建筑环境测试技术教案.doc

1、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授课时间 第 1 周周 2 第 5、6、 7 节 课时安排 3授课题目(教学章、节或主题)：第一章：测量的基本知识教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：目的：掌握测量的基本知识要求：掌握测量的基本概念；理解测量系统的组成、仪表的性能指标；了解计量的基本概念。教学内容（包括基本内容、重点、难点

2、）基本内容：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。重点：仪表误差的计算、测量系统的组成。难点：如何根据测量需要正确选择仪表，主要指仪表量程和精度的选择。讨论与思考：1. 按照测量手段进行分类，测量通常分为哪几种类型？2. 按照测量方式进行分类，测量通常分为哪几种类型？3. 测量系统由哪几个环节组成？4. 仪表的性能指标有哪些？5. 如何进行仪表的正确选择？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 02.5Mpa ，精度等级为 2.5 级的压力

3、表，是否满足使用要求？为什么？应选用什么级别的仪表？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80K，输出端电压为 5V，若数字电压表的内阻为 240K，试问数字电压表测量的电压为多少？教学过程设计：讲授 120 分钟，提问与讨论 15 分钟授课类型： 理论课 教学方式： 讲授 讨论 教学资源： 多媒体 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

4、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：标准量应是国际或国家公认的。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

5、的测量。在此，温度系数 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、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 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。12(,)nyfx12121(,)0mnfyx m 220()(0)ttt2011()()ttt2202()(0)ttt3微差法：偏差法与零位法相结合即构成微差法。通过测量被测量与标准量之差来得到待测量的

6、值。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被测量本身的特性；被测量的准确度；测量环境；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 80k，当电压表内阻分别为10M、120 k，对应的数字电压表测得的电压为：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。1传感器：是测量系统与被测

7、对象直接发生联系的部分。对传感器的要求：输入与输出有稳定而准确的单值函数关系。非被测量对传感器作用时，应使其对输出的影响小到忽略。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。 ） 1054.96V8U23 V + - 5V传感器 变换器显示装置被测量传输通道2变换器（变送器）：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3显示装置：分为模拟式、数字式、屏幕式。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。表示方法： 绝对误差： 相对误差

8、： 示值相对误差： 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：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。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。粗大误差：明显歪曲测量结果的误差。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。准确度反映系统误差大小的程度。精密度反映随机误差大小的程度。精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，准确度高的精密度不一定高，反之亦然。但精确度高的准确度和精密度都高。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

9、输入量之间的范围称作仪表的量程范围。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）仪表误差引用误差： 基本误差：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。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xA10%AxLA10%ymjL的绝对误差。举例：仪表 1：量程范围 0500，0.5 级； 仪表 2：量程范围 0100，1.0 级。3稳定性

10、（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。5灵敏度：稳态下输出变化量对输入变化量的比值。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。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。7动态特性：仪表的输出响应随输入变化的能力。150.%.5C210%C210%LSX第 2 次课的教学整体安

11、排授课时间 第 2 周周 2 第 5、6、7 节 课时安排 3授课题目(教学章、节或主题)：第三章：温度测量第一节温度测量概述 第二节：膨胀式温度计第三节：热电偶教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：目的： 学会温度测量方法及分类。要求：掌握温度测量的分类，掌握液体膨胀式、固体膨胀式、压力式温度计；掌握热电偶的测量原理；理解温标；了解温度标准的传递。教学内容（包括基本内容、重点、难点）：基本内容：本次课程开始讲授温度测量，主要讲授温度测量方法的基本分类、温度标准、液体膨胀式、固体膨胀式、压力式温度计。重点：热力学温标、国际实用温标、热电偶的测量原理。难点：温标、热电偶测量原理讨论与思考

12、：1. 温标的三要素是什么？2. 假设一标准热源热力学温度为 100K，热力学温标如何规定 300K 的温度？课后作业：1. 什么是接触法测温？什么是非接触法测温？分别有什么优缺点？2. 玻璃管液体温度计使用注意事项是什么？教学过程设计：讲授 120 分钟，提问与讨论 15 分钟授课类型： 理论课 教学方式： 讲授 讨论 教学资源： 多媒体 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。第三章 温度测量3.1 概述一. 什么是温标？衡量温度的标准尺度。譬如规定什么样的温度是 150，什么样的温度是2001.摄氏温标1740 年瑞典人摄氏 定义水银体膨胀是

