建筑環(huán)境測(cè)試儀表

建筑環(huán)境測(cè)試儀表第一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二.溫標(biāo)1.攝氏溫標(biāo)定義為：水銀體膨脹是線性的，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是攝氏零度，沸點(diǎn)為100度，而將汞柱在這兩點(diǎn)間等分為100格，每等分格為攝氏1度。標(biāo)記為℃。2.華氏溫標(biāo)同上，純水冰點(diǎn)為32oF，沸點(diǎn)為212oF，兩點(diǎn)間等分180格，每等分格為華氏1度，標(biāo)記為oF?？梢杂校骸?（oF-32）×5/93.熱力學(xué)溫標(biāo)又稱絕對(duì)溫標(biāo)。是一種理想溫標(biāo)4.國(guó)際溫標(biāo)定義為：熱力學(xué)溫度（符號(hào)T）是基本的物理量，其單位為開爾文（符號(hào)為K），定義為水三相點(diǎn)的熱力學(xué)溫度的1/273.15。規(guī)定了17個(gè)溫標(biāo)定義固定點(diǎn)，還有基準(zhǔn)溫度計(jì)和插補(bǔ)公式。第二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六測(cè)量溫度的方法玻璃管液體溫度計(jì)固體膨脹式壓力式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫接觸法非接觸法測(cè)溫方法玻璃管液體溫度計(jì)固體膨脹式壓力式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫接觸法非接觸法測(cè)溫方法第三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六常用溫度測(cè)量?jī)x表熱膨脹式溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)熱電阻測(cè)溫儀表非接觸式測(cè)溫第四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三.玻璃液體溫度計(jì)1.原理2.結(jié)構(gòu)和類型棒式、內(nèi)標(biāo)式、外標(biāo)式3.特點(diǎn)：1）測(cè)量范圍廣，為-200~600℃2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格便宜，精確3）觀察、監(jiān)測(cè)不便。4）易損壞。4.讀數(shù)方法視線應(yīng)與溫標(biāo)垂直，水銀溫度計(jì)應(yīng)在凸面最高點(diǎn)讀數(shù)，水和無(wú)機(jī)液體溫度計(jì)應(yīng)在凹面最低點(diǎn)讀數(shù)。棒式溫度計(jì)刻度感溫包顯示變換傳感第五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六四.固體膨脹式溫度計(jì)1.雙金屬溫度計(jì)1）感溫元件2）測(cè)溫原理3）定義4）分類5）特點(diǎn)2.桿式溫度計(jì)精度低，體積大第六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六五.壓力式溫度計(jì)1.工作原理與結(jié)構(gòu)形式2.蒸氣壓力表式溫度計(jì)

1）原理

2）工作液體

3）結(jié)構(gòu)毛細(xì)管

4）特點(diǎn)第七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第五講熱電偶溫度計(jì)一.熱電偶的好處：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫范圍廣、準(zhǔn)確度高、熱慣性小、輸出為電信號(hào)、便于遠(yuǎn)傳與轉(zhuǎn)換等二.測(cè)溫原理由兩種不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組合成閉合回路，當(dāng)兩導(dǎo)體A與B相邊處溫度不同（θ>θ0）時(shí)，則回路中產(chǎn)生熱電效應(yīng)（也稱之為塞貝克效應(yīng)），所產(chǎn)生的電勢(shì)稱熱電勢(shì)EAB（θ，θ0

）。它由兩部分組成，即湯姆遜溫差電勢(shì)E(θ，θ0)和珀?duì)栙N電勢(shì)EAB。θ0θABEA(θ,θ0)EB(θ,θ0)EAB(θ)EAB(θ0)第八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六表面熱電偶第九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六熱電偶第十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六接觸電動(dòng)勢(shì)與溫差電動(dòng)勢(shì)一一一一一一一一一一一一一一一一一一+-一一一+-高溫低溫電子密度大電子密度小接觸電動(dòng)勢(shì)

