大连大学建筑环境测试技术13
大连大学建筑环境测试技术
小节
7
本次课开始新内容（7）
8
夸 父 逐 日
9
3.6 非接触测温 P91
利用物体的热辐射能随温度变化的原理测定物体温度。
•非接触式测温仪表常分为两类： 光学辐射高温计和红外辐射仪。
• 光学系统和检测元件对辐射光谱均有选择性，因此各种 辐射测温系统一般只接收波长范围内的辐射能。
特点(简答P91):
（一）平衡电桥测温
R3
R2
A
Rt R2 R1 R3
测温热电阻
Rt
R1
Rt R1 ( R3 R2 )
Rt R1
+ En －
R0
平衡电桥原理图
当 Rt R1时，测温电桥重新平衡,标尺指示出相应
的温度值。
4
（二）不平衡电桥测温 电桥输出不平衡电压为
U cd
U
ab
(
R1
R3
R3
物体具有稳定温度
相等
发射电磁辐射能量
吸收电磁辐射能量
12
辐射测温的物理基础是普朗克(Ptanck)热辐射定律和 斯蒂潘-玻耳兹曼(Stefan—Boltzmann)定律。 绝对黑体的单色辐射强度由普朗克定律确定：
E0 c15
1
c2
e T 1
(3.6.1)
式中λ——物体发出的辐射波长； T——热力学温度； C1——普朗克第一辐射常数； C2——普朗克第二辐射常数。
大连大学建筑工程学院
建筑环境测试技术
2019/8/4
1
3.4 热电阻测温 P81
大多数( )具有( )的 电阻温度系数，其阻值随 其温度升高而( )
------
-------
13.1.4建筑环境测试技术
Ri R Re
K ---墙体主体传热系数 [W/(㎡·k)]
R ---墙体结构热阻（㎡·k/w）
Ri ---内表面换热阻，一般取0.11（㎡·k/w） Re ---外表面换热组，一般取0.13（㎡·k/w）
1.测量方案的设计
·
均 匀 墙 体 结 构 热 阻 需 要 测得 墙 体内 、 外表 面 的温 度 （ t1，t 2） 和 热 流 密 度 q
13.1.4墙体主体传热系数测量 • 在进行墙体能耗计算中采用的传热系数是墙体的平均传热系数，它包括墙
体主体传热系数和由墙角、窗间隙、凸窗、阳台、屋顶、楼板、地板等结 构性热桥等结构所造成的附加传热系数。
Km K K
Km ---墙体的平均传热系数[W/(㎡·k)]
K ---墙体主体传热系数[W/(㎡·k)] K ---结构性热桥引起的附加传热系数[W/(㎡·k)]
数据处理
数据分析采用动态分析法当满足下列条件时，可采用算术平均法。
（1）末次R计算值与24h之前的R计算值相差不大于5％；
（2）检测期间内第一个INT（2×DT/3）天内与最后一个同样长的 天数内的R计算值不大于5％（DT为检测持续天数，INT表示取整数 部分）
（n t t ）
R j1
安装了热流传感器的，不管采用埋入式还是采用粘贴式，通过热阻 层的热流密度分别为：
q
1
t -t
1
2
1 R
1
1
2
q
1
t t
1
2
R
1
1
2
若知道各参数具体值，就可依据上述公式计算粘贴式或埋入式安装热流传感器的热流密度， 并计算热流密度的相对误差。 被测墙体的导热系数越小、越厚，安装热流传感器时热阻引起的误差越小；在其他测量条件 完全相同的情况下，埋入式比粘贴式安装热流传感器引起的误差小一些
-建筑环境测试技术教案
课程名称：建筑环境测试技术教案2008~ 2009 学年第1 学期院（部）热能工程学院教研室基础教研室授课专业班级暖本061- 065主讲教师李慧教师职称副教授教材名称建筑环境测试技术热能工程学院第 1 次课的教学整体安排填写说明：1.每项页面大小可自行添减；2.教学内容与讨论、思考题、作业部分可合二为一。
第一章 测量的基本知识这一章是本课程的基础，主要讲授测量、测量仪表的基本概念、测量方法及测量方法的选择、测量仪表的类型、功能和性能指标。
第一节测量的基本概念一．测量的定义 1．概念：测量是运用专门的工具，根据物理、化学、生物等原理，通过实验和计算找到被测量的量值。
2. 定义：测量是以同性质的标准量与被测量比较，并确定被测量相对标准量的倍数。
