建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)教案

1、課程名稱(chēng)：建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)教 案 200 8 2009 學(xué)年第 1 學(xué)期院 （部） 熱能工程學(xué)院教 研 室 基礎(chǔ)教研室授 課 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 暖本061 065主 講 教 師 李慧教 師 職 稱(chēng) 副教授教 材 名 稱(chēng) 建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)熱 能 工 程 學(xué) 院第 1 次課的教學(xué)整體安排授課時(shí)間第 1 周周 2 第 5、6、7節(jié)課時(shí)安排3授課題目(教學(xué)章、節(jié)或主題）：第一章：測(cè)量的基本知識(shí)教學(xué)目的、要求（分掌握、理解、了解三個(gè)層次）：目的：掌握測(cè)量的基本知識(shí)要求：掌握測(cè)量的基本概念；理解測(cè)量系統(tǒng)的組成、儀表的性能指標(biāo)；了解計(jì)量的基本概念。教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）基本內(nèi)容：這一章是本課程的

2、基礎(chǔ),主要講授測(cè)量、測(cè)量?jī)x表的基本概念、測(cè)量方法及測(cè)量方法的選擇、測(cè)量?jī)x表的類(lèi)型、功能和性能指標(biāo)。重點(diǎn)：儀表誤差的計(jì)算、測(cè)量系統(tǒng)的組成。難點(diǎn)：如何根據(jù)測(cè)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(cè)量手段進(jìn)行分類(lèi)，測(cè)量通常分為哪幾種類(lèi)型？2. 按照測(cè)量方式進(jìn)行分類(lèi),測(cè)量通常分為哪幾種類(lèi)型？3。 測(cè)量系統(tǒng)由哪幾個(gè)環(huán)節(jié)組成？4. 儀表的性能指標(biāo)有哪些？5。 如何進(jìn)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(biāo)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(jí)為2.5級(jí)的壓力表,是否滿(mǎn)足使用要求?為什么？應(yīng)選用什

3、么級(jí)別的儀表？2、用數(shù)字電壓表測(cè)量一高內(nèi)阻電路的端電壓，已知高內(nèi)阻電路的輸出阻抗為80K，輸出端電壓為5V，若數(shù)字電壓表的內(nèi)阻為240K,試問(wèn)數(shù)字電壓表測(cè)量的電壓為多少？教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：講授120分鐘，提問(wèn)與討論15分鐘授課類(lèi)型:理論課教學(xué)方式：講授討論教學(xué)資源：多媒體填寫(xiě)說(shuō)明：1。每項(xiàng)頁(yè)面大小可自行添減; 2.教學(xué)內(nèi)容與討論、思考題、作業(yè)部分可合二為一.第一章 測(cè)量的基本知識(shí)這一章是本課程的基礎(chǔ)，主要講授測(cè)量、測(cè)量?jī)x表的基本概念、測(cè)量方法及測(cè)量方法的選擇、測(cè)量?jī)x表的類(lèi)型、功能和性能指標(biāo)。第一節(jié) 測(cè)量的基本概念一測(cè)量的定義1概念：測(cè)量是運(yùn)用專(zhuān)門(mén)的工具,根據(jù)物理、化學(xué)、生物等原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找

4、到被測(cè)量的量值。2. 定義：測(cè)量是以同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量比較,并確定被測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù).表達(dá)式：L=X/U說(shuō)明：標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)是國(guó)際或國(guó)家公認(rèn)的。采用的方法或儀器需經(jīng)驗(yàn)證。二測(cè)量方法v按測(cè)量手段分類(lèi)11 直接測(cè)量：通過(guò)測(cè)量能直接得到被測(cè)量數(shù)值的測(cè)量。y=x2間接測(cè)量：被測(cè)量不能通過(guò)直接測(cè)量的方法得到，而必須通過(guò)一個(gè)或多個(gè)直接測(cè)量值利用一定的函數(shù)關(guān)系運(yùn)算才能得到。3組合測(cè)量：被測(cè)量不能通過(guò)直接測(cè)量或間接測(cè)量得到,而必須通過(guò)直接測(cè)量的測(cè)得值或間接測(cè)量的測(cè)得值建立聯(lián)立方程組，通過(guò)求解聯(lián)立方程組的辦法才能得到最后結(jié)果。公式：舉例:電阻器溫度系數(shù)的測(cè)量。在此，溫度系數(shù)為被測(cè)量，可通過(guò)測(cè)得在兩個(gè)不同溫度下

5、的電阻值，即通過(guò)得到t1、t2、Rt1、Rt2四個(gè)直接測(cè)量值建立方程組通過(guò)計(jì)算即可得到。若R20未知，則可聯(lián)立三個(gè)方程即可。按測(cè)量方式分類(lèi)1偏差法：用儀器儀表的指針的位移表示被測(cè)量大小的方法.2零位法：亦叫平衡法。測(cè)量時(shí)用被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量比較，不斷調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量的大小,當(dāng)指零器為0時(shí),即可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量的大小得到被測(cè)量的大小。3微差法:偏差法與零位法相結(jié)合即構(gòu)成微差法。通過(guò)測(cè)量被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量之差來(lái)得到待測(cè)量的值。除了以上分類(lèi)方法以外，還可分為精密測(cè)量與工程測(cè)量、等精度測(cè)量與不等精度測(cè)量、本地測(cè)量與遠(yuǎn)地測(cè)量等.三測(cè)量方法的選擇原則被測(cè)量本身的特性;被測(cè)量的準(zhǔn)確度;測(cè)量環(huán)境；現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備.在此基礎(chǔ)上選擇合適

