過某一個值。儀表精度等級:允許誤差去掉百分號的值定義為儀表的

9、精度等級。精度等級的國家系列一般為0。01、0.02、0。04、0。05、0。1、0.2、0.5、1.0、1。5、2。5、4。0、5。0等。結論：同一精度儀表窄量程儀表產生的絕對誤差小于同一精度寬量程儀表產生的絕對誤差。舉例:儀表1：量程范圍0500,0.5級；儀表2:量程范圍0100，1.0級。3穩(wěn)定性（穩(wěn)定誤差）：是指在規(guī)定的時間、區(qū)間和其他外界條件恒定不變的情況下,儀表示值變化的大小.例如某數字溫度表的穩(wěn)定度為0.008Lm+0。003Lx/8h.4輸入電阻:例如對于數字電壓表對輸入阻抗有一定要求.5靈敏度：穩(wěn)態(tài)下輸出變化量對輸入變化量的比值.靈敏度的另一種表示方法為分辨率。例如某一數字

10、溫度表的分辨率為0。1,即該溫度表能區(qū)分的最小溫度變化為0.1。跳變一個字溫度變化0。1.通常分辨率為允許絕對誤差的1/3即可。6線性度：實際示值與理論示值差值的最大值與儀表量程的比值.7動態(tài)特性：儀表的輸出響應隨輸入變化的能力。第 2 次課的教學整體安排授課時間第 2 周周 2 第 5、6、7節(jié)課時安排3授課題目(教學章、節(jié)或主題)：第三章：溫度測量第一節(jié)溫度測量概述第二節(jié):膨脹式溫度計第三節(jié)：熱電偶教學目的、要求（分掌握、理解、了解三個層次)：目的:學會溫度測量方法及分類。要求：掌握溫度測量的分類,掌握液體膨脹式、固體膨脹式、壓力式溫度計；掌握熱電偶的測量原理；理解溫標；了解溫度標準的傳遞

11、。教學內容(包括基本內容、重點、難點）：基本內容:本次課程開始講授溫度測量,主要講授溫度測量方法的基本分類、溫度標準、液體膨脹式、固體膨脹式、壓力式溫度計.重點：熱力學溫標、國際實用溫標、熱電偶的測量原理.難點：溫標、熱電偶測量原理討論與思考：1. 溫標的三要素是什么?2. 假設一標準熱源熱力學溫度為100K,熱力學溫標如何規(guī)定300K的溫度？課后作業(yè)：1。什么是接觸法測溫？什么是非接觸法測溫？分別有什么優(yōu)缺點？2. 玻璃管液體溫度計使用注意事項是什么？教學過程設計：講授120分鐘,提問與討論15分鐘授課類型：理論課教學方式：講授討論教學資源：多媒體填寫說明：1。每項頁面大小可自行添減； 2。

12、教學內容與討論、思考題、作業(yè)部分可合二為一。第三章 溫度測量3。1 概述一。 什么是溫標？衡量溫度的標準尺度。譬如規(guī)定什么樣的溫度是150，什么樣的溫度是2001。攝氏溫標1740年瑞典人攝氏定義水銀體膨脹是線性;標準大氣壓下純水的冰點是攝氏零度，沸點為100度，而將汞柱在這兩點間等分為100格,每等分格為攝氏1度，標記為。2。華氏溫標定義1714年德國人法倫海脫以水銀為測溫介質,制成玻璃棒水銀溫度計。規(guī)定水的沸點為212度,氯化銨與冰的混合物為0度，中間等分為212份,每一份為1度記作。稱為華氏溫標.3.熱力學溫標選用水的三相點溫度為273。16，定義水的三相點溫度的1/273。16為1度，

13、單位為k,這樣就建立了熱力學溫標。只要確定一個基準點,則整個溫標就確定了.4.國際溫標ITS-90指導思想: 應盡量與熱力學溫標接近，溫度的復現(xiàn)性要好。內容（1)定義了固定點，共有17個。（2)規(guī)定不同區(qū)域內的基準儀器。（3）建立基準儀器示值與國際溫標之間的插補公式。國際實用溫標指出，熱力學溫度為基本物理量，規(guī)定水的三相點溫度為273。16，單位為k，1k的大小為水的三相點熱力學溫度的1/273。16，由于攝氏溫標將冰點定義為0,而冰點比水的三相點低0。01k，那么冰點溫度為273.15k，即單位。二、溫度儀表分類與選擇測溫方法分類:1接觸法測溫:敏感元件直接與被測對象接觸，通過傳導或對流達到

