建筑环境测试技术测量基本知识.ppt

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1、建筑环境测试技术建筑环境测试技术2004.8建筑环境测试技术课程简介建筑环境测试技术课程简介课程性质课程性质：专业基础课。：专业基础课。课程内容课程内容：v测量与测量仪表的基本知识。测量与测量仪表的基本知识。v误差的基本性质与处理。误差的基本性质与处理。v温度、湿度、压力、流量、流速、液位、温度、湿度、压力、流量、流速、液位、热流量、成分分析、噪声等各种建筑环热流量、成分分析、噪声等各种建筑环境测试参数的测量原理，对应的各种测境测试参数的测量原理，对应的各种测量仪表的结构、原理与使用。量仪表的结构、原理与使用。参考书目参考书目建筑环境设备测试技术，刘耀浩，天津大学建筑环境设备测试技术，刘耀浩，

2、天津大学自动检测技术，王化祥，化工自动检测技术，王化祥，化工热工测量与自动控制，张子慧，建工热工测量与自动控制，张子慧，建工网站网站：第一章第一章 测量的基本知识测量的基本知识授课时间授课时间：2学时学时主主要要内内容容：测测量量、测测量量仪仪表表、计计量量的的基基本概念。本概念。重重点点和和难难点点:仪仪表表误误差差的的计计算算、测测量量系系统统的组成。的组成。思考题思考题按照测量手段进行分类，测量通常分为按照测量手段进行分类，测量通常分为哪几种类型？哪几种类型？按照测量方式进行分类，测量通常分为按照测量方式进行分类，测量通常分为哪几种类型？哪几种类型？测量系统由哪几个环节组成？测量系统由哪

3、几个环节组成？仪表的性能指标有哪些？仪表的性能指标有哪些？如何进行仪表的正确选择？如何进行仪表的正确选择？第一节第一节 测量的基本概念测量的基本概念一一测量的定义测量的定义1概概念念：测测量量是是运运用用专专门门的的工工具具，根根据据物物理理、化化学学、生生物物等等原原理理，通通过过实实验验和和计计算找到被测量的量值。算找到被测量的量值。2.定定义义：测测量量是是以以同同性性质质的的标标准准量量与与被被测测量量比较，并确定被测量相对标准量的倍数。比较，并确定被测量相对标准量的倍数。表达式：表达式：L=X/U说明：说明：标准量应是国际或国家公认的。标准量应是国际或国家公认的。采用的方法或仪器需经

4、验证。采用的方法或仪器需经验证。被测量被测量标准量标准量测量值测量值2 2间间接接测测量量：被被测测量量不不能能通通过过直直接接测测量量的的方方法法得得到到，而而必必须须通通过过一一个个或或多多个个直直接接测量值利用一定的函数关系运算才能得到。测量值利用一定的函数关系运算才能得到。二二测量方法测量方法v按测量手段分类按测量手段分类1 1直直接接测测量量：通通过过测测量量能能直直接接得得到到被被测测量量数值的测量。数值的测量。y=x y=x测量值测量值被测量被测量直接测量值直接测量值被测量被测量热量表热量表3 3组组合合测测量量：被被测测量量不不能能通通过过直直接接测测量量或或间间接接测测量量得

5、得到到，而而必必须须通通过过直直接接测测量量的的测测得得值值或或间间接接测测量量的的测测得得值值建建立立联联立立方方程程组组，通通过过求求解解联联立立方方程程组组的的办办法法才才能能得到最后结果。得到最后结果。公式：公式：举例：电阻器温度系数的测量。举例：电阻器温度系数的测量。在此，温度系数在此，温度系数为被测量，可通过测为被测量，可通过测得在两个不同温度下的电阻值，即通过得得在两个不同温度下的电阻值，即通过得到到t t1 1、t t2 2、R Rt1t1、R Rt2t2四个直接测量值建立方四个直接测量值建立方程组通过计算即可得到。程组通过计算即可得到。若若R R2020未知，则可联立三个方程

