建筑环境测试技术实验指导书

1、建筑环境测试技术实 验 指 导 书使用班级：建环101/102嘉兴学院建筑工程学院暖通空调研究所2012.10实验一 热电偶的制作与校验一、实验目的1、通过实验掌握铜康铜热电偶、镍铬的康铜热电偶制作方法。2、学习校验热电偶的方法。3、学会常用热电偶分度表的使用。二、实验设备1、热电偶制作仪器焊接设备：热电偶点焊机；热电偶丝：0.2、0.5热电偶用铜线、康铜线、镍铬丝线。其他设备：墨镜、钳子、剪刀、细砂纸、米尺等。2、热电偶校验装置图1 热电偶校验装置三、实验原理1、电热偶的构成及制作电热偶是工业上最常用的一种测温元件，它是由两种不同的导体丝A和B，焊接组成一个闭合回路而构成的。如图2所示。图2

2、电热偶原理图A、B称为热偶丝，也称热电极。当两接点处于不同温度时回路中就会产生热电势，放置在被测温度为T的介质中的接头，称为测量端（工作端）；另一接头T0成为参考端（或自由端）。常用的贱金属热电偶材料有：铜-康铜 （T型） （常用于-200到+200测温）镍铬-康铜（E型） （常用于-200到+600测温）镍铬-镍硅或镍铝（K型） （常用于0到+1100测温）2、热电偶的校验原理用被校热电偶和标准热电偶同时测量同一个对象的温度，然后比较两者示值，以确定被检热电偶的基本误差等质量指标，这种方法称为比较法。用比较法校验热电偶的基本要求，是要造成一个均匀的温度场，使标准热电偶和被检热电偶的测量端感受

3、到相同的温度。均匀的温度场沿热电极必须有足够的长度，以使沿热电极的导热误差可以忽略。工业和实验室用热电偶都把管状炉作为校验的基本装置。为了保证管状炉内有足够长的等温区域，要求管状炉内腔长度与直径之比至少为20：1。为使被检热电偶和标准电热偶的热端处于同一温度环境中，可在管状炉的恒温区放置一个镍块，在镍块上钻有孔，以便把各支热电偶的热端插入其中，进行比较测量。校验时取等时间间隔，按照标准被检1被检2被检n，被检n被检2 被检1标准的循环顺序读数，一个循环后标准与被检各有两个读数，一般进行两个循环的测量，得到四次读教。最后进行数据处理和误差分析求得它们的算术平均值，比较标准与被检的测量结果。如果各

4、个校验点被检热电偶的允许误差都在规定范围之内，则认为它们是合格的。四、实验步骤1、热电偶的制作使用时应根据测温范围和工作条件选择偶丝材料和线径。热电偶长度应根据工作端在介质中的插入深度来决定，通常为3502000毫米。热电偶测量端的焊接方法很多，如电弧焊，水银焊接，盐水焊接，锡焊等方法。但无论采用何种方法，焊接前仔细去掉热偶丝靠近待焊端部的绝缘层，然后将这两根被焊的热电极绞成如图3的麻花状或两顶端并齐。 图3热电极处理实验室的焊接方法电弧焊法图4交流电弧焊装置电弧焊是利用高温电弧将热电偶测量端熔化成球状。常用的有交流电弧焊和直流电弧焊两种。交流电弧焊的装置如图4所示，这种专职一般用来焊接贱金属

5、热电偶。操作方法：调节变压器使输出电压为24-30伏的交流电源作为焊接电源。然后用金属夹子（铜板电极）夹住待焊端作为一个电极，用炭棒（石墨电极）作为另一个电极，当炭棒与被焊热电偶丝顶端接近时，产生的瞬间电弧将两根热偶顶部熔接在一起而形成一个小圆球制作既完成。制作合格的热电偶标准是：焊接牢固，具有金属光泽结点表面圆滑，无沾污变质和裂纹，焊点直径约为偶丝直径的两倍，电极不允许有折损、扭曲现象。2、热电偶的校验（1）热电偶校验前必须进行外观检查、检查焊接点是否光滑、牢固、热电极是否变脆、变色、发黑。（2）热电偶的校验采用比较法。按表1中所列温度进行校验。本实验的被校验热电偶为镍铬镍硅热电偶。用被校验

