溫度和風速測量方法總結材料

實用文案第一章風速測量風速測量風是空氣流動時產生的一種自然現(xiàn)象?？諝饬鲃佑猩舷铝鲃雍妥笥伊鲃?，上下流動為垂直運動，也叫對流；左右流動為水平運動，也就是風。風是一個矢量，用風向和風速表示。地面風指離地平面10-12米高的風。風向指風吹來的方向，一般用16個方位或360°表示。以3600表示時，由北起按順時針方向度量。風速指單位時間內空氣的水平位移，常以米/秒、公里/小時、海里/小時表示。風杯風速計風杯風速計是最常見的一種風速計。轉杯式風速計最早由英國魯賓孫發(fā)明，當時是四杯，后來改用三杯。它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應部分，空杯的凹面都順向一個方向。整個感應部分安裝在一根垂直旋轉軸上，在風力的作用下，風杯繞軸以正比于風速的轉速旋轉。轉速可以用電觸點、測速發(fā)電機或光電計數(shù)器等記錄。風杯風和方位塊.導電環(huán)，接觸笛片-風速發(fā)電機、蝴輪指南桿_\風杯風和方位塊.導電環(huán)，接觸笛片-風速發(fā)電機、蝴輪指南桿_\圖1.1風杯風速計文案大全實用文案葉輪風速儀風速計的葉輪式探頭的工作原理是基于把轉動轉換成電信號，先經過一個臨近感應開頭，對葉輪的轉動進行“計數(shù)”并產生一個脈沖系列，再經檢測儀轉換處理，即可得到轉速值。法國KIKO葉輪風速儀工作原理如圖1.2所示。葉輪的軸桿啟動內含八個電磁極的原型磁鐵，置于磁鐵旁的雙霍爾傳感器感測到側場中電磁極的轉變信號。傳感器的信號轉換為電子頻率且和風速成正比，并感測旋轉方向。圖1.2KIMO原理熱線風速計一根被電流加熱的金屬絲，流動的空氣使它散熱，利用散熱速率和風速的平方根成線性關系，再通過電子線路線性化（以便于刻度和讀數(shù)），即可制成熱線風速計。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5um,長為2mm；最小的探頭直徑僅1um,長為0.2mm。根據(jù)不同的用途，熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強度，有時用金屬膜代替金屬絲，通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜，稱為熱膜探頭。熱線探頭在使用前必須進行校準。靜態(tài)校準是在專門的標準風洞里進行的，測量流速與輸出電壓之間的關系并畫成標準曲線；動態(tài)校準是在已知的脈動流場中進行的,或在風速儀加熱電路中加上一脈動電信號，校驗熱線風速儀的頻率響應，若頻率響應不佳可用相應的補償線路加以改善。0至100m/s的流速測量范圍可以分為三個區(qū)段：低速：0至5m/s；中速：文案大全實用文案5至40m/s；高速：40至100m/s。熱線風速計用于0至5m/s的精確測量，使用溫度約為±70七。當在湍流中使用熱線風速計時，來自各個方向的氣流同時沖擊熱元件，從而會影響到測量結果的準確性。在湍流中測量時，熱敏式風速儀流速傳感器的示值往往高于轉輪式風速計。因此，風速儀測量過程應盡量在通道的直線部分進行。直線部分的起點應至少在測量點前10XD（D=管道直徑，單位為CM）外；終點至少在測量點后4XD處。流體截面應不得有遮擋（棱角，重懸，物等）。圖1.3熱線風速計恒流式熱線風速計通過熱線的電流保持不變，溫度變化時，熱線電阻改變，因而兩端電壓變化，由此測量流速。利用風速探頭進行測量。風速探頭為一敏感部件。當有一恒定電流通過其加熱線圈時，探頭內的溫度升高并于靜止空氣中達到一定值。此時，其內測量元件熱電偶產生相應的熱電勢，并被傳送到測量指示系統(tǒng)，此熱電勢與電路中產生的基準反電勢相互抵消，使輸出信號為零，風速儀指針也能相應指于零點或顯示零值。