13、线性；标准大气压下纯水的冰点是摄氏零度，沸点为 100 度，而将汞柱在这两点间等分为 100 格，每等分格为摄氏 1 度，标记为。2.华氏温标定义1714 年德国人法伦海脱以水银为测温介质，制成玻璃棒水银温度计。规定水的沸点为 212 度，氯化铵与冰的混合物为 0 度，中间等分为 212 份，每一份为 1度记作。称为华氏温标。3.热力学温标选用水的三相点温度为 273.16，定义水的三相点温度的 1/273.16 为 1 度，单位为 k，这样就建立了热力学温标。只要确定一个基准点，则整个温标就确定了。4.国际温标 ITS-90指导思想: 应尽量与热力学温标接近，温度的复现性要好。内容（1）定义

14、了固定点，共有 17 个。（2）规定不同区域内的基准仪器。（3）建立基准仪器示值与国际温标之间的插补公式。国际实用温标指出，热力学温度为基本物理量，规定水的三相点温度为273.16，单位为 k，1k 的大小为水的三相点热力学温度的 1/273.16，由于摄氏温标将冰点定义为 0，而冰点比水的三相点低 0.01k，那么冰点温度为273.15k，即 单位。15.27390Tt5(32)9CF二、温度仪表分类与选择测温方法分类：1接触法测温：敏感元件直接与被测对象接触，通过传导或对流达到热平衡，反映被测对象的温度。优点：直观、可靠。缺点：存在负载效应，受到测量条件的限制，不能充分接触，使检测元件温度

15、与被测对象温度不一致。热量传递需要一定时间造成测温滞后现象。 （动态误差）2非接触法测温：检测部分与被测对象不直接接触，所以不破坏原有温度场。通常用来测量 1000以上的移动、旋转、或反映迅速的高温物体。3-2 膨胀式温度计一一 .玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计（一）工作原理利用玻璃管内液体的体积随温度的升高而膨胀的原理。组成：液体存储器、毛细管、标尺、安全泡四部分。液体可为：水银、酒精、甲苯等。当温度超过 300时，应采用硅硼玻璃，500以上要采用石英玻璃。（二）结构与类型 棒式玻璃温度计 内标式玻璃温度计 电接点式温度计（三） 误差分析 （1）玻璃材料有较大的热滞后效应。（2）温度计插入

16、深度不够将引起误差，（3）非线性误差（4）工作液的迟滞性（5）读数误差（四）. 玻璃管液体温度计使用注意事项温度计与被测介质应接触足够长的时间，以使温度计与被测介质达到热平衡。读数时，视线应与标尽垂直，并与液柱于同一水平面上，手持温度计顶端的小耳环，不可触摸标尺。二.固体膨胀式温度计（一）类型及工作原理利用固体受热膨胀原理制成的温度计1. 杆式温度计利用固体（一般采用膨胀系数较大的金属）材料构成2 双金属温度计它的感温元件是由膨胀系数不同的两种金属片牢固地结合在一起制成。三.压力式温度计（一）工作原理与结构形式1 原理压力式温度计是利用密封系统中测温物质的压力随温度变化来测温；2 分类按所充物

17、质相态分充气式、冲液式、蒸发式按功能分：指示式、记录式、报警式和温度调节式等3 组成温包、毛细管、感压元件（弹簧管、波纹管等）（二）使用方法与特点对毛细管采取保护措施，防止损坏；注意安装方式与位置对精度的影响。特点：结构简单，价格便宜，刻度清晰，防爆。精度差，示值滞后时间长，毛细管易损坏。3-3 热电偶温度计一热电偶的工作原理1热电效应：将两种不同材料的导体或半导体组成一个闭和回路，如果两端点的温度不同，则回路中将产生一定大小的电流，这个电流的大小同材料的性质以及节点温度有关，上述现象称为热电效应。这个现象是 1821 年 Seebeck 发现的故又称为塞贝克效应。2接触电势：当两种不同的导体

18、接触时，由于两者有不同的电子密度而产生的电势。 3温差电势（汤姆逊温差电势）4输出表达式第 3 次课的教学整体安排授课时间 第 3 周周 2 第 5、6、7 节 课时安排 3授课题目(教学章、节或主题)：第三节：热电偶 第四节：热电阻教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：目的：掌握热电偶、热电阻的温度测量方法。要求：理解热电偶的测温原理，掌握热电效应、热电偶的输出电势、热电偶的三个基本定律。了解热电偶的种类及结构形式。理解热电偶为什么要进行冷端温度补偿，掌握热电偶的补偿方法、热电阻的分类及测量电路，了解热电偶的误差因素及校验。教学内容（包括基本内容、重点、难点）：热电偶和热电阻是温度测