14、熱平衡，反映被測對象的溫度.優(yōu)點:直觀、可靠。缺點：存在負載效應，受到測量條件的限制，不能充分接觸,使檢測元件溫度與被測對象溫度不一致。熱量傳遞需要一定時間造成測溫滯后現(xiàn)象。（動態(tài)誤差）2非接觸法測溫:檢測部分與被測對象不直接接觸，所以不破壞原有溫度場.通常用來測量1000以上的移動、旋轉、或反映迅速的高溫物體。3-2 膨脹式溫度計一。玻璃管液體溫度計（一）工作原理利用玻璃管內液體的體積隨溫度的升高而膨脹的原理。組成：液體存儲器、毛細管、標尺、安全泡四部分。液體可為：水銀、酒精、甲苯等.當溫度超過300時,應采用硅硼玻璃，500以上要采用石英玻璃。(二）結構與類型u 棒式玻璃溫度計u 內標式玻

15、璃溫度計u 電接點式溫度計（三）誤差分析（1）玻璃材料有較大的熱滯后效應。（2）溫度計插入深度不夠將引起誤差，(3）非線性誤差(4)工作液的遲滯性（5)讀數誤差（四）. 玻璃管液體溫度計使用注意事項溫度計與被測介質應接觸足夠長的時間，以使溫度計與被測介質達到熱平衡.讀數時，視線應與標盡垂直，并與液柱于同一水平面上，手持溫度計頂端的小耳環(huán)，不可觸摸標尺.二。固體膨脹式溫度計（一)類型及工作原理利用固體受熱膨脹原理制成的溫度計1. 桿式溫度計利用固體（一般采用膨脹系數較大的金屬）材料構成2 雙金屬溫度計它的感溫元件是由膨脹系數不同的兩種金屬片牢固地結合在一起制成.三。壓力式溫度計（一）工作原理與結

16、構形式1 原理壓力式溫度計是利用密封系統(tǒng)中測溫物質的壓力隨溫度變化來測溫；2 分類按所充物質相態(tài)分充氣式、沖液式、蒸發(fā)式按功能分：指示式、記錄式、報警式和溫度調節(jié)式等3 組成溫包、毛細管、感壓元件（彈簧管、波紋管等)（二）使用方法與特點對毛細管采取保護措施,防止損壞;注意安裝方式與位置對精度的影響.特點:結構簡單，價格便宜,刻度清晰，防爆.精度差,示值滯后時間長,毛細管易損壞.3-3 熱電偶溫度計一熱電偶的工作原理1熱電效應:將兩種不同材料的導體或半導體組成一個閉和回路，如果兩端點的溫度不同，則回路中將產生一定大小的電流，這個電流的大小同材料的性質以及節(jié)點溫度有關，上述現(xiàn)象稱為熱電效應。這個現(xiàn)

17、象是1821年Seebeck發(fā)現(xiàn)的故又稱為塞貝克效應。2接觸電勢：當兩種不同的導體接觸時,由于兩者有不同的電子密度而產生的電勢。3溫差電勢(湯姆遜溫差電勢)4輸出表達式第 3 次課的教學整體安排授課時間第 3 周周 2 第 5、6、7節(jié)課時安排3授課題目(教學章、節(jié)或主題）:第三節(jié)：熱電偶第四節(jié)：熱電阻教學目的、要求（分掌握、理解、了解三個層次）:目的：掌握熱電偶、熱電阻的溫度測量方法。要求：理解熱電偶的測溫原理，掌握熱電效應、熱電偶的輸出電勢、熱電偶的三個基本定律。了解熱電偶的種類及結構形式。理解熱電偶為什么要進行冷端溫度補償，掌握熱電偶的補償方法、熱電阻的分類及測量電路，了解熱電偶的誤差因

18、素及校驗。教學內容（包括基本內容、重點、難點）：熱電偶和熱電阻是溫度測量的常用測溫敏感元件，因此熱電偶和熱電阻是本章的重點也是本門課程的重點.基本內容:熱電偶是溫度測量的重點，也是難點?；緝热轂?熱電效應、溫差電勢、接觸電勢、熱電偶的輸出表達式、熱電偶的三個基本定律、熱電偶的種類及結構形式。熱電偶的冷端溫度補償、熱電偶的誤差因素及校驗、熱電阻的分類及測量電路.重點：熱電偶的三個基本定律、熱電偶的冷端溫度補償、熱電阻的測量電路難點：當熱電偶的冷端溫度不為0時，如何根據熱電偶分度表計算被測對象的實際溫度。討論與思考：1。 2。 熱電偶與補償導線連接，熱電偶與銅導線連接都需要兩個接點的溫度相同嗎？