6、的測(cè)量?jī)x表和正確的測(cè)量方法.舉例：電壓表測(cè)量高內(nèi)阻電路端電壓。若電路輸出等效內(nèi)阻為80k，當(dāng)電壓表內(nèi)阻分別為10M、120 k,對(duì)應(yīng)的數(shù)字電壓表測(cè)得的電壓為：V + - 5V所以當(dāng)測(cè)量電路的內(nèi)阻較大時(shí)，要測(cè)量電路的端電壓需要選用內(nèi)阻高的數(shù)字電壓表。第二節(jié) 測(cè)量?jī)x表一測(cè)量系統(tǒng)的組成測(cè)量系統(tǒng)由被測(cè)對(duì)象和測(cè)量設(shè)備組成,測(cè)量設(shè)備一般由傳感器、變換器、顯示裝置、傳輸通道組成。對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)框圖如下.傳感器變換器顯示裝置被測(cè)量傳輸通道1傳感器：是測(cè)量系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象直接發(fā)生聯(lián)系的部分。對(duì)傳感器的要求：輸入與輸出有穩(wěn)定而準(zhǔn)確的單值函數(shù)關(guān)系.非被測(cè)量對(duì)傳感器作用時(shí)，應(yīng)使其對(duì)輸出的影響小到忽略。負(fù)載效應(yīng)小。（負(fù)載效應(yīng)

7、：被測(cè)量受到的儀表的干擾而產(chǎn)生的偏離。）2變換器（變送器）:將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成顯示裝置易于接受的信號(hào)。包括機(jī)械放大，電信號(hào)放大，電信號(hào)轉(zhuǎn)換3顯示裝置：分為模擬式、數(shù)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(dǎo)線(xiàn)、管道、光纜、無(wú)線(xiàn)電通訊等.二測(cè)量誤差與測(cè)量精度1測(cè)量誤差:測(cè)量值與被測(cè)量真值之差。表示方法:絕對(duì)誤差：相對(duì)誤差：示值相對(duì)誤差：被測(cè)量真值一般無(wú)法得到,在實(shí)際中通常以實(shí)際值代替.分類(lèi)：系統(tǒng)誤差：凡是誤差的數(shù)值是固定的或者按照一定規(guī)律變化的誤差。隨機(jī)誤差:在測(cè)量過(guò)程中存在許多隨機(jī)因素對(duì)測(cè)量造成干擾，使測(cè)得值帶有大小和方向都難以預(yù)測(cè)的測(cè)量誤差。粗大誤差：

8、明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差.2測(cè)量精度：描述測(cè)量值偏離真值的程度,與測(cè)量誤差有著密切聯(lián)系。由測(cè)量誤差決定.準(zhǔn)確度反映系統(tǒng)誤差大小的程度.精密度-反映隨機(jī)誤差大小的程度。精確度反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差合成大小的程度.對(duì)于測(cè)量者來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確度高的精密度不一定高，反之亦然。但精確度高的準(zhǔn)確度和精密度都高。三測(cè)量?jī)x表的主要性能指標(biāo)1量程范圍:儀表能夠測(cè)量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍稱(chēng)作儀表的量程范圍。在數(shù)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(jí)）儀表誤差引用誤差：基本誤差:允許誤差:儀表出廠(chǎng)之前儀表廠(chǎng)家規(guī)定的儀表基本誤差不能超過(guò)某一個(gè)值。儀表精度等級(jí):允許誤差去掉百分號(hào)的值定義為儀表的

9、精度等級(jí)。精度等級(jí)的國(guó)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(jié)論：同一精度儀表窄量程儀表產(chǎn)生的絕對(duì)誤差小于同一精度寬量程儀表產(chǎn)生的絕對(duì)誤差。舉例:儀表1：量程范圍0500,0.5級(jí)；儀表2:量程范圍0100，1.0級(jí)。3穩(wěn)定性（穩(wěn)定誤差）：是指在規(guī)定的時(shí)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(shù)字溫度表的穩(wěn)定度為0.008Lm+0。003Lx/8h.4輸入電阻:例如對(duì)于數(shù)字電壓表對(duì)輸入阻抗有一定要求.5靈敏度：穩(wěn)態(tài)下輸出變化量對(duì)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(shù)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(gè)字溫度變化0。1.通常分辨率為允許絕對(duì)誤差的1/3即可。6線(xiàn)性度：實(shí)際示值與理論示值差值的最大值與儀表量程的比值.7動(dòng)態(tài)特性：儀表的輸出響應(yīng)隨輸入變化的能力。第 2 次課的教學(xué)整體安排授課時(shí)間第 2 周周 2 第 5、6、7節(jié)課時(shí)安排3授課題目(教學(xué)章、節(jié)或主題)：第三章：溫度測(cè)量第一節(jié)溫度測(cè)量概述第二節(jié):膨脹式溫度計(jì)第三節(jié)：熱電偶教學(xué)目的、要求（分掌握、理解、了解三個(gè)層次)：目的:學(xué)會(huì)溫度測(cè)量方法及分類(lèi)。要求：掌握溫度測(cè)量的分類(lèi),掌握液體膨脹式、固體膨脹式、壓力式溫度計(jì)；掌握熱電偶的測(cè)量原理；理解溫標(biāo)；了解溫度標(biāo)準(zhǔn)的傳遞

11、。教學(xué)內(nèi)容(包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：基本內(nèi)容:本次課程開(kāi)始講授溫度測(cè)量,主要講授溫度測(cè)量方法的基本分類(lèi)、溫度標(biāo)準(zhǔn)、液體膨脹式、固體膨脹式、壓力式溫度計(jì).重點(diǎn)：熱力學(xué)溫標(biāo)、國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)、熱電偶的測(cè)量原理.難點(diǎn)：溫標(biāo)、熱電偶測(cè)量原理討論與思考：1. 溫標(biāo)的三要素是什么?2. 假設(shè)一標(biāo)準(zhǔn)熱源熱力學(xué)溫度為100K,熱力學(xué)溫標(biāo)如何規(guī)定300K的溫度？課后作業(yè)：1。什么是接觸法測(cè)溫？什么是非接觸法測(cè)溫？分別有什么優(yōu)缺點(diǎn)？2. 玻璃管液體溫度計(jì)使用注意事項(xiàng)是什么？教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：講授120分鐘,提問(wèn)與討論15分鐘授課類(lèi)型：理論課教學(xué)方式：講授討論教學(xué)資源：多媒體填寫(xiě)說(shuō)明：1。每項(xiàng)頁(yè)面大小可自行添減； 2。