19、量的常用测温敏感元件，因此热电偶和热电阻是本章的重点也是本门课程的重点。基本内容：热电偶是温度测量的重点，也是难点。基本内容为：热电效应、温差电势、接触电势、热电偶的输出表达式、热电偶的三个基本定律、热电偶的种类及结构形式。热电偶的冷端温度补偿、热电偶的误差因素及校验、热电阻的分类及测量电路。重点：热电偶的三个基本定律、热电偶的冷端温度补偿、热电阻的测量电路难点：当热电偶的冷端温度不为 0 时，如何根据热电偶分度表计算被测对象的实际温度。讨论与思考：1. 2. 热电偶与补偿导线连接，热电偶与铜导线连接都需要两个接点的温度相同吗？为什么？2热电偶的冷端温度为什么需要进行冷端温度补偿？3热电阻和热

20、敏电阻的温度电阻特性一致吗？4为什么热电阻测量电路中，两线制的测量电路误差较大？课后作业：1. 现有分度号为 S 的热电偶，已知热电偶的输出电势为 7.454mv，冷端温度为 30，问被测的实际温度为多少？2. 已知 K 分度号热电势为： (10,)4.95,kEmV(20,).798,kEmV。试求 。(30,2).45KEmV3,2(13k、 、3.叙述热电偶的三个基本定律，采用热电偶进行温度测量为什么要进行冷端温度补偿？都有哪些补偿方法？4现有分度号为S 的热电偶和动圈仪表组成测温系统，已知仪表所处环境温度为25，仪表指针指示为852，仪表的机械零点为0，问被测的实际温度为多少？5热电阻

21、的测量根据引线分有哪几种类型？分别画出其测量原理图并比较其测量特点。 教学过程设计：讲授 115 分钟，提问与讨论 20 分钟授课类型： 理论课 教学方式： 讲授 讨论 教学资源： 多媒体 第三章 温度测量3-3 热电偶温度计二、热电偶的基本定律利用热电偶来检测温度，必须引入变换器和显示器。（一）热电偶均质导体定律由同一均质导体（电子密度处处相等）组成的闭合回路中， 不论导体的截面、长度以及温度分布如何，均不产生热电势。 由均质定律知：如果热电偶的两电极是由两种均质导体组成，那么热电偶的热电势仅与两接点的温度有关，与热电极的中间温度分布无关 检验热电偶丝的均匀性（二）中间导体定律在热电偶回路中

22、接入第三导体，只要与第三种导体相连接的两端温度相同，接入第三种导体后，对热电偶回路中的总热电势没有影响。证明： （三）热电偶的中间温度定律热电偶在两接点温度为 T、T 0时热电势等于该热电偶在两接点温度分别为T、T N时 TN、T 0时相应热电势的代数和。结论：（1）已知热电偶在某一冷端温度下进行分度，只要引入适当的修正就可在另一冷端温度下使用。热电偶分度表中冷端温度为 0，在实际测量中若热电偶的冷端温度为 20，则可应用中间温度定律进行计算。00(,)(,)ABABCETT000000(,)()(,)()(,)()(,)ABCABBCCAAETETEB00 000lnlnln()()()BC

23、AAkTNkkNETeeeABB00(,)(,)ABABE0(,)(,)(,)ABABNABNEE(,)(,2)(0,)ABABABETE（2）补偿导线如果在 T0T0 范围内，某对廉价导线的热电性能与贵金属热电偶相同，则可以用这对导线代替从 T0 点到 T0 点一段的热电偶线，而不影响热电偶的热电势值，同时降低热电偶测量成本。性能 在一定温度范围和误差范围内与热电偶的热电性能相同作用 使热电偶冷端远离热源注意: 两个接点温度不能超过规定温度 两个接点温度应当相同。否则，由于热电偶与补偿导线的热电特性并不完全相同，可能会引起较大的测量误差。 正负极不能接反三、热电偶的种类及结构形式（一）种类：

24、国际电工委员会（ICE）对热电偶公认性能比较好的材料制定了统一的标准，ICE 推荐的标准化热电偶 7 种。（二）热电偶的结构类型1.普通工业热电偶结构：热电极，绝缘套管，接线盒，保护套管2.铠装热电偶结构：热电极，绝缘材料，保护套管特点：测量端热容量小，动态响应快，机械强度高，挠性好，耐高压，耐振动，寿命长，适用各种工业测量。3.小惯性热电偶特点：响应快，时间常数小，可作温度变化的动态测量。四、热电偶冷端温度的补偿方法1.冰点法精度高，多用于实验室2.计算补偿法：利用热电偶的中间温度定律例用镍铬-镍硅热电偶测温，冷端 Tn=25，E AB(T， Tn)=40.347mV，求被测对象的实际温度。