19、為什么？2熱電偶的冷端溫度為什么需要進行冷端溫度補償?3熱電阻和熱敏電阻的溫度電阻特性一致嗎？4為什么熱電阻測量電路中，兩線制的測量電路誤差較大?課后作業(yè)：1. 現(xiàn)有分度號為S的熱電偶，已知熱電偶的輸出電勢為7。454mv，冷端溫度為30，問被測的實際溫度為多少?2。 已知K分度號熱電勢為：.試求.3。敘述熱電偶的三個基本定律,采用熱電偶進行溫度測量為什么要進行冷端溫度補償？都有哪些補償方法？4 現(xiàn)有分度號為S的熱電偶和動圈儀表組成測溫系統(tǒng),已知儀表所處環(huán)境溫度為25，儀表指針指示為852，儀表的機械零點為0,問被測的實際溫度為多少？5 熱電阻的測量根據引線分有哪幾種類型？分別畫出其測量原理圖

20、并比較其測量特點。教學過程設計：講授115分鐘,提問與討論20分鐘授課類型：理論課教學方式：講授討論教學資源：多媒體第三章 溫度測量33 熱電偶溫度計二、熱電偶的基本定律利用熱電偶來檢測溫度，必須引入變換器和顯示器.（一）熱電偶均質導體定律由同一均質導體（電子密度處處相等)組成的閉合回路中,不論導體的截面、長度以及溫度分布如何，均不產生熱電勢。l 由均質定律知：如果熱電偶的兩電極是由兩種均質導體組成，那么熱電偶的熱電勢僅與兩接點的溫度有關，與熱電極的中間溫度分布無關l 檢驗熱電偶絲的均勻性（二)中間導體定律在熱電偶回路中接入第三導體，只要與第三種導體相連接的兩端溫度相同，接入第三種導體后，對熱

21、電偶回路中的總熱電勢沒有影響.證明：(三)熱電偶的中間溫度定律熱電偶在兩接點溫度為T、T0時熱電勢等于該熱電偶在兩接點溫度分別為T、TN時TN、T0時相應熱電勢的代數和.結論：(1）已知熱電偶在某一冷端溫度下進行分度,只要引入適當的修正就可在另一冷端溫度下使用。熱電偶分度表中冷端溫度為0，在實際測量中若熱電偶的冷端溫度為20,則可應用中間溫度定律進行計算。 (2)補償導線如果在T0T0 范圍內,某對廉價導線的熱電性能與貴金屬熱電偶相同，則可以用這對導線代替從T0點到T0點一段的熱電偶線，而不影響熱電偶的熱電勢值，同時降低熱電偶測量成本。性能在一定溫度范圍和誤差范圍內與熱電偶的熱電性能相同作用使

22、熱電偶冷端遠離熱源注意：u 兩個接點溫度不能超過規(guī)定溫度u 兩個接點溫度應當相同。否則,由于熱電偶與補償導線的熱電特性并不完全相同,可能會引起較大的測量誤差。u 正負極不能接反三、熱電偶的種類及結構形式（一)種類:國際電工委員會（ICE)對熱電偶公認性能比較好的材料制定了統(tǒng)一的標準，ICE推薦的標準化熱電偶7種.（二）熱電偶的結構類型1.普通工業(yè)熱電偶結構：熱電極,絕緣套管,接線盒，保護套管2。鎧裝熱電偶結構：熱電極，絕緣材料,保護套管特點:測量端熱容量小，動態(tài)響應快，機械強度高，撓性好，耐高壓，耐振動，壽命長,適用各種工業(yè)測量。3.小慣性熱電偶特點：響應快，時間常數小,可作溫度變化的動態(tài)測量

23、.四、熱電偶冷端溫度的補償方法1。冰點法精度高，多用于實驗室2.計算補償法：利用熱電偶的中間溫度定律例用鎳鉻鎳硅熱電偶測溫，冷端Tn=25，EAB（T，Tn）=40。347mV，求被測對象的實際溫度。l 由分度表知：EAB（25 ，0 ）=1mVEAB(T,0 )=40。347+1.00mV41。347mV由分度表知，T1002 3。校正儀表機械零點法當熱電偶與動圈儀表配套使用時,如果冷端相對恒定,測量精度要求不高，可將儀表的機械零點調到熱電偶冷端溫度Tn，這就相當于在輸入電勢之前，就有一個補償電勢EAB（Tn，0 ）輸入。3。補償電橋法利用電橋不平衡原理，橋臂熱電阻隨溫度變化，產生補償電壓V

24、v R1=R2=R3=1與溫度無關v 熱電阻20，RCU= 1，Vab=0;環(huán)境不等于20 ,電橋失去平衡，產生電勢Vab與E（Tn，T0）相等，疊加補償v 電橋又叫毫伏發(fā)生器v 使用時，注意零點是20 五、熱電偶誤差及校驗（一）熱電偶測量誤差1。熱電偶分度誤差2。補償導線與熱電偶的熱電特性不完全相同帶來的誤差3。冷端溫度變化引起的誤差4。熱電極變質產生的誤差5。絕緣不良引起的誤差6。二次儀表的基本誤差（二)熱電偶的校驗熱電偶出廠使用一段時間后,或熱電偶重新焊制后,應進行校驗高于300熱電偶的校驗原理與方法：采用管式電爐34電阻溫度計一、熱電阻測溫原理對于一個給定電阻，其電阻值是溫度的單值函數