若風速探頭端部的熱敏感部件暴露于外部空氣流中時，由于進行熱交換，此時將引起熱電偶熱電勢變化，并與基準反電勢比較后產生微弱差值信號，此信號被測量儀表系統(tǒng)放大并推動電表指針變化從而指示當前風速或經過單片機處理后通過顯示屏顯示當前風速數(shù)值。文案大全實用文案恒溫式熱線風速計風速儀熱線的溫度保持不變，給風速敏感元件電流可調，在不同風速下使處于不同熱平衡狀態(tài)的風速敏感元件的工作溫度基本維持不便，即阻值基本恒定，該敏感元件所消耗的功率為風速的函數(shù)。恒溫風速儀則是利用反饋電路使風速敏感元件的溫度和電阻保持恒定。當風速變化時熱敏感元件溫度發(fā)生變化，電阻也隨之變化，從而造成熱敏感元件兩端電壓發(fā)生變化，此時反饋電路發(fā)揮作用，使流過熱敏感元件的電流發(fā)生相應的變化，而使系統(tǒng)恢復平衡。上述過程是瞬時發(fā)生的，所以速度的增加就好像是電橋輸出電壓的增加，而速度的降低也等于是電橋輸出電壓的降。注意事項除保持日常數(shù)據(jù)的準確性外，日常維護使用中還要注意以下幾點：.禁止在可燃性氣體環(huán)境中使用風速計。.禁止將風速計探頭置于可燃性氣體中。否則，可能導致火災甚至爆炸。.請依據(jù)使用說明書的要求正確使用風速計。使用不當，可能導致觸電、火災和傳感器的損壞。.在使用中，如遇風速計散發(fā)出異常氣味、聲音或冒煙，或有液體流入風速計內部，請立即關機取出電池。否則，將有被電擊、火災和損壞風速計的危險。.不要將探頭和風速計本體暴露在雨中。否則，可能有電擊、火災和傷及人身的危險。.不要觸摸探頭內部傳感器部位。.風速計長期不使用時，請取出內部的電池。否則，將電池可能漏液，導致風速計損壞。.不要將風速計放置在高溫、高濕、多塵和陽光直射的地方。否則，將導致內部器件的損壞或風速儀性能變壞。.不要用揮發(fā)性液體來擦拭風速計。否則，可能導致風速儀殼體變形變色。風速計表面有污漬時，可用柔軟的織物和中性洗滌劑來擦拭.不要摔落或重壓風速計。否則，將導致風速計的故障或損壞。.不要在風速計帶電的情況下觸摸探頭的傳感器部位。否則，將影響測量結果或導致風速計內部電路的損壞。超聲波風速儀超聲風速風向儀的工作原理是利用超聲波時差法來實現(xiàn)風速的測量。通過正、文案大全實用文案逆壓電效應實現(xiàn)高頻聲能和電能之間的相互轉換，從而實現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接收。由于它很好地克服了機械式風速風向儀固有的缺陷，因而能全天候地、長久地正常工作，越來越廣泛地得到使用.它將是機械式風速儀的強有力替代品。圖1.4超聲波風速儀應用領域超聲波風速計的應用便利、精確，在很多領域都能靈活運用，廣泛應用于城市環(huán)境監(jiān)測、風力發(fā)電、氣象監(jiān)測、橋梁隧道、航海船舶、航空機場、各類風扇制造業(yè)、需要抽風排氣系統(tǒng)的行業(yè)等。皮托管風速儀皮托管是測量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置。由法國H.皮托發(fā)明而得名。嚴格地說，皮托管僅測量氣流總壓，又名總壓管；同時測量總壓、靜壓的才稱風速管，但習慣上多把風速管稱作皮托管。皮托管的構造如圖，頭部為半球形，后為一雙層套管。測速時頭部對準來流，頭部中心處小孔（總壓孔）感受來流總壓P0,經內管傳送至壓力計。頭部后約3?8D處的外套管壁上均勻地開有一排孔（靜壓孔），感受來流靜壓P,經外套管也傳至壓力計。對于不可壓縮流動，根據(jù)伯努利方程和能量方程可求出氣流馬赫數(shù)，進而再求速度?？倝嚎子幸欢娣e，它所感受的是駐點附近的平均壓強，略低于總壓，靜壓孔感受的靜壓也有一定誤差，其他如制造、安裝也會有誤差，故測算流速時應加一個修正系數(shù)Z。