溫差電動(dòng)勢(shì)第十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三.熱電偶的三大定律1.均值導(dǎo)體定律一種導(dǎo)體組合成閉合回路，無(wú)論是否顧在溫度梯度，均不能產(chǎn)生電勢(shì)。2.中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中加入第三種導(dǎo)體，只要插入導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)回路的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。3.中間溫度定律熱電偶在接點(diǎn)溫度A、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度A、C與C、B時(shí)的熱電勢(shì)之和。即EAB(θ,θ0)=EAB(θ,θn)+EAB(θn,θ)由此有統(tǒng)一的熱電偶分度表，可用補(bǔ)償導(dǎo)線代替貴重金屬。第十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六四.結(jié)構(gòu)形式種類型號(hào)等級(jí)使用范圍絲徑特點(diǎn)缺點(diǎn)鉑銠10-鉑正-負(fù)SⅠⅡ0~1300(1600℃）0.5mm物理化學(xué)性能穩(wěn)定，測(cè)量精度高熱電勢(shì)小，0.009mV/℃,靈敏度低。鎳鉻-鎳硅KⅠⅡⅢ-40~900(1300)氧化介質(zhì)0.3,0.5,0.8,1.0,1.2

1.5,2.0

2.5,3.2、mm化學(xué)穩(wěn)定，抗氧化，耐腐蝕，靈敏，線性好，復(fù)現(xiàn)性好，便宜。無(wú),0.04鎳鉻-銅鎳EⅠⅡⅢ0~600(900)還原性中性介質(zhì)0.3~3.2mm熱電勢(shì)大靈敏度高，價(jià)格低廉測(cè)溫上限不高，加工工藝較差。0.078銅-康銅T非標(biāo)ⅠⅡⅢ-200~200℃(300)0.5、0.8、1.2、1.6、2.0、3.2mm靈敏度高，低溫時(shí)精度高，價(jià)格低康銅復(fù)制性差第十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六T型（銅-康銅）熱電偶溫度范圍

-200~400℃型號(hào)I型-40~350℃，±0.5℃或者±0.4%II型

-40~350℃，±1℃或者±0.75%III型

-200~40℃，±0.5℃或者±1.5%如果參考端為0℃，則測(cè)量端為100℃時(shí)，熱電勢(shì)值為4.26mV。作為粗略估算，可以認(rèn)為在0~100℃范圍內(nèi)，電勢(shì)值隨測(cè)量端溫度線性變化。測(cè)量?jī)x器毫伏表（電位差計(jì)）第十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六五結(jié)構(gòu)型式1.普通型工業(yè)用熱電偶它由熱電極、絕緣瓷管、（接線盒、接線座、接線柱）和保護(hù)套管所組成。？材料2.鎧裝熱電偶?結(jié)構(gòu)？測(cè)量端形式？材料？?jī)?yōu)點(diǎn)：熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，耐高壓，耐沖擊，搞振動(dòng)，壽命長(zhǎng)，適用于各種工業(yè)測(cè)量。3.小慣性熱電偶？快速薄膜熱電偶特點(diǎn)4.其它熱電偶第十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六六.冷端補(bǔ)償方法1.冰浴法實(shí)驗(yàn)室用?廣口保溫瓶，(內(nèi)有冰塊混合，有兩只試管（試管直徑15mm，內(nèi)盛變壓器油)插入深度≤100mm，有蓋密封。結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)原理圖2.計(jì)算法在常溫下測(cè)量，測(cè)出熱電勢(shì)，用分度表查出常溫下的熱電勢(shì)，二者相加，用分度表掃求出溫度數(shù)值來(lái)。例3-1：用鎳鉻—鎳硅熱電偶測(cè)溫，熱電偶冷端溫度θn=25℃,EAB（θ,θn）=40.347mV，由分度表查得EAB(θn，0℃)=1.00mV，則：EAB(θ,0)=EAB（θ,θn)+EAB(θn,0℃)=40.347+1.00=41.347mV同樣，用分度表查得θ=1002℃。3.校正儀表機(jī)械零點(diǎn)法EAB（θ,θn)+EAB(θn,0℃)=EAB(θ,0)4.補(bǔ)償電橋法？？不平衡電橋？原理第十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六七.應(yīng)用1.熱電偶串聯(lián)提高測(cè)量精度，求微小溫度2.并聯(lián)求平均溫度3.反接直接求溫差，可間接求其它有關(guān)溫差的量值。主一++-+t1t2③

