建筑环境测试技术

举例1：
仪表1：量程范围0～500℃，1.0级； 仪表2：量程范围0～100℃，1.0级。
1 5001.0% 5C 2 1001% 1C
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。
举例2：
仪表1：量程范围0～500℃，0.5级； 仪表2：量程范围0～100℃，1.0级。
社。 3.《热工检测技术》，刘满堂，中国计量出版社。 4.《热工检测仪表》，王玲生，冶金工业出版社。 5.《自动检测技术》，王绍纯，冶金工业出版社。 6. 《自动检测技术》，王化祥，化工出版社。 7.《流量测量仪表应用技巧》，纪纲，化学工业出版社。 8.《压力测量技术及仪表》，杜水友，机械工业出版社。 9.《温度的测量与控制》，姜忠良等，清华大学出版社
被测量 传感器
变换器 传输通道
显示装置
1．传感器：是测量系统与被测对象直接发生 联系的部分。
对传感器的要求： ①输入与输出有稳定而准确的单值函数关系。 ②非被测量对传感器作用时，应使其对输出的影
响小到忽略。 ③负载效应小。（负载效应：被测量受到仪表的
干扰而产生的偏离。）
热电偶
2．变换器（变送器）
在此，温度系数α β 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t1、t2、 Rt1、Rt2四个直接测量值建立方程组通过计算即 可得到。
Rt1 R20 (t1 20) (t1 20)2 Rt2 R20 (t2 20) (t2 20)2
将传感器的输出信号转换成显示装置易于 接受的信号。包括机械放大，电信号放大， 电信号转换。 电动单元组合仪表 ——标准电压电流信号 DDZII 电流: 0-10mA; 电压0-10V DDZIII 电流: 4-20mA; 电压1-5V DDZS 电流: 4-20mA; 电压1-5V
电容式压力变送器
公式： f1 ( y1 , y2 ym , x11, x21 xn1 ) 0
f 2 ( y1, y2 ym , x12 , x22 xn2 ) 0

f m ( y1 , y2 ym , x1m , x2m xnm ) 0
举例：电阻器温度系数的测量。
Rt R20 (t 20) (t 20)2
内阻分别为10MΩ 、120 kΩ ，对应的数字
电压表测得的电压为：
80kΩ
U1

5
10000 80 10000

4.96V
V
+
U2

5
120 80 120

3V
- 5V
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。
第二节 测量仪表
一．测量系统的组成 测量系统由被测对象和测量设备组成，测 量设备一般由传感器、变换器、显示装置、 传输通道组成。对应的系统框图如下。
5．灵敏度：稳态下输出变化量对输入变化量的比值。
1
S L2 L1 100 % X2 X1
L2
L1
2
X1 X2
灵敏度的另一种表示方法为分辨率。
例如某一数字温度表的分辨率为0.1℃， 即该温度表能区分的最小温度变化为0.1℃。 跳变一个字温度变化0.1℃。 通常分辨率为允许绝对误差的1/3即可。
2、用数字电压表测量一高内阻电路的端电压， 已知高内阻电路的输出阻抗为80KΩ，输出端电 压为5V，若数字电压表的内阻为240KΩ，试问 数字电压表测量的电压为多少？
温度变送器
3．显示装置：分为模拟式、数字式、屏幕式
模拟式
屏幕式
数字式
4．传输通道：
是各仪表之间输入与输出联系的纽带。传输通 道可以是导线、管道、光缆、无线电通讯等。
二．测量误差与测量精度
1．测量误差：测量值与被测量真值之差。
绝对误差：
x x A
相对误差：