Z值一般在0.98?1.05范圍內，在已知速度之氣流中校正或經標準皮托管校正而確定。皮托管結構簡單，使用方便，用途很廣。如飛機頭部或機翼前緣常裝設皮托管，測量相對空氣的飛行速度，又稱空速管。文案大全實用文案圖1.5皮托管結構圖分析與小結熱線風速計該方式是測試處于通電狀態(tài)下傳感器因風而冷卻時產生的電阻變化，由此測試風速。不能得出風向的信息。除攜帶容易方便外，其成本性能比高，作為風速計的標準產品廣泛地被采用，且長期安定性、以及在溫度補償方面都具有優(yōu)勢。?適用范圍：0.05?50m/s?顯示分辨率：0.01m/s超聲波風速儀該方式是測試傳送一定距離的超音波時間，因風的影響而使到達時間延遲，由此測試風速。該方法傳感器部較大，在測試部周圍，有可能發(fā)生紊流，使流動不規(guī)則，并且測量環(huán)境需要比較安靜的場所，用途受到限定。?適用范圍：0?10m/s?顯示分辨率：0.01m/s葉輪風速儀該方式是應用風車的原理,通過測試葉輪的轉數(shù)，測試風速。原理比較簡單，價格便宜，但測試精度較低，所以不適合微風速的測試和細小風速變化的測試。?適用范圍：1?50m/s?顯示分辨率：0.1m/s皮托管風速儀在流動面的正面有與之形成直角方向的小孔，內部藏有從各自孔里分別提取壓力的細管。通過測試其壓力差（前者為全壓、后者為靜壓），就可知道風速。文案大全實用文案其原理比較簡單，價格便宜，但與流動面必須設置成直角，否則不能進行正確的測試。不適合一般用。?適用范圍：5?100m/s?顯示分辨率：0.01m/s文案大全實用文案第二章溫度測量溫度測量方法溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是國際單位制中七個基本物理量之一，它與人類生活、工農業(yè)生產和科學研究有著密切關系。隨著科學技術水平的不斷提高，溫度測量技術也得到了不斷的發(fā)展。溫度測量的分類溫度測量的分類可以通過其與被測量的物體是否接觸分為接觸式和非接觸式。接觸式測量接觸式測量儀表比較簡單、可靠，測量精度高。但是因為測溫元件與被測介質需要進行充分的熱交換，所以其需要一定的時間才能達到熱平衡。接觸式測量儀存在測溫延遲現(xiàn)象，同時受耐高溫和耐低溫材料的限制，不能應用于這些極端的溫度測量。非接觸式儀表測溫儀是通過熱輻射的原理來測量溫度的，測溫元件不需要與被測介質接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應速度一般也比較快；但受到物體發(fā)射率、測量距離、煙塵和水汽等外界因素的影響，其測量誤差較大。接觸式測量方法（1）膨脹式溫度測量原理：利用物質的熱脹冷縮原理即根據(jù)物體體積或幾何形變與溫度的關系進行溫度測量。熱脹冷縮式溫度計包括玻璃液體溫度計、雙金屬膨脹式溫度計和壓力式溫度計等。優(yōu)點：結構簡單，價格低廉，可直接讀數(shù)，使用方便，非電量測量方式，適用于防爆場合。缺點：準確度比較低，不易實現(xiàn)自動化，而且容易損壞。（2）電量式測溫方法利用材料的電勢、電阻或其它電性能與溫度的單值關系進行溫度測量，包括熱電偶溫度測量、熱電阻和熱敏電阻溫度測量、集成芯片文案大全實用文案溫度測量等。①熱電偶的原理是兩種不同材料的金屬焊接在一起，當參考端和測量端有溫差時，就會產生熱電勢，根據(jù)該熱電勢與溫度的單值關系就可以測量溫度。熱電偶具有結構簡單，響應快，適宜遠距離測量和自動控制的特點，應用比較廣泛。②熱電阻是根據(jù)材料的電阻和溫度的關系來進行測量的，輸出信號大，準確度比較高，穩(wěn)定性好，但元件結構一般比較大，動態(tài)響應較差，不適宜測量體積狹小和溫度瞬變區(qū)域。