主一+-+_①+++②第十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六八.誤差對(duì)熱電偶儀表系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析?1.系統(tǒng)誤差1）.工具誤差與環(huán)境影響方面：2）.方法誤差方面：3）.測(cè)試人員誤差方面：??2.隨機(jī)誤差方面，不可消除的誤差因素：?3.粗大誤差方面：∴我們應(yīng)該合理地配置儀器設(shè)備進(jìn)行必要的測(cè)試、調(diào)試工作，還要注意合適的測(cè)量方法，配備合適的測(cè)量人員，一般應(yīng)該做到多次測(cè)量取平均值，同時(shí)應(yīng)注意保養(yǎng)和校驗(yàn)工作。當(dāng)然對(duì)于非精確測(cè)量，可以適當(dāng)放寬要求。第十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第六講熱電阻一.概述1.優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、使用方便等尤其是功率大，無(wú)冷端補(bǔ)償問(wèn)題，對(duì)于熱敏半導(dǎo)體溫度計(jì)，又沒(méi)有熱惰性大的缺點(diǎn)。2.原理是金屬（或半導(dǎo)體）的電阻隨著溫度的升高而升高（或降低），用顯示儀表測(cè)出熱電阻的電阻值，從而可得到與電阻值相應(yīng)的溫度值來(lái)。3.條件：（1）電阻溫度系數(shù)大；（2）復(fù)現(xiàn)性好，復(fù)制性強(qiáng)，互換性好；（3）電阻率大；（4）價(jià)格便宜，工藝性好。第十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二.分類1.金屬熱電阻

1)鉑電阻，為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻，性質(zhì)穩(wěn)定，常做基準(zhǔn)溫度計(jì)使用。測(cè)溫范圍為-200~500，電阻絲直徑d=0.05~0.07mm，電阻溫度系數(shù)小，為3.8~3.9×10-3，近線性，價(jià)格貴。Rθ=R0（1+Aθ+Bθ2）2)銅熱電阻-50~50℃,絲徑為0.1mm,線性，電阻溫度系數(shù)大，為43~43×10-3，價(jià)格廉。也容易制造。3)鎳熱電阻，-50~100℃，絲徑為0.5mm，線性較差，常用于空調(diào)系統(tǒng)中，其電阻溫度系數(shù)為6.3~6.7×10-31/℃。第二十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2).半導(dǎo)體溫度計(jì)1.半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)測(cè)量范圍為-100~300℃。有較大的負(fù)溫度系數(shù)，約為-2~6*10-2(1/℃),配用的二次儀表簡(jiǎn)單，靈敏度高，傳6感器體積小，構(gòu)造簡(jiǎn)單，可以測(cè)量點(diǎn)溫度和動(dòng)態(tài)溫度。缺點(diǎn)：測(cè)溫范圍較窄，溫度系數(shù)電阻變化呈非線性，復(fù)現(xiàn)性差，穩(wěn)定性差。結(jié)構(gòu)：珠形、桿形、片形等，測(cè)量線路彩不平衡電橋。第二十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.熱敏二極管溫度計(jì)原理：當(dāng)流過(guò)晶體管的電流恒定量，二極管P-N結(jié)因溫度變化而電壓隨著變化，由此可測(cè)溫。與熱敏電阻相比：有溫度與電壓的線性關(guān)系，更有-2.4mV/℃的靈敏和0.1℃的靈敏限，又成本低，重復(fù)性與穩(wěn)定性好。？？若給予硅電壓不整流器來(lái)恒定電流，或自制恒流源，則溫度的精度可達(dá)0.1℃，且易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。第二十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三構(gòu)造與誤差分析（略）1.構(gòu)造大部同熱電偶？也有不同之處2.誤差分析方法一致內(nèi)容大部相同，但不完全一樣。第二十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六鉑熱電阻測(cè)溫范圍