25、 由分度表知： EAB(25 ，0 )=1mVEAB(T， 0 )=40.347+1.00mV41.347mV由分度表知，T1002 3.校正仪表机械零点法当热电偶与动圈仪表配套使用时，如果冷端相对恒定，测量精度要求不高，可将仪表的机械零点调到热电偶冷端温度 Tn，这就相当于在输入电势之前，就有一个补偿电势 EAB(Tn， 0 )输入。3.补偿电桥法利用电桥不平衡原理，桥臂热电阻随温度变化，产生补偿电压 V R1=R2=R3=1 与温度无关 热电阻 20，RCU= 1，Vab=0；环境不等于 20 ，电桥失去平衡，产生电势 Vab 与 E(Tn,T0)相等，叠加补偿 电桥又叫毫伏发生器 使用时

26、，注意零点是 20 五、热电偶误差及校验（一）热电偶测量误差1.热电偶分度误差2.补偿导线与热电偶的热电特性不完全相同带来的误差3.冷端温度变化引起的误差4.热电极变质产生的误差5.绝缘不良引起的误差6.二次仪表的基本误差（二）热电偶的校验热电偶出厂使用一段时间后，或热电偶重新焊制后，应进行校验高于 300热电偶的校验原理与方法：采用管式电炉0 0(,)(,),)ABABNABN(,)(,0)(,)ABNABNABEE3-4 电阻温度计一、热电阻测温原理对于一个给定电阻，其电阻值是温度的单值函数，因而可以通过测量电阻值来推算温度。两个基本概念电阻温度系数：在某一温度间隔内，温度变化 1时的电阻

27、相对变化量，单位为 1/ 。 金属导体电阻温度系数一般为正值,纯金属一般为 0.380.68%，金属纯度越高，其电阻温度系数越大 半导体材料的电阻温度系数一般为负值电阻比：W（100）=金属导体纯度越高，电阻比越大。二、热电阻的类型 金属热电阻铂热电阻铜热电阻镍热电阻 半导体热敏电阻1. 铂热电阻特点：准确度高，稳定性好、性能可靠、有较高电阻率，广泛应用于基准、标01R01tdR准化仪器中，是目前测温复现性最好的一种。使用范围：-200850，在 90 年国际温标中规定平衡氢三相点 13.8k 到银凝固点 961.78标准仪器应用铂电阻。电阻纯度：W（100）= 1.3850规格型号：Pt10

28、0、Pt10、Pt1000。结构：电阻丝、绝缘管、保护套管、接线盒2 铜热电阻特点：线性度高、电阻温度系数高、价格便宜、电阻率低、易氧化。使用范围：-50180。3、半导体热敏电阻随着温度的增高阻值降低，具有负的温度系数，测温范围-40 350。电阻值随温度按指数曲线变化，与金属热电阻比较：电阻温度系数大，热敏电阻的电阻温度系数约为-（36）%，金属热电阻约为 0.40.6%。电阻率大，可将电阻作的很大而体积很小，电阻阻值大，连接导线所用的电阻可忽略不计。结构简单，体积小，可用于测量点温度热惯性小工艺和互换性差。 4、热电阻的分类(1) 普通型热电阻(2) 铠装热电阻(3) 薄膜铂热电阻（4）

29、厚膜铂热电阻三、热电阻测温电路分类：平衡电桥 不平衡电桥 二线制、三线制、四线制1 平衡电桥平衡电桥二线法 22 21 13131()/ /-tWHHtt HWHRRR（ ）（ ）（ ） 1（ ）（ ）（ ） 电源电压和稳定性一般不影响测量结果 如果不计 RW 随温度的变化， Rt 与 RH 触点位置成线性关系 连接导线的电阻随温度变化引起测量误差平衡电桥三线法 电源电压和稳定性一般不影响测量结果 连接导线的电阻随温度变化引起测量误差被削弱2. 不平衡电桥法二线制 连续自动显示，结构简单，价格便宜 Rt 与 I 成非线性关系 电源电压的稳定性对测量结果有影响，应该使用稳压电源 连接导线电阻随温

