大连大学建筑环境测试技术1

1、大连大学建筑工程学院2022-4-121建筑环境测试技术建筑环境测试技术大连大学建筑工程学院2l课程性质：专业课程性质：专业( (技术技术) )基础课基础课l授课学时：授课学时：3232学时：学时：2 2学时学时/ /周周l实验学时：实验学时：4 4学时（每班两组，共分四组）学时（每班两组，共分四组） 课程简介！实验不参加者平时成绩！实验不参加者平时成绩自动归零自动归零！36学时大连大学建筑工程学院3课堂要求：课堂要求：l做笔记，重点的知识点，考点，做笔记，重点的知识点，考点，记号笔标记记号笔标记；l作业作业=无无无！无无无！课程特点：知识点课程特点：知识点特别特别零散特别特别零散，必须及时标

2、记！，必须及时标记！大连大学建筑工程学院4u 本课程学习的本课程学习的两大两大任务：任务：！能正确选择和使用测量仪器仪表！能正确选择和使用测量仪器仪表，会合理组建，会合理组建测量系统测量系统！初步掌握！初步掌握测量方法及测量测量方法及测量误差分析与测量数据误差分析与测量数据处理的方法处理的方法。同学们的责任大连大学建筑工程学院5第一章 测试技术的基本知识1.2 测量方法及分类1.1 测试技术的基本概念1.3 测量仪表概述1.4 计量的基本概念P2 :测量与测试概念大连大学建筑工程学院61.1 测试技术的基本概念（绪论）二、学习本课程意义一、本课程主要讲授的内容三、参数测量技术的发展概况与特点四

3、、参数测量系统举例大连大学建筑工程学院7一、本课程主要讲授的内容工作、生活、学习舒适、方便设备是否好用大连大学建筑工程学院8一、本课程主要讲授的内容 学习和掌握建筑环境与设备工程中经常遇到的学习和掌握建筑环境与设备工程中经常遇到的温度、压力、流量、湿度、液位、流速、成分分析、噪温度、压力、流量、湿度、液位、流速、成分分析、噪声等各种建筑环境参数声等各种建筑环境参数测量测量的的基本知识、测量方法、基本知识、测量方法、误差分析，传感器原理、测量仪表工作原理及安装，自误差分析，传感器原理、测量仪表工作原理及安装，自动检测系统的组成及工作原理等动检测系统的组成及工作原理等。 大连大学建筑工程学院9二、

4、学习本课程意义保证建筑设备安全运行、提高运行管理水平保证建筑设备安全运行、提高运行管理水平 在建筑环境与设备工程领域所涉及的供热、通风、空调、在建筑环境与设备工程领域所涉及的供热、通风、空调、锅炉、制冷等系统和设备的正常安全运行中，需要对表征设锅炉、制冷等系统和设备的正常安全运行中，需要对表征设备运行状态的各种物理参数（备运行状态的各种物理参数（压力、温度、流量、风速、湿压力、温度、流量、风速、湿度度等）进行测量，完成这些参数及工况的测量需要应用较精等）进行测量，完成这些参数及工况的测量需要应用较精确的测量仪表和掌握正确的使用方法。确的测量仪表和掌握正确的使用方法。大连大学建筑工程学院10三、

5、参数测量技术的发展概况与特点三、参数测量技术的发展概况与特点测量技术已成为科学研究不可缺少的重要手段。测量技术已成为科学研究不可缺少的重要手段。现代测试技术的基础：现代测试技术的基础：信息的拾取、传输和处理。信息的拾取、传输和处理。传感器传感器处理处理被测参数被测参数测量值测量值传输传输以人为例以人为例大连大学建筑工程学院11 这三方面涉及这三方面涉及多种学科领域多种学科领域。这些领域的新成就往。这些领域的新成就往往导致新的测量方法的诞生和测量系统、测量设备的往导致新的测量方法的诞生和测量系统、测量设备的改进，使测量技术从中吸取营养而得以迅速发展。改进，使测量技术从中吸取营养而得以迅速发展。1

