建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù) 第4版 課件 Chapter 3 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理、Chapter 4 溫度測(cè)量

建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)第三章測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理BuiltEnvironmenttestingtechnology12第三章測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理概述誤差分類(lèi)誤差合成與分配數(shù)據(jù)處理1．掌握測(cè)量誤差的概念及測(cè)量系統(tǒng)的選擇方法

2．了解測(cè)量誤差的分類(lèi)及誤差的性質(zhì)3．了解測(cè)量誤差的來(lái)源4．掌握測(cè)量誤差的評(píng)價(jià)指標(biāo)及數(shù)據(jù)的處理方法

本章目標(biāo)3在實(shí)際測(cè)量中，由于測(cè)量?jī)x器不準(zhǔn)確、測(cè)量手段不完善、環(huán)境影響、測(cè)量操作不熟悉及工作疏忽等因素，導(dǎo)致測(cè)量?jī)x表的測(cè)量值與被測(cè)量的真值之間會(huì)存在一定的差值，這個(gè)差值成為測(cè)量誤差。說(shuō)明：真值是指需要測(cè)量的物理量所具有的客觀存在的量值，是無(wú)法測(cè)得的。在實(shí)際測(cè)量中常用高精度的測(cè)量值或平均值代表真值。1.測(cè)量誤差的概念43.1概述（1）絕對(duì)誤差：測(cè)量值X和真值X0之差為絕對(duì)誤差。記為：

反映測(cè)量值與真值的偏離程度和方向。

（2）相對(duì)誤差：測(cè)量的絕對(duì)誤差和真值的比值。記為：

反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確程度。2.誤差的表示方法53.1概述（3）測(cè)量?jī)x表的基本誤差：

=最大絕對(duì)誤差量程×100%

（4）測(cè)量?jī)x表的允許誤差：儀器的基本誤差不應(yīng)超過(guò)某一規(guī)定值，這一規(guī)定值稱(chēng)為儀表的允許誤差。62.誤差的表示方法3.1概述基本誤差不應(yīng)超過(guò)允許誤差；允許誤差去掉百分號(hào)的值為儀表的精度等級(jí)。對(duì)于同一精度儀表，窄量程儀表產(chǎn)生的絕對(duì)誤差小于寬量程儀表的絕對(duì)誤差。絕對(duì)誤差基本誤差相對(duì)誤差允許誤差基本誤差是系統(tǒng)誤差的一種；儀表精度只用于估計(jì)基本誤差盡可能選擇量程較小的儀表，

使測(cè)量值在滿(mǎn)刻度的2/3左右精度72.誤差的表示方法3.1概述例2：某臺(tái)測(cè)溫儀表的標(biāo)尺范圍0~500℃，精度等級(jí)為1.0級(jí)，已知校驗(yàn)時(shí)其最大絕對(duì)誤差值為6℃，問(wèn)該儀表是否合格？解：∵δj>δk，∴不合格該儀表實(shí)際精度等級(jí)為1.5級(jí)。例1：儀表1:量程范圍0～500℃,0.5級(jí)；

儀表2:量程范圍0～100℃,1.0級(jí)。儀表選擇時(shí)，在滿(mǎn)足測(cè)試要求的前提下，盡可能選擇小量程的儀表。83.1概述例3：某臺(tái)0~1000℃的溫度顯示儀表，工藝上要求指示誤

差不超過(guò)7℃，問(wèn)如何確定儀表的精度等級(jí)？解：

選擇0.5級(jí)的儀表可滿(mǎn)足要求。小結(jié)根據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)，判斷儀表是否合格：δj≤δk(基本誤差不超過(guò)允許誤差)根據(jù)工藝要求，選擇儀表精度等級(jí)：δk≤δ’j(允許誤差不超過(guò)要求的誤差)（精度等級(jí)：0.005、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）93.1概述例4：欲測(cè)量約90V的電壓，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有0.5級(jí)0～300V和1.0級(jí)0～100V的電壓表，試問(wèn)選擇哪一種電壓表測(cè)量最好。

【解】用0.5級(jí)0～300V測(cè)量，相對(duì)誤差：用1.0級(jí)0～100V測(cè)量，相對(duì)誤差：如果量程選擇適當(dāng)，1.0級(jí)儀表進(jìn)行測(cè)量比0.5級(jí)儀表測(cè)量可能更準(zhǔn)確。小結(jié)已知量程與精度，對(duì)比儀表性能：計(jì)算相對(duì)誤差或絕對(duì)誤差大小。103.1概述課堂測(cè)驗(yàn)111、測(cè)量某一管道的壓力P1=0.235MPa，誤差為?P1=0.002MPa；測(cè)量另一管道的壓力P2=0.855MPa，誤差為?P2=0.004MPa。試問(wèn)哪一個(gè)壓力的測(cè)量效果好？2、測(cè)量某一管道壓力0.832MPa，其測(cè)量值的相對(duì)誤差要求不超過(guò)2.0％。現(xiàn)有精度2.0級(jí)、1.0級(jí)、1.0級(jí)三個(gè)壓力測(cè)量?jī)x表，測(cè)量范圍分別為0～1.0MPa、0～1.5MPa、0～2.0MPa，試問(wèn)選用哪塊表較合適？12課堂測(cè)驗(yàn)1、答：相對(duì)誤差越小，精度越高。相對(duì)誤差為：0.002/0.235×100%=0.851%；0.004/0.855×100%=0.468%。第二個(gè)壓力值測(cè)得的示值相對(duì)誤差更小。因此，第二個(gè)測(cè)量精度高，測(cè)量效果好。13課堂測(cè)驗(yàn)2、答：由題可得，其允許最大誤差?X=2.0%×0.832=0.01664MPa；分別計(jì)算這三個(gè)儀表的測(cè)量誤差：精度等級(jí)為2.0級(jí)的測(cè)量?jī)x表的最大絕對(duì)誤差?Xmax1=2.0%×1=0.02MPa；精度等級(jí)為1.0的測(cè)量?jī)x表的最大誤差?Xmax2=1.0%×1.5=0.015MPa；精度等級(jí)為1.0的測(cè)量?jī)x表的最大誤差?Xmax3=1.0%×2=0.02MPa。因此，精度等級(jí)為1.5的測(cè)量?jī)x表更合適。按測(cè)量誤差的性質(zhì)分：1）系統(tǒng)誤差確定系統(tǒng)誤差不確定系統(tǒng)誤差2）隨機(jī)誤差/偶然誤差服從正態(tài)分布，可用概率統(tǒng)計(jì)方法處理。3）粗大誤差測(cè)量人員粗心大意、操作不當(dāng)?shù)仍斐伞闹祷虍惓Ｖ敌拚烙?jì)剔除143.2誤差分類(lèi)誤差的分類(lèi)和鑒別方法分類(lèi)誤差產(chǎn)生的原因誤差的鑒別系統(tǒng)誤差儀器結(jié)構(gòu)不良；周?chē)h(huán)境的改變測(cè)量值總往一個(gè)方向偏，或呈周期性變化；誤差的大小和符號(hào)幾乎相同隨機(jī)誤差某種難以控制的偶然因素造成誤差不會(huì)超出一定的范圍；絕對(duì)值小的誤差比絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多；絕對(duì)值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)機(jī)會(huì)相同；比真值大的測(cè)量值與比真值小的測(cè)量值出現(xiàn)的概率相等粗大誤差粗心或操作不當(dāng)造成測(cè)量結(jié)果與事實(shí)不符；認(rèn)真操作可以消除153.2誤差分類(lèi)①校準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器。②恰當(dāng)選擇儀器的量程和精確度。③完善實(shí)驗(yàn)原理。④進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，求其平均值。⑤以圖像法代替公式法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。⑥改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。減小誤差的方法163.2誤差分類(lèi)