6、即可。未知，则可联立三个方程即可。按测量方式分类按测量方式分类1偏偏差差法法：用用仪仪器器仪仪表表的的指指针针的的位位移移表表示示被测量大小的方法。被测量大小的方法。2零零位位法法：亦亦叫叫平平衡衡法法。测测量量时时用用被被测测量量与与标标准准量量比比较较，不不断断调调整整标标准准量量的的大大小小，当当指指零零器器为为0时时，即即可可根根据据标标准准量量的的大大小小得到被测量的大小。得到被测量的大小。RX3微微差差法法：偏偏差差法法与与零零位位法法相相结结合合即即构构成成微微差差法法。通通过过测测量量被被测测量量与与标标准准量量之之差差来得到待测量的值。来得到待测量的值。除了以上分类方法除了以

7、上分类方法以外，还可分为精以外，还可分为精密测量与工程测量、密测量与工程测量、等精度测量与不等等精度测量与不等精度测量、本地测精度测量、本地测量与远地测量等。量与远地测量等。三三测量方法的选择原则测量方法的选择原则被测量本身的特性；被测量本身的特性；被测量的准确度；被测量的准确度；测量环境；测量环境；现有测量设备。现有测量设备。在此基础上选择合适的测量仪表和正确的在此基础上选择合适的测量仪表和正确的测量方法。测量方法。举例：电压表测量高内阻电路端电压。举例：电压表测量高内阻电路端电压。若若电电路路输输出出等等效效内内阻阻为为80k80k，当当电电压压表表内内阻阻分分别别为为10M10M、120

8、 120 kk，对对应应的的数数字电压表测得的电压为：字电压表测得的电压为：V +-5V所以当测量电路的内阻较大时，要测量电路所以当测量电路的内阻较大时，要测量电路的端电压需要选用内阻高的数字电压表。的端电压需要选用内阻高的数字电压表。80k80k第二节第二节 测量仪表测量仪表一一测量系统的组成测量系统的组成 测测量量系系统统由由被被测测对对象象和和测测量量设设备备组组成成，测测量量设设备备一一般般由由传传感感器器、变变换换器器、显显示示装装置置、传传输输通通道道组组成成。对对应应的的系系统统框框图图如下。如下。传感器变换器显示装置被测量传输通道1传传感感器器：是是测测量量系系统统与与被被测测

9、对对象象直直接接发发生联系的部分。对传感器的要求：生联系的部分。对传感器的要求：输输入入与与输输出出有有稳稳定定而而准准确确的的单单值值函函数数关关系。系。非非被被测测量量对对传传感感器器作作用用时时，应应使使其其对对输输出的影响小到忽略。出的影响小到忽略。负载效应小。（负载效应：被测量受到负载效应小。（负载效应：被测量受到的仪表的干扰而产生的偏离。）的仪表的干扰而产生的偏离。）热电偶热电偶2 2变变换换器器（变变送送器器）：将将传传感感器器的的输输出出信信号号转转换换成成显显示示装装置置易易于于接接受受的的信信号号。包包括机械放大，电信号放大，电信号转换。括机械放大，电信号放大，电信号转换。

10、电容式压力变送器电容式压力变送器温度变送器温度变送器架装式温度变送器架装式温度变送器3 3显显示示装装置置：分分为为模模拟拟式式、数数字字式式、屏屏幕幕式。式。模拟式模拟式数字式数字式4 4传传输输通通道道：是是各各仪仪表表之之间间输输入入与与输输出出联联系系的的纽纽带带。传传输输通通道道可可以以是是导导线线、管管道道、光缆、无线电通讯等。光缆、无线电通讯等。二测量误差与测量精度二测量误差与测量精度1测量误差测量误差：测量值与被测量真值之差。：测量值与被测量真值之差。表示方法：表示方法：绝对误差绝对误差：相对误差相对误差：示值相对误差示值相对误差：被被测测量量真真值值一一般般无无法法得得到到，

11、在在实实际际中中通通常常以实际值代替。以实际值代替。被测量真值被测量真值测量值测量值分类分类：系系统统误误差差：凡凡是是误误差差的的数数值值是是固固定定的的或或者按照一定规律变化的误差。者按照一定规律变化的误差。随随机机误误差差：在在测测量量过过程程中中存存在在许许多多随随机机因因素素对对测测量量造造成成干干扰扰，使使测测得得值值带带有有大大小和方向都难以预测的测量误差。小和方向都难以预测的测量误差。粗大误差粗大误差：明显歪曲测量结果的误差。：明显歪曲测量结果的误差。2 2测测量量精精度度：描描述述测测量量值值偏偏离离真真值值的的程程度度，与与测测量量误误差差有有着着密密切切联联系系。由由测测