30、度变化会引起测量误差，三线接法可以削弱三线制 连续自动显示，结构简单，价格便宜 Rt 与 I 成非线性关系 电源电压的稳定性对测量结果有影响，应该使用稳压电源 三线制可抵消引线电阻对测量的影响数字表法（四线接法） 高精度恒流源 电压表回路中无电流，热电阻两端电压不受影响 自热电流很小 电流不大于 6mA，高精度电流源不大于 1mA，热敏电阻不大于100A。22 2113131()/ /-tWHHttHWRRR（ ）（ ）（ ）121323212()/ tWHHWHRRR（ ）（ ） （ ） ()tRfI四、三种测温方法的比较三种测温方法适用场合铜-康铜（ T 型）热电偶 一般精度，要求动态特性

31、较好或者要求对原温度场影响较小的场合。可以自动记录测量结果。测头布置方便。多用于实验室测量。铂热电阻 稳态或者温度变化速度不大，要求高精度测量的场合。可自动记录测量结果。热敏电阻 稳态或者温度变化速度不大，要求精度不高。多用于工业测量。玻璃液体温度计 稳态，测量精度不高。不能自动记录测量结果，因而不能用于测量频度过快的场合。测头布置受到限制。35 温度计的选择与安装一、温度计的选择满足精度要求价钱适中 记录方便、操作简单二、温度传感器的安装1.测点的布置，避免死区2.有良好的换热条件3.减少传感器与周围物体的散热4.便于维修第 4 次课的教学整体安排授课时间 第 4 周周 2 第 5、6、7

32、节 课时安排 3授课题目(教学章、节或主题)：第四章：湿度测量教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：目的： 掌握湿度测量的原理、方法及传感器要求：理解湿度的表示方法；掌握干湿球法、露点法、吸湿法中氯化锂湿度传感器。教学内容（包括基本内容、重点、难点）：基本内容：主要讲授湿度测量基本概念，干湿球湿度计、露点湿度计、氯化锂湿度计。对于空调系统，除了温度这个重要参数外，湿度也是一个非常重要的参数，它影响人体的舒适度，通常以相对湿度表示。基本的测量方法是干湿球法、露点法、吸湿法。重点：相对湿度的数学表达式、测量原理，露点湿度计、氯化锂湿度计。难点：干湿球法、露点法、吸湿法的测量原理。讨论与思考

33、：1. 对于露点法，为什么测量干球温度和露点温度可以得到被测空气的相对湿度？2. 为什么被测空气露点温度下的饱和蒸汽压力就是被测空气的水蒸气分压力？课后作业：1对 LiCl 电阻湿度测头通常采用桥路进行测量，桥路的供电电源通常采用什么电源？为什么？2采用普通干湿球温度计进行相对湿度测量，为了提高测试精度通常需要注意什么？教学过程设计：讲授 120 分钟，提问与讨论 15 分钟授课类型： 理论课 教学方式： 讲授 讨论 教学资源： 多媒体 第四章 湿度测量第一节 湿度测量概述一湿度的表示方法1.绝对湿度：每m3湿空气在标况下（0，1大气压）所含湿空气的重量，即水蒸气密度。单位为g/m 3。由气体

34、状态方程：所以测得被测空气的水蒸气分压力，及干球温度即可求得绝对湿度。2 相对湿度 空气中水蒸气分压力 Pn 与同温度下饱和水蒸气分压力 Pb 的比值Pb.s相应于湿球温度的饱和水蒸气压力；Pb干球温度对应的饱和水蒸气压力；B大气压力；A与风速有关的系数。3. 含湿量空气由干空气和湿空气组成，每 kg 干空气所含水蒸气的量，称为含湿量。符号d，单位 g/kg 所以，当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函数。 二气体湿度测量方法1干湿球法简单干湿球湿度计，通风干湿球湿度计（阿斯曼）2露点法光电式露点湿度计3吸湿法氯化锂电阻式，加热式氯化锂法高分子电阻式，高分子电容式金属氧化物陶瓷电阻式，金属

35、氧化物膜电阻式第二节 干湿球与露点法湿度检测一干湿球法湿度测量 测得干球温度和湿球温度可计算相对湿度。1102.694673.15n nwPVRT n10%nb.()nswsPAB(,)wsfvB10Swmd 28701062624nwnnnbwwPVRTPPPBB1 b2871006264Snwnnnbw wmPVRTB 10% nbPbswsPBA)(. 适用范围：大于 0，测量误差 12%。1普通干湿球温度计（1）构造 同精度温度计两支、脱脂纱布、蒸馏水（2）特点 无风速控制，无屏蔽辐射水易污染测量误差较大注意：湿球温度计安装时，要求温度计的球部离开水杯上沿至少 23cm，应使湿球温度计