無(wú)系統(tǒng)誤差，測(cè)量正確度高。（如圖２.2ａ所示）。

存在恒定系統(tǒng)誤差，誤差大小和方向不變。（如圖2.2b所示）。

存在累增（減）系統(tǒng)誤差。隨著測(cè)量時(shí)間的增加，誤差變大（?。境示€(xiàn)性變化。（如圖2.2ｃ所示）。存在周期性系統(tǒng)誤差，誤差大小和符號(hào)有規(guī)律地周期變化。（如圖2.2ｄ所示）。系統(tǒng)誤差的性質(zhì)173.2誤差分類(lèi)單峰性——絕對(duì)值小的誤差比絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，即誤差的概率與誤差的大小有關(guān)。對(duì)稱(chēng)性——絕對(duì)值相等的正誤差或負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)相當(dāng)，即誤差的概率相同。有界性——極大的正誤差或負(fù)誤差出現(xiàn)的概率都非常小，即大的誤差一般不會(huì)出現(xiàn)，誤差落[-3,3]的概率為0.9973。低償性——隨著測(cè)量次數(shù)n→∞，偶然誤差的算術(shù)平均值趨近于零。隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布規(guī)律，特征如下：隨機(jī)誤差的基本特征183.2誤差分類(lèi)稱(chēng)為高斯誤差分布定律，亦稱(chēng)為誤差方程。式中，σ為標(biāo)準(zhǔn)誤差。曲線(xiàn)下面的面積對(duì)應(yīng)誤差在不同區(qū)間出現(xiàn)的概率。由概率知識(shí)可知：誤差出現(xiàn)在±σ內(nèi)的概率為68.3％，出現(xiàn)在±2σ內(nèi)的概率為95.5％，而出現(xiàn)在±３σ內(nèi)的概率為99.7％。因此，當(dāng)誤差大于3σ的，可以認(rèn)為是由于過(guò)失誤差或?qū)嶒?yàn)條件變化未被發(fā)覺(jué)等原因引起的，應(yīng)予以舍棄。這種判斷可疑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的原則稱(chēng)為３σ準(zhǔn)則?？梢捎^測(cè)值的舍棄式中σ——標(biāo)準(zhǔn)誤差，

e——自然對(duì)數(shù)的底。隨機(jī)誤差的基本特征3.2誤差分類(lèi)δf(δ)①δ絕對(duì)值越小，愈大，說(shuō)明絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的概率大。②大小相等符號(hào)相反的誤差出現(xiàn)的概率相等。③σ愈小，正態(tài)分布曲線(xiàn)愈尖銳，σ愈大，正態(tài)分布曲線(xiàn)愈平緩。說(shuō)明σ反映了測(cè)量的精密度。隨機(jī)誤差的基本特征203.2誤差分類(lèi)儀器、工具誤差；人員誤差；外界環(huán)境誤差；方法誤差；如：某人使用某種儀器根據(jù)某種方法在某種環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量。人員誤差儀器誤差方法誤差環(huán)境影響誤差測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因213.2誤差分類(lèi)

在對(duì)某一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，由于隨機(jī)誤差的存在，其測(cè)量結(jié)果會(huì)各不相同，只能對(duì)其真值作最佳估算，即所謂的最優(yōu)概值。

標(biāo)準(zhǔn)誤差：極限誤差：測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)誤差：設(shè)n個(gè)測(cè)量值為x1、x2……xn，則這組測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)誤差σ等于式中—?dú)埐罨蚴Ｓ嗾`差，，稱(chēng)為此式稱(chēng)貝塞爾公式。根據(jù)它可以由剩余誤差求測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)誤差。貝塞爾公式1.測(cè)量誤差的評(píng)價(jià)指標(biāo)223.3誤差合成與分配服從正態(tài)分布的直接測(cè)量值的最優(yōu)概值就是這組測(cè)量列的算術(shù)平均值

，可以推得算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差。算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差：1.測(cè)量誤差的評(píng)價(jià)指標(biāo)233.3誤差合成與分配測(cè)量的極限誤差：

從概率論中得知，隨機(jī)誤差落在〔－3σx，3σx〕區(qū)間內(nèi)概率為99.7％，而落在外面的只有0.3％，即每測(cè)得1000次其誤差絕對(duì)值大于3σ的次數(shù)僅有3次。

因此，在有限次的測(cè)量中，就認(rèn)為不出現(xiàn)大于3σ的誤差。故把3σ定為極限誤差。當(dāng)在測(cè)量中出現(xiàn)絕對(duì)值大于3σ的誤差測(cè)量值，就認(rèn)為該測(cè)量值屬于粗大誤差，而予以剔除。工程意義1.測(cè)量誤差的評(píng)價(jià)指標(biāo)243.3誤差合成與分配

最優(yōu)概值的極限誤差1.測(cè)量誤差的評(píng)價(jià)指標(biāo)253.3誤差合成與分配隨機(jī)誤差的合成：

隨機(jī)誤差的合成，經(jīng)常采用標(biāo)準(zhǔn)差合成。若測(cè)量結(jié)果中有q個(gè)彼此獨(dú)立的隨機(jī)誤差，各單次測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)方差分別是，則q個(gè)獨(dú)立隨機(jī)誤差的綜合效應(yīng)是它們方和根，綜合后誤差的標(biāo)準(zhǔn)差為：在計(jì)算綜合誤差時(shí)，經(jīng)常用極限誤差合成，只要測(cè)量的次數(shù)足夠多，可按正態(tài)分布來(lái)處理，極限誤差為：合成后的極限誤差：

