建筑环境测试总复习

叙述热电偶测温的工作原理。（12分） 第一章 测量的基本知识 一．测量系统的组成 测量系统由被测对象和测量设备组成，测量设备一般由传感器、变换器、显示装置、传输通道组成。对应的系统框图如下。 1．传感器：是测量系统与被测对象直接发生联系的部分。对传感器的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ： ①输入与输出有稳定而准确的单值函数关系。 ②非被测量对传感器作用时，应使其对输出的影响小到忽略。 ③负载效应小。（负载效应：被测量受到的仪表的干扰而产生的偏离。） 2．变换器（变送器）：将传感器的输出信号转换成显示装置易于接受的信号。包括机械放大，电信号放大，电信号转换 3．显示装置：分为模拟式、数字式、屏幕式。 4．传输通道：是各仪表之间输入与输出联系的纽带。传输通道可以是导线、管道、光缆、无线电通讯等。 二．测量误差与测量精度 1．测量误差：测量值与被测量真值之差。 表示方法： 绝对误差： 相对误差： 示值相对误差： 被测量真值一般无法得到，在实际中通常以实际值代替。 •分类： ①系统误差：凡是误差的数值是固定的或者按照一定规律变化的误差。 ②随机误差：在测量过程中存在许多随机因素对测量造成干扰，使测得值带有大小和方向都难以预测的测量误差。 ③粗大误差：明显歪曲测量结果的误差。 2．测量精度：描述测量值偏离真值的程度，与测量误差有着密切联系。由测量误差决定。 ①准确度—反映系统误差大小的程度。 ②精密度—反映随机误差大小的程度。 ③精确度—反映系统误差和随机误差合成大小的程度。 对于测量者来说，准确度高的精密度不一定高，反之亦然。但精确度高的准确度和精密度都高。 三．测量仪表的主要性能指标 1．量程范围：仪表能够测量的最大输入量与最小输入量之间的范围称作仪表的量程范围。在数值上等于仪表上限减去仪表下限Lm。 2．仪表精度（仪表精度等级） 仪表误差 引用误差： 基本误差： 允许误差：仪表出厂之前仪表厂家规定的仪表基本误差不能超过某一个值。 仪表精度等级：允许误差去掉百分号的值定义为仪表的精度等级。 •精度等级的国家系列一般为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。 结论：同一精度仪表窄量程仪表产生的绝对误差小于同一精度宽量程仪表产生的绝对误差。 举例：仪表1：量程范围0～500℃，0.5级； 仪表2：量程范围0～100℃，1.0级。 • 3．稳定性（稳定误差）：是指在规定的时间、区间和其他外界条件恒定不变的情况下，仪表示值变化的大小。例如某数字温度表的稳定度为0.008%Lm+0.003Lx/8h。 4．输入电阻：例如对于数字电压表对输入阻抗有一定要求。 5．灵敏度：稳态下输出变化量对输入变化量的比值。 灵敏度的另一种表示方法为分辨率。例如某一数字温度表的分辨率为0.1℃，即该温度表能区分的最小温度变化为0.1℃。跳变一个字温度变化0.1℃。通常分辨率为允许绝对误差的1/3即可。 6．线性度：实际示值与理论示值差值的最大值与仪表量程的比值。 7．动态特性：仪表的输出响应随输入变化的能力。 第二章 测量误差和数据处理 （1） 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 差（标准误差，均方根误差） 2．极限误差Δ 从上式可见，随机误差绝对值大于3σ的概率很小，只有0.3%，出现的可能性很小。因此定义： 3．直接测量值的处理例题 第三章 温度测量 叙述热电偶测温的工作原理。（12分） 答：两种不同的导体或半导体材料组成闭合回路，如果组成回路的两个接合点处的温度不相同，则回路中就有电流产生，说明回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。也称为塞贝克效应。由此效应所产生的电动势，通常称为热电势。热电势是由两部分电势组成的，即接触电势和温差电势。（4分） （一）接触电动势 由于两种材料自由电子密度不同而在其接触处形成电动势的现象，称为珀尔帖效应。其电动势称为珀尔帕电势或接触电势。 （2分） （二）温差电势（汤姆逊电势） 由于同一种导体或半导体材料因其两端温度不同而产生电动势的现象称为汤姆逊效应。其产生的电动势称为汤姆逊电动势或温差电势。（2分） （三）闭合回路的总热电势 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 若材料 和 已定，则 和 只是温度的函数，可以表示为 结论： 1．热电偶回路热电势的大小，只与组成热电偶的材料和材料两端连接点所处的温度有关，与热电偶丝的直径、长度及沿程温度分布无关。 2．只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，相同材料组成的闭合回路不会产生热电势。 3．热电偶的两种材料确定之后，热电势的大小只与热电偶两端接点的温度有关。