表达式： L=X/U说明：①标准量应是国际或国家公认的。
②采用的方法或仪器需经验证。
二．测量方法❖按测量手段分类1．直接测量：通过测量能直接得到被测量数值的测量。
y=x2．间接测量：被测量不能通过直接测量的方法得到，而必须通过一个或多个直接测量值利用一定的函数关系运算才能得到。
3．组合测量：被测量不能通过直接测量或间接测量得到，而必须通过直接测量的测得值或间接测量的测得值建立联立方程组，通过求解联立方程组的办法才能得到最后结果。
公式：举例：电阻器温度系数的测量。
在此，温度系数αβ为被测量，可通过测得在两个不同温度下的电阻值，即通过得到t 1、t 2、R t1、R t2四个直接测量值建立方程组通过计算即可得到。
若R 20未知，则可联立三个方程即可。
•按测量方式分类12(,)n y f x x x =K 11211211(,,,)0m n f y y y x x x =K K 21212222(,,,)0m n f y y y x x x =K K 1212(,,,)0m m m m nm f y y y x x x =K K M220(20)(20)t R R t t =+α-+β-212011(20)(20)t R R t t =+α-+β-222022(20)(20)t R R t t =+α-+β-1．偏差法：用仪器仪表的指针的位移表示被测量大小的方法。
重大社2023《建筑环境测试技术(第4版)》教学课件Chapter 12 建筑声、光环境测量
精度等级 固有误差
用途
0 ±0.4
标准声级计
1
±0.7
实验室用精 密声级计
2
±1.0
一般用途的 普通声级计
3
±1.5
噪声监测的 普及型
环境噪声测量应采用精度为2型以上的积分式声级计及环境 噪声自动监测仪器
10
12.2 建筑声环境测量
➢ 声环境测量仪器
2）频谱分析仪 结构及工作原理 主要由测量放大器和滤波器构成 让噪声通过一组带通滤波器后，把噪声中 包含的不同频率的分量按带通频程逐一分离， 再经过放大器放大后进行测量 分析精度 频谱分析仪的滤波器有： ①1倍频程滤波器； ②1/3倍频程滤波器； ③恒定窄带宽带通滤波器； 滤波器的带通越窄，对噪声的分析越详细
➢ 光环境测量仪器
1）照度计 结构及工作原理 光电效应：光线照射在某些物体上，使电子从其表面逸出的现象 照度传感器是以外光电效应为基础，将光信号转换成电信号的装置， 多以光伏效应来工作： 当外来光线照射到光电元件(硒光电池式和硅电池)后，接收器的光电 元件将光能转变为电势，通过仪器内部电路以电流的形式表示出光的照 度值
17
12.3 建筑光环境测量
➢ 光环境测量仪器
1）照度计 性能要求 (1) 用于测量公共照度的照度计量程下限不大于1lx，上限大于5000lx (2) 指针式照度计示值误差不超过满量程的±8%，年变化率不超过 5% (3) 照度计示值为满量程的2/3以上时，照射2min后的示值与在此照度 下再继续照射10min的示值之比相对变化不得超过±3% (4) 在恒定照度下照度计的指示值与遮光30min后再曝光的指示值相 对变化不大于2% 检验、标定 照度计的测定标定应按《光照度计》(JJG245-2005)进行
大连大学建筑环境测试技术第二章测量误差和数据处理(2)
大连大学建筑工程学院
第三章 温度测量
3.1 温度测量概述 一、温度与温标
（一）温度测量的概念
测温依据： 热平衡
20
大连大学建筑工程学院
如果事先已知一个物体的某些性质或状态随温度变 化的确定关系，就可以用温度来量度其性质或状态的 变化情况，这是设计与制作温度计的数学物理基础。
21
大连大学建筑工程学院
当n→∞时,随机误差落在（±2σ）范围内的概率为 95.4%。随机误差落在（±3σ）范围内的概率为99.7%。见
教材P29。
10
大连大学建筑工程学院
分析可知：当n→∞时,随机 误差落在±3σ区间外的可能性 非常小，概率仅为0.3% 。
故定义极限误差Δ为:
3 （2.4.20）
-2σ -3σ
( )
1
e
2 2 2
2
（2.4.14）
7
大连大学建筑工程学院
测量随机误差值的概率密度
( )
正态分布曲线如图2.4.2。
其中标准偏差σ为：
lim
n
1 n
n
i 1
2 i
-σ
σ
δi=0
标准偏差
图2.4.2 δ i的正态分布曲线
σ不同时哪一个测得值集中，精密度较高？
基本步骤
例2.8.2.P51
16
大连大学建筑工程学院
本章小结
2.1 测量误差 2.2 测量误差的来源 2.3 误差的分类 2.4 随机误差分析 2.8 测量数据处理 一、绝对误差、相对误差、 精度等级的概念及计算。
x A 100 00
m
x xm
建筑环境测试技术答案方修睦版)
第二章4 、解：绝对误差 00.320.3260.006x x A Mpa ∆=-=-=-实际相对误差 0.006100%100%0.18%0.326A xA ∆γ-=⨯=⨯=- 示值相对误差 0.006100%100%1.88%0.32x x x ∆γ-=⨯=⨯=- 绝对误差 343.743.20.5m h x x A ∆=-=-=实际相对误差 0.5100%100%1.16%43.2A xA ∆γ=⨯=⨯= 示值相对误差 0.5100%100%1.14%43.7x x x ∆γ=⨯=⨯=5 、解：示值误差 0x x A x A ∆=-=- 示值相对误差 100%A xx ∆γ=⨯ 示值引用误差 100%mm mx x ∆γ=⨯精度级别 100(0.10.20.51.01.m S S γ≥=、、、、、、 6、解：示值误差 024.9525.00.05x x A x A ∆=-=-=-=-℃ 示值相对误差 0.05100%=100%0.20%24.95A xx ∆γ-=⨯⨯=- 示值引用误差 100%mm mx x ∆γ=⨯在25℃时，0.05100%=0.20%25.0mm mx x ∆γ-=⨯=- 7 、解：绝对误差0.1100.0110100m m m x x A mA ∆γ=⋅=±⨯=±=± 故该表合格8、解：绝对误差 48-502x x A V ∆=-==- 在50V 时，引用误差 2.5501.25100m m m x x V ∆γ=⋅=±⨯=± 故不合格9、解：第一根管道的示值相对误差 10.002100%=100%0.851%0.235x xx ∆γ=⨯⨯= 第二根管道的示值相对误差 20.004100%=100%0.47%0.855x x x ∆γ=⨯⨯= 故第二根管道测量效果好10、解：绝对误差 0.5200.5250.00x x A M p a∆=-=-=-实际相对误差 0.005100%100%0.95%0.525A xA ∆γ-=⨯=⨯=- 示值相对误差 0.005100%100%0.96%0.520x x x ∆γ-=⨯=⨯=- 15、解：随机误差在±σ内的概率： 随机误差在±2σ内的概率： 随机误差在±3σ内的概率：16、解：单次测量均方根误差的贝塞尔公式： 17、解：平均值29.1829.2429.2729.2529.2629.245x ++++==单次测量均方根误差0.0354σ====18 均方根误差σ=1.2；n=16 平均值均方根误差0.3x σ=== 22、解：平均值()1110.50780.43850.38120.37180.350130.402200.40356n i i x x n ===⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=∑ 均方根误差算术平均值的标准差测量结果30.4030.020x x x σ=±=± 即()0.383,0.423x ∈ （Q2：用不用去除粗大误差？） 23、解：间接测量的标准差： 取y 得极限误差∆y=3σy ，则 绝对误差： 相对误差：27、解：f x =28、解：10.330120.7603.2752088.459A VIt ==⨯⨯= (Q3：原题中3I I I I OR I I σσ=±=±？) 