2.誤差的合成263.3誤差合成與分配

確定系統(tǒng)誤差的合成：①代數(shù)合成法：已知各系統(tǒng)誤差的分量的大小及符號(hào)，可采用各分量的代數(shù)和求得總系統(tǒng)誤差，即

又稱(chēng)已定系統(tǒng)誤差，是指測(cè)量誤差的大小、方向和變化規(guī)律是可以掌握的。只要是已定的系統(tǒng)誤差，都應(yīng)當(dāng)用代數(shù)的方法計(jì)算其合成誤差。

當(dāng)系統(tǒng)誤差純屬于定值系統(tǒng)誤差（大小和符合確定）時(shí)，可直接將大小相等、負(fù)荷相反的量修正測(cè)試結(jié)果，修正后該些項(xiàng)就不存在了。2.誤差的合成3.3誤差合成與分配27

②絕對(duì)值合成法：在測(cè)量中只能估計(jì)出各系統(tǒng)誤差分量的數(shù)值大小，但不能確定其符號(hào)時(shí)，可采用最保守的合成方法，絕對(duì)值合成法。

確定系統(tǒng)誤差的合成：2.誤差的合成283.3誤差合成與分配

③

方和根合成法：在測(cè)量中只能估計(jì)出各系統(tǒng)誤差分量的數(shù)值大小，但不能確定其符號(hào)時(shí)，且系統(tǒng)誤差分量又比較多（m>10），誤差分量可以相互抵消一部分。采用絕對(duì)值估計(jì)過(guò)大。

確定系統(tǒng)誤差的合成：2.誤差的合成293.3誤差合成與分配

①

系統(tǒng)不確定度線(xiàn)性相加，得到總的不確定度，即：會(huì)將誤差估計(jì)過(guò)大，一般在p≤9時(shí)，才能應(yīng)用此方法。②

方和根合成法：當(dāng)p＞10時(shí)，可采用方和根合成法。

不確定系統(tǒng)誤差又稱(chēng)未定系統(tǒng)誤差，指測(cè)量誤差既具有系統(tǒng)誤差可知的一面，又具有不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)誤差一面。

不確定系統(tǒng)誤差的合成：2.誤差的合成303.3誤差合成與分配

由系統(tǒng)誤差不確定度ei算出標(biāo)準(zhǔn)差σi,再取方和根合成，即：為置信系數(shù)。在一般科學(xué)與工程領(lǐng)域不確定系統(tǒng)誤差項(xiàng)q很少超過(guò)10，所以，對(duì)不確定系統(tǒng)誤差采用線(xiàn)形相加法比較合適。

隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的合成：

在測(cè)量結(jié)果中，一般既有隨機(jī)誤差又有系統(tǒng)誤差，其綜合誤差如下：

不確定系統(tǒng)誤差的合成：2.誤差的合成313.3誤差合成與分配

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有許多量是無(wú)法直接測(cè)量的，只能通過(guò)直接測(cè)量后，在進(jìn)行函數(shù)計(jì)算才能確定。由直接測(cè)量量代入公式計(jì)算得到的結(jié)果稱(chēng)為間接測(cè)量，由于直接測(cè)量存在誤差，因此由計(jì)算得到的間接測(cè)量量也存在誤差，這就是誤差傳遞。

研究間接測(cè)量誤差，就要分析直接測(cè)量的誤差量是怎樣通過(guò)已知的函數(shù)關(guān)系傳遞到間接測(cè)量結(jié)果中的？應(yīng)該怎樣估計(jì)間接測(cè)量值的誤差？

3.間接測(cè)量的誤差傳遞323.3誤差合成與分配

函數(shù)系統(tǒng)誤差的傳遞公式為獨(dú)立的測(cè)量量；為待測(cè)物理量。在直接測(cè)量存在誤差時(shí)，將使間接測(cè)量具有誤差，其關(guān)系式為：如果函數(shù)連續(xù)且可微，則可將上式用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，取一階近似，成為式中

函數(shù)誤差；各直接測(cè)量值的誤差；各個(gè)誤差的傳遞系數(shù)。3.間接測(cè)量的誤差傳遞333.3誤差合成與分配函數(shù)的一般形式為，各個(gè)測(cè)量量都進(jìn)行了n次測(cè)量。如果對(duì)間接測(cè)量的測(cè)量列同直接測(cè)量一樣定義測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)誤差，有：式中

函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤差；直接測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)誤差；稱(chēng)為隨機(jī)誤差傳遞公式。為真值則

函數(shù)隨機(jī)誤差的傳遞公式3.間接測(cè)量的誤差傳遞343.3誤差合成與分配

等作用分配誤差

誤差分配是在已知總誤差的前提下，合理分配各誤差分量的問(wèn)題。當(dāng)規(guī)定了間接測(cè)量的總誤差不能超過(guò)某一規(guī)定值時(shí)，可以利用誤差傳遞公式來(lái)求各測(cè)量量的誤差允許值，從而滿(mǎn)足間接測(cè)量誤差的要求。誤差分配一般按以下方法進(jìn)行：等作用原則就是認(rèn)為各個(gè)部分誤差對(duì)函數(shù)誤差的影響相等，則；如各直接測(cè)量量的誤差滿(mǎn)足上式，則所有的間接誤差不會(huì)超過(guò)允許誤差的給定值。4.間接測(cè)量的誤差分配353.3誤差合成與分配

按可能性調(diào)整誤差

按等作用原則分配誤差可能會(huì)出現(xiàn)不合理的情況。這是因?yàn)橛?jì)算出來(lái)的各個(gè)局部誤差都相等，對(duì)于其中有的測(cè)量量要保證它的測(cè)量誤差不超過(guò)允許范圍是比較容易實(shí)現(xiàn)的。而對(duì)于其中另外的測(cè)量量由于要求的測(cè)量誤差太小，勢(shì)必要采用高精度儀表，獲增大測(cè)量次數(shù)及成本代價(jià)，或技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn)。

因此，在等作用原則分配誤差的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。對(duì)難以實(shí)現(xiàn)的測(cè)量誤差項(xiàng)適當(dāng)擴(kuò)大，對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的縮小。4.間接測(cè)量的誤差分配363.3誤差合成與分配誤差調(diào)整后，應(yīng)按照誤差合成公式計(jì)算實(shí)際誤差；若超出給定的允許誤差范圍，應(yīng)選擇可能縮小的誤差項(xiàng)再進(jìn)行縮??；若實(shí)際總誤差較小，可適當(dāng)擴(kuò)大難以實(shí)現(xiàn)的誤差項(xiàng)的誤差，合成后與要求的總誤差進(jìn)行比較，直至滿(mǎn)足要求。