③熱敏電阻是一種電阻值隨溫度呈指數(shù)變化的半導體熱敏感元件，具有靈敏度高、價格便宜的特點，但其電阻值和溫度的關系線性度差,且穩(wěn)定性和互換性也不好。④石英溫度傳感器是以石英晶體的固有頻率隨溫度而變化的特性來測量溫度的。石英晶體溫度傳感器穩(wěn)定性很好，可用于高精度和高分辨力的測量場合。隨著電子技術的發(fā)展，可以將感溫元件和相關電子線路集成在一個小芯片上，構成一個小型化、一體化及多功能化的專用集成電路芯片，輸出信號可以是電壓、頻率，或者是總線數(shù)字信號，使用非常方便，適用于便攜式設備。（3）接觸式光電、熱色測溫方法原理：接觸式光電測溫方法主要是指通過接觸被測對象，將溫度變化引起的熱輻射或其他光電信號引出，通過光電轉換器件檢測該信號，從而獲得測溫結果的方法。優(yōu)點：這種方法不像電量式測量方法容易受到電磁的干擾，可以在電磁環(huán)境下進行溫度測量；可以避免像非接觸式輻射溫度計那樣容易受到被測對象表面發(fā)射率和中間介質的影響。缺點：會干擾被測對象的溫度，帶來接觸式測溫方法引起的一些誤差。2.2.3非接觸式測溫方法原理及特點輻射式測溫方法原理：是以熱輻射定律為基礎，它可分為全輻射高溫計、亮度式高溫計和比色式高溫計。全輻射高溫計結構相對簡單，但受被測對象發(fā)射率和中間介質影響比較大，測溫偏差較大，不適合用于測量低發(fā)射率目標。亮度溫度計靈敏度比較高，受被測對象發(fā)射率和中間介質影響相對較小，測量的亮度溫度與真實溫度偏差較小，但也不適用于測量低發(fā)射率物體的溫度，并且測量時要避開中間介質的吸收帶。比色測溫法測量結果最接近真實溫度，并且適用于低發(fā)射文案大全實用文案率物體的溫度測量，但結構比較復雜，價格較貴。優(yōu)點：①可以采用偽彩色直觀顯示物體表面的溫度場；②溫度分辨力高，能準確區(qū)分的溫度差甚至達0.01℃以下。光譜測溫方法光譜測溫方法主要適用于高溫火焰和氣流溫度的測量。當單色光線照射透明物體時，會發(fā)生光的散射現(xiàn)象，散射光包括彈性散射和非彈性散射，彈性散射中的瑞利散射和非彈性散射的拉曼散射的光強都與介質的溫度有關。聲波、微波測溫方法聲學測溫是基于聲波在介質中的傳播速度與介質溫度有關的原理實現(xiàn)的，因此只要測得聲速，就可以推算出溫度?？梢酝ㄟ^直接測量聲波在被測介質中的傳播速度，也可以測量放在被測介質中細線的聲波傳播速度來得到溫度。這種方法可以用于測量高溫氣體或液體的溫度，在高溫時會有更高的靈敏度。微波衰減法可以用來測量火焰溫度，其原理是當入射微波通過火焰時，與火焰中的等離子體相互作用，使出射的微波強度減弱，通過測量入射微波的衰減程度可以確定火焰氣體的溫度。文案大全實用文案第三章重點總結數(shù)采儀原理數(shù)采儀，全稱為數(shù)據(jù)采集傳輸儀，主要應用于環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場端。數(shù)采儀主要實現(xiàn)采集、存儲各種類型監(jiān)測儀器儀表的數(shù)據(jù)、并能完成與上位機數(shù)據(jù)傳輸功能的數(shù)據(jù)終端單元，具備單獨的數(shù)據(jù)處理功能。數(shù)據(jù)采集傳輸儀是現(xiàn)場儀表與上位機系統(tǒng)的連接儀器。數(shù)據(jù)采集傳輸儀通過數(shù)字通道、模擬通道、開關量通道采集監(jiān)測儀表的監(jiān)測數(shù)據(jù)、狀態(tài)等信息，然后通過傳輸網絡將數(shù)據(jù)、狀態(tài)傳輸至上位機；上位機通過傳輸網絡發(fā)送控制命令，數(shù)據(jù)采集傳輸儀根據(jù)命令控制監(jiān)測儀表工作。