25、,因而可以通過測量電阻值來推算溫度。兩個基本概念電阻溫度系數：在某一溫度間隔內，溫度變化1時的電阻相對變化量,單位為1/ .v 金屬導體電阻溫度系數一般為正值，純金屬一般為0。380。68%，金屬純度越高，其電阻溫度系數越大v 半導體材料的電阻溫度系數一般為負值電阻比：W(100）=金屬導體純度越高，電阻比越大.二、熱電阻的類型u 金屬熱電阻 鉑熱電阻銅熱電阻鎳熱電阻u 半導體熱敏電阻1。鉑熱電阻特點：準確度高,穩(wěn)定性好、性能可靠、有較高電阻率，廣泛應用于基準、標準化儀器中，是目前測溫復現(xiàn)性最好的一種。使用范圍：200850，在90年國際溫標中規(guī)定平衡氫三相點13。8k到銀凝固點961。78標

26、準儀器應用鉑電阻。電阻純度:W（100)= 1。3850規(guī)格型號：Pt100、Pt10、Pt1000。結構:電阻絲、絕緣管、保護套管、接線盒2 銅熱電阻特點:線性度高、電阻溫度系數高、價格便宜、電阻率低、易氧化.使用范圍：50180。3、半導體熱敏電阻隨著溫度的增高阻值降低,具有負的溫度系數,測溫范圍40350。電阻值隨溫度按指數曲線變化，與金屬熱電阻比較：電阻溫度系數大,熱敏電阻的電阻溫度系數約為(36）%,金屬熱電阻約為0。40。6。電阻率大，可將電阻作的很大而體積很小,電阻阻值大,連接導線所用的電阻可忽略不計。結構簡單,體積小，可用于測量點溫度熱慣性小工藝和互換性差。4、熱電阻的分類 （

27、1)普通型熱電阻 （2）鎧裝熱電阻(3) 薄膜鉑熱電阻（4）厚膜鉑熱電阻三、熱電阻測溫電路分類:平衡電橋不平衡電橋二線制、三線制、四線制1 平衡電橋平衡電橋二線法§ 電源電壓和穩(wěn)定性一般不影響測量結果§ 如果不計RW隨溫度的變化，Rt與RH 觸點位置成線性關系§ 連接導線的電阻隨溫度變化引起測量誤差平衡電橋三線法§ 電源電壓和穩(wěn)定性一般不影響測量結果§ 連接導線的電阻隨溫度變化引起測量誤差被削弱2. 不平衡電橋法二線制§ 連續(xù)自動顯示，結構簡單，價格便宜§ Rt與I成非線性關系§ 電源電壓的穩(wěn)定性對測量結果有影響,

28、應該使用穩(wěn)壓電源§ 連接導線電阻隨溫度變化會引起測量誤差，三線接法可以削弱三線制§ 連續(xù)自動顯示,結構簡單,價格便宜§ Rt與I成非線性關系§ 電源電壓的穩(wěn)定性對測量結果有影響,應該使用穩(wěn)壓電源§ 三線制可抵消引線電阻對測量的影響數字表法（四線接法）v 高精度恒流源v 電壓表回路中無電流，熱電阻兩端電壓不受影響v 自熱電流很小 電流不大于6mA，高精度電流源不大于1mA，熱敏電阻不大于100mA。四、三種測溫方法的比較三種測溫方法適用場合銅-康銅(T型）熱電偶一般精度,要求動態(tài)特性較好或者要求對原溫度場影響較小的場合。可以自動記錄測量結果。測頭

29、布置方便。多用于實驗室測量。鉑熱電阻穩(wěn)態(tài)或者溫度變化速度不大，要求高精度測量的場合?？勺詣佑涗洔y量結果。熱敏電阻穩(wěn)態(tài)或者溫度變化速度不大，要求精度不高。多用于工業(yè)測量.玻璃液體溫度計穩(wěn)態(tài)，測量精度不高.不能自動記錄測量結果,因而不能用于測量頻度過快的場合。測頭布置受到限制.35 溫度計的選擇與安裝一、溫度計的選擇滿足精度要求價錢適中記錄方便、操作簡單二、溫度傳感器的安裝 1。測點的布置，避免死區(qū) 2。有良好的換熱條件 3。減少傳感器與周圍物體的散熱 4.便于維修第 4 次課的教學整體安排授課時間第 4 周周 2 第 5、6、7 節(jié)課時安排3授課題目（教學章、節(jié)或主題）:第四章:濕度測量教學目的