12、教學(xué)內(nèi)容與討論、思考題、作業(yè)部分可合二為一。第三章 溫度測(cè)量3。1 概述一。 什么是溫標(biāo)？衡量溫度的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)1740年瑞典人攝氏定義水銀體膨脹是線(xiàn)性;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)定義1714年德國(guó)人法倫海脫以水銀為測(cè)溫介質(zhì),制成玻璃棒水銀溫度計(jì)。規(guī)定水的沸點(diǎn)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(chēng)為華氏溫標(biāo).3.熱力學(xué)溫標(biāo)選用水的三相點(diǎn)溫度為273。16，定義水的三相點(diǎn)溫度的1/273。16為1度，

13、單位為k,這樣就建立了熱力學(xué)溫標(biāo)。只要確定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),則整個(gè)溫標(biāo)就確定了.4.國(guó)際溫標(biāo)ITS-90指導(dǎo)思想: 應(yīng)盡量與熱力學(xué)溫標(biāo)接近，溫度的復(fù)現(xiàn)性要好。內(nèi)容（1)定義了固定點(diǎn)，共有17個(gè)。（2)規(guī)定不同區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)儀器。（3）建立基準(zhǔn)儀器示值與國(guó)際溫標(biāo)之間的插補(bǔ)公式。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)指出，熱力學(xué)溫度為基本物理量，規(guī)定水的三相點(diǎn)溫度為273。16，單位為k，1k的大小為水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273。16，由于攝氏溫標(biāo)將冰點(diǎn)定義為0,而冰點(diǎn)比水的三相點(diǎn)低0。01k，那么冰點(diǎn)溫度為273.15k，即單位。二、溫度儀表分類(lèi)與選擇測(cè)溫方法分類(lèi):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

14、熱平衡，反映被測(cè)對(duì)象的溫度.優(yōu)點(diǎn):直觀(guān)、可靠。缺點(diǎn)：存在負(fù)載效應(yīng)，受到測(cè)量條件的限制，不能充分接觸,使檢測(cè)元件溫度與被測(cè)對(duì)象溫度不一致。熱量傳遞需要一定時(shí)間造成測(cè)溫滯后現(xiàn)象。（動(dòng)態(tài)誤差）2非接觸法測(cè)溫:檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象不直接接觸，所以不破壞原有溫度場(chǎng).通常用來(lái)測(cè)量1000以上的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、或反映迅速的高溫物體。3-2 膨脹式溫度計(jì)一。玻璃管液體溫度計(jì)（一）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的原理。組成：液體存儲(chǔ)器、毛細(xì)管、標(biāo)尺、安全泡四部分。液體可為：水銀、酒精、甲苯等.當(dāng)溫度超過(guò)300時(shí),應(yīng)采用硅硼玻璃，500以上要采用石英玻璃。(二）結(jié)構(gòu)與類(lèi)型u 棒式玻璃溫度計(jì)u 內(nèi)標(biāo)式玻

15、璃溫度計(jì)u 電接點(diǎn)式溫度計(jì)（三）誤差分析（1）玻璃材料有較大的熱滯后效應(yīng)。（2）溫度計(jì)插入深度不夠?qū)⒁鹫`差，(3）非線(xiàn)性誤差(4)工作液的遲滯性（5)讀數(shù)誤差（四）. 玻璃管液體溫度計(jì)使用注意事項(xiàng)溫度計(jì)與被測(cè)介質(zhì)應(yīng)接觸足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以使溫度計(jì)與被測(cè)介質(zhì)達(dá)到熱平衡.讀數(shù)時(shí)，視線(xiàn)應(yīng)與標(biāo)盡垂直，并與液柱于同一水平面上，手持溫度計(jì)頂端的小耳環(huán)，不可觸摸標(biāo)尺.二。固體膨脹式溫度計(jì)（一)類(lèi)型及工作原理利用固體受熱膨脹原理制成的溫度計(jì)1. 桿式溫度計(jì)利用固體（一般采用膨脹系數(shù)較大的金屬）材料構(gòu)成2 雙金屬溫度計(jì)它的感溫元件是由膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片牢固地結(jié)合在一起制成.三。壓力式溫度計(jì)（一）工作原理與結(jié)

16、構(gòu)形式1 原理壓力式溫度計(jì)是利用密封系統(tǒng)中測(cè)溫物質(zhì)的壓力隨溫度變化來(lái)測(cè)溫；2 分類(lèi)按所充物質(zhì)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(bào)警式和溫度調(diào)節(jié)式等3 組成溫包、毛細(xì)管、感壓元件（彈簧管、波紋管等)（二）使用方法與特點(diǎn)對(duì)毛細(xì)管采取保護(hù)措施,防止損壞;注意安裝方式與位置對(duì)精度的影響.特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜,刻度清晰，防爆.精度差,示值滯后時(shí)間長(zhǎng),毛細(xì)管易損壞.3-3 熱電偶溫度計(jì)一熱電偶的工作原理1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)。這個(gè)現(xiàn)

17、象是1821年Seebeck發(fā)現(xiàn)的故又稱(chēng)為塞貝克效應(yīng)。2接觸電勢(shì)：當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體接觸時(shí),由于兩者有不同的電子密度而產(chǎn)生的電勢(shì)。3溫差電勢(shì)(湯姆遜溫差電勢(shì))4輸出表達(dá)式第 3 次課的教學(xué)整體安排授課時(shí)間第 3 周周 2 第 5、6、7節(jié)課時(shí)安排3授課題目(教學(xué)章、節(jié)或主題）:第三節(jié)：熱電偶第四節(jié)：熱電阻教學(xué)目的、要求（分掌握、理解、了解三個(gè)層次）:目的：掌握熱電偶、熱電阻的溫度測(cè)量方法。要求：理解熱電偶的測(cè)溫原理，掌握熱電效應(yīng)、熱電偶的輸出電勢(shì)、熱電偶的三個(gè)基本定律。了解熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形式。理解熱電偶為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，掌握熱電偶的補(bǔ)償方法、熱電阻的分類(lèi)及測(cè)量電路，了解熱電偶的誤差因