在整個環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)中，上位機是在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件平臺的統(tǒng)稱，下位機則是現(xiàn)場儀器儀表的統(tǒng)稱，包括儀表供應商提供的具有計算處理能力的工業(yè)控制計算機。現(xiàn)用數(shù)采儀⑴安捷倫34970A安捷倫Agilent34970A是一種高性能、低價位的數(shù)據(jù)采集和開關主機，十分適于數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)采集和一般的開關與控制應用。它是一種半機架寬的主機，內部有61/2位（22比特）的數(shù)字電壓表，其背面有3個插槽，可以接受開關與控制的模塊某塊組合。Agilent34970A包括了臺式數(shù)字多用表（DMM）的功能特性，34970A具有61/2位的分辨率（22比特）、0.004%的基本直流電壓精度和極低的讀數(shù)噪聲，力口上高達250通道/s掃描速率，可以得到為完成工作任務所需要的速度和精度.強有力的適應能力Agilent34970A的獨特設計允許逐通道進行配置，以求達到最大的靈活性及快速方便設置內部的自動量程轉換。DMM有11種不同的直接測量功能，而不需要昂貴的外部信號調整。內部的溫度轉換程序可以C、F或（Kelvin）顯示未處理過的熱偶、RTD或熱敏電阻的輸入。利用定度可將線性傳感器的輸出直接轉換到工程單位，甚至可以設置高/低超出容限的情況。⑵橫河MW100MW100是可擴展的、高性能數(shù)據(jù)采集/數(shù)據(jù)記錄平臺，適用于惡劣測量環(huán)境下的PC控制/單機運行。高速、多通道測量，實驗室和生產現(xiàn)場的理想選擇。高耐壓：600VACrms150/60Hz連續(xù)。高抗擾度：4通道隔離A/D電路。多周期（測文案大全實用文案量和記錄周期可不同）。從小規(guī)模到多通道的靈活結構。熱電偶兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接,顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。熱電偶實際上是一種能量轉換器，它將熱能轉換為電能，用所產生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應注意如下幾個問題：.熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數(shù)；.熱電偶所產生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關；.當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，如圖所示。當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。補償導線在一定溫度范圍內，具有與其匹配的熱電動勢標稱值相同的一對帶絕緣包覆的導線叫補償導線。用它們連接熱電偶與測量裝置，以補償熱電偶連接處的溫度變化所產生的誤差。補償導線特點：①熱電特性穩(wěn)定，電絕緣性能好，使用壽命長。②柔軟，彎曲性能能好，使用方便。③包覆層材料穩(wěn)定可靠，具有一定的耐溫性和耐寒性能。文案大全實用文案熱電偶分度標準熱電偶的分度號有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等幾種。其中S、R、B屬于貴金屬熱電偶，N、K、E、J、T屬于廉金屬熱電偶。S分度號的特點是抗氧化性能強，宜在氧化性、惰性