如果 已知且恒定，则 为常数。回路总热电势 只是温度 的单值函数。 测量误差的产生原因。 ①仪器误差：由于测量仪器本身不完善或老化产生。 ②安装误差：由于测量仪器安装和使用不正确而产生。 ③环境误差：由于测量仪器的使用环境（如温度、湿度、电磁场等）与仪器使用规定的条件不符而产生 ④方法误差：由于测量方法或计算方法不当而产生或是由于测量和计算所依据的理论本身不完善等原因而导致。有时也可能是由于对而测量定义不明确而形成的理论误差。 ⑤操作误差（人为误差）：由于观察者先天缺陷或观察位置不对或操作错误而产生。 ⑥动态误差：在测量迅变量时，由于仪器指示系统的自振频率、阻尼以及与被测迅变量之间的关系而产生的振幅和相位误差。 四、热电偶冷端温度的补偿方法 1.冰点法 精度高，多用于实验室 2.计算补偿法：利用热电偶的中间温度定律 例用镍铬-镍硅热电偶测温，冷端Tn=25℃，EAB(T，Tn)=40.347mV，求被测对象的实际温度。 · 由分度表知： EAB(25 ℃ ，0 ℃)=1mV EAB(T， 0 ℃)=40.347+1.00mV＝41.347mV 由分度表知，T＝1002 ℃ 3.校正仪表机械零点法 当热电偶与动圈仪表配套使用时，如果冷端相对恒定，测量精度要求不高，可将仪表的机械零点调到热电偶冷端温度Tn，这就相当于在输入电势之前，就有一个补偿电势EAB(Tn， 0 ℃)输入。 3.补偿电桥法 利用电桥不平衡原理，桥臂热电阻随温度变化， 产生补偿电压V · R1=R2=R3=1Ω 与温度无关 · 热电阻20℃，RCU= 1Ω，Vab=0； 环境不等于20 ℃，电桥失去平衡，产 生电势Vab与E(Tn,T0)相等，叠加补偿 · 电桥又叫毫伏发生器 · 使用时，注意零点是20 ℃ 三种测温方法的比较 三种测温方法适用场合 铜-康铜（T型）热电偶 一般精度，要求动态特性较好或者要求对原温度场影响较小的场合。可以自动记录测量结果。测头布置方便。多用于实验室测量。 铂热电阻 稳态或者温度变化速度不大，要求高精度测量的场合。可自动记录测量结果。 热敏电阻 稳态或者温度变化速度不大，要求精度不高。多用于工业测量。 玻璃液体温度计 稳态，测量精度不高。不能自动记录测量结果，因而不能用于测量频度过快的场合。测头布置受到限制。 第四章 1.相对湿度 空气中水蒸气分压力Pn与同温度下饱和水蒸气分压力Pb的比值 Pb.s—相应于湿球温度的饱和水蒸气压力； Pb—干球温度对应的饱和水蒸气压力； B—大气压力； A—与风速有关的系数。 2.电动干湿球温度计 将湿信号转换成电信号，有利于远传。 构造：轴流风机、镍电阻、湿球纱布、盛水杯、测量桥路。 测量桥路：两个桥路通过电阻R连接，构成双电桥。 通过调节可调电阻R的滑动触头，使检流计为0，可得UDE=UAB。 · 根据这一关系计算出RDE和相对湿度的关系，在可调电阻上进行分度，实现相对湿度的测量。 3.露点温度：将被测空气冷却，当湿空气冷却到水蒸气达到饱和并开始凝结出水分时所对应的温度。 · 先测定露点温度tL，根据tL确定该温度下饱和水蒸气压力PL。PL即为被测空气的水蒸气分压力Pn。 · 光电式露点湿度计 上图为光电式露点湿度计原理图，结合该图说明其工作原理。（8分） 答：答：光电式露点湿度计的核心是一个可以自动调节温度的能反射光的金属露点镜以及光学系统。（1分）当被测的采样气体通过中间通道与露点镜相接触时，如果镜面温度高于气体的露点温度,镜面的光反射性能好，来自白炽灯光源的斜射光束经露点镜反射后，大部分射向反射光敏电阻,只有很少部分为散射光敏电阻所接受，二者通过光电桥路进行比较，将其不平衡信号经过平衡差动放大器放大后,自动调节输入半导体热电制冷器的直流电流值。（2分）半导体热电制冷器的冷端与露点镜相连，当输入制冷器的电流值变化时，其制冷量随之变化，电流愈大，制冷量愈大,露点镜的温度亦越低。（1分）当降至露点温度时，露点镜面开始结露，来自光源的光束射到凝露的镜面时，受凝露的敷射作用使反射光束的强度减弱，而散射光的强度有所增加，经两组光敏电阻接受并通过光电桥路进行比较后，放大器与可调直流自动减小输入半导体热电制冷的电流，以使露点镜的温度升高，当不结露时，又自动降低露点镜的温度，最后使露点镜的温度达到动态平衡时，即为被测气体的露点温度。（3分）然后通过安装在露点镜内的铂电阻及露点温度指示器即可直接显示被测的露点温度值。（1分） 影响测量精度的因素： 高度光洁的露点镜； 高精度的光学与热电制冷调节系统； 采样气体需洁净。 第五章 压力测量 什么是霍尔效应？霍尔式压力传感器的工作原理？（10分） 答:把一半导体单晶薄片放在磁感应强度为 的磁场中，在它的两个端面上通以电流 ，则在它的另两个端面上产生电势 ，这种物理现象称为霍尔效应。电势 称为霍尔电势；电流 称为控制电流；能产生霍尔效应的片子称为霍尔元件。