《建筑環(huán)境測試技術(shù)》第1章測量基本知識

《建筑環(huán)境測試技術(shù)》第1章測量基本知識第一頁，共32頁。《建筑環(huán)境測試技術(shù)》課程簡介課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容：測量與測量儀表的基本知識。誤差的基本性質(zhì)與處理。溫度、濕度、壓力、流量、流速、液位、熱流量、成分分析、噪聲等各種建筑環(huán)境測試參數(shù)的測量原理，對應(yīng)的各種測量儀表的結(jié)構(gòu)、原理與使用。第二頁，共32頁。參考書目建筑環(huán)境設(shè)備測試技術(shù)，劉耀浩，天津大學(xué)自動檢測技術(shù)，王化祥，化工熱工測量與自動控制，張子慧，建工網(wǎng)站：第三頁，共32頁。第一章測量的基本知識授課時間：2學(xué)時主要內(nèi)容：測量、測量儀表、計量的基本概念。重點和難點:儀表誤差的計算、測量系統(tǒng)的組成。第四頁，共32頁。思考題按照測量手段進行分類，測量通常分為哪幾種類型？按照測量方式進行分類，測量通常分為哪幾種類型？測量系統(tǒng)由哪幾個環(huán)節(jié)組成？儀表的性能指標(biāo)有哪些？如何進行儀表的正確選擇？第五頁，共32頁。第一節(jié)測量的基本概念一．測量的定義1．概念：測量是運用專門的工具，根據(jù)物理、化學(xué)、生物等原理，通過實驗和計算找到被測量的量值。2.定義：測量是以同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量與被測量比較，并確定被測量相對標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)。表達式：L=X/U說明：①標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)是國際或國家公認(rèn)的。②采用的方法或儀器需經(jīng)驗證。被測量標(biāo)準(zhǔn)量測量值第六頁，共32頁。2．間接測量：被測量不能通過直接測量的方法得到，而必須通過一個或多個直接測量值利用一定的函數(shù)關(guān)系運算才能得到。二．測量方法按測量手段分類1．直接測量：通過測量能直接得到被測量數(shù)值的測量。y=x測量值被測量直接測量值被測量第七頁，共32頁。熱量表第八頁，共32頁。3．組合測量：被測量不能通過直接測量或間接測量得到，而必須通過直接測量的測得值或間接測量的測得值建立聯(lián)立方程組，通過求解聯(lián)立方程組的辦法才能得到最后結(jié)果。公式：第九頁，共32頁。舉例：電阻器溫度系數(shù)的測量。在此，溫度系數(shù)αβ為被測量，可通過測得在兩個不同溫度下的電阻值，即通過得到t1、t2、Rt1、Rt2四個直接測量值建立方程組通過計算即可得到。若R20未知，則可聯(lián)立三個方程即可。第十頁，共32頁。按測量方式分類1．偏差法：用儀器儀表的指針的位移表示被測量大小的方法。2．零位法：亦叫平衡法。測量時用被測量與標(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，即可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量的大小得到被測量的大小。RX第十一頁，共32頁。3．微差法：偏差法與零位法相結(jié)合即構(gòu)成微差法。通過測量被測量與標(biāo)準(zhǔn)量之差來得到待測量的值。除了以上分類方法以外，還可分為精密測量與工程測量、等精度測量與不等精度測量、本地測量與遠(yuǎn)地測量等。第十二頁，共32頁。三．測量方法的選擇原則①被測量本身的特性；②被測量的準(zhǔn)確度；③測量環(huán)境；④現(xiàn)有測量設(shè)備。在此基礎(chǔ)上選擇合適的測量儀表和正確的測量方法。

第十三頁，共32頁。舉例：電壓表測量高內(nèi)阻電路端電壓。若電路輸出等效內(nèi)阻為80kΩ，當(dāng)電壓表內(nèi)阻分別為10MΩ、120kΩ，對應(yīng)的數(shù)字電壓表測得的電壓為：