18、素及校驗(yàn)。教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：熱電偶和熱電阻是溫度測(cè)量的常用測(cè)溫敏感元件，因此熱電偶和熱電阻是本章的重點(diǎn)也是本門(mén)課程的重點(diǎn).基本內(nèi)容:熱電偶是溫度測(cè)量的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)?；緝?nèi)容為:熱電效應(yīng)、溫差電勢(shì)、接觸電勢(shì)、熱電偶的輸出表達(dá)式、熱電偶的三個(gè)基本定律、熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形式。熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償、熱電偶的誤差因素及校驗(yàn)、熱電阻的分類(lèi)及測(cè)量電路.重點(diǎn)：熱電偶的三個(gè)基本定律、熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償、熱電阻的測(cè)量電路難點(diǎn)：當(dāng)熱電偶的冷端溫度不為0時(shí)，如何根據(jù)熱電偶分度表計(jì)算被測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度。討論與思考：1。 2。 熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接，熱電偶與銅導(dǎo)線(xiàn)連接都需要兩個(gè)接點(diǎn)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(jìn)行冷端溫度補(bǔ)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(cè)量電路中，兩線(xiàn)制的測(cè)量電路誤差較大?課后作業(yè)：1. 現(xiàn)有分度號(hào)為S的熱電偶，已知熱電偶的輸出電勢(shì)為7。454mv，冷端溫度為30，問(wèn)被測(cè)的實(shí)際溫度為多少?2。 已知K分度號(hào)熱電勢(shì)為：.試求.3。敘述熱電偶的三個(gè)基本定律,采用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？都有哪些補(bǔ)償方法？4 現(xiàn)有分度號(hào)為S的熱電偶和動(dòng)圈儀表組成測(cè)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(jī)械零點(diǎn)為0,問(wèn)被測(cè)的實(shí)際溫度為多少？5 熱電阻的測(cè)量根據(jù)引線(xiàn)分有哪幾種類(lèi)型？分別畫(huà)出其測(cè)量原理圖

20、并比較其測(cè)量特點(diǎn)。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：講授115分鐘,提問(wèn)與討論20分鐘授課類(lèi)型：理論課教學(xué)方式：講授討論教學(xué)資源：多媒體第三章 溫度測(cè)量33 熱電偶溫度計(jì)二、熱電偶的基本定律利用熱電偶來(lái)檢測(cè)溫度，必須引入變換器和顯示器.（一）熱電偶均質(zhì)導(dǎo)體定律由同一均質(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)。l 由均質(zhì)定律知：如果熱電偶的兩電極是由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成，那么熱電偶的熱電勢(shì)僅與兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，與熱電極的中間溫度分布無(wú)關(guān)l 檢驗(yàn)熱電偶絲的均勻性（二)中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入第三導(dǎo)體，只要與第三種導(dǎo)體相連接的兩端溫度相同，接入第三種導(dǎo)體后，對(duì)熱

21、電偶回路中的總熱電勢(shì)沒(méi)有影響.證明：(三)熱電偶的中間溫度定律熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為T(mén)、T0時(shí)熱電勢(shì)等于該熱電偶在兩接點(diǎn)溫度分別為T(mén)、TN時(shí)TN、T0時(shí)相應(yīng)熱電勢(shì)的代數(shù)和.結(jié)論：(1）已知熱電偶在某一冷端溫度下進(jìn)行分度,只要引入適當(dāng)?shù)男拚涂稍诹硪焕涠藴囟认率褂?。熱電偶分度表中冷端溫度?，在實(shí)際測(cè)量中若熱電偶的冷端溫度為20,則可應(yīng)用中間溫度定律進(jìn)行計(jì)算。 (2)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)如果在T0T0 范圍內(nèi),某對(duì)廉價(jià)導(dǎo)線(xiàn)的熱電性能與貴金屬熱電偶相同，則可以用這對(duì)導(dǎo)線(xiàn)代替從T0點(diǎn)到T0點(diǎn)一段的熱電偶線(xiàn)，而不影響熱電偶的熱電勢(shì)值，同時(shí)降低熱電偶測(cè)量成本。性能在一定溫度范圍和誤差范圍內(nèi)與熱電偶的熱電性能相同作用使

22、熱電偶冷端遠(yuǎn)離熱源注意：u 兩個(gè)接點(diǎn)溫度不能超過(guò)規(guī)定溫度u 兩個(gè)接點(diǎn)溫度應(yīng)當(dāng)相同。否則,由于熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的熱電特性并不完全相同,可能會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。u 正負(fù)極不能接反三、熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形式（一)種類(lèi):國(guó)際電工委員會(huì)（ICE)對(duì)熱電偶公認(rèn)性能比較好的材料制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，ICE推薦的標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶7種.（二）熱電偶的結(jié)構(gòu)類(lèi)型1.普通工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)：熱電極,絕緣套管,接線(xiàn)盒，保護(hù)套管2。鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)：熱電極，絕緣材料,保護(hù)套管特點(diǎn):測(cè)量端熱容量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，撓性好，耐高壓，耐振動(dòng)，壽命長(zhǎng),適用各種工業(yè)測(cè)量。3.小慣性熱電偶特點(diǎn)：響應(yīng)快，時(shí)間常數(shù)小,可作溫度變化的動(dòng)態(tài)測(cè)量

23、.四、熱電偶冷端溫度的補(bǔ)償方法1。冰點(diǎn)法精度高，多用于實(shí)驗(yàn)室2.計(jì)算補(bǔ)償法：利用熱電偶的中間溫度定律例用鎳鉻鎳硅熱電偶測(cè)溫，冷端Tn=25，EAB（T，Tn）=40。347mV，求被測(cè)對(duì)象的實(shí)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(jī)械零點(diǎn)法當(dāng)熱電偶與動(dòng)圈儀表配套使用時(shí),如果冷端相對(duì)恒定,測(cè)量精度要求不高，可將儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到熱電偶冷端溫度Tn，這就相當(dāng)于在輸入電勢(shì)之前，就有一個(gè)補(bǔ)償電勢(shì)EAB（Tn，0 ）輸入。3。補(bǔ)償電橋法利用電橋不平衡原理，橋臂熱電阻隨溫度變化，產(chǎn)生補(bǔ)償電壓V