(6分) 霍尔电势可表示为 (4分) 弹簧管压力表量程和精度系列 我国目前弹簧管压力表量程系列，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 工业表 1.0, 1.5, 2.5 例题：有一压力容器，压力范围0.4~0.6MPa，压力变化速度较缓，不要求远传。试选择压力仪表（给出量程和精度等级）测量该压力，测量误差不大于被测压力的4%。 解：根据最大工作压力 根据最小工作压力 3．仪表类型选择 ①被测介质压力大小， ②被测介质的性质，例如，氧气、乙炔都有专门的测量仪表，对腐蚀性介质要采用不锈钢或其他耐腐蚀的材料， ③对仪表输出信号的要求，例如是否需要为电信号， ④使用环境。 二．压力表的安装 1．取压口的选择 取压口位置 稳定无涡流区（直线管段，避开拐弯、分叉等）。 除了被测介质以处，不接触其它物质 不易堵塞 取压孔形状 孔径要小 要与壁面垂直 孔口应无毛刺 2．导压管的敷设，为了使导压管正确传递压力或压差，应作到： ①导压管长度小于50m，内径为6-10mm。 ②对于水平敷设，导压管要有1：10～1：20的坡度，测量液体介质时下坡，测量气体介质时上坡。 3．当被测介质易冷凝或冻结，必须加装伴热管后再行保温；当测量腐蚀性介质时，应加装隔离罐；当测量高温蒸气压力时，应加装冷凝盘管；测量含尘气体时，应加装灰尘捕集器；测量高于60度的介质时，应加装环行圈； 4．当测量液体压力时，在导压管系统最高处应安装集气瓶；当测量气体压力有可能有液体冷凝时，在导压管系统最低处应加装水分离器；当被测介质有可能产生沉淀时，应在仪表前安装沉降器。 5．取压口与压力表之间应加装隔离阀。 6．在测量较小压力时，若仪表与取压口不在同一水平高度，则应对测压进行校正。 第六章 物位测量 1、 下图为变浮力式液位计原理图，结合该图说明其工作原理。（10分） 答：利用浮筒由于被液体浸没高度不同以致所受的浮力不同来检测液位的变化。将一横截面积为A，质量为m的圆筒形空心金属浮筒悬挂在弹簧上，由于弹簧的下端被固定，因此弹簧因浮筒的重力被压缩，当浮筒的重力与弹簧力达到平衡时，则有 式中 C——弹簧的刚度； x0——弹簧由于浮筒重力被压缩所产生的位移。 （2分） 当浮筒的一部分被液体浸没时，浮筒受到液位对它的浮力作用而向上移动。当它与弹簧力和浮筒的重力平衡时，浮筒停止移动。设液位高度为H，浮筒由于向上移动实际浸没在液体中的长度为h，浮筒移动的距离，也就是弹簧的位移改变量为 ，则 H＝h+△x （2分） 根据力平衡可得 式中 为浸没浮筒的液体密度。 （2分） 代入上式，整理后便得 一般情况下， ，可得H≈h，从而被测液位H可表示为 （2分） 上式表明，当液位变化时，使浮筒产生位移，其位移量△x与液位高度H成正比关系。因此变浮力物位检测方法实质上就是将液位转换成敏感元件（在这里为浮筒）的位置。 应用信号变换技术可进一步将位移转换成电信号，配上显示仪表在现场或控制室进行液位指示或控制。在浮筒的连杆上安装一铁芯，可随浮筒一起上下移动，通过差动变压器使输出电压与位移成正比关系。（2分） 第七章 流速及流量的测量 1.毕托管 将测量的全压和静压用引出管引出，与差压计相接即可测量动压。实际应用的毕托管的 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 为： kp为速度校正系数，一般情况下毕托管在使用之前需要进行标定，以确定速度校正系数。 分类： （1）L形毕托管：标准形毕托管， （2）T形毕托管：迎着流体的开口端测量流体的总压， 背着流体的开口端测量流体的静压。一般用于测量含尘 浓度较高的空气流速，速度校正系数一般为0.83—0.87。 例如测量烟气流速。 节流原理 三．转子流量计 恒压降变截面 流量不同转子的高度不同 工作原理 （1）当压差ΔP对浮子产生向上的作用力与介质对浮子的浮力之和等于浮子重量时，浮子就处于平衡状态。 （2）随着流量的增加，差压ΔP增大，所以浮子上升。 （3）随着流量减少，差压ΔP减小，所以浮子下降， 电磁流量计 一、法拉第定律 当导体在磁场中切割磁力线时，将产生电动势，该电动势的大小与磁感应强度B、导体长度L、垂直于磁力线方向的运动速度成正比。若三者垂直， 二、工作原理 B—磁感应强度Gs D—管道直径 m —平均流速 m/s 三、变送器结构 外壳、磁轭、励磁线圈、电极、测量导管 注意： 1．为了防止磁力线被测量导管的管壁短路， 导管由非导磁的材料组成。 2．当采用导电材料作导管，测量导管与电 极之间需要加内衬。 四、特点及适用场合 测量精度高，一般为1.0级；可以测量 含有固体颗粒或纤维或带有腐蚀性的液体； 直管段要求低；被测液体需要导电。 样本举例：HDLDE 电磁流量计 广泛适用于石油、化工、冶金等领域，用于 电导率大于 5 us/cm 的导电液体的流量测量。     测量管内无活动及阻流部件，无压力损失，测量不受介质的密度、粘度、温度、压力和导电率变化的影响。 选用衬里材料及电极材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。