V+-5V所以當(dāng)測量電路的內(nèi)阻較大時，要測量電路的端電壓需要選用內(nèi)阻高的數(shù)字電壓表。80kΩ第十四頁，共32頁。第二節(jié)測量儀表一．測量系統(tǒng)的組成測量系統(tǒng)由被測對象和測量設(shè)備組成，測量設(shè)備一般由傳感器、變換器、顯示裝置、傳輸通道組成。對應(yīng)的系統(tǒng)框圖如下。傳感器變換器顯示裝置被測量傳輸通道第十五頁，共32頁。1．傳感器：是測量系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的部分。對傳感器的要求：①輸入與輸出有穩(wěn)定而準(zhǔn)確的單值函數(shù)關(guān)系。②非被測量對傳感器作用時，應(yīng)使其對輸出的影響小到忽略。③負(fù)載效應(yīng)小。（負(fù)載效應(yīng)：被測量受到的儀表的干擾而產(chǎn)生的偏離。）

第十六頁，共32頁。熱電偶第十七頁，共32頁。2．變換器（變送器）：將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成顯示裝置易于接受的信號。包括機械放大，電信號放大，電信號轉(zhuǎn)換。電容式壓力變送器溫度變送器第十八頁，共32頁。架裝式溫度變送器第十九頁，共32頁。3．顯示裝置：分為模擬式、數(shù)字式、屏幕式。模擬式數(shù)字式第二十頁，共32頁。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、管道、光纜、無線電通訊等。第二十一頁，共32頁。二．測量誤差與測量精度1．測量誤差：測量值與被測量真值之差。表示方法：絕對誤差：相對誤差：

示值相對誤差：被測量真值一般無法得到，在實際中通常以實際值代替。被測量真值測量值第二十二頁，共32頁。分類：①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。②隨機誤差：在測量過程中存在許多隨機因素對測量造成干擾，使測得值帶有大小和方向都難以預(yù)測的測量誤差。③粗大誤差：明顯歪曲測量結(jié)果的誤差。第二十三頁，共32頁。2．測量精度：描述測量值偏離真值的程度，與測量誤差有著密切聯(lián)系。由測量誤差決定。①正確度—說明測量值與真值之間的接近程度，反映系統(tǒng)誤差大小的程度。②精密度—說明測量值的分散性，反映隨機誤差大小的程度。③準(zhǔn)確度—反映系統(tǒng)誤差和隨機誤差合成大小的程度。對于測量者來說，正確度高的精密度不一定高，反之亦然。但準(zhǔn)確度高的正確度和精密度都高。第二十四頁，共32頁。三．測量儀表的主要性能指標(biāo)1．量程范圍：儀表能夠測量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍稱作儀表的量程范圍。

量程：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）儀表誤差示值絕對誤差：引用誤差：基本誤差：第二十五頁，共32頁。

允許誤差：儀表出廠之前儀表廠家規(guī)定的儀表基本誤差不能超過某一個值。儀表精度等級：允許誤差去掉百分號的值定義為儀表的精度等級。精度等級的國家系列一般為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。舉例：儀表1：量程范圍0～500℃，1.0級；儀表2：量程范圍0～100℃，1.0級。結(jié)論：同一精度儀表窄量程儀表產(chǎn)生的絕對誤差小于同一精度寬量程儀表產(chǎn)生的絕對誤差。第二十六頁，共32頁。舉例：儀表1：量程范圍0～500℃，0.5級；儀表2：量程范圍0～100℃，1.0級。儀表選擇時，在滿足測試要求的前提下，盡可能選擇小量程的儀表。第二十七頁，共32頁。3．穩(wěn)定性（穩(wěn)定誤差）：是指在規(guī)定的時間、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0.008%Lm+0.003Lx/8h。4．輸入電阻：例如對于數(shù)字電壓表對輸入阻抗有一定要求。5．靈敏度：穩(wěn)態(tài)下輸出變化量對輸入變化量的比值。X1X2L2L112第二十八頁，共32頁。

例如某一數(shù)字溫度表的分辨率為0.1℃，即該溫度表能區(qū)分的最小溫度變化為0.1℃。跳變一個字溫度變化