-200~650℃工業(yè)應(yīng)用

W(100℃)=1.387~1.390，標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻

W(100℃)≧1.3925命名

Pt10、Pt100、Pt500性能穩(wěn)定，重復(fù)性好，精度高阻值與溫度的關(guān)系近似線性較貴第二十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六銅熱電阻測(cè)溫范圍

-50~150℃性能穩(wěn)定阻值與溫度的關(guān)系呈線性關(guān)系較便宜銅容易加工提純第二十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六半導(dǎo)體熱敏電阻電阻溫度系數(shù)為負(fù)值測(cè)溫范圍-40~350℃

，不能用于350℃以上電阻溫度系數(shù)的絕對(duì)值比金屬熱電阻大10~100倍，電阻值比鉑熱電阻高1~4個(gè)數(shù)量級(jí)，可以采用精度較低的顯示儀表電阻溫度系數(shù)與溫度成反比，=-B/T2，電阻值隨溫度按指數(shù)曲線變化，Rt=Rt0exp(B/T)穩(wěn)定性及互換性差較便宜第二十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六熱電阻測(cè)溫電路平衡電橋測(cè)溫不平衡電橋測(cè)溫有源電橋式熱電阻數(shù)字儀表測(cè)溫有源四線制熱電阻測(cè)溫第二十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六四顯示儀表1.動(dòng)圈式指示儀表(配熱電阻，要求線路電阻5或2.5Ω）33VAC變壓器硅整流器測(cè)量電橋三線制熱敏電阻動(dòng)圈儀表第二十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六NS配熱電偶的動(dòng)圈式儀表外線路總電阻為15Ω熱電偶冷端補(bǔ)償電橋刻度表量程調(diào)整電阻限流電阻第二十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.電橋法1.平衡電橋二線制三線制G被測(cè)電阻G第三十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.不平衡電橋指示電橋不平衡時(shí)的電流對(duì)應(yīng)值電橋采用三線制，在下限值（電橋平衡）得到全補(bǔ)償，在其它點(diǎn)僅得到部分補(bǔ)償，已經(jīng)足夠。3.自動(dòng)平衡電橋被測(cè)熱電阻第三十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六平衡電橋二線法GR1R2R3RW2RW1Rtabcd電源電壓和穩(wěn)定性一般不影響測(cè)量結(jié)果如果不計(jì)RW隨溫度的變化，Rt與r1成線性關(guān)系RW隨溫度變化會(huì)引起測(cè)量誤差R0第三十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六不平衡電橋法RW2RW1RtdIR1R2R3abcI連續(xù)自動(dòng)顯示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜Rt與I成非線性關(guān)系電源電壓的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響，應(yīng)該使用穩(wěn)壓電源連接導(dǎo)線電阻隨溫度變化會(huì)引起測(cè)量誤差，三線接法可以削弱第三十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六4非接觸式測(cè)溫普朗克定律，即λ——波長(zhǎng)，mT——黑體的絕對(duì)溫度，Ke——自然對(duì)數(shù)的底數(shù)C1——第一輻射常數(shù)，其值為3.743×10-16W·㎡C2——第二輻射常數(shù)，其值為1.4387×10-2m·K第三十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六在3000K以下，波長(zhǎng)較短的可見光范圍內(nèi)，可用維恩公式，其誤差不超過(guò)1%。單色輻射強(qiáng)度峰值處的波長(zhǎng)和溫度T之間的關(guān)系