6、热电偶在0-300温度区间内与标准镍铬镍硅热电偶进行比较，用电位差计测出热电偶的热电势，计算所得的误差。（3）校验时将热电偶的热端插入炉内150300mm，该范围内温度均匀，一般读数时要求温度稳定（温度变化小于0.2/min），电位差计为0.05级以上。将标准热电偶与被校热电偶的热端用金属丝绑扎在一起，插孔用绝热材料（石棉布）堵严保温（使用小孔时可以不堵）。各热电偶的冷端置于冰点槽8中以保持0。表1 热电偶校验点温度 热电偶校验点温度（）铂铑10铂400、600、800、1000、1200镍铬镍硅200、400、600、800、1000铜康铜100、200、300、400（4）按电位差计使用说

7、明将各导线接入系统后，首先使切换开关在中间位置，旋转“调零”旋钮使检流计回零。转换开关拨向接通标准电池的“标准”位置，调节变阻使检流计回零。（5）将切换开关拨向“未知”位置，通过手动调节，依次转动电位差计盘上的三个旋钮，使检流计回零，读出热电势的值。（6）一次改变管状炉的温度设定值，比较两个热电偶确定误差，要求各校验点的温度误差都不得超过表2中所规定的允许值。 表2 工业用热电偶的允许误差范围 热电偶允许误差温度（）误差（）温度（）误差（）铂铑10铂08002.48000.4镍铬镍硅060046000.75铜康铜030043001.0五、实验数据记录 项目序号标准热电偶电势被校热电偶电势标准热

8、电偶温度被校热电偶温度标准误差附表1 铜-康铜热电偶温度毫伏表（T型）附表2 镍铬-铜镍（康铜）热电偶（E型）温度-微伏对照表热端温度（）0123456789热电势（V）00591181762351943544134725321059165171177083089095010101071113120119212521313137314341495155616171678174030180118621924198620472109217122332295235740242024822545260726702733279528582921298450304831113174323833013365

9、342934923556362060365837493813387739424006407141364200426570433043954460452645914656472247884853491980498550515117518352495315538254485514558190564857145781584859155982604961176184625110063196386645465226590665867256794686269301106998706671357203727273417409747875477616120765877547823789279628031810

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11、537126101901268412757128311290412978130521312613199132731334720013421134951356913644137181379213866139411401514090210141641423914313143881446314537146121468714762148372201491214987150621513715212152871536215438155131558823015664157391581515890159661604116117161931626916344240164201649616572166481672

12、41680016876169521702817104250171811725717333174091746817562176391771517792178682601794518021180981817518252183281840518482185591863627018713187901886718944190211909819175192521933019407实验二 室内外热工参数测定实验一、实验目的让学生掌握热工测量中常用的测量仪器仪表的使用方法。二、实验仪器便携式温湿度表、热线风速仪、便携式CO2浓度测试仪三、实验原理及测试方法（一）空气温度和相对湿度的测定1、实验原理 温湿度计测

13、量完全相对温湿度的原理：由于湿泡温度计的感温泡包着棉纱，棉纱的下端浸在水中，水的蒸发而使湿泡温度计的温度示数总是低于干泡温度计的温度示数（气温）这一温度差值跟水蒸发快慢（即当时的相对湿度）有关根据两温度计的读数，从表或曲线上可查出空气的相对湿度。2、操作步骤温度：（1）将电池盖打开，装上一9V电池；（2）将POWER开关推至“ON”位置；（3）将FUNCT开关推至：“”或“F”位置；（4）LCD显示器将立刻显示出温度数值。湿度：（1）将POWER开关推至“ON”位置；（2）将FUNCT开关推至：“% RH”位置；（3）LCD显示器将立刻显示出湿度“% RH”数值；（4）当环境湿度改变时，其值会