29、解：Q 的相对误差 ()()221%1%5%8%Q I R t γγγγ=±++=±⨯++=± 30、电能W 的相对误差 ()()221%0.5%1.5%4%W U R t γγγγ=±++=±⨯++=± 32、解：3.14159 3.142→ 2.71729 2.7→ 4.51050 4.5→ 3.216523.2→ 33、解：()160.4 2.00.2062.6+++=()5170.279335.44.08⨯≈或517.40.27935.364.082⨯≈ ()26.0100.324484.0⨯⨯=或6030.3248.14.01⨯≈ 35、解：（1） 求出算术平均值100.753x =； （2） 计算V i ，并列于表中； （3） 计算标准差：（4） 0.1929σ== （5） 按∆=3σ判断有无i v >3σ=0.5787，经查表知没有粗大误差的测量值 36、 (1) 串联时： 由于M m R R R =+ 总误差相对误差 M m m MR R R M m M mR R R R R R γγγ=+++ 又因为Mm R R所以 10MmMR R R R γγγγ=⨯+⨯=故大电阻的误差对总误差相对误差影响较大 (2) 并联时：由于M mM mR R R R R =+总误差相对误差 ()MMMmm MR R R R R M mM m R R R R R R γγγγγ⎛⎫=+-+⎪++⎝⎭又因为M m R R所以 ()()10MmMmmR R R R R R γγγγγγ=+-⨯+⨯= 故小电阻的误差对总误差相对误差影响较大 37、解：设y 关于x 的二次多项式为2210y a x a x a =++ 按最小二乘法，可得关于参数a 0、a 1和a 2的方程组： 计算的中间结果列于表中：将表中计算结果代入方程组得：得到a 0=10.7460、a 1=-0.0372、a 2=0.0009因此y 关于x 的二次多项式为20.00090.037210.7460y x x =-+ 38、解：1）求出算术平均值20.025x = ℃； 2）计算V i ，并列于表中 ； 3）计算标准差：0.3012σ==4）∆=3σ=0.9036℃，故需要修正 第三章8、当开关置于Ⅰ位置时：对于E 分度的热电偶温度计，由附表5查得：E(20，0)=1.192609; E(30，0)=1.801618 E(24，0)= 1.801608 1.192609(240) 1.1926094 1.142820210E mV -=+⨯=，由题意()()11,,2435.18N E T T E T mV ==所以()()11,0,(,0)N N E T E T T E T =+=36.3228202 mV由附表5查得：E(490，0)=36.190809 E(500，0)=36.999当开关置于Ⅱ位置时，属于热电偶的反向串联，其输出的热电势反映了两个测点1T 和2T 的温度之差，即1212(T ,T )(T ,T )(T ,T )N N E E E -= 所以，2(T ,T )35.18-0.26=34.92N E mV =()()22,0,(,0)N N E T E T T E T =+=34.92 1.142820236.0628202mV +=E(480，0)=35.382802 E(490，0)=36.190809 温差为12491.63488.42 3.21T T -=-=℃ 第五章5、由题意得，选择弹簧管式压力表。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1
第7章 流速及流量测量
7.1 流速测量 常用流速的测量方法有四种： 1.机械法: 叶轮的旋转角速度与流体的流速成正比; 2.散热率法: 发热测速传感器的散热率与流体流速成比例; (恒流型和恒温型) 3.动力测压法: 2 2 依据伯努利方程式 u (P P) P