30、、要求（分掌握、理解、了解三個層次）：目的：掌握濕度測量的原理、方法及傳感器要求:理解濕度的表示方法；掌握干濕球法、露點法、吸濕法中氯化鋰濕度傳感器。教學內容（包括基本內容、重點、難點）:基本內容：主要講授濕度測量基本概念,干濕球濕度計、露點濕度計、氯化鋰濕度計。對于空調系統(tǒng)，除了溫度這個重要參數外，濕度也是一個非常重要的參數，它影響人體的舒適度,通常以相對濕度表示.基本的測量方法是干濕球法、露點法、吸濕法.重點：相對濕度的數學表達式、測量原理,露點濕度計、氯化鋰濕度計。難點:干濕球法、露點法、吸濕法的測量原理。討論與思考：1. 對于露點法,為什么測量干球溫度和露點溫度可以得到被測空氣的相對濕

31、度？2. 為什么被測空氣露點溫度下的飽和蒸汽壓力就是被測空氣的水蒸氣分壓力？課后作業(yè):1對LiCl電阻濕度測頭通常采用橋路進行測量，橋路的供電電源通常采用什么電源？為什么?2采用普通干濕球溫度計進行相對濕度測量，為了提高測試精度通常需要注意什么?教學過程設計：講授120分鐘,提問與討論15分鐘授課類型：理論課教學方式：講授討論教學資源：多媒體第四章 濕度測量第一節(jié)濕度測量概述一濕度的表示方法1.絕對濕度:每m3濕空氣在標況下（0，1大氣壓)所含濕空氣的重量，即水蒸氣密度。單位為g/m3.由氣體狀態(tài)方程:所以測得被測空氣的水蒸氣分壓力,及干球溫度即可求得絕對濕度.2相對濕度空氣中水蒸氣分壓力Pn

32、與同溫度下飽和水蒸氣分壓力Pb的比值Pb。s相應于濕球溫度的飽和水蒸氣壓力；Pb干球溫度對應的飽和水蒸氣壓力;B-大氣壓力；A-與風速有關的系數。3. 含濕量空氣由干空氣和濕空氣組成,每kg干空氣所含水蒸氣的量，稱為含濕量。符號d，單位g/kg 所以,當大氣壓力為定值，含濕量是水蒸氣分壓力的函數。二氣體濕度測量方法1干濕球法簡單干濕球濕度計，通風干濕球濕度計（阿斯曼）2露點法光電式露點濕度計3吸濕法氯化鋰電阻式,加熱式氯化鋰法高分子電阻式，高分子電容式金屬氧化物陶瓷電阻式，金屬氧化物膜電阻式第二節(jié)干濕球與露點法濕度檢測一干濕球法濕度測量 測得干球溫度和濕球溫度可計算相對濕度。 適用范圍:大于0

33、,測量誤差12%.1普通干濕球溫度計（1)構造同精度溫度計兩支、脫脂紗布、蒸餾水（2）特點無風速控制,無屏蔽輻射水易污染測量誤差較大注意：濕球溫度計安裝時,要求溫度計的球部離開水杯上沿至少23cm,應使?jié)袂驕囟扔嬛車諝饬魉俦３衷?。5m/s以上，使A為常數。2通風干濕球溫度計（阿斯曼)*構造溫度計置于金屬套管內微型風機,特點 濕球附近風速固定在2。5m/s- 金屬套管屏蔽輻射 蒸餾水隨時滴入3電動干濕球溫度計將濕信號轉換成電信號,有利于遠傳。構造:軸流風機、鎳電阻、濕球紗布、盛水杯、測量橋路。測量橋路：兩個橋路通過電阻R連接，構成雙電橋。通過調節(jié)可調電阻R的滑動觸頭,使檢流計為0,可得UDE

34、=UAB。 根據這一關系計算出RDE和相對濕度的關系，在可調電阻上進行分度，實現(xiàn)相對濕度的測量。二露點法濕度測量露點溫度：將被測空氣冷卻,當濕空氣冷卻到水蒸氣達到飽和并開始凝結出水分時所對應的溫度。先測定露點溫度tL，根據tL確定該溫度下飽和水蒸氣壓力PL。PL即為被測空氣的水蒸氣分壓力Pn。1露點濕度計采用兩只玻璃棒溫度計,一只測量干球溫度，另一只放入黃銅盒內測量露點溫度.根據測得的露點溫度和干球溫度通過查表得到對應的露點溫度下的飽和蒸氣壓力和干球溫度下的飽和蒸氣壓力。缺點：露點溫度不易測準。2光電式露點濕度計u 影響測量精度的因素：高度光潔的露點鏡；高精度的光學與熱電制冷調節(jié)系統(tǒng);采樣氣體