24、v R1=R2=R3=1與溫度無(wú)關(guān)v 熱電阻20，RCU= 1，Vab=0;環(huán)境不等于20 ,電橋失去平衡，產(chǎn)生電勢(shì)Vab與E（Tn，T0）相等，疊加補(bǔ)償v 電橋又叫毫伏發(fā)生器v 使用時(shí)，注意零點(diǎn)是20 五、熱電偶誤差及校驗(yàn)（一）熱電偶測(cè)量誤差1。熱電偶分度誤差2。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)與熱電偶的熱電特性不完全相同帶來(lái)的誤差3。冷端溫度變化引起的誤差4。熱電極變質(zhì)產(chǎn)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(yàn)熱電偶出廠(chǎng)使用一段時(shí)間后,或熱電偶重新焊制后,應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)高于300熱電偶的校驗(yàn)原理與方法：采用管式電爐34電阻溫度計(jì)一、熱電阻測(cè)溫原理對(duì)于一個(gè)給定電阻，其電阻值是溫度的單值函數(shù)

25、,因而可以通過(guò)測(cè)量電阻值來(lái)推算溫度。兩個(gè)基本概念電阻溫度系數(shù)：在某一溫度間隔內(nèi)，溫度變化1時(shí)的電阻相對(duì)變化量,單位為1/ .v 金屬導(dǎo)體電阻溫度系數(shù)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(shù)越大v 半導(dǎo)體材料的電阻溫度系數(shù)一般為負(fù)值電阻比：W(100）=金屬導(dǎo)體純度越高，電阻比越大.二、熱電阻的類(lèi)型u 金屬熱電阻 鉑熱電阻銅熱電阻鎳熱電阻u 半導(dǎo)體熱敏電阻1。鉑熱電阻特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高,穩(wěn)定性好、性能可靠、有較高電阻率，廣泛應(yīng)用于基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化儀器中，是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種。使用范圍：200850，在90年國(guó)際溫標(biāo)中規(guī)定平衡氫三相點(diǎn)13。8k到銀凝固點(diǎn)961。78標(biāo)

26、準(zhǔn)儀器應(yīng)用鉑電阻。電阻純度:W（100)= 1。3850規(guī)格型號(hào)：Pt100、Pt10、Pt1000。結(jié)構(gòu):電阻絲、絕緣管、保護(hù)套管、接線(xiàn)盒2 銅熱電阻特點(diǎn):線(xiàn)性度高、電阻溫度系數(shù)高、價(jià)格便宜、電阻率低、易氧化.使用范圍：50180。3、半導(dǎo)體熱敏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40350。電阻值隨溫度按指數(shù)曲線(xiàn)變化，與金屬熱電阻比較：電阻溫度系數(shù)大,熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)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(dǎo)線(xiàn)所用的電阻可忽略不計(jì)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小，可用于測(cè)量點(diǎn)溫度熱慣性小工藝和互換性差。4、熱電阻的分類(lèi) （

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(cè)溫電路分類(lèi):平衡電橋不平衡電橋二線(xiàn)制、三線(xiàn)制、四線(xiàn)制1 平衡電橋平衡電橋二線(xiàn)法§ 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RH 觸點(diǎn)位置成線(xiàn)性關(guān)系§ 連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻隨溫度變化引起測(cè)量誤差平衡電橋三線(xiàn)法§ 電源電壓和穩(wěn)定性一般不影響測(cè)量結(jié)果§ 連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻隨溫度變化引起測(cè)量誤差被削弱2. 不平衡電橋法二線(xiàn)制§ 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(xiàn)性關(guān)系§ 電源電壓的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響,

28、應(yīng)該使用穩(wěn)壓電源§ 連接導(dǎo)線(xiàn)電阻隨溫度變化會(huì)引起測(cè)量誤差，三線(xiàn)接法可以削弱三線(xiàn)制§ 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(xiàn)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§ 三線(xiàn)制可抵消引線(xiàn)電阻對(duì)測(cè)量的影響數(shù)字表法（四線(xiàn)接法）v 高精度恒流源v 電壓表回路中無(wú)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(cè)溫方法的比較三種測(cè)溫方法適用場(chǎng)合銅-康銅(T型）熱電偶一般精度,要求動(dòng)態(tài)特性較好或者要求對(duì)原溫度場(chǎng)影響較小的場(chǎng)合?？梢宰詣?dòng)記錄測(cè)量結(jié)果。測(cè)頭

29、布置方便。多用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(cè)量的場(chǎng)合。可自動(dòng)記錄測(cè)量結(jié)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(cè)量.玻璃液體溫度計(jì)穩(wěn)態(tài)，測(cè)量精度不高.不能自動(dòng)記錄測(cè)量結(jié)果,因而不能用于測(cè)量頻度過(guò)快的場(chǎng)合。測(cè)頭布置受到限制.35 溫度計(jì)的選擇與安裝一、溫度計(jì)的選擇滿(mǎn)足精度要求價(jià)錢(qián)適中記錄方便、操作簡(jiǎn)單二、溫度傳感器的安裝 1。測(cè)點(diǎn)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?chē)矬w的散熱 4.便于維修第 4 次課的教學(xué)整體安排授課時(shí)間第 4 周周 2 第 5、6、7 節(jié)課時(shí)安排3授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）:第四章:濕度測(cè)量教學(xué)目的

30、、要求（分掌握、理解、了解三個(gè)層次）：目的：掌握濕度測(cè)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(diǎn)法、吸濕法中氯化鋰濕度傳感器。教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）:基本內(nèi)容：主要講授濕度測(cè)量基本概念,干濕球濕度計(jì)、露點(diǎn)濕度計(jì)、氯化鋰濕度計(jì)。對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)，除了溫度這個(gè)重要參數(shù)外，濕度也是一個(gè)非常重要的參數(shù)，它影響人體的舒適度,通常以相對(duì)濕度表示.基本的測(cè)量方法是干濕球法、露點(diǎn)法、吸濕法.重點(diǎn)：相對(duì)濕度的數(shù)學(xué)表達(dá)式、測(cè)量原理,露點(diǎn)濕度計(jì)、氯化鋰濕度計(jì)。難點(diǎn):干濕球法、露點(diǎn)法、吸濕法的測(cè)量原理。討論與思考：1. 對(duì)于露點(diǎn)法,為什么測(cè)量干球溫度和露點(diǎn)溫度可以得到被測(cè)空氣的相對(duì)濕