驗(yàn)算調(diào)整后的總誤差4.間接測(cè)量的誤差分配373.3誤差合成與分配【例題】試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的散熱器熱工性能實(shí)驗(yàn)裝置，利用下式計(jì)算散熱量：設(shè)計(jì)工況為：

，要求測(cè)量誤差不大于10％，需要如何配置儀表?！窘狻竣俑鶕?jù)誤差傳遞公式，寫(xiě)出相對(duì)誤差關(guān)系式。由題意可知，這是間接測(cè)量問(wèn)題，直接測(cè)量參數(shù)為熱水流量Ｗ和進(jìn)出口水溫t1，t2。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)W，t1，t2是相互獨(dú)立且為正態(tài)誤差分布，ρ，c為常量，誤差為0。根據(jù)誤差傳遞公式可以寫(xiě)出：依正態(tài)分布寫(xiě)成誤差限，兩邊除以Q2，則：383.3誤差合成與分配②將題意給定的總誤差分解，初步估計(jì)直接測(cè)量誤差限。由題意已知，要求測(cè)量的誤差限：故應(yīng)滿(mǎn)足：顯然，可能有無(wú)窮多解。根據(jù)誤差等作用原則。令：則：以此作為初選儀表的依據(jù)。393.3誤差合成與分配③配置測(cè)量?jī)x器。現(xiàn)有測(cè)量范圍為40～400L/h，精度為1.5級(jí)的浮子流量計(jì)，可用于水流量的測(cè)量；還有0～100℃，允許誤差為1℃的玻璃水銀溫度計(jì)，用于測(cè)量水溫。首先，判斷可能的測(cè)量誤差：流量誤差：根據(jù)所給的條件，上述浮子流量計(jì)的最大測(cè)量誤差為：在設(shè)計(jì)工況下，流量為50L/h時(shí)，該流量計(jì)的相對(duì)誤差最大值為：超出按照誤差等作用原則給出的初選指標(biāo)Ｄ≤5.8％，應(yīng)重新選擇精度更高儀表。溫度測(cè)量：根據(jù)所給的條件，設(shè)計(jì)工況規(guī)定的溫差t1-t2＝25℃，則溫差測(cè)量的相對(duì)誤差為：403.3誤差合成與分配溫差測(cè)量的相對(duì)誤差沒(méi)有超出初選的指標(biāo)。如果按照這種儀器配置，總誤差將為12.2％，不滿(mǎn)足要求。為此，重新選用40～400L/h的浮子流量計(jì)，使其精度提高為1.0級(jí)。這時(shí)，流量的最大測(cè)量誤差為：

該流量計(jì)的相對(duì)誤差最大值為：較初選指標(biāo)略高，但考慮到溫度測(cè)量精度的余量，仍可能滿(mǎn)足精度。進(jìn)行復(fù)核結(jié)果：符合設(shè)計(jì)要求，故選用儀表可用。413.3誤差合成與分配

有效數(shù)字概念

有效數(shù)字是由準(zhǔn)確數(shù)字和存疑數(shù)字組成，存疑數(shù)字一般只取一位。（1）在第一位非0數(shù)字左邊的“0”不是有效數(shù)字，而在非0數(shù)字中間的“0”和右邊的“0”是有效數(shù)字。（2）有效數(shù)字與測(cè)量誤差的關(guān)系：一般規(guī)定誤差不超過(guò)有效數(shù)字末位單位數(shù)字的一半。因此有效數(shù)字的末位數(shù)字位為“0”時(shí)，不能隨意刪除。（3）若用“10”的方冪來(lái)表示數(shù)據(jù)，則“10”的方冪前面的數(shù)字都是有效數(shù)字。（4）有效數(shù)字不能因選用的單位變化而改變。1.數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)423.4數(shù)據(jù)處理有效數(shù)字舉例二位0.00101.51.2×103三位32.0540±72.30×103四位31.033.551732.0五位2139.062.0011.2000六位121.0541.2661472.5000433.4數(shù)據(jù)處理

有效數(shù)字概念

有效數(shù)字是由準(zhǔn)確數(shù)字和存疑數(shù)字組成，存疑數(shù)字一般只取一位。1.數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)

數(shù)據(jù)的舍入規(guī)則，當(dāng)只需要N位有效數(shù)字時(shí)，對(duì)N+1位及其后面各位數(shù)字就要根據(jù)舍入規(guī)則進(jìn)行處理，規(guī)則有：（1）“四舍六入”：（2）當(dāng)N+1位為5時(shí)，看N位的奇偶性，偶數(shù)后面舍棄，奇數(shù)N+1。3.1416→3.14

2.7384→2.74

9.376→9.38

124.5→124

0.5234→0.523

1.335→1.34“四舍六入，五湊雙”儀器儀表精度，只入不舍，0.0316—0.04443.4數(shù)據(jù)處理

有效數(shù)字概念1.數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)我們對(duì)有效數(shù)字的運(yùn)算作如下規(guī)定：（1）在加減計(jì)算中，有兩種方法：方法一：先將各數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)處理成與小數(shù)點(diǎn)后有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)據(jù)相同后再進(jìn)行計(jì)算。例如：將24.65，0.0082，1.632三個(gè)數(shù)字相加時(shí)，應(yīng)寫(xiě)為：

24.65+0.01+1.63=26.29方法二：先將各數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)處理成比小數(shù)點(diǎn)后最少有效數(shù)字多一位的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行計(jì)算，最終取最少小數(shù)位。

例如：先最多保留為三位小數(shù)再相加，應(yīng)寫(xiě)為：24.65+0.008+1.632=26.291.數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)

有效數(shù)字運(yùn)算453.4數(shù)據(jù)處理（3）其他運(yùn)算。乘方，開(kāi)方的有效數(shù)字與原數(shù)的有效數(shù)字多一位。如：（2）在乘除運(yùn)算中，先將各數(shù)據(jù)處理成與有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)據(jù)相同或多一位后再進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)算結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)也應(yīng)處理成與有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)據(jù)相同。例如：0.0121×25.64×1.05782應(yīng)寫(xiě)成0.0121×25.6×1.06=0.328。上例說(shuō)明，雖然這三個(gè)數(shù)的乘積為0.32818231，但只應(yīng)取其積為0.328。463.4數(shù)據(jù)處理1.數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)