第三十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六絕對(duì)黑體的全輻射定律若要得到波長(zhǎng)λ從0～∞之間全部輻射能量的總和，可把Ebλ對(duì)λ(0～∞)進(jìn)行積分即全輻射能量為

——斯蒂芬－玻爾茲曼常數(shù)，等于4.96×10-8絕對(duì)黑體的全輻射能量和絕對(duì)溫度的四次方成正比。

第三十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六實(shí)際物體的光譜輻射出射度于溫度、波長(zhǎng)的關(guān)系為

——波長(zhǎng)λ下實(shí)際物體的光譜輻射強(qiáng)度

——實(shí)際物體在波長(zhǎng)λ下的光譜發(fā)射率（黑度）。把公式代入，即：實(shí)際物體全部光譜輻射強(qiáng)度總和為第三十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)就是利用受熱物體的單色輻射強(qiáng)度（在可見光范圍）隨溫度升高而增長(zhǎng)的原理來(lái)進(jìn)行高溫測(cè)量的儀表。當(dāng)物體的黑度系數(shù)ελ越小，則亮度溫度與真實(shí)溫度間的差別也就越大。因?yàn)?＜ελ＜1，因此測(cè)得物體的亮度溫度始終低于其真實(shí)溫度。缺：測(cè)溫準(zhǔn)確度比熱電偶熱電阻低，構(gòu)造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、不能測(cè)內(nèi)部溫度第三十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六光學(xué)溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)和影響因素

（1）光學(xué)溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)光學(xué)系統(tǒng)電測(cè)系統(tǒng)（2）光學(xué)高溫計(jì)的影響因素非黑體的影響中間介質(zhì)的影響應(yīng)盡量做到不在反射光很強(qiáng)的地方進(jìn)行測(cè)量，否則要產(chǎn)生誤差。第三十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六全輻射高溫計(jì)構(gòu)造和原理全輻射高溫計(jì)是根據(jù)全輻射定律制作的溫度計(jì)。使用全輻射高溫計(jì)的注意事項(xiàng)全輻射體的發(fā)射率ε隨物體的成分、表面狀態(tài)、輻射條件和溫度的不同而不同，因此應(yīng)盡可能準(zhǔn)確地確定被測(cè)物體的ε，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。被測(cè)物體與高溫計(jì)之間的距離L和被測(cè)物體的直徑D之比（L/D）有一定的限制。使用時(shí)環(huán)境溫度不宜太高，否則會(huì)引起熱電堆參比端溫度升高而增加測(cè)量誤差。第四十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六光電高溫計(jì)光電高溫計(jì)依據(jù)的是光譜輻射亮度的原理，采用光電器件作為儀表的感受元件，替代人眼來(lái)感受輻射源的亮度變化，并轉(zhuǎn)換成與亮度成比例的電信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于被測(cè)物體的溫度。

優(yōu)：可以自動(dòng)平衡亮度、自動(dòng)連續(xù)記錄被測(cè)溫度示值缺：更換反饋燈或光電器件時(shí)，必須對(duì)整個(gè)儀表進(jìn)行重新調(diào)整和刻度第四十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六紅外測(cè)溫儀紅外測(cè)溫儀表是一種測(cè)溫上限較低的儀表，可測(cè)量0～400℃范圍的溫度。紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、信號(hào)處理放大部分及顯示儀表等部分組成。第四十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.3溫度測(cè)量?jī)x表的選用和校驗(yàn)溫度儀表的選用根據(jù)生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)所要求的測(cè)量范圍、允許的誤差，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)儀表功能的要求根據(jù)儀表的工作條件正確安裝測(cè)溫元件正確選擇具有代表性的測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)溫元件應(yīng)插入被測(cè)物的足夠深度；要有合適的保護(hù)措施第四十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星