6、.1.敏感元件（传感器）向着高精度、高灵敏度、大测量敏感元件（传感器）向着高精度、高灵敏度、大测量范围、小型化和智能化的方向发展范围、小型化和智能化的方向发展 敏感元件是测量信号拾取和检测的工具，是测量敏感元件是测量信号拾取和检测的工具，是测量系统的基础部件系统的基础部件，测量技术的发展在相当大的程度上，测量技术的发展在相当大的程度上依赖于敏感元件的发展。依赖于敏感元件的发展。大连大学建筑工程学院12 2020世纪世纪5050年代前，参数测量的感受元件多属于年代前，参数测量的感受元件多属于机械式传机械式传感器感器，如弹簧压力表、膨胀式温度计等。，如弹簧压力表、膨胀式温度计等。大连大学建筑工程学

7、院13 2020世纪世纪6060年代后，开始应用年代后，开始应用非电量电测技术和相应的二非电量电测技术和相应的二次仪表次仪表，使测量技术上了一个新台阶。，使测量技术上了一个新台阶。体积小体积小：电子管电子管 晶体管晶体管 集成电路集成电路大规模集成电大规模集成电路等。路等。智能化智能化：电子组合式电子组合式单片计算机单片计算机计算机系统等。计算机系统等。大连大学建筑工程学院14l压力传感器、温湿度传感器、温度传感器、流量传感器、液压力传感器、温湿度传感器、温度传感器、流量传感器、液位传感器、超声波传感器、浸水传感器、照度传感器位传感器、超声波传感器、浸水传感器、照度传感器CCD传感器传感器 温

8、湿度传感器温湿度传感器 大连大学建筑工程学院152. 2. 测量技术的实时化与自动化测量技术的实时化与自动化 欲对过程做出及时的控欲对过程做出及时的控制与处理，测量技术的制与处理，测量技术的实时实时化化必不可少。实时测量既涉必不可少。实时测量既涉及到测量系统的动态特性，及到测量系统的动态特性，又涉及到测量信号的实时处又涉及到测量信号的实时处理。计算机技术的发展、数理。计算机技术的发展、数字信号分析理论的发展，使字信号分析理论的发展，使测量信号的分析与处理可以测量信号的分析与处理可以达到实时化的水平。达到实时化的水平。大连大学建筑工程学院163.3.测量原理、测量手段的重大突破测量原理、测量手段

9、的重大突破新型半导体材料的发展，造就了一大批新型半导体材料的发展，造就了一大批对对光、电、磁、热、压力、光、电、磁、热、压力、温度、湿度温度、湿度等敏感等敏感的元器件。例如激光、红外、超声波、陶瓷的元器件。例如激光、红外、超声波、陶瓷材料、光导纤维、应变片等，利用各种不同物理特性来实现对材料、光导纤维、应变片等，利用各种不同物理特性来实现对参数的检测。参数的检测。l材料科学进步给敏感元件发展开拓了广阔的前景材料科学进步给敏感元件发展开拓了广阔的前景大连大学建筑工程学院17u在在测量方法测量方法上，上，由由接触测量向非接触测量接触测量向非接触测量发展。如传统的测发展。如传统的测温方法都是接触式的

10、，而近代的激光测温则是非接触式的。温方法都是接触式的，而近代的激光测温则是非接触式的。这种非接触式的测量方法，这种非接触式的测量方法，避免了传感器对被测对象的干扰避免了传感器对被测对象的干扰，代表了当今测量技术的发展方向。代表了当今测量技术的发展方向。 u在在测量的空间测量的空间域上域上，由对被测物理量个别点的测量发展到，由对被测物理量个别点的测量发展到整个整个热物理量场热物理量场的测量。的测量。u在在数据处理数据处理上上，由被测数据的手工采集或仪表记录发展到，由被测数据的手工采集或仪表记录发展到计算机计算机采集、储存与处理采集、储存与处理。u在在测量时间测量时间域上域上，由参数的静态测量发展