31、度？2. 為什么被測(cè)空氣露點(diǎn)溫度下的飽和蒸汽壓力就是被測(cè)空氣的水蒸氣分壓力？課后作業(yè):1對(duì)LiCl電阻濕度測(cè)頭通常采用橋路進(jìn)行測(cè)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(jì)進(jìn)行相對(duì)濕度測(cè)量，為了提高測(cè)試精度通常需要注意什么?教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：講授120分鐘,提問(wèn)與討論15分鐘授課類(lèi)型：理論課教學(xué)方式：講授討論教學(xué)資源：多媒體第四章 濕度測(cè)量第一節(jié)濕度測(cè)量概述一濕度的表示方法1.絕對(duì)濕度:每m3濕空氣在標(biāo)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(cè)得被測(cè)空氣的水蒸氣分壓力,及干球溫度即可求得絕對(duì)濕度.2相對(duì)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(yīng)于濕球溫度的飽和水蒸氣壓力；Pb干球溫度對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣壓力;B-大氣壓力；A-與風(fēng)速有關(guān)的系數(shù)。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(chēng)為含濕量。符號(hào)d，單位g/kg 所以,當(dāng)大氣壓力為定值，含濕量是水蒸氣分壓力的函數(shù)。二氣體濕度測(cè)量方法1干濕球法簡(jiǎn)單干濕球濕度計(jì)，通風(fēng)干濕球濕度計(jì)（阿斯曼）2露點(diǎn)法光電式露點(diǎn)濕度計(jì)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(diǎn)法濕度檢測(cè)一干濕球法濕度測(cè)量 測(cè)得干球溫度和濕球溫度可計(jì)算相對(duì)濕度。 適用范圍:大于0

33、,測(cè)量誤差12%.1普通干濕球溫度計(jì)（1)構(gòu)造同精度溫度計(jì)兩支、脫脂紗布、蒸餾水（2）特點(diǎn)無(wú)風(fēng)速控制,無(wú)屏蔽輻射水易污染測(cè)量誤差較大注意：濕球溫度計(jì)安裝時(shí),要求溫度計(jì)的球部離開(kāi)水杯上沿至少23cm,應(yīng)使?jié)袂驕囟扔?jì)周?chē)諝饬魉俦３衷?。5m/s以上，使A為常數(shù)。2通風(fēng)干濕球溫度計(jì)（阿斯曼)*構(gòu)造溫度計(jì)置于金屬套管內(nèi)微型風(fēng)機(jī),特點(diǎn) 濕球附近風(fēng)速固定在2。5m/s- 金屬套管屏蔽輻射 蒸餾水隨時(shí)滴入3電動(dòng)干濕球溫度計(jì)將濕信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),有利于遠(yuǎn)傳。構(gòu)造:軸流風(fēng)機(jī)、鎳電阻、濕球紗布、盛水杯、測(cè)量橋路。測(cè)量橋路：兩個(gè)橋路通過(guò)電阻R連接，構(gòu)成雙電橋。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R的滑動(dòng)觸頭,使檢流計(jì)為0,可得UDE

34、=UAB。 根據(jù)這一關(guān)系計(jì)算出RDE和相對(duì)濕度的關(guān)系，在可調(diào)電阻上進(jìn)行分度，實(shí)現(xiàn)相對(duì)濕度的測(cè)量。二露點(diǎn)法濕度測(cè)量露點(diǎn)溫度：將被測(cè)空氣冷卻,當(dāng)濕空氣冷卻到水蒸氣達(dá)到飽和并開(kāi)始凝結(jié)出水分時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。先測(cè)定露點(diǎn)溫度tL，根據(jù)tL確定該溫度下飽和水蒸氣壓力PL。PL即為被測(cè)空氣的水蒸氣分壓力Pn。1露點(diǎn)濕度計(jì)采用兩只玻璃棒溫度計(jì),一只測(cè)量干球溫度，另一只放入黃銅盒內(nèi)測(cè)量露點(diǎn)溫度.根據(jù)測(cè)得的露點(diǎn)溫度和干球溫度通過(guò)查表得到對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)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(diǎn)：露點(diǎn)溫度不易測(cè)準(zhǔn)。2光電式露點(diǎn)濕度計(jì)u 影響測(cè)量精度的因素：高度光潔的露點(diǎn)鏡；高精度的光學(xué)與熱電制冷調(diào)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(jì)屬于吸濕法測(cè)量，根據(jù)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(yīng)接交流電.2。量程窄，一般為15%20，例如，0。05的濃度對(duì)應(yīng)感濕范圍為80100%,0.2%的濃度對(duì)應(yīng)的感濕范圍為60%80。3.環(huán)境溫度對(duì)輸出影響較大，因此要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。4. 最高使用溫度55，當(dāng)大于55，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。擴(kuò)大氯化鋰濕度計(jì)的測(cè)量范圍二變送器將氯化鋰濕度測(cè)頭接入交流電橋，此電橋?qū)鞲衅鞯碾娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘?hào)。此電壓經(jīng)放大、檢波整流變成與相對(duì)濕度成一定函數(shù)關(guān)系的直流電壓,再經(jīng)電壓-電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成標(biāo)