35、需潔凈.第三節(jié)氯化鋰電阻濕度計屬于吸濕法測量，根據氯化鋰的吸濕特性和氯化鋰吸濕后電阻變化特性.一傳感器形式：梳狀、柱狀。注意：1。為了避免氯化鋰溶液發(fā)生電解，電極兩端應接交流電.2。量程窄，一般為15%20，例如，0。05的濃度對應感濕范圍為80100%,0.2%的濃度對應的感濕范圍為60%80。3.環(huán)境溫度對輸出影響較大，因此要進行溫度補償。4. 最高使用溫度55，當大于55，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。擴大氯化鋰濕度計的測量范圍二變送器將氯化鋰濕度測頭接入交流電橋，此電橋將傳感器的電阻信號轉變?yōu)榻涣麟妷盒盘枴４穗妷航浄糯?、檢波整流變成與相對濕度成一定函數關系的直流電壓,再經電壓-電流轉換器轉換成標

36、準010mA的電流信號。第四節(jié)高分子濕度傳感器一高分子電容式濕度傳感器特點：迅速吸濕、脫濕,滯后小,響應快，不受氣流速度影響，測量范圍寬，抗污染能力強，穩(wěn)定性好。根據電容公式可知，在電容兩個極板的面積和間距不變的情況下，當介電常數發(fā)生變化時將引起電容值的變化。二高分子電阻式濕度傳感器 使用高分子固體電解質材料制作感濕膜，當相對濕度大時，膜中的可移動離子濃度增大，電阻減少,當相對濕度降低時，膜中的可運動離子濃度減少，電阻阻值增大。這樣可通過電極間的電阻值的變化測量相對濕度.第五節(jié)金屬氧化物濕度傳感器一金屬氧化物陶瓷濕度傳感器由金屬氧化物多孔性陶瓷燒結而成。燒結體上有微孔，可使?jié)衩魧游交蜥尫潘?/p>

37、子，造成其電阻值的改變.二金屬氧化物膜濕度傳感器原理:將調制好的金屬氧化物的糊狀物加工在陶瓷基片及電極上,采用燒結或烘干的方法使之固化成膜.這種膜的含濕量隨著外界空氣的含濕量的變化而變化，含濕量的變化又引起電阻阻值的變化，通過測量電阻之間的阻值即可測量相對濕度。特點：傳感器電阻的對數值與濕度成線性關系,測濕范圍、工作溫度范圍寬.第七節(jié)飽和鹽溶液濕度校正裝置關鍵：實現(xiàn)不同范圍內維持恒定的相對濕度空間,可作基準的高精度標定儀器， 水的飽和蒸氣壓是溫度的函數，溫度愈高,飽和蒸氣壓也愈高。 當向水中加入鹽類,溶液中的水分蒸發(fā)受到限制，使其飽和蒸氣壓降低，降低的程度與鹽類的種類有關。 根據不同的鹽類對應

38、的飽和蒸氣壓不同，即對應的相對濕度不同實現(xiàn)濕度傳感器的標定.第 5 次課的教學整體安排授課時間第 5 周周 2 第 5、6、7 節(jié)課時安排3授課題目(教學章、節(jié)或主題）：第五章：壓力測量教學目的、要求(分掌握、理解、了解三個層次)：目的:掌握常規(guī)的壓力儀表的原理、方法及使應用要求：理解壓力測量的基本原理、掌握常規(guī)的壓力儀表的原理、方法及使應用,了解壓力儀表的校驗.教學內容（包括基本內容、重點、難點）：基本內容: 壓力測量：壓力測量的基本概念、液注式壓力計、彈性元件、彈簧管壓力計、電接點彈簧管壓力計、霍爾式壓力計、擴散硅壓力壓差變送器、電容式壓力壓差變送器、壓電式壓力傳感器；壓力表的選擇、安裝、

39、與校驗.重點：壓力的表示方法, 液注式壓力計、彈簧管壓力計、霍爾式壓力計、擴散硅壓力壓差變送器、壓力表的選擇、安裝。難點：彈簧管壓力計的彈性變形、擴散硅壓力傳感器的測量電路討論與思考:1. 斜管式微壓計用水作介質，可以嗎？2. 液柱式壓力計,水作工作介質，為了便于讀數，在水中加入紅墨水，可以嗎？3. 斜管式微壓計，調零時,總調不到，可能的原因是什么？4. 斜管式微壓計，測量時看不到液柱，是怎么回事?5. 彈簧管是怎樣產生形變的呢？6. 霍爾式壓力計是如何將彈簧管的彈性變形轉變成霍爾電勢的?課后作業(yè):1. 為什么斜管式微壓計的測試精度比U型管壓力計的高？2. 壓力計分為哪幾大類?3彈簧管的橫斷面