11、为，由参数的静态测量发展为动态测量动态测量。大连大学建筑工程学院18 随着科学技术的进步，测量技术已逐步成为一门完整的、随着科学技术的进步，测量技术已逐步成为一门完整的、独立的学科。测量学、力学测量、电学测量、热工参数测独立的学科。测量学、力学测量、电学测量、热工参数测量量。 同时它又是同时它又是与与传感技术、电子及计算机技术、应用数学传感技术、电子及计算机技术、应用数学及控制理论等相互交叉及控制理论等相互交叉的学科。的学科。u在在测量的功能测量的功能上上，由单纯的测量发展到测量与控制相结合，由单纯的测量发展到测量与控制相结合，又进一步发展为，又进一步发展为测量、控制、诊断及图像显示测量、控制

12、、诊断及图像显示相结合。相结合。大连大学建筑工程学院19四、本专业四、本专业参数测量系统举例参数测量系统举例 在暖通空调工程中，测量的目的主要有：在暖通空调工程中，测量的目的主要有：例如：利用例如：利用接近开关接近开关测量水箱水位；测量水箱水位； 利用利用电容电容测量材料厚度；测量材料厚度；(1)(1)检测环境和设备运行参数检测环境和设备运行参数 测量是判断质量指标的重要手段。测量是判断质量指标的重要手段。大连大学建筑工程学院20给定值控制器阀门被控对象传感器变送器执行器显示仪表被控变量自动控制原理方框图自动控制原理方框图测量单元测量单元(2)(2)提供提供自动控制自动控制用的监测信号。用的监

13、测信号。 测量是控制的根据，控制是测量的目的测量是控制的根据，控制是测量的目的。大连大学建筑工程学院21被测对象被测对象：被测变量被测变量：检测元件检测元件：空调房间空调房间房间温度房间温度温度传感器温度传感器 - - 热电阻或热电偶热电阻或热电偶例例1 1：室内温度室内温度检测控制检测控制金属电阻 半导体电阻 室内温度传感器室内温度传感器墙上安装墙上安装 测量范围测量范围: : 0-500-50 敏感元件敏感元件: : Ni1000Ni1000（镍电阻（镍电阻 ） 连接连接: : 2 2线线 大连大学建筑工程学院22铠装热电偶铠装热电偶BTAT0大连大学建筑工程学院23室内空气室内空气检测控

14、制过程检测控制过程 热敏电阻热敏电阻 电信号电信号 处理处理 显示显示控制回路控制回路控制器控制器空调机空调机检测基本元器件检测基本元器件气体流量计气体流量计大连大学建筑工程学院241大连大学建筑工程学院25小型控制盘台小型控制盘台显示表显示表传感器传感器传输通道传输通道显示装置显示装置变换器变换器被测参数被测参数测量值测量值测量显示系统框图测量显示系统框图大连大学建筑工程学院26给定值给定值控制器控制器阀门阀门被控对象被控对象传感器传感器变送器变送器执行器执行器显示仪表显示仪表被控变量被控变量自动控制原理方框图自动控制原理方框图测量显示系统测量显示系统被测参数被测参数测量值测量值大连大学建筑

15、工程学院27例例2 2：测量管道内水流量的测量管道内水流量的差压流量计系统差压流量计系统 差压流量计测量系统示意图差压流量计测量系统示意图（a a）信号变换框图，）信号变换框图，(b)(b)仪表组成示意图仪表组成示意图大连大学建筑工程学院28流量测量流量测量流量传输流量传输大连大学建筑工程学院29差压流量变送器差压流量变送器接导压管接导压管接电缆大连大学建筑工程学院30流量显示和转换流量显示和转换大连大学建筑工程学院31仪表盘内接线仪表盘内接线大连大学建筑工程学院32I/OI/O柜I/OI/O柜PLCPLC柜电源柜温度、压力、温度、压力、湿度、流量等传湿度、流量等传感器（变送器）感器（变送器）