有效數(shù)字運(yùn)算測(cè)得一組數(shù)據(jù)具體處理過(guò)程如下：①求出直接測(cè)量量的最優(yōu)概值：直接測(cè)量最優(yōu)概值為該組測(cè)量值的算術(shù)平均值：②計(jì)算每一測(cè)量量的剩余誤差：

③計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差：2.直接測(cè)量值的整理473.4數(shù)據(jù)處理④判斷有誤異常數(shù)據(jù)：如果測(cè)量中出現(xiàn)剩余誤差予以剔除.重復(fù)上述工作，直至無(wú)異常為止⑤計(jì)算算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差：

⑥寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果的表達(dá)形式：

（置信度為68.3%）

（置信度為99.7%）2.直接測(cè)量值的整理483.4數(shù)據(jù)處理例題：對(duì)某未知電阻進(jìn)行了15次測(cè)量，測(cè)量值如下表所示，求最優(yōu)概值及誤差。序號(hào)1105.30.090.00812104.94-0.270.07293105.630.420.17644105.240.030.00095104.86-0.350.12256104.97-0.240.05767105.350.140.01968105.16-0.050.00259105.710.500.250010104.70-0.510.260111105.360.150.022512105.210.000.000013105.19-0.020.000414105.210.000.000015105.320.110.0121∑1578.1501.00563.4數(shù)據(jù)處理【解】（1）計(jì)算被測(cè)量的最優(yōu)概值：

（2）計(jì)算每一測(cè)量值的剩余誤差，如表中所示；

（3）計(jì)算被測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)誤差：503.4數(shù)據(jù)處理

（4）根據(jù)：判別有無(wú)的情況，查表得無(wú)；

（5）計(jì)算最優(yōu)概值（平均值）的標(biāo)準(zhǔn)誤差：

（6）測(cè)試結(jié)果的表達(dá)形式：

（置信度為68.3%）；

（置信度為99.7%）；513.4數(shù)據(jù)處理

（1）計(jì)算間接測(cè)量的最優(yōu)概值：

間接測(cè)量值的最優(yōu)概值可以把各直接測(cè)量的自變量的最優(yōu)概值代到函數(shù)式中求得，即：

（2）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差：隨機(jī)誤差傳遞公式3.間接測(cè)量值的整理523.4數(shù)據(jù)處理

根據(jù)直接測(cè)量或間接測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)，通過(guò)求解聯(lián)立方程組以求得未知的數(shù)值，稱(chēng)為組合測(cè)量。組合測(cè)量數(shù)據(jù)處理常用最小二乘法。最小二乘法(LS)核心原則是測(cè)量值殘差的平方和最小。（最小平方法）①設(shè)所測(cè)的未知量有m個(gè)：，各次測(cè)量值是的函數(shù)組合，且每次測(cè)量的組合可能不同。如果進(jìn)行了n次測(cè)量，得到的測(cè)量列{yi}：4.組合測(cè)量值的整理533.4數(shù)據(jù)處理如非線(xiàn)性，利用泰勒公式展開(kāi)并取線(xiàn)性部分，將其線(xiàn)性化。一般說(shuō)來(lái)，互相獨(dú)立含有m個(gè)未知量的n個(gè)方程，當(dāng)：

n<m，即方程個(gè)數(shù)小于未知量的個(gè)數(shù)時(shí)，則上方程組有無(wú)限多個(gè)解。說(shuō)明由于測(cè)量的次數(shù)不夠，沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)來(lái)求解未知量。

n=m，即方程個(gè)數(shù)等于未知量的個(gè)數(shù)時(shí)，則上方程組有唯一的一組解。

n>m，即方程個(gè)數(shù)大于未知量的個(gè)數(shù)時(shí)，一般可以把方程分成兩部分。②這里未知量的組合法即函數(shù)是已知的，并常把它當(dāng)做線(xiàn)形的，即令4.組合測(cè)量值的整理3.4數(shù)據(jù)處理③對(duì)于測(cè)量列而言，如果求得的最優(yōu)概值：那么測(cè)量列{yi}的殘差為：利用最小二乘法，使測(cè)量值殘差的平方和最小，即：④為求得最小值，只要求出它對(duì)各未知量的一階偏導(dǎo)數(shù)，并令其為0，

得：4.組合測(cè)量值的整理553.4數(shù)據(jù)處理⑤整理得到方程組：

方程組在最小二乘法中稱(chēng)為正規(guī)方程組。求解可以用代數(shù)的方法進(jìn)行。4.組合測(cè)量值的整理563.4數(shù)據(jù)處理重點(diǎn)內(nèi)容：誤差的概念及測(cè)量系統(tǒng)的選擇方法、測(cè)誤差分類(lèi)及性質(zhì)、數(shù)據(jù)處理。重點(diǎn)公式：

的應(yīng)用。難點(diǎn)：對(duì)δJ引入的理解（舉例說(shuō)明，并歸納小結(jié)）誤差的合成與傳遞要求：了解誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因；根據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)能確定儀表的精度等級(jí)；誤差的合成方法；直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量的整理。總結(jié)571第四章溫度測(cè)量BuiltEnvironmenttestingtechnology建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)第四章溫度測(cè)量溫度測(cè)量概述常用溫度測(cè)量?jī)x表(熱膨脹式溫度計(jì)，熱電偶測(cè)溫，熱電阻測(cè)溫，輻射測(cè)溫）3溫度測(cè)量?jī)x表的選用和校準(zhǔn)4應(yīng)用實(shí)例591.了解溫標(biāo)及常用測(cè)溫儀表；2.掌握熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)的工作原理及方法；3.掌握熱電偶應(yīng)用定律和冷端溫度處理方法；4.熟悉常用熱電偶、熱電阻種類(lèi)及測(cè)量范圍；5.了解熱電偶與熱電阻的校驗(yàn)方法。

本章目標(biāo)6061溫度與溫標(biāo)61溫度：表征物體冷熱程度的一個(gè)狀態(tài)參數(shù)。度量分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的一個(gè)尺度。溫標(biāo)：為了保證溫度量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確而建立的用來(lái)衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度，是用數(shù)值來(lái)表示溫度的一套規(guī)則。1）熱力學(xué)溫標(biāo)