40、可以是圓形斷面么？為什么？4 有一壓力容器，壓力范圍0。81。0MPa，壓力變化速度較緩，不要求遠傳.試選擇壓力儀表（給出量程和精度等級）測量該壓力，測量誤差不大于被測壓力的3。教學過程設計：講授115分鐘，提問與討論20分鐘授課類型：理論課教學方式:講授討論教學資源：多媒體填寫說明：1。每項頁面大小可自行添減; 2.教學內容與討論、思考題、作業(yè)部分可合二為一。第五章 壓力測量本章主要講授液柱式壓力計、彈性性壓力計、電氣式壓力壓差變送器及壓力表的選擇與校驗。壓力儀表的應用非常廣泛,一方面一般的熱工系統(tǒng)都涉及壓力或壓差測量；另一方面壓力或壓差的測量還可以實現(xiàn)其他參數的測量。如畢托管測流速、孔板流

41、量計、差壓液位計等.第一節(jié)概述一、壓力的基本概念壓力垂直作用于物體表面上的力壓強垂直作用于單位面積物體表面上的力在建筑環(huán)境與設備的測試中，并不嚴格區(qū)分壓力和壓強。通常所說的壓力實際上是指壓強。壓差測量兩個壓力之差稱壓差表壓力壓力儀表指示的壓力值缺省情況下，所說的壓力值即指表壓力表壓力可正可負，為負時其絕對值稱為真空度。單位：帕（Pa） N/m2，國際單位兆帕（MPa） 106Pa工程大氣壓， kgf/cm2，98070 Pa約等于一個大氣壓(1。013e+5 Pa） ，“自來水壓頭是5公斤”，用的就是這個單位。mmH2O, 9。81 PammHg ,133 Pa二壓力測量儀表的分類1液柱式壓力

42、計2彈性式壓力計3電氣式壓力計4活塞式壓力計第二節(jié)液柱式壓力計分類U型管壓力計單管壓力計斜管式微壓計特點：結構簡單，使用方便,準確度比較高,常用于測量低壓、負壓、差壓.缺點：體積大,讀數不方便，玻璃管易損壞。一U型管壓力計假設被測的介質為氣體,可忽略被測介質的高度形成的靜壓值。根據流體靜力學原理可得：U型管內徑一般為520mm，為了減少毛細現(xiàn)象管子內徑一般不少于10mm，二單管式壓力計因為A1、A2為常數，這樣可通過一次讀數進行壓差測量.當A2/A1很小時，h1可忽略，公式簡化為：三、斜管式壓力計主要用于測量微小的壓力、負壓和壓差。為了減少讀數的相對誤差，拉長液柱,將測量管傾斜放置.問題?1.

43、斜管式微壓計用水作介質，可以嗎？2。液柱式壓力計，水作工作介質，為了便于讀數，在水中加入紅墨水，可以嗎？3。斜管式微壓計，調零時，總調不到,可能的原因是什么？4。斜管式微壓計，測量時看不到液柱，是怎么回事？四液柱式壓力計的測量誤差及其修正1環(huán)境溫度變化的影響及修正對于一般的工業(yè)測量，主要考慮工作液密度變化對壓力測量的影響.修正公式為:2。 重力加速度變化的影響及修正3毛細現(xiàn)象的影響為了減少該誤差，要求測量管的內徑一般不小于10mm第三節(jié)彈性式壓力計一、 概述原理：彈性壓力表是利用各種不同形狀彈性感壓元件在被測壓力的作用下，產生彈性變形制成的測壓儀表特點:結構簡單、牢固可靠、測壓范圍廣、使用方便

44、、造價低廉、有足夠的精度,可遠傳常用彈性壓力表：彈簧管式、膜片(盒）式、波紋管式二彈性元件及其特性1膜片：使用時周邊夾緊，測低壓、微壓。將兩塊膜片沿周邊對焊起來，形成一膜盒，膜盒式微壓計通常用于測量爐膛和煙道尾部負壓。精度等級為2。5,最高可達1.5級。2波紋管：開口端固定,封閉端的位移作為輸出，由于波紋管的位移相對較大，故靈敏度高，常用于測量較低的壓力（1。0106Pa)精度等級1。5級.3. 彈簧管：問題:彈簧管是怎樣產生形變的呢?假設被測壓力大于外界大氣壓力,產生短軸變長,長軸變短的彈性形變，使管子在彎曲方向上的剛度增大,自由端向管子伸直的方向運動。對應的幾何分析如下：彈簧管在量程范圍內