36、準(zhǔn)010mA的電流信號(hào)。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(diǎn)：迅速吸濕、脫濕,滯后小,響應(yīng)快，不受氣流速度影響，測(cè)量范圍寬，抗污染能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。根據(jù)電容公式可知，在電容兩個(gè)極板的面積和間距不變的情況下，當(dāng)介電常數(shù)發(fā)生變化時(shí)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(zhì)材料制作感濕膜，當(dāng)相對(duì)濕度大時(shí)，膜中的可移動(dòng)離子濃度增大，電阻減少,當(dāng)相對(duì)濕度降低時(shí)，膜中的可運(yùn)動(dòng)離子濃度減少，電阻阻值增大。這樣可通過(guò)電極間的電阻值的變化測(cè)量相對(duì)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(jié)而成。燒結(jié)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(diào)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(jié)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(guò)測(cè)量電阻之間的阻值即可測(cè)量相對(duì)濕度。特點(diǎn)：傳感器電阻的對(duì)數(shù)值與濕度成線(xiàn)性關(guān)系,測(cè)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(guān)鍵：實(shí)現(xiàn)不同范圍內(nèi)維持恒定的相對(duì)濕度空間,可作基準(zhǔn)的高精度標(biāo)定儀器， 水的飽和蒸氣壓是溫度的函數(shù)，溫度愈高,飽和蒸氣壓也愈高。 當(dāng)向水中加入鹽類(lèi),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(lèi)的種類(lèi)有關(guān)。 根據(jù)不同的鹽類(lèi)對(duì)應(yīng)

38、的飽和蒸氣壓不同，即對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度不同實(shí)現(xiàn)濕度傳感器的標(biāo)定.第 5 次課的教學(xué)整體安排授課時(shí)間第 5 周周 2 第 5、6、7 節(jié)課時(shí)安排3授課題目(教學(xué)章、節(jié)或主題）：第五章：壓力測(cè)量教學(xué)目的、要求(分掌握、理解、了解三個(gè)層次)：目的:掌握常規(guī)的壓力儀表的原理、方法及使應(yīng)用要求：理解壓力測(cè)量的基本原理、掌握常規(guī)的壓力儀表的原理、方法及使應(yīng)用,了解壓力儀表的校驗(yàn).教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）：基本內(nèi)容: 壓力測(cè)量：壓力測(cè)量的基本概念、液注式壓力計(jì)、彈性元件、彈簧管壓力計(jì)、電接點(diǎn)彈簧管壓力計(jì)、霍爾式壓力計(jì)、擴(kuò)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(yàn).重點(diǎn)：壓力的表示方法, 液注式壓力計(jì)、彈簧管壓力計(jì)、霍爾式壓力計(jì)、擴(kuò)散硅壓力壓差變送器、壓力表的選擇、安裝。難點(diǎn)：彈簧管壓力計(jì)的彈性變形、擴(kuò)散硅壓力傳感器的測(cè)量電路討論與思考:1. 斜管式微壓計(jì)用水作介質(zhì)，可以嗎？2. 液柱式壓力計(jì),水作工作介質(zhì)，為了便于讀數(shù)，在水中加入紅墨水，可以嗎？3. 斜管式微壓計(jì)，調(diào)零時(shí),總調(diào)不到，可能的原因是什么？4. 斜管式微壓計(jì)，測(cè)量時(shí)看不到液柱，是怎么回事?5. 彈簧管是怎樣產(chǎn)生形變的呢？6. 霍爾式壓力計(jì)是如何將彈簧管的彈性變形轉(zhuǎn)變成霍爾電勢(shì)的?課后作業(yè):1. 為什么斜管式微壓計(jì)的測(cè)試精度比U型管壓力計(jì)的高？2. 壓力計(jì)分為哪幾大類(lèi)?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(yuǎn)傳.試選擇壓力儀表（給出量程和精度等級(jí)）測(cè)量該壓力，測(cè)量誤差不大于被測(cè)壓力的3。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：講授115分鐘，提問(wèn)與討論20分鐘授課類(lèi)型：理論課教學(xué)方式:講授討論教學(xué)資源：多媒體填寫(xiě)說(shuō)明：1。每項(xiàng)頁(yè)面大小可自行添減; 2.教學(xué)內(nèi)容與討論、思考題、作業(yè)部分可合二為一。第五章 壓力測(cè)量本章主要講授液柱式壓力計(jì)、彈性性壓力計(jì)、電氣式壓力壓差變送器及壓力表的選擇與校驗(yàn)。壓力儀表的應(yīng)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(cè)量；另一方面壓力或壓差的測(cè)量還可以實(shí)現(xiàn)其他參數(shù)的測(cè)量。如畢托管測(cè)流速、孔板流

41、量計(jì)、差壓液位計(jì)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(qiáng)垂直作用于單位面積物體表面上的力在建筑環(huán)境與設(shè)備的測(cè)試中，并不嚴(yán)格區(qū)分壓力和壓強(qiáng)。通常所說(shuō)的壓力實(shí)際上是指壓強(qiáng)。壓差測(cè)量?jī)蓚€(gè)壓力之差稱(chēng)壓差表壓力壓力儀表指示的壓力值缺省情況下，所說(shuō)的壓力值即指表壓力表壓力可正可負(fù)，為負(fù)時(shí)其絕對(duì)值稱(chēng)為真空度。單位：帕（Pa） N/m2，國(guó)際單位兆帕（MPa） 106Pa工程大氣壓， kgf/cm2，98070 Pa約等于一個(gè)大氣壓(1。013e+5 Pa） ，“自來(lái)水壓頭是5公斤”，用的就是這個(gè)單位。mmH2O, 9。81 PammHg ,133 Pa二壓力測(cè)量?jī)x表的分類(lèi)1液柱式壓力

42、計(jì)2彈性式壓力計(jì)3電氣式壓力計(jì)4活塞式壓力計(jì)第二節(jié)液柱式壓力計(jì)分類(lèi)U型管壓力計(jì)單管壓力計(jì)斜管式微壓計(jì)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便,準(zhǔn)確度比較高,常用于測(cè)量低壓、負(fù)壓、差壓.缺點(diǎn)：體積大,讀數(shù)不方便，玻璃管易損壞。一U型管壓力計(jì)假設(shè)被測(cè)的介質(zhì)為氣體,可忽略被測(cè)介質(zhì)的高度形成的靜壓值。根據(jù)流體靜力學(xué)原理可得：U型管內(nèi)徑一般為520mm，為了減少毛細(xì)現(xiàn)象管子內(nèi)徑一般不少于10mm，二單管式壓力計(jì)因?yàn)锳1、A2為常數(shù)，這樣可通過(guò)一次讀數(shù)進(jìn)行壓差測(cè)量.當(dāng)A2/A1很小時(shí)，h1可忽略，公式簡(jiǎn)化為：三、斜管式壓力計(jì)主要用于測(cè)量微小的壓力、負(fù)壓和壓差。為了減少讀數(shù)的相對(duì)誤差，拉長(zhǎng)液柱,將測(cè)量管傾斜放置.問(wèn)題?1.