<絕對(duì)溫標(biāo)，開(kāi)爾文溫標(biāo)>2）國(guó)際溫標(biāo)（ITS-90）3）攝氏溫標(biāo)4）華氏溫標(biāo)1848年英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文（Kelvin）1740年瑞典物理學(xué)家攝爾修斯（Celsius）1714年德國(guó)物理學(xué)家華倫海特（Fahrenheit）<溫度只與熱量有關(guān)，而與工質(zhì)無(wú)關(guān)>1990年1月1日各國(guó)開(kāi)始采用國(guó)際溫標(biāo)4.1概述玻璃管液體溫度計(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1、溫度測(cè)量方法的分類(lèi)624.1概述溫度儀表分類(lèi)與選擇6263（1）接觸法測(cè)溫：敏感元件直接與被測(cè)對(duì)象接觸，通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，反映被測(cè)對(duì)象的溫度。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度較高。缺點(diǎn)：①測(cè)溫元件要與被測(cè)物體接觸并充分換熱，從而帶來(lái)了測(cè)溫滯后現(xiàn)象；②測(cè)溫元件可能與被測(cè)物體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；③由于受到耐高溫材料的限制，接觸式測(cè)量?jī)x表不可應(yīng)用于很高溫度的測(cè)量。（2）非接觸法測(cè)溫：測(cè)量范圍原則上不受限制，測(cè)溫速度較快，還可以在運(yùn)動(dòng)中測(cè)量。受到被測(cè)物質(zhì)的發(fā)射率、被測(cè)物質(zhì)與測(cè)量?jī)x表之間的距離，以及其他中間介質(zhì)的影響，測(cè)溫誤差較大。4.1概述測(cè)溫方法64常用測(cè)溫儀表測(cè)溫方法測(cè)溫原理溫度計(jì)名稱(chēng)測(cè)溫范圍使用場(chǎng)合接

觸

式體積變化固體熱膨脹雙金屬溫度計(jì)-80～550℃室內(nèi)、外環(huán)境的溫度，做現(xiàn)場(chǎng)指示或易爆、有振動(dòng)處溫度液體熱膨脹玻璃液體溫度計(jì)，壓力式溫度計(jì)-270～600℃氣體熱膨脹壓力式溫度計(jì)（充氣體）-270～500℃變化電阻金屬熱電阻鉑、銅、鎳熱電阻-260～850℃液體、氣體、蒸汽中、低溫半導(dǎo)體熱敏電阻碳、金屬氧化物熱敏電阻-50～350℃熱電效應(yīng)普通金屬熱電阻銅-康銅、鎳鉻-鎳硅等熱電偶-200～1300℃液體、氣體、蒸汽的中、高溫，能遠(yuǎn)距離傳送貴重金屬熱電偶鉑銠-鉑、鉑銠-鉑銠等熱電阻0～1800℃難熔金屬熱電偶鎢-錸、鎢-鉬等熱電阻2200～3000℃非金屬熱電偶碳化物-硼化物等熱電阻600～2300℃非接觸式輻射測(cè)溫亮度計(jì)光學(xué)高溫計(jì)800～3200℃用于測(cè)量火焰等不能直接測(cè)量的高溫場(chǎng)合全輻射法輻射高溫計(jì)700～2000℃比色法比色溫度計(jì)800～2000℃4.1概述64

測(cè)溫敏感元件在受熱后尺寸或體積發(fā)生變化，采取一些簡(jiǎn)便方法，測(cè)出它的尺寸或體積變化的大小。液體膨脹式、固體膨脹式、壓力式4.2熱膨脹式溫度計(jì)溫度計(jì)分類(lèi)65工作原理

利用玻璃管內(nèi)液體的體積隨溫度的升高而膨脹。液體體積變化公式：結(jié)構(gòu)組成組成：玻璃溫包、毛細(xì)管、刻度標(biāo)尺、安全泡液體可為：水銀、酒精、甲苯等4.2熱膨脹式溫度計(jì)液體膨脹式——玻璃管液體溫度計(jì)66水銀溫度計(jì)測(cè)溫范圍：-35~375℃優(yōu)點(diǎn)：讀數(shù)直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉缺點(diǎn)：靈敏度較低、玻璃管易碎、無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量有機(jī)液體溫度計(jì)測(cè)溫范圍：主要用于低溫測(cè)量，戊烷：-200℃，酒精：-80℃缺點(diǎn)：工作液體易黏在玻璃壁面上，從而降低精確度，同時(shí)其熱容大、熱慣性大、線(xiàn)性不好。4.2熱膨脹式溫度計(jì)液體膨脹式——玻璃管液體溫度計(jì)67工作原理利用水銀的熱脹冷縮和水銀的導(dǎo)電性。功能

（1）指示溫度（2）恒溫自動(dòng)控制4.2熱膨脹式溫度計(jì)液體膨脹式——電接點(diǎn)式玻璃管溫度計(jì)68按所測(cè)溫度范圍和精度要求選擇相應(yīng)溫度計(jì)，并進(jìn)行校驗(yàn)。溫度計(jì)一般應(yīng)置于被測(cè)介質(zhì)中10~15min后進(jìn)行讀數(shù)。觀測(cè)溫度時(shí)，人體應(yīng)離開(kāi)溫度計(jì)，更不要對(duì)著溫包呼吸，讀數(shù)時(shí)應(yīng)屏住呼吸。如需手拿溫度計(jì)時(shí)，要拿溫度計(jì)的上部。為了消除人體溫度對(duì)測(cè)溫的影響，讀數(shù)要快，而且要先讀小數(shù)，后讀大數(shù)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)使眼睛、刻度線(xiàn)和水銀面在一水平線(xiàn)上。4.2熱膨脹式溫度計(jì)水銀溫度計(jì)測(cè)溫時(shí)注意事項(xiàng)69固體膨脹式溫度計(jì)測(cè)溫范圍：80~600℃精度：最高可達(dá)0.5級(jí)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗震性好工作原理：

利用固體受熱膨脹原理制成的溫度計(jì)4.2熱膨脹式溫度計(jì)70工作原理:壓力式溫度計(jì)是利用密封系統(tǒng)中測(cè)溫物質(zhì)的壓力隨溫度變化測(cè)溫最大工作距離：60m測(cè)溫范圍：-50~550℃

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠、抗震性好、具有良好的防爆性。（常用于飛機(jī)、汽車(chē)上）缺點(diǎn)：動(dòng)態(tài)性能差，示值的滯后大，不能測(cè)量迅速變化的溫度。4.2熱膨脹式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)7172測(cè)溫原理應(yīng)用定律3種類(lèi)結(jié)構(gòu)4冷端補(bǔ)償4.3熱電偶溫度計(jì)