14、改变，需等待数分钟，读取稳定准确的相对湿度值。锁定读值：在测量温度或湿度时，将HOLD开关推至“ON”位置，它将锁定目前所测数值，直至你将HOLD开关推至“OFF”位置为止。电池更换：当电池电力不足，则LCD将显示：“BT”，表示需更换电池。（二）风速的测定1、实验原理热线式电风速仪由热线式测头和测量仪表两部分组成。测杆头部有一玻璃球，球内绕有加热玻璃用的镍铬丝和两个串联的热电偶。热电偶的冷端连接在磷铜质的支柱上，直接暴露在气流中，当一定大小的电流通过加热线圈后，玻璃球的温度升高，升高的程度与气流的速度有关，流速小的升高的程度大，反之升高的程度小。升高大小通过热电偶产生的热电势在表头上指示出来

15、，因此校正后即可用表头读数表示气流速度。2、操作步骤 使用前观察电表的指针是否指于零点，如有偏移，可轻轻调整电表的机械调整螺丝，使指针回到零点；将校正开关置于断的位置；将测杆插头插在插座上，测杆垂直向上放置，螺塞压紧使探头密封，“校正开关”置于满度位置，慢慢调整“满度调节”旋纽，使电表指针指在满度位置；将“校正开关”置于“零位”，慢慢调整“粗调”、“细调”两个旋纽，使电表指针指在零点的位置； 经以上步骤后，轻轻拉动螺塞，使测杆探头露出长短可根据需要选择），并使探头上的红点面对对着风向，根据电表度读数，查阅校正曲线，即可查出被测风速； 在测定若干分后（10min左右），必须重复以上、步骤一次，使

16、仪表内的电流得到标准化；测毕，应将“校正开关”置于断的位置。（三）CO2浓度测定1、实验原理二氧化碳都对红外线有选择性吸收，所以可以通过不分光吸收式红外线气体分析法进行检测。当被测气体通过受特征波长光照射的气室时，被测组二氧化碳将选择吸收特征波长的光，吸收光能的多少与样品中被测组分浓度有关。对于特征波长光辐射的吸收，透射光强度与入射光强度、吸光组分浓度之间的关系遵循比尔定律：红外线气体分析器的基本组成1、2红外光源；3切光片；4、5滤光镜（气室）；6测量室；7参比气室；8遮光板（使两光路平衡）；9薄膜电容微音器；10固定金属片；11金属薄在红外线气体分析器中，红外辐射光源的入射光强度不变，红外

17、线透过被测样品的光程不变，且对于特定的组分的吸收系数也不变，因此透射的特征波长红外光强度仅为被测组分浓度的函数，通过测定透射特征红外光强度就可确定样品中被测组分的浓度。红外线气体分析器由红外光源、切光器、气室、光检测器及相应的供电、放大、显示和记录用的电子线路和部件组成的。其光源为直径约0.5mm的镍铬丝，此镍铬丝被加热到6001000时发出的红外线波长范围为2m10m。红外辐射光经反射抛物状面而汇聚成平行光射出。射出能量相同的两束平行光被同步电机带动的切光片切割成断续的交变光，从而获得交变信号来减少信号漂移。两束平行光中，一束光称为参比光束，通过滤波室、参比气室（内充不吸收红外线的氮气），最

18、后射入接收室；另一束光称为测量光束，通过滤波室射入测量气室。由于测量气室中有被测气体样本通过，则被测组分会吸收部分特征波长的红外光，使射入接收室的光强度减弱。而且组分浓度越高，光强减弱就越多。光检测器是薄膜电容微音器。是利用待测组分的变化引起电容量变化来测量待测组分浓度的。接收室内充满等浓度的一氧化碳气体，电容的金属薄膜（动片）将接收室分为容积相等的两个空腔.在一侧空腔中还有一固定的圆形金属片（定片），距薄膜0.05 mm0.08mm，两者组成了一个电容器。红外光束射入接收室后，会加热其中的CO2气体，使其温度升高，从而导致内部压力升高。测量光束与参比光束平衡时，两边压力相等，动片维持在平衡位