7.3~7.9小结： 熟练掌握常用毕托管、节流式（孔板为主）差压计 测量流量的工作原理、应用条件。 熟悉理解转子流量计、涡轮流量压计、电磁流量计、 超声波流量计测量流量的工作原理、应用条件。
41
工业上常用流量计，按其测量原理分为以下四类：
1.差压式流量计：标准节流装置、转子流量计等。 3.其它类型流量计：如基于电磁感应原理的电磁 流量计、涡街流量计等。 4. 容积式流量计：椭圆齿轮流量计和腰轮流量
30
一般情况下，有c ﹥﹥v，即c2 ﹥﹥v2，则推得
2lv t t 2 t1 2 c
（7.7.2）
则管道内体积流量为：
qv A v
D 2
4
c 2 t Kt 2l
此法为---- 时差法。
31
2.相差法
所谓相差法，既是通过测量超声波在顺流和逆流时传 播的相位差来得到流速。 *在顺流和逆流方向发射时收到信号的相位差为：
2f t t
f t --超声波的频率。
（7.7.3）
由 qv Kt 可得到流量与相位差的关系。
qv K
32
3.频差法
l t1 cv
l t2 cv
此法是通过测量顺流和逆流时超声脉冲的重复频率差 去测量流速。
由超声脉冲频率与时间的关系
2v f f 2 f 1 l 1 f t
29
1.时差法
在测量管道中，装两个超声波发射换能器T1和T2及两个 接收换能器R1和R2，流体由左向右流动，发生器与接收器 的间距为l。 超声波传播的时间分别为：
顺流
l t1 cv
逆流
l t2 cv
（7.7.1）
式中 С--声速， V--流体运动速度。
图7.7.1超声波流量计原理示意图
V
则导电液体体积流量为：
D
qv A V
D
4B
e
27
特点：使用电磁流量计的前提是：
被测流体必须是导电的。
28
7.7
超声波流量计
• P176
利用超声波在流体中的传播速度会随被测流体流速而 变化的特点而发展起来的新型流量测量仪表。
速度法的基本原理为：测量超声波脉冲在顺流和 逆流传播过程中的速度之差来得到到被测流体的 流速。 速度法（时差法、相差法、频差法）
25
检测原理
法拉第电磁感应定律
磁感应强度B，导体长度L和运动速度v三者互相垂 直时，感生电动势e的大小为：
e BvLv
（7.6.1）
V‘ B
图7.6.1 电磁流量计原理
26
由图可知，将切割磁力线导体长度近似取为液柱 直径D，液体平均流速近似作为导体运动的速度v′， （7.6.2） 可得： e BDV
0
原理！！
2
4.激光测速法—非接触测量技术
• 光学多普勒效应 • 多普勒频移。 • 示踪粒子的多普勒信号
16.8W/套
3
光学多普勒效应
• 1842年奥地利一位名叫多 普勒的数学家、物理学家。 一天，他正路过铁路交叉 处，恰逢一列火车从他身 旁驰过，他发现火车从远 而近时汽笛声变响，音调 变尖，而火车从近而远时 汽笛声变弱，音调变低。 • 有人请一队小号手在平板 车上演奏，再请训练有素 的音乐家用耳朵来辨别音 调的变化，以验证该效应。
（7.7.4）
可得出：
频差法
33
便携式超声波流量计
34
7.8
涡街流量计
涡街流量计（Vortex flow meter) 是利用流体流过 阻碍物时产生稳定的漩涡，通过测量其漩涡产生频率而 实现流量计量的。 理论基础是流体力学中著名的“卡门涡街”原理:
冯· 卡门(1881~1963)是美藉匈 牙利力学家，近代力学的奠基 人之一。
（7-69）
最后推导出圆管中体积流量与旋涡发生频率f的关系 为：
qv F v
D 2
4
d d (1 1.25 ) f D sr
（7-72）
36
37
7.9
容积流量计 • P180
工作原理：在一定容积的空间里充满的液体，随流 量计内部的运动元件的移动而被送出出口，测量这种 送出流体的次数就可以求出通过流量计的流体体积。
2.叶轮式流量计：叶轮式水表和涡轮式流量计等。
42
zv 0 tg f nz z 2 2r
式中 n—涡轮转速； z—涡轮叶片数。
流通截面积为F的管道内流体的体积流量为：
qv Fv0
ztg f qv 2rF
22
涡轮流量计
23
• 涡轮流量计变送器必须水平安装；