36、周围空气流速保持在 2.5m/s 以上，使 A 为常数。2通风干湿球温度计（阿斯曼）*构造 温度计置于金属套管内微型风机，特点 - 湿球附近风速固定在 2.5m/s- 金属套管屏蔽辐射- 蒸馏水随时滴入3电动干湿球温度计将湿信号转换成电信号，有利于远传。构造：轴流风机、镍电阻、湿球纱布、盛水杯、测量桥路。测量桥路：两个桥路通过电阻 R 连接，构成双电桥。 通过调节可调电阻 R 的滑动触头，使检流计为 0，可得 UDE=UAB。()CEwUftABS ()CEABSDABEUCEwftRI 根据这一关系计算出 RDE 和相对湿度的关系，在可调电阻上进行分度，实现相对湿度的测量。二露点法湿度测量露

37、点温度：将被测空气冷却，当湿空气冷却到水蒸气达到饱和并开始凝结出水分时所对应的温度。先测定露点温度 tL，根据 tL 确定该温度下饱和水蒸气压力 PL。P L 即为被测空气的水蒸气分压力 Pn。1露点湿度计采用两只玻璃棒温度计，一只测量干球温度，另一只放入黄铜盒内测量露点温度。根据测得的露点温度和干球温度通过查表得到对应的露点温度下的饱和蒸气压力和干球温度下的饱和蒸气压力。缺点：露点温度不易测准。2光电式露点湿度计 影响测量精度的因素：高度光洁的露点镜；高精度的光学与热电制冷调节系统；采样气体需洁净。第三节 氯化锂电阻湿度计*属于吸湿法测量，10% b*根据氯化锂的吸湿特性和氯化锂吸湿后电阻变

38、化特性。一传感器形式：梳状、柱状。注意：1.为了避免氯化锂溶液发生电解，电极两端应接交流电。2.量程窄，一般为 15%20%，例如，0.05%的浓度对应感湿范围为 80%-100%，0.2% 的浓度对应的感湿范围为 60%-80%。3.环境温度对输出影响较大，因此要进行温度补偿。4. 最高使用温度 55，当大于 55，氯化锂溶液容易蒸发。扩大氯化锂湿度计的测量范围二变送器将氯化锂湿度测头接入交流电桥，此电桥将传感器的电阻信号转变为交流电压信号。此电压经放大、检波整流变成与相对湿度成一定函数关系的直流电压，再经电压-电流转换器转换成标准 0-10mA 的电流信号。第四节 高分子湿度传感器一高分子

39、电容式湿度传感器特点：迅速吸湿、脱湿，滞后小，响应快，不受气流速度影响，测量范围宽，抗污染能力强，稳定性好。根据电容公式可知，在电容两个极板的面积和间距不变的情况下，当介电常数发生变化时将引起电容值的变化。二高分子电阻式湿度传感器使用高分子固体电解质材料制作感湿膜，当相对湿度大时，膜中的可移动离子浓度增大，电阻减少，当相对湿度降低时，膜中的可运动离子浓度减少，电阻阻值增大。这样可通过电极间的电阻值的变化测量相对湿度。第五节 金属氧化物湿度传感器/CSd一金属氧化物陶瓷湿度传感器由金属氧化物多孔性陶瓷烧结而成。烧结体上有微孔，可使湿敏层吸附或释放水分子，造成其电阻值的改变。 二金属氧化物膜湿度传

40、感器原理：将调制好的金属氧化物的糊状物加工在陶瓷基片及电极上，采用烧结或烘干的方法使之固化成膜。这种膜的含湿量随着外界空气的含湿量的变化而变化，含湿量的变化又引起电阻阻值的变化，通过测量电阻之间的阻值即可测量相对湿度。特点：传感器电阻的对数值与湿度成线性关系，测湿范围、工作温度范围宽。第七节 饱和盐溶液湿度校正装置关键：实现不同范围内维持恒定的相对湿度空间，可作基准的高精度标定仪器， 水的饱和蒸气压是温度的函数，温度愈高，饱和蒸气压也愈高。 当向水中加入盐类，溶液中的水分蒸发受到限制，使其饱和蒸气压降低，降低的程度与盐类的种类有关。 根据不同的盐类对应的饱和蒸气压不同，即对应的相对湿度不同实现湿度传感器的标定。第 5 次课的教学整体安排