43、斜管式微壓計(jì)用水作介質(zhì)，可以嗎？2。液柱式壓力計(jì)，水作工作介質(zhì)，為了便于讀數(shù)，在水中加入紅墨水，可以嗎？3。斜管式微壓計(jì)，調(diào)零時(shí)，總調(diào)不到,可能的原因是什么？4。斜管式微壓計(jì)，測(cè)量時(shí)看不到液柱，是怎么回事？四液柱式壓力計(jì)的測(cè)量誤差及其修正1環(huán)境溫度變化的影響及修正對(duì)于一般的工業(yè)測(cè)量，主要考慮工作液密度變化對(duì)壓力測(cè)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(xì)現(xiàn)象的影響為了減少該誤差，要求測(cè)量管的內(nèi)徑一般不小于10mm第三節(jié)彈性式壓力計(jì)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(cè)壓力的作用下，產(chǎn)生彈性變形制成的測(cè)壓儀表特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固可靠、測(cè)壓范圍廣、使用方便

44、、造價(jià)低廉、有足夠的精度,可遠(yuǎn)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(shí)周邊夾緊，測(cè)低壓、微壓。將兩塊膜片沿周邊對(duì)焊起來(lái)，形成一膜盒，膜盒式微壓計(jì)通常用于測(cè)量爐膛和煙道尾部負(fù)壓。精度等級(jí)為2。5,最高可達(dá)1.5級(jí)。2波紋管：開(kāi)口端固定,封閉端的位移作為輸出，由于波紋管的位移相對(duì)較大，故靈敏度高，常用于測(cè)量較低的壓力（1。0106Pa)精度等級(jí)1。5級(jí).3. 彈簧管：?jiǎn)栴}:彈簧管是怎樣產(chǎn)生形變的呢?假設(shè)被測(cè)壓力大于外界大氣壓力,產(chǎn)生短軸變長(zhǎng),長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)。對(duì)應(yīng)的幾何分析如下：彈簧管在量程范圍內(nèi)

45、自由端的位移一般為78o,彈簧管作成多圈時(shí)，自由端的位移可達(dá)45o。彈簧管的自由端的位移可通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，這種機(jī)構(gòu)的指針最大轉(zhuǎn)角為180o,通常作成90度的回轉(zhuǎn)角。最常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為杠桿扇形齒輪機(jī)構(gòu),可使指針轉(zhuǎn)動(dòng)270o.電接點(diǎn)壓力表：不僅可實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量,而且可實(shí)現(xiàn)壓力的報(bào)警和控制。第四節(jié)電氣式壓力檢測(cè)一位移式壓力壓差變送器：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。特點(diǎn)：靈敏度高、精度高，精度可達(dá)0.2、0。25，穩(wěn)定可靠。尤適用于測(cè)高靜壓微壓差的場(chǎng)合。1電容式壓力壓差變送器：采取差動(dòng)電容方式。膜片d7。5-75，0.050。2，maxd=0。1mm. 特點(diǎn)：靈敏度高、精度高，精度可達(dá)0。2

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

47、位電勢(shì)，因不等位電勢(shì)的存在，是霍爾片處于正中時(shí)，電勢(shì)輸出不為0。二壓電式壓力傳感器壓電效應(yīng):壓電材料在受壓時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，產(chǎn)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(méi)有極化之前,因各單晶體的壓電效應(yīng)都互相抵消表現(xiàn)為電中性,為此必須對(duì)壓電陶瓷先進(jìn)行極化處理，經(jīng)極化處理的壓電陶瓷具有非常高的壓電系數(shù)，為石英的幾百倍。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，具有線(xiàn)性度高量程范圍大等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：但是由于產(chǎn)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(cè)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(zhǎng)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(lèi):應(yīng)變片:受壓時(shí)，電阻的尺寸L、S發(fā)生變化,引起電阻的變化。半導(dǎo)體擴(kuò)散硅:在壓力的作用下,電阻率發(fā)生變化。通常半導(dǎo)體擴(kuò)散硅電阻變化的靈敏度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于應(yīng)變片，大約為100倍。2膜片的應(yīng)力分析其膜片受到從下向上的壓力時(shí)，中心區(qū)受拉應(yīng)力（假設(shè)應(yīng)力為正），周邊區(qū)受壓應(yīng)力（應(yīng)力為負(fù)),在R=0處應(yīng)力達(dá)到正的最大值，而在大約距中心60%的地方應(yīng)力為0.3電阻分布及測(cè)量橋路測(cè)量電路優(yōu)點(diǎn)：溫度補(bǔ)償，使輸出信號(hào)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(cè)儀表的選擇與校驗(yàn)一壓力檢測(cè)儀表的選擇測(cè)壓范圍,被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，測(cè)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(shí)，最大工作壓力不超過(guò)儀表量程的3/4，壓力波動(dòng)較大時(shí),最大工作壓力不超過(guò)儀表量程的2/3。為保證準(zhǔn)確度，最小工作壓力不低于滿(mǎn)量程的1/3.2儀表精度的選擇根據(jù)在測(cè)量時(shí)允許的最大測(cè)量誤差選擇儀表，可根據(jù)儀表的精度等級(jí)算出用該儀表測(cè)量可能引起的最大示值絕對(duì)誤差.另外在選擇儀表時(shí)不需一味追求高精度，只要滿(mǎn)足測(cè)量精度要求即可.彈簧管壓力表量程和精度系列我國(guó)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(yuǎn)傳。試選擇壓力儀表（給出量程和精度等級(jí))測(cè)量該壓力,測(cè)量誤差不大于被測(cè)壓力的4。解：根據(jù)最大工作壓力 根據(jù)最小工作壓力3儀表類(lèi)型選擇被測(cè)介質(zhì)壓力大小，被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)