• P174
24
7.6
电磁流量计
• P175
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律研制出的 一种测量导电液体、体积流量的仪表。
《伟人的话也不一定都对》
35
圆柱体后漩涡发生的频率为：
v1 f Sr d
（7-68）
Sr--与雷诺数有关的无量纲数，称为斯特罗哈尔数；
v 1---漩涡发生体处流体平均流速；
d—柱宽。
F、F1 --分别是管道截面积、旋涡发生体处管道截面积（两个
根据流体连续性方程： v F v1F 1
弓形面积之和）。
C:垂直安装
18
3. 动压平均管----笛形管
qv F u F
2
P
D
基于毕托管
图7.4.13 动压平均管
19
7.5 7.5.1 水表
叶轮式流量计
20
7.5.2、涡轮流量计
主要应用，广泛
图7.5.3
流量↑→涡轮转速↑→磁电转换器计数脉冲个数↑ →转换显示出流量
21
磁电转换器检测线圈感应出的脉冲信号频率为：
qv d 0 nh 2( f )V f g
F f
（7.4.14）
可见：
qv h
17
转子流量计：(考点！！！） A:恒压差、变截面式流量计
B:仪表出厂前标定
条件：温度20℃ ，压力0.10133MPa； 液体：水（＝1000kg/m3 ）， 气体：空气（ ＝1.2kg/m3）
9
本次课开始新内容（13）
10
2. 转子流量计 转子流量计主要由转子（浮子）、 带刻度线的锥形管及支撑连接部分 组成。 从转子的悬浮高度直接读取流 量数值。
11
12
检测原理
应用改变流通面积的方法检测流量
当流体自下而上流经 锥形管与转子之间的环形 流通面积时，由于受到流 体的冲击，转子便要向上
运动。
变面积式测量方法示意图
锥形管----由下往上逐渐扩大管 转子----阻力件
13
D
o
htgβ β
d
h
分析可知，转子与玻璃管环隙的流通面积为 F0 ：
F0
式中
4
(4d 0 nh 4n 2 h2 )
h
（7.4.12）
n—锥形管的锥度，一般较小； d0—转子直径。
14
F0
4
(4d 0 nh 4n 2 h2 ) (d 0 nh n 2 h2 )
由于n很小，故有：
F0 (d0 nh n2 h2 ) d0 nh
根据伯努利方程导出流量公式为：
qv F0
式中
2
P
（7.4.11）
F0—转子与玻璃管环隙的面积，m2 qV—流体的体积流量，m3/s
15
当转子的上升力等于转子的净重力时，转子在流体中 处于平衡状态。
pFf V f ( f ) g
单位时间内所排出固定容积的数目作为测量依据
V nV0
排出的流体总量
则
设：V0——计量室的容积 n——转子的旋转次数 38
测量原理
V0
体积流量
qv 4nV 0
计量室体积
腰轮转速
•腰轮每转动一周，将转子与壳体之间构成的具有一定容积 的计量室流体的四倍体积，从流入口送到流出口。
39
腰轮流量计
40
7.4 差压式流量测量方法及测量仪表 P161
7.4.2、差压式流量计！！！
差压式流量计是由将被测流体的流量转换成压差信号的 节流装置、压力信号传输管道和用来测量差压的差压变 送器组成。 节流装置：标准孔板、喷嘴、文丘利管等。
6
1. 差压式流量计
•理论基础：流体连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方 程（能量守恒定律）。
qm
4
d
2
2 1 P
（7.4.8）
请大家熟知公式中 每一个量值的意义
α:流量系数
与节流元件的形式、取压方式、孔径比、流体的流动状 态（雷诺数）等因素有关。
7
流量与压力差的平方根成正比! 恒截面、变压差式流量计
节流装置不能反向安装！！！
8
配U型管液柱式差压计
注意U型管液柱和流量的变化！
V f f g 转子的重力
（7.4.13）
V f g 流体的浮力
即：
p V f ( f )g Ff
16
将 p
得：
V f ( f )g Ff
代入
qv F0
2
P
qv F0