16、 信号、风机等现信号、风机等现场设备运行状态、场设备运行状态、起停信号起停信号空调机运行状态送风温度设置回风温度回风湿度送风湿度设置风机状态加湿器状态RHRH大连大学建筑工程学院33控制柜控制柜控制台控制台大连大学建筑工程学院341.1 绪论（ok）二、学习本课程意义一、本课主要讲授的内容三、测量技术的发展概况与特点四、参数测量系统举例测量的基本知识(1.2-1.4)P2 :测量与测试概念大连大学建筑工程学院35测量测量测量是认识自然界的主要工具。测量是认识自然界的主要工具。 测量技术主要研究：测量技术主要研究：测量原理、方法、工具和测量值测量原理、方法、工具和测量值数据的处理等。数据的处理等

17、。 根据被测对象的差异，测量技术可分为若干分支：根据被测对象的差异，测量技术可分为若干分支： 力学、光学、电学、热工学测量等。力学、光学、电学、热工学测量等。建筑环境测量包括：温度、湿度、压力、流量、流速、建筑环境测量包括：温度、湿度、压力、流量、流速、热量、物位、噪声和气体成分等等。热量、物位、噪声和气体成分等等。大连大学建筑工程学院36测量的基本知识1.2 1.2 测量方法及分类测量方法及分类1.3 1.3 测量仪表概述测量仪表概述1.4 1.4 计量的基本概念计量的基本概念大连大学建筑工程学院371.2测量方法及分类1.测量（测量（P6）概念：测量是运用专门的工具，根据物理、化学、生物概

18、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。等原理，通过实验和计算找到被测量的量值。定义：测量是以同性质的标准量与被测量定义：测量是以同性质的标准量与被测量比较比较，并确定，并确定被测量相对标准量的倍数。这个过程称为测量。被测量相对标准量的倍数。这个过程称为测量。或说测量是为取得某一未知数而做的全部工作，包括测或说测量是为取得某一未知数而做的全部工作，包括测量的误差分析和计算工作在内。量的误差分析和计算工作在内。大连大学建筑工程学院38 式中式中X X被测量；被测量； U U标准量（测量单位）；标准量（测量单位）； L L比值，又称测量值。比值，又称测

19、量值。测量的基本表达式：测量的基本表达式： UXL 标准量的选择是重要的。举例：倍数标准量的选择是重要的。举例：倍数 读数读数+ +单位单位数据数据 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验证。采用的方法或仪器需经验证。大连大学建筑工程学院39测量的过程和变换l测量的过程：测量的过程： 调零、对比、示差、调平衡、读数调零、对比、示差、调平衡、读数五个动作。五个动作。 水银温度计测温：温度水银温度计测温：温度汞膨胀汞膨胀刻度刻度 热电阻测温：温度热电阻测温：温度-电阻值改变电阻值改变-电路测出电路测出l变换：变换： 将被测量按一定规律变换成另一

20、种物理量的过程，实现这将被测量按一定规律变换成另一种物理量的过程，实现这种变换过程的元件，称为种变换过程的元件，称为变换元件（传感器、敏感元件）变换元件（传感器、敏感元件）。 l测量的要素：对象，单位，方法，准确度。测量的要素：对象，单位，方法，准确度。大连大学建筑工程学院40二、测量方法二、测量方法 P7P7（一）按测量手段分类（一）按测量手段分类1.1.直接测量：直接测量：2.2.间接测量间接测量3.3.组合测量组合测量应用广泛、直接读取、简单迅速应用广泛、直接读取、简单迅速例：例：1.1.管道中流体流量的测量管道中流体流量的测量 2.2.供热量测量（流量、进出供热量测量（流量、进出温差）