19、置。当测量气室中有待测组分时，通过参比气室的红外光辐射不变，而通过测量气室进入接收室的红外光由于待测组分的吸收而减弱，使这一边气室温度降低，压力减小。这样，动片就会在压差作用下偏向定片一方，从而改变电容器两极板之间的距离，也就改变了电容量。这个电容量的变化可以用下式计算，它可以指示待测组分的浓度（采用电子技术，将电容量变化转变为电流变化，经放大及信号处理后进行记录和显示）。2、操作步骤采样：用双联球将现场空气抽入采气袋中，洗34次，采气500mL，夹紧进气口。连续采样时，采样系统如图所示，包括杂质过滤、干燥、压力控制和流量控制等环节，对于高温烟气还需要冷却装置。启动：仪器接通电源，稳定12h，

20、将高纯氮气连接在仪器进气口，进行零点校准。校准：将一氧化碳标准气连接在仪器进气口，使仪表指针指示在满刻度的95，重复23次。样品测定：将采气袋连接在仪器进气口，由仪表指示出一氧化碳的浓度。（四）墙面温度的测定（使用红外墙体缺陷仪B4） 实验原理：当被测墙体存在不连续性时，由于连续区域和不连续区域的热扩散系数不同，物体表面相应位置的温度也就不同，即墙体表面局部区域产生温度梯度，从而导致墙体表面红外辐射能发生差异，红外探测器探测到墙体的红外辐射能，经信号处理系统为热像图后由显示器显示出来，通过分析热像图就可以进行测温或推断墙体内部是否存在缺陷。当墙体内部存在缺陷，如空洞，热桥、保温层受潮，外墙面砖

21、或水泥砂浆抹面产生剥离等现象时，这些有缺陷的部位与正常部位相比，会在外表面产生温度差，通过分析红外热像仪所测得的温度分布图像，便可知空洞、热桥、受潮或剥离等缺陷部位的位置及大小。如图3，某内保温墙体的室内热像图，可见内保温墙转角、屋面板与墙体交界、开关盒及其附近等处保温缺陷。四、注意事项（一）空气温度和相对湿度的测定（1）室内空气温度通常在离地面1.5米的高度上，房间的中间位置处进行测定，将温度读数记录下来。（2）不能用手接触温湿度表的感温包，不能对着仪器呼气，避免剧烈震动。（二）风速的测定（1）本仪器为一较精密的仪器，严防碰撞振动，不可在含尘量过多或有腐蚀性的场所使用。（2）仪器内装有4节电

22、池，分为两组一组是三节串联的，一组是单节的。在调整“满度调节”旋纽时，如果电表不能达到满刻度，说明单节电池已耗竭；在调整“粗调”、“细调”旋纽时，如果电表电表指针不能回到零点，说明三节电池已耗竭；更换电池时将仪器底部的小门打开，按正确的方向接上。（3）仪器维修后，必须重新校正。（三）CO2浓度的测定（1）红外线气体分析器投入使用后，每周至少要用标准气体校准一次，以保证仪器分析的准确性。（2）所用标准气体可以是商品钢瓶标准气，也可以是临时制备的标准气样。（3）标准气的精度要比仪器的精度高3倍，即标准气的分析误差不超过仪器测量误差的三分之一 。（四）墙面温度的测定（1）仪器在使用和运输过程中应注意