45、自由端的位移一般為78o,彈簧管作成多圈時，自由端的位移可達45o。彈簧管的自由端的位移可通過杠桿機構帶動指針轉動，這種機構的指針最大轉角為180o,通常作成90度的回轉角。最常用的傳動機構為杠桿扇形齒輪機構,可使指針轉動270o.電接點壓力表：不僅可實現(xiàn)壓力的測量,而且可實現(xiàn)壓力的報警和控制。第四節(jié)電氣式壓力檢測一位移式壓力壓差變送器：將彈性元件的位移轉變成電信號。特點：靈敏度高、精度高，精度可達0.2、0。25，穩(wěn)定可靠。尤適用于測高靜壓微壓差的場合。1電容式壓力壓差變送器：采取差動電容方式。膜片d7。5-75，0.050。2，maxd=0。1mm. 特點：靈敏度高、精度高，精度可達0。2

46、、0。25，穩(wěn)定可靠.尤適用于測高靜壓微壓差的場合。2。 霍爾壓力變送器(1)霍爾效應:把半導體單晶薄片置于磁場B中，如果在它的兩個縱向面上通以一定大小的電流，則在晶體的兩個橫向端面之間出現(xiàn)電勢UH,叫霍爾效應，產生的電勢稱為霍爾電勢。（2)霍爾電勢的產生：將固定在彈性元件上的霍爾片放置在一非均勻磁場中,在這區(qū)間，磁場強度具有均勻的梯度,當霍爾片在彈性元件的帶動下偏離正中位置，通過霍爾片的磁場強度發(fā)生變化，霍爾片就有正比于位移的霍爾電勢產生.注意:RH受溫度影響較大,在實際當中常采用恒溫措施或采用溫度補償措施，例如在電勢輸出回路中串一溫度補償電橋。要注意減少由于霍爾片兩電極不對稱焊接引起的不等

47、位電勢，因不等位電勢的存在，是霍爾片處于正中時，電勢輸出不為0。二壓電式壓力傳感器壓電效應:壓電材料在受壓時會在其表面產生電荷，產生的電荷量與所受的壓力成正比。壓電材料:單晶體，例如石英、酒石酸鉀鈉等多晶體,例如壓電陶瓷，在沒有極化之前,因各單晶體的壓電效應都互相抵消表現(xiàn)為電中性,為此必須對壓電陶瓷先進行極化處理，經極化處理的壓電陶瓷具有非常高的壓電系數，為石英的幾百倍。特點：結構簡單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，具有線性度高量程范圍大等優(yōu)點。缺點：但是由于產生的電荷量少，因此后續(xù)需加高阻抗的直流放大器。由于晶體邊緣上存在漏電現(xiàn)象，因此不能用于穩(wěn)態(tài)測量。三固體壓阻式壓力壓差傳感器1原理：電阻的尺

48、寸發(fā)生變化,例如電阻的長度、橫截面積發(fā)生變化將引起電阻的變化。電阻的電阻率發(fā)生變化也將引起電阻阻值的變化.分類:應變片:受壓時，電阻的尺寸L、S發(fā)生變化,引起電阻的變化。半導體擴散硅:在壓力的作用下,電阻率發(fā)生變化。通常半導體擴散硅電阻變化的靈敏度要遠遠高于應變片，大約為100倍。2膜片的應力分析其膜片受到從下向上的壓力時，中心區(qū)受拉應力（假設應力為正），周邊區(qū)受壓應力（應力為負),在R=0處應力達到正的最大值，而在大約距中心60%的地方應力為0.3電阻分布及測量橋路測量電路優(yōu)點：溫度補償，使輸出信號加倍.注意：供給橋路的電流要恒定，即為一恒流源.輸出電壓為10100多毫伏，后續(xù)一般要加電壓放

49、大電路。第五節(jié)壓力檢測儀表的選擇與校驗一壓力檢測儀表的選擇測壓范圍,被測介質的物理化學性質，測試精度要求。1。儀表量程選用為保證安全性,壓力較穩(wěn)定時，最大工作壓力不超過儀表量程的3/4，壓力波動較大時,最大工作壓力不超過儀表量程的2/3。為保證準確度，最小工作壓力不低于滿量程的1/3.2儀表精度的選擇根據在測量時允許的最大測量誤差選擇儀表，可根據儀表的精度等級算出用該儀表測量可能引起的最大示值絕對誤差.另外在選擇儀表時不需一味追求高精度，只要滿足測量精度要求即可.彈簧管壓力表量程和精度系列我國目前彈簧管壓力表量程系列,1, 1.6, 2。5， 4。0， 6.0kPa以及10n倍精度系列，精密表 0。1， 0。16, 0。25， 0。4工業(yè)表 1.0， 1.5， 2。5例題:有一壓力容器,壓力范圍0.40.6MPa，壓力變化速度較緩,不要求遠傳。試選擇壓力儀表（給出量程和精度等級)測量該壓力,測量誤差不大于被測壓力的4。解：根據最大工作壓力 根據最小工作壓力3儀表類型選擇被測介質壓力大小，被測介質的性質