熱電偶是鍋爐、管道等工業(yè)和實(shí)驗(yàn)中最常用的測(cè)溫元件，可測(cè)試氣體、液體及固體表面的溫度，測(cè)溫范圍-200~1600℃。熱電偶軟體熱電偶鎧裝熱電偶734.3熱電偶溫度計(jì)?熱電偶標(biāo)準(zhǔn)熱電偶表面熱電偶裝配式熱電偶測(cè)量范圍很廣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用方便測(cè)溫準(zhǔn)確可靠便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄和集中控制4.3熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)特點(diǎn)74

熱電效應(yīng)：將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成一個(gè)閉和回路，如果兩端點(diǎn)的溫度不同，則回路中將產(chǎn)生一定大小的電流，這個(gè)電流的大小同材料的性質(zhì)以及節(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，上述現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)，又稱(chēng)塞貝克效應(yīng)（1821年，T.J.Seebeck）。t1t0金屬A金屬B熱電勢(shì)4.3熱電偶溫度計(jì)75

在熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)包括接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。（1）接觸電勢(shì)（珀?duì)栙N電勢(shì)）

由于不同金屬的電子密度的不同，會(huì)使電子從密度大的金屬向密度小的金屬擴(kuò)散，而擴(kuò)散又會(huì)產(chǎn)生靜電場(chǎng)，阻止擴(kuò)散的進(jìn)行，動(dòng)平衡后產(chǎn)生的電位差稱(chēng)為接觸電勢(shì)。4.3熱電偶溫度計(jì)工作原理76在熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)包括接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)（2）溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）

由于溫度梯度的存在，高溫端電子將向低溫端遷移，致使高溫端因失電子而帶正電，低溫端得電子帶負(fù)電。在同一導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電位差，并阻止電子遷移，動(dòng)平衡時(shí)所建立的電位差稱(chēng)溫差電勢(shì)。

4.3熱電偶溫度計(jì)工作原理7778在熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)包括接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)（3）閉合回路的總電勢(shì)溫差電勢(shì)<<接觸電勢(shì)方向相反，相互抵消4.3熱電偶溫度計(jì)工作原理78（4）熱電偶的分度表4.3熱電偶溫度計(jì)工作原理79熱電偶的應(yīng)用定律（1）均質(zhì)導(dǎo)體定律（2）中間導(dǎo)體定律（3）中間溫度定律804.3熱電偶溫度計(jì)

由同一均質(zhì)導(dǎo)體（電子密度處處相等）組成的閉合回路中，不論導(dǎo)體的截面、長(zhǎng)度以及溫度分布如何，均不產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電偶的應(yīng)用定律作用：檢驗(yàn)熱電偶絲的均勻性（如：點(diǎn)加熱法、同名極法）（1）均質(zhì)導(dǎo)體定律814.3熱電偶溫度計(jì)（2）中間導(dǎo)體定律

由不同材料組成的閉合回路，當(dāng)各種材料接觸點(diǎn)的溫度都相同時(shí)，則回路中熱點(diǎn)勢(shì)的總和等于0。在熱電偶回路中加入第三種均質(zhì)材料，只要插入導(dǎo)體兩端溫度相同，則對(duì)回路的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。824.3熱電偶溫度計(jì)接點(diǎn)溫度為T(mén)1和T3的熱電偶，它的熱電勢(shì)等于接點(diǎn)溫度分別為T(mén)1、T2，和T2、T3的兩支同性質(zhì)熱電偶的代數(shù)和。（3）中間溫度定律熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償計(jì)算。熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的使用。834.3熱電偶溫度計(jì)（1）鉑銠30-鉑銠6熱電偶【B】（2）鉑銠10-鉑熱電偶【S】（3）鎳鉻-鎳硅熱電偶【K】（4）鎳鉻-康銅熱電偶【E】（5）銅-康銅熱電偶【T】844.3熱電偶溫度計(jì)熱電偶的種類(lèi)（1）熱電極（2）絕緣管（3）保護(hù)管（4）接線(xiàn)盒

熱電偶的結(jié)構(gòu)854.3熱電偶溫度計(jì)熱電偶的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)形式熱電偶的冷端補(bǔ)償（1）冷端溫度保持為0℃的方法（實(shí)驗(yàn)室用）864.3熱電偶溫度計(jì)熱電偶的冷端補(bǔ)償

用計(jì)算的方法來(lái)修正冷端溫度為恒定值時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響，只適用于實(shí)驗(yàn)室或臨時(shí)測(cè)溫，在連續(xù)測(cè)量中不實(shí)用。（2）冷端溫度修正法874.3熱電偶溫度計(jì)熱電偶的冷端補(bǔ)償（3）補(bǔ)償電橋法

利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。884.3熱電偶溫度計(jì)熱電偶的冷端補(bǔ)償（4）熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)

用兩種不同性質(zhì)的金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，材料又是廉價(jià)金屬。894.3熱電偶溫度計(jì)熱電偶測(cè)溫誤差分析

熱電偶分度誤差冷端溫度變化引起的誤差熱交換所引起的誤差補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的誤差顯示儀表和測(cè)量線(xiàn)路的誤差904.3熱電偶溫度計(jì)91測(cè)溫原理常用熱電阻3熱電阻結(jié)構(gòu)4.4熱電阻溫度計(jì)測(cè)溫原理由于溫度的變化導(dǎo)致金屬導(dǎo)體電阻的變化，通過(guò)測(cè)量橋路轉(zhuǎn)換成電壓（毫伏級(jí)）信號(hào)，然后送入顯示儀器指示或記錄被測(cè)溫度。輸出信號(hào)大，測(cè)量準(zhǔn)確，便于遠(yuǎn)傳。與不平衡電橋或平衡電橋配套使用，能自動(dòng)顯示、記錄和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量。924.4熱電阻溫度計(jì)特點(diǎn)金屬熱電阻（鉑、銅、鎳、鐵、銠、鐵合金）鉑熱電阻銅熱電阻半導(dǎo)體熱敏電阻（鍺、硅、碳其他金屬氧化物）

雖然大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化，但是它們并不都能作為測(cè)溫用的熱電阻。934.4熱電阻溫度計(jì)常用熱電阻優(yōu)點(diǎn)：鉑金屬易于提純，在氧化性介質(zhì)中，甚至在高溫下其物理、化學(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定。缺點(diǎn)：鉑金屬易于提純，在氧化性介質(zhì)中，甚至在高溫下其物理、化學(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定。在0~630.755℃，在-190~0℃，944.4熱電阻溫度計(jì)鉑電阻

鉑的純度常以R100/R0來(lái)表示，一般要求R100/R0

≥1.385。鉑電阻體是用很細(xì)的鉑絲繞在云母、石英或陶瓷支架上做成的。體積小熱慣性大氣密性好954.4熱電阻溫度計(jì)鉑電阻在-50~150℃，優(yōu)點(diǎn)：