23、防潮，避免强烈冲击、震动；（2）为保护测量敏感元件及防止意外损坏，应避免将红外探头直接瞄准太阳等温度高于仪器量程的目标；（3）红外探头是密封的，用户不要自行打开，以免影响测量结果；（4）使用中应确保光路的清洁，减少水汽、烟尘的干扰；（5）仪器在高、中频感应加热炉前使用时，仪器供电电源应与加热炉的大功率电源分开，以避免串扰。五、实验数据记录表格测试项目测试时间测试地点12345678温度（）湿度（%）风速（m/s）CO2浓度墙温度（）实验三 孔板流量计实验一、实验目的学习并掌握用孔板式流量计测量流量。二、实验仪器流体力学综合试验台结构示意图1.储水箱 2.上、回水管 3.电源插座 4.恒压水箱

24、5.墨盒 6.雷诺实验管7、可更换实验管段组 8. 测压管组 9.综合实验管段调节阀 10.雷诺调节阀11.计量水箱三、实验原理流体流过孔板时，孔板前后产生压力差，起差值随流量而变，而两者之间有确定的关系，因此可通过测量来测定流量。 孔板流量计测试简图 对11，22两断面列能量方程（水平放置，势能头相等）得： （1） 式中：为流经薄壁小孔时的能量损失，为出流局部损失系数。 在有连续性方程 (2 ) 联立（1）（2）式得： (3) (4)一般把11，22两断面之间流动看作绝热节流，可先忽略流体流经薄壁小孔时的能量损失。令 (5)则 (6)在实际管路流动中，11，22两断面之间流动有损失，另外管路

25、的粗糙度、断面流速不均匀性等因素都影响流量值，因此实测流量低于理论流量。流量系数可表示为： (7) (8) 其中： ：校正流量系数； ：实测流量，由实际测量得出，单位由计算单位决定，但要统一； A2：孔板直径 （单位可取 mm，但K值不同）； ：压差（单位可取 mm，但K值不同）。四、实验步骤 （1）测计各有关常数 （2）打开水泵，调节进水阀门，全开出水阀门，使压差达到测压计可测量的最大高度。 （3）测读压差，同时用体积法测量流量。 （4）逐渐关小进水阀门，读出10个测压点的测压高度，共测三次。 （5）实验过程中如测压管液面波动不稳，应取平均值。 （6）每次调节流量应缓慢，调节后应稳定一段时间

26、后进行测读。五、实验数据记录D1= cm，D2= cm，K= ，水温t= ， 运动粘度= cm2/s。 序号h3（cm ）h4（cm ）（cm ）T（s）V（cm3）Q(cm3/s)Re实验四 毕托管测速实验一、 实验目的 1 通过对管嘴淹没出流流速及点流速系数的测量，掌握用毕托管测量点流速的技能。 2 了解普朗特型毕托管的构造和使用性，并检验其测量精度，进一步明确传统流体力学测量仪器的现实作用。图1 流体力学综合试验台结构示意图1.储水箱 2.上、回水管 3.电源插座 4.恒压水箱 5.墨盒 6.雷诺实验管7、可更换实验管段组 8. 测压管组 9.综合实验管段调节阀 10.雷诺调节阀11.计

27、量水箱二、实验原理理论流速： 其中 u毕托管测点的理论流速； c毕托管的校正系数； h毕托管全压水头与静水压水头差。 实际流量：Q=V/t实际流速：v=Q/A测点流速系数：其中 V接水盘测得的水量；t测量时间；v毕托管测点的实际流速；u测点处流速，由毕托管测定； 测点流速系数。 实验五 噪声测量实验一、实验目的1、掌握声压级的测量方法。2、掌握噪声的测量方法。二、实验仪器本实验所用仪器为TES-1350A 声级计，该仪器符合国际 IEC651 或 GB3785-83型仪器的要求。能实现一般声级测量并具有最大声级保持功能，其主要技术指标如下：1测量范围：35130dB2频率特性：A计权 、C计权