12、量量误误差差决定。决定。正正确确度度说说明明测测量量值值与与真真值值之之间间的的接接近近程度，反映系统误差大小的程度。程度，反映系统误差大小的程度。精精密密度度说说明明测测量量值值的的分分散散性性，反反映映随随机误差大小的程度。机误差大小的程度。准准确确度度反反映映系系统统误误差差和和随随机机误误差差合合成成大小的程度。大小的程度。对于测量者来说，正确度高的精密度不一对于测量者来说，正确度高的精密度不一定高，反之亦然。但准确度高的正确度和定高，反之亦然。但准确度高的正确度和精密度都高。精密度都高。三测量仪表的主要性能指标三测量仪表的主要性能指标1 1量量程程范范围围：仪仪表表能能够够测测量量的

13、的最最大大输输入入量量与与最最小输入量之间的范围称作仪表的量程范围。小输入量之间的范围称作仪表的量程范围。量量程程：在在数数值值上上等等于于仪仪表表上上限限减减去去仪仪表表下下限限。LmLm；2 2仪表精度仪表精度（仪表精度等级）（仪表精度等级）仪表误差仪表误差示值绝对误差示值绝对误差：引用误差引用误差：基本误差基本误差：允允许许误误差差：仪仪表表出出厂厂之之前前仪仪表表厂厂家家规规定定的仪表基本误差不能超过某一个值。的仪表基本误差不能超过某一个值。仪仪表表精精度度等等级级：允允许许误误差差去去掉掉百百分分号号的的值定义为仪表的精度等级。值定义为仪表的精度等级。精精度度等等级级的的国国家家系系

14、列列一一般般为为0.010.01、0.020.02、0.040.04、0.050.05、0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5、4.04.0、5.05.0等。等。举例：仪表举例：仪表1 1：量程范围：量程范围0 0500500，1.01.0级；级；仪表仪表2 2：量程范围：量程范围0 0100100，1.01.0级。级。结论：同一精度仪表窄量程仪表产生的绝对结论：同一精度仪表窄量程仪表产生的绝对误差小于同一精度宽量程仪表产生的绝对误差。误差小于同一精度宽量程仪表产生的绝对误差。举例：仪表举例：仪表1 1：量程范围：量程范围0 0500500，0.50

15、.5级；级；仪表仪表2 2：量程范围：量程范围0 0100100，1.01.0级。级。仪表选择时，在满足测试要求的前提下，仪表选择时，在满足测试要求的前提下，尽可能选择小量程的仪表。尽可能选择小量程的仪表。3稳稳定定性性（稳稳定定误误差差）：是是指指在在规规定定的的时时间间、区区间间和和其其他他外外界界条条件件恒恒定定不不变变的的情情况况下下，仪仪表表示示值值变变化化的的大大小小。例例如如某某数数字字温温度度表表的的稳稳定度为定度为0.008%Lm+0.003Lx/8h。4输输入入电电阻阻：例例如如对对于于数数字字电电压压表表对对输输入入阻阻抗有一定要求。抗有一定要求。5灵灵敏敏度度：稳稳态态

16、下下输输出出变变化化量量对对输输入入变变化化量量的比值。的比值。X1 X2L2L112 例例如如某某一一数数字字温温度度表表的的分分辨辨率率为为0.1，即即该该温温度度表表能能区区分分的的最最小小温温度度变变化化为为0.10.1。跳变一个字温度变化。跳变一个字温度变化0.10.1。通常分辨率为允许绝对误差的通常分辨率为允许绝对误差的1/31/3即可即可。灵敏度的另一种表示方法为分辨率。灵敏度的另一种表示方法为分辨率。6线线性性度度：实实际际示示值值与与理理论论示示值值差差值值的的最最大值与仪表量程的比值。大值与仪表量程的比值。Lm7动态特性动态特性：仪表的输出响应随输入变化：仪表的输出响应随输入变化的能力。的能力。数字压力表数字压力表