銅容易被加工提純，電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線(xiàn)性關(guān)系，具有很好的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：

溫度超過(guò)150℃后易被氧化，不適合在腐蝕性介質(zhì)和高溫下工作。964.4熱電阻溫度計(jì)銅電阻

銅電阻體是一個(gè)銅絲繞組（包括錳銅補(bǔ)償部分），它是由直徑為0.1mm的高強(qiáng)度漆包銅線(xiàn)用雙線(xiàn)無(wú)感繞法繞在圓柱形塑料支架上而成。974.4熱電阻溫度計(jì)銅電阻隨著溫度的增高阻值降低，具有負(fù)的溫度系數(shù)，測(cè)溫范圍-40～350℃。僅次于熱電偶、熱電阻，測(cè)溫第三。電阻值隨溫度按指數(shù)曲線(xiàn)變化。電阻溫度系數(shù)大。10-100倍TRt熱敏電阻靈敏度高熱慣性小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可制成各種形狀4.4熱電阻溫度計(jì)半導(dǎo)體熱敏電阻98熱電阻的結(jié)構(gòu)

工業(yè)用熱電阻分為普通型熱電阻、鎧裝熱電阻、特殊熱電阻等，它們都是由電阻體、絕緣套、保護(hù)套和接線(xiàn)盒組成。994.4熱電阻溫度計(jì)表4.8熱電阻的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1004.4熱電阻溫度計(jì)熱電阻的測(cè)溫電路

為克服環(huán)境溫度變化對(duì)導(dǎo)線(xiàn)電阻的影響，常采用三線(xiàn)制或四線(xiàn)制減少誤差。（1）不平衡電橋1014.4熱電阻溫度計(jì)熱電阻的測(cè)溫電路（2）自動(dòng)平衡電橋1024.4熱電阻溫度計(jì)103測(cè)溫原理光學(xué)高溫計(jì)3光電高溫計(jì)4全輻射高溫計(jì)5紅外測(cè)溫儀6紅外熱像儀4.5輻射測(cè)溫儀表非接觸式測(cè)溫方法特點(diǎn)由于非接觸，儀表不會(huì)破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)；因?yàn)闇囟扔?jì)的感受件不必與被測(cè)介質(zhì)達(dá)到同樣的溫度值，因而儀表的測(cè)量上限不會(huì)受到感受件材料熔點(diǎn)的限制；在測(cè)溫過(guò)程中，溫度計(jì)的感受件不必和被測(cè)介質(zhì)達(dá)到熱平衡，所以?xún)x表的滯后性小。1044.5輻射測(cè)溫儀表輻射測(cè)溫的基本原理溫度T上升時(shí)，單色輻射強(qiáng)度Ebλ也隨之增長(zhǎng)，增長(zhǎng)程度視波長(zhǎng)不同而不同。當(dāng)溫度上升時(shí)，單色輻射強(qiáng)度Ebλ的峰值向波長(zhǎng)較短的方向轉(zhuǎn)移。維恩偏移定律：4.5輻射測(cè)溫儀表105絕對(duì)黑體的全輻射定律：全輻射能量σ0——斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)實(shí)際物體的光譜輻射強(qiáng)度與單色輻射強(qiáng)度的關(guān)系：實(shí)際物體全部光譜輻射強(qiáng)度總和4.5輻射測(cè)溫儀表輻射測(cè)溫的基本原理106

光學(xué)高溫計(jì)是利用受熱物體的單色輻射強(qiáng)度（在可見(jiàn)光范圍）隨溫度升高而增長(zhǎng)的原理來(lái)測(cè)量高溫。光學(xué)高溫計(jì)光亮度輻射強(qiáng)度波長(zhǎng)為

λ

的物體：

真實(shí)溫度

T與亮度溫度

Ts的關(guān)系：λ=0.65μm（紅光波長(zhǎng)）黑度系數(shù)，0<ελ

<1ελ

越小，T與

Ts的差別越大。1074.5輻射測(cè)溫儀表107光學(xué)高溫計(jì)

光學(xué)系統(tǒng)電測(cè)系統(tǒng)4.5輻射測(cè)溫儀表108

影響因素：非黑體的影響被測(cè)物體是非絕對(duì)黑體，且物體的黑度系數(shù)為非常數(shù)，與波長(zhǎng)、物體的表面情況及溫度高低均有關(guān)系。中間介質(zhì)的影響灰塵、煙霧或二氧化碳?xì)怏w對(duì)熱輻射會(huì)有吸收作用，因而造成誤差。反射光的影響應(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。特點(diǎn)：準(zhǔn)確度低；（非黑體的影響）構(gòu)造復(fù)雜、價(jià)格昂貴；不能測(cè)內(nèi)部點(diǎn)的溫度。4.5輻射測(cè)溫儀表光學(xué)高溫計(jì)109

依據(jù)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。光學(xué)高溫計(jì)光電高溫計(jì)4.5輻射測(cè)溫儀表光電高溫計(jì)110

真實(shí)溫度T輻射溫度Tp使用注意事項(xiàng)：全輻射體的發(fā)射率ε隨物體的成分、表面溫度、輻射條件和溫度的不同而不同；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。4.5輻射測(cè)溫儀表全輻射高溫計(jì)111

工作原理通過(guò)接受被測(cè)物體發(fā)射、反射和傳導(dǎo)的能量來(lái)測(cè)量其表面溫度。測(cè)溫儀內(nèi)的探測(cè)元件將采集的能量信息輸送到微處理器中進(jìn)行處理，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)顯示在LCD液晶屏上。4.5輻射測(cè)溫儀表紅外測(cè)溫儀112

特點(diǎn)：攜帶測(cè)量方便；測(cè)量精確度較高（讀數(shù)值的1%）；測(cè)溫范圍為32~500℃；響應(yīng)時(shí)間為500ms（95%響應(yīng)）；具有高、低溫報(bào)警功能。4.5輻射測(cè)溫儀表紅外測(cè)溫儀113

4.5輻射測(cè)溫儀表紅外熱像儀114115測(cè)溫儀表選用熱電偶校驗(yàn)熱電阻校驗(yàn)4.6

溫度測(cè)量?jī)x表選用與校驗(yàn)

測(cè)量?jī)x表的選用通常應(yīng)考慮測(cè)量范圍、儀表的使用要求、測(cè)量環(huán)境、儀表的可維修性及成本。1根據(jù)生產(chǎn)或試驗(yàn)所要求的測(cè)量范圍、允許的誤差，選擇合適