28、3检波特性：真实有效值4动态特性：快和慢5传声器：1/2英寸驻极体电容传声器三、实验原理及方法1、实验原理 声音是大气压上的压强波动，这个压强波动的大小简称为声压，以p表示，其单位是Pa（帕）。从刚刚可以听到的声音到人们不堪忍受的声音，声压相差数百万倍。显然用声压表达各种不同大小的声音实属不太方便，同时考虑了人耳对声音强弱反应的对数特性，用对数方法将声压分为百十个等级，称为声压级。声压级的定义是：声压与参考声压之比的常用对数乘以20，单位是dB（分贝）。其表达式为： 式中，p为声压，p0是参考声压，它是人耳刚刚可以听到的声音。值得注意的是两个声压级或多个声压级相加不是dB的简单算术相加，是按照

29、对数的运算规律相加。声压级只反映声音的强度对人耳的响度感觉的影响，而不能反映声音频率对响度感觉的影响。利用具有一个频率计权网络的声学测量仪器，对声音进行声压级测量，所得到的读数称为计权声压级，简称声级，单位为dB。声学测量仪器中，模拟人耳的响度感觉特性，一般设置A、B和C三种计权网络。声压级经A计权网络后就得到A声级，用LA表示，其单位计作dB（A）。经大量实验证明，用A声级来评价噪声对语言的干扰，对人们的吵闹程度以及听力损伤等方面都有很好的相关性。另外，A声级测量简单、快速，还可以与其它评价方法进行换算，所以是使用最广泛的评价尺度之一。如金属切削机床通用技术条件规定：高精度机床噪声容许小于7

30、5dB（A）；精密机床和普通机床噪声容许小于85dB（A）。实际测量中，除了被测声源产生噪声外，还有其它噪声存在，这种噪声叫做背景噪声。背景噪声会影响到测量的准确性，需要对结果进行修正。初略的修正方法是：先不开启被测声源测量背景噪声，然后再开启声源测量，若两者之差为3dB，应在测量值中减去3dB，才是被测声源的声压级；若两者之差为45dB，减去数应为2dB；若两者之差为69dB，减去数应为1dB；当两者之差大于10dB时，背景噪声可以忽略。但如果两者之差小于3dB，那么最好是采取措施降低背景噪声后再测量，否则测量结果无效。测量环境中风、气流、磁场、振动、温度、湿度等因素都会给测量结果带来影响。

31、特别是风和气流的影响。当存在这些影响时，应使用防风罩或鼻锥等测量附件来减少影响。声级计一般都是由传声器单元、放大分析单元、显示仪表单元三大部分组成。其工作原理方框图见图1。图1声级计原理方框图（1）传声器单元。传声器单元由传声器和前置放大器组成。传声器是将声信号转换成电信号的换能器，要求频率范围宽、频率响应平直、失真小、动态范围大、尤其是稳定性要好。前置放大器起阻抗变换作用，要求具有输入阻抗高，输出阻抗低，以便与长延伸电缆连接。（2）放大分析单元。放大分析单元应具有放大器和频率计权网络等。放大器电路将来自传声器单元的微弱信号进行放大以达到一定幅度，要求有一定的放大量、一定的动态范围、频率范围宽

32、等等，并确保放大器在整个测量范围内均不失真的反映输入信号的大小变化，以保证测量的准确性和可靠性。计权网络是用有电网络来模拟人耳的响度感觉特性。国家规定了三条曲线对应不同的响度级，其中A计权是模拟人耳对40方纯音的响应，B计权是模拟人耳对70方纯音的响应，C计权是模拟人耳对100方纯音的响应。由于A计权网络测量的噪声声级值较为接近人耳对噪音的感觉，因此在噪声测量中往往用A声级来表示噪声级的大小。有些声级计中还有D计权，主要是用于航空噪声的测量。（3）显示仪表单元。包括检波电路，指示器电路等。检波电路是将来自交流放大器的对应于交流信号进行检波，使直流放大器输出对应于被测声级的线性变化的直流电压。检波电路有峰值、平均值和有效值检波电路，声级测量中，用的最多的是有效值检波电路。声级计测量的结果都是在指示器上指示出来，指示器有模拟指示器和数字指示器两种。指示电路还应具