21、温差） 热量表热量表大连大学建筑工程学院41二、测量方法二、测量方法 P2P2（二）按测量方式分类（二）按测量方式分类1.1.偏差式测量法：直读法偏差式测量法：直读法2.2.零位式测量法：平衡式测量法零位式测量法：平衡式测量法3.3.微差式测量法：组合微差式测量法：组合大连大学建筑工程学院42三、测量方法的选择原则三、测量方法的选择原则（1 1）被测量本身的特性；）被测量本身的特性；（2 2）所要求的测量准确度；）所要求的测量准确度；（3 3）测量环境；）测量环境；（4 4）现有测量设备。）现有测量设备。大连大学建筑工程学院43l例（例（P9P9）：电压表测量高内阻电路端电压。）：电压表测量高

22、内阻电路端电压。 若电路输出等效内阻为若电路输出等效内阻为80k80k，当电压表内阻，当电压表内阻分别为分别为10M10M、120 k120 k，对应的数字电压表测得，对应的数字电压表测得的电压为：的电压为： V + - 5VV96. 410000801000051UV31208012052U80k80k大连大学建筑工程学院44三、测量方法的选择原则三、测量方法的选择原则问题：电压表的负载效应。问题：电压表的负载效应。结论：用电压表测量仪表端电压时选用（结论：用电压表测量仪表端电压时选用（ ）内阻）内阻 的电压表。的电压表。 高高内阻高、负载效应小、测量误差小，准确。内阻高、负载效应小、测量误

23、差小，准确。大连大学建筑工程学院451.3 测量仪表概述一、测量仪表的类型一、测量仪表的类型 数字式测量仪表数字式测量仪表-将被测连续的物理量通过各将被测连续的物理量通过各种传感器和变送器变换成直流电压或频率信号后，种传感器和变送器变换成直流电压或频率信号后，再再进行量化处理变成数字量进行量化处理变成数字量，然后再进行数字量的，然后再进行数字量的处理（编码、传输、显示、存储等）。处理（编码、传输、显示、存储等）。 模拟式与数字式两大类。模拟式与数字式两大类。（填空题）（填空题） 模拟式测量仪表模拟式测量仪表-对连续变化的被测物理量（模拟量）直对连续变化的被测物理量（模拟量）直接进行连续测量、显

24、示或记录的仪表。接进行连续测量、显示或记录的仪表。 大连大学建筑工程学院46模拟式双金属温度计模拟式双金属温度计大连大学建筑工程学院47模拟式模拟式电接点压力表电接点压力表模拟式模拟式压力表压力表大连大学建筑工程学院48数字式数字式电氧量分析仪电氧量分析仪数字式数字式温度显示表温度显示表大连大学建筑工程学院49二、测量仪表（系统）的组成和功能二、测量仪表（系统）的组成和功能传感器传感器传输通道传输通道显示装置显示装置变换器变换器被测参数被测参数测量值测量值（一）组成（一）组成（二）测量仪表（二）测量仪表功能功能测量仪表通常由测量变换、传输、显示三部分组成。测量仪表通常由测量变换、传输、显示三部

25、分组成。 各类测量仪表一般具有各类测量仪表一般具有物理量的变换、信号的传物理量的变换、信号的传输和测量结果的显示输和测量结果的显示等三种最基本的功能。等三种最基本的功能。传感器（敏感元件）功能传感器（敏感元件）功能：直接与被测对象发生联系。：直接与被测对象发生联系。 作用：感受被测参数的变化，并且产生以某种方式与被测量有作用：感受被测参数的变化，并且产生以某种方式与被测量有关的内部变化，并向外界发出信号。关的内部变化，并向外界发出信号。应满足的条件应满足的条件： 它只能随着被测参数的变化而变化，其它非被测参数的变化它只能随着被测参数的变化而变化，其它非被测参数的变化不应使它发生内部变化；不应使