A

x A
100%
被测量真值
示值相对误差：

x

x x
100%
测量值
被测量真值一般无法得到，在实际中通常以实际值代替。
分类：
①系统误差：凡是误差的数值是固定的或者 按照一定规律变化的误差。
②随机误差：在测量过程中存在许多随机因 素对测量造成干扰，使测得值带有大小和 方向都难以预测的测量误差。
③粗大误差：明显歪曲测量结果的误差。
第一章 测量的基本知识
授课时间：3学时 主要内容：测量、测量仪表、计量的基本概
念。 重点和难点:仪表误差的计算、测量系统的
组成。
思考题
按照测量手段进行分类，测量通常分为哪 几种类型？
按照测量方式进行分类，测量通常分为哪 几种类型？
测量系统由哪几个环节组成？ 仪表的性能指标有哪些？ 如何进行仪表的正确选择？
若R20未知，则可联立三个方程即可。
按测量方式分类
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。
2．零位法：亦叫平衡法。 测量时用被测量与标准量 比较，不断调整标准量的 大小，当指零器为0时， 即可根据标准量的大小得 到被测量的大小。
RX
3．微差法：偏差法与零位法相结合构成微差法。通 过测量被测量与标准量之差来得到待测量的值。
仪表误差
示值绝对误差： L A
引用误差：
y

Lm
100 %
基本误差：
j

m Lm
100%
允许误差： 仪表出厂之前仪表厂家规定的仪表基本误 差不能超过某一个值。
仪表精度等级：允许误差去掉百分号的值定 义为仪表的精度等级。
精 度 等 级 的 国 家 系 列 一 般 为 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。
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。
被测量 y=x
测量值
2．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。
被测量 y f (x1, x2 xn ) 直接测量值
热量表
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。
建筑环境测试技术
李慧
2008.8
《建筑环境测试技术》课程简介
课程性质：专业基础课
课程内容：
测量与测量仪表的基本知识; 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。
参考书目
1.《建筑环境设备测试技术》，刘耀浩，天津大学出版社。 2.《建筑热工及环境测试技术》，丁力行，机械工业出版
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。
测量值
被测量
表达式：
L=X/U
标准量
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。
③准确度—反映系统误差和随机误差合成大小的程 度。
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精密度都高。
三．测量仪表的主要性能指标
1．量程范围： 仪表能够测量的最大输入量与最小输入 量之间的范围称作仪表的量程范围。
量程：在数值上等于仪表上限减去仪表下限。 Lm；
2．仪表精度（仪表精度等级）
只有随机误差
x A
x A
恒定系统误差
累进系统误差
x A
N(t)N(t)来自xAN(t)
N(t)
周期性系统误差
2．测量精度：描述测量值偏离真值的程度，与 测量误差有着密切联系。由测量误差决定。
①正确度—说明测量值与真值之间的接近程度，反 映系统误差大小的程度。
②精密度—说明测量值的分散性，反映随机误差大 小的程度。
1 500 0.5% 2.5C 2 100 1% 1C 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。
3．稳定性（稳定误差）：
是指在规定的时间、区间和其他外界条件恒定不变 的情况下，仪表示值变化的大小。例如某数字温 度表的稳定度为0.008%Lm+0.003Lx/8h。 4．输入电阻：例如对于数字电压表对输入阻抗有一 定要求。
除了以上分类方法以外，还可分为精密测量与工 程测量、等精度测量与不等精度测量、本地测量 与远地测量等。
三．测量方法的选择原则
①被测量本身的特性； ②被测量的准确度； ③测量环境； ④现有测量设备。
在此基础上选择合适的测量仪表和正确的 测量方法。
举例：电压表测量高内阻电路端电压。
若电路输出等效内阻为80kΩ ，当电压表
6．线性度：实际示值与理论示值差值的最大 值与仪表量程的比值。
Lm
Lm
Lm
Lm
7．动态特性：仪表的输出响应随输入变化 的能力。
课后作业：
1、某蒸汽供热系统的蒸汽压力控制指标为 1.5Mpa，要求指示误差不大于+0.05Mpa， 现用一只刻度范围为0～2.5Mpa，精度等级为 2.5级的压力表，是否满足使用要求？为什么？ 应选用什么级别的仪表？