低频矩形波励磁，不受工频及现场各种杂散干扰影响。 第八章 热量测量 热量及冷量的测量 以热量表为例。 Q＝∫Lm·△h·dt， 一、热量表的技术现状 1、流量传感器：主要包括叶轮式、超声波式和电磁式三种形式。 叶轮式流量传感器因其测量原理和结构相对简单，价格较低，在户用表中普遍采用。 国内外热量表叶轮式流量传感器对比 2、积算仪 3、配对温度传感器 目前应用的主要测温敏感元件有PT电阻、热敏电阻和新型半导体测温元件。 在热量表中常用的为PT1000、PT100和PT500作为配对温度传感器。 无论采用何种形式的温度传感器，都需要正确配对，满足最小测量温差的要求。 第九章 气体成分分析 氧化镐法 1．氧化镐 氧化镐在常温下具有单斜晶体结构。当温度升高到1500℃变为立方晶体，同时有7%的体积收缩。因此氧化镐晶体随着温度变化是不稳定的。在氧化镐晶体加入少量的氧化钙或氧化钇。在经过高温处理，则其晶体变为不随温度变化的萤石型立方晶体。 2．氧浓差电势 空气侧（正极）： 烟气侧（负极）： R——理想气体常数，R=8.314J/（mol·K）； T——气体的热力学温度，K； n——一个氧分子所得的电子数。n=4； F——法拉第常数，F=96487C/mol PA——参比气体（氧气）的氧分压； PB——烟气的氧分压。 若两侧气体的压力相同，则上式可写成 3．注意事项 （1）采取温度补偿或恒温装置； （2）使用中保持被测气体与参比气体压力相等； （3）保证被测气体与参比气体都有一定的流速。 （4）氧化镐材料致密性要好； （5）显示仪表必须具有很高的输入阻抗（因为氧化镐材料的阻抗很高）。 4．测量系统 � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� 传感器 � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� 变换器 显示装置 被测量 传输通道 � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Photoshop.Image.5 \s ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.DSMT4 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� 1 _1071646580.unknown _1229626603.unknown _1229779114.unknown _1229796149.unknown _1338280520.unknown _1338280805.unknown _1338280853.unknown _1338280768.unknown _1229796375.unknown _1229795929.unknown _1229795930.unknown _1229784687.unknown _1229769456.unknown _1229778571.unknown _1229779113.unknown _1229778394.unknown _1229626668.unknown _1229626748.unknown _1229626604.unknown _1175743684.unknown _1225089620.unknown _1229617980.unknown _1229618059.unknown _1225089680.unknown _1226923686.unknown _1225088987.unknown _1225089586.unknown _1175745098.psd _1175743834.unknown _1175743102.unknown _1175743562.unknown _1175743617.unknown _1175743683.unknown _1175743440.unknown _1175742962.unknown _1175743043.unknown _1071647055.unknown _1059760184.unknown _1071646499.unknown _1071646529.unknown _1071646556.unknown _1071646513.unknown _1059760242.unknown _1059760277.unknown _1059760207.unknown _1059759641.unknown _1059759658.unknown _1059759669.unknown _1059759647.unknown _1058513521.unknown _1058550218.unknown _1058550470.unknown _1058512791.unknown