26、它发生内部变化； 感受件发出的信号与被测参数之间呈单值函数关系。感受件发出的信号与被测参数之间呈单值函数关系。作用：作用：将被测一般物理量转换成电量。将被测一般物理量转换成电量。物理量物理量电信号电信号标准电信号标准电信号大连大学建筑工程学院50 指测量仪表的读数或测量结果与被测量真实值相一致指测量仪表的读数或测量结果与被测量真实值相一致的程度。的程度。三、测量仪表的主要性能指标三、测量仪表的主要性能指标（重要考点）（重要考点）1 1精度精度主要有：主要有：1 1仪表精度、仪表精度、2 2稳定度、稳定度、3 3输入电阻、输入电阻、4 4灵敏度、灵敏度、 5 5线性度、线性度、6 6动态特性等动

27、态特性等 仪表的精度高，反映仪表测量结果的准确度高、误差仪表的精度高，反映仪表测量结果的准确度高、误差小。是衡量仪表的主要性能指标之一。小。是衡量仪表的主要性能指标之一。测量精度测量精度精密度精密度正确度正确度准确度准确度l 精度可以由下面三个指标表征精度可以由下面三个指标表征大连大学建筑工程学院51（1 1）精密度）精密度 P10P10 表示在同一测量下对同一被测量进行表示在同一测量下对同一被测量进行多次多次测量时，测量时，得到的测量结果的得到的测量结果的分散程度分散程度。测量值测量值时间时间被观测值被观测值测量精密度较高测量精密度较高 精密度说明仪表指示值的分散性，它反映了随机误精密度说明

28、仪表指示值的分散性，它反映了随机误差的影响。差的影响。精密度高，反映随机误差小，测量结果的重复性好。精密度高，反映随机误差小，测量结果的重复性好。大连大学建筑工程学院52 正确度说明仪表指示值与真值的正确度说明仪表指示值与真值的接近程度接近程度。（2 2）正确度）正确度测量值测量值时间时间被观测值被观测值测量正确度较高测量正确度较高正确度反映了系统误差的影响。正确度反映了系统误差的影响。正确度高则说明系统误差小。正确度高则说明系统误差小。大连大学建筑工程学院53 准确度是精密度和正确度的综合反映。准确度是精密度和正确度的综合反映。（3 3）准确度（精确度）准确度（精确度）测量值测量值时间时间被

29、观测值被观测值测量准确度较高测量准确度较高 准确度高，说明精密度和正确度都高，也就意味着准确度高，说明精密度和正确度都高，也就意味着系统误差和随机误差都小，因而最终测量结果的可信系统误差和随机误差都小，因而最终测量结果的可信赖度也高。赖度也高。大连大学建筑工程学院54测量精度指标三者关系比喻测量精度指标三者关系比喻精密度、正精密度、正确度确度都不高都不高准确度很低准确度很低精密度精密度不不高、高、正确正确度度还可以还可以准确度不高准确度不高精密度很高精密度很高正确度正确度不高不高准确度不高准确度不高精密度、正精密度、正确度确度很高很高准确度很高准确度很高靶心表示为真实值靶心表示为真实值大连大学建筑工程学院55例：准确度与精密度关系例：准确度与精密度关系 精密度精密度 随机误差随机误差 准确度准确度 系统误差系统误差 结果结果小小低低大大小小高高小小大大低低大大大大不可靠不可靠可靠可靠不可靠不可靠不可靠不可靠乙乙丁丁丙丙甲甲高高高高低低低低大连大学建筑工程学院56 精密度高，准确度不一高；精密度高，准确度不一高； 准确度高，精密度一定高。准确度高，精密度一定高。 l 仪表的精度可以由仪表的精度可以由 精密度、正确度、精密度、正确度、准确度准确度三个指标表征。三个指标表征。v精密度高是保证准确度高的先决条