建筑熱工測量1第一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六1.溫度測量:溫度及其溫標(biāo)；溫度的測量方法；常用的溫度測量儀表的測溫(或工作)機(jī)理，選型與使用。2.濕度測量:濕度的表示方法；濕度的測量方法；常用的濕度測量儀表的測濕(或工作)機(jī)理，選型與使用。3.熱量測量:熱流密度；熱流計(jì)、熱水(蒸汽)熱量計(jì)的測量(或工作)機(jī)理，組成環(huán)節(jié)，應(yīng)用。學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容(Keys)2第二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六一、溫度(temperature)和溫標(biāo)(temperaturescale)溫度:宏觀上，表征物體(或系統(tǒng)、或環(huán)境)冷、熱程度的物理量(或參數(shù))，t高(低)，謂之熱(冷)。微觀上，則是表征組成物質(zhì)的分子運(yùn)動平均動能大小，反映物質(zhì)內(nèi)部的分子，做無規(guī)則熱運(yùn)動的劇烈程度。

溫標(biāo):衡量溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺度。它規(guī)定溫度的讀數(shù)起點(diǎn)和測量單位。各種測溫儀表的刻度數(shù)值由溫標(biāo)確定。溫度計(jì)、固定點(diǎn)、內(nèi)插方程稱為溫標(biāo)(TS)的三要素。分為：攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際(實(shí)用)溫標(biāo)等。3.1溫度測量3第三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六1.攝氏溫標(biāo)

在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將水的冰點(diǎn)定為0攝氏度，將水的沸點(diǎn)定為100攝氏度；0攝氏度到100

攝氏度之間分成100等分，每一等稱為一攝氏度。常用t

表示，單位符號為℃

。

2.華氏溫標(biāo)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將純水的冰點(diǎn)溫度定為

32華氏度，將水的沸點(diǎn)溫度定為212華氏度，中間劃分180等分。每一等分稱為一華氏度。常用F表示，單位符號為0F

。攝氏度與華氏度的換算關(guān)系為：

*

攝氏溫標(biāo)，華氏溫標(biāo)都是依據(jù)液體受熱膨脹的原理來建立溫標(biāo)和制造溫度計(jì)的，用水銀作為溫度計(jì)的測溫介質(zhì)，稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。4第四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.熱力學(xué)溫標(biāo)

基于卡諾熱機(jī)循環(huán)建立起來。是僅與熱量有關(guān)而與測溫物質(zhì)無關(guān)的溫標(biāo)，又稱為開爾文溫標(biāo)，用符號K表示。它規(guī)定物質(zhì)的分子運(yùn)動停止時(shí)的溫度為絕對零度，0K。*

熱力學(xué)溫標(biāo)是一種理想溫標(biāo)，是不可能“實(shí)現(xiàn)”的。

4.國際實(shí)用溫標(biāo)(internationalpracticetemperaturescale,IPTS)，

又稱國際溫標(biāo)ITS，用T表示，單位為

K。它規(guī)定水三相點(diǎn)(氣、液、固態(tài)共存)的熱力學(xué)溫度為273.16K，1K定義為水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的

1／273.16?，F(xiàn)行國際實(shí)用溫標(biāo)是國際計(jì)量委員會在1990年通過的，簡稱ITS-1990。5第五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六二、溫度測量的主要方法及分類

接觸式測量法

測溫敏感元件直接與被測介質(zhì)接觸，被測介質(zhì)與測溫敏感元件進(jìn)行充分的熱交換(熱傳導(dǎo)和熱對流

)，當(dāng)建立熱平衡時(shí)，Tx=Tc，從而達(dá)到溫度測量的目的。

非接觸式測量法當(dāng)Tx極高，超過了測溫物質(zhì)的耐溫上限(熔點(diǎn)溫度)時(shí)，測溫元件會溶化?；诟邷匚镔|(zhì)的熱輻射原理，通過測量出其輻射能量E入，進(jìn)而計(jì)算出其溫度大小?；蛘弑粶y物體距離太遠(yuǎn)，無法實(shí)施接觸式測溫。

本專業(yè)所涉及的測溫方式(如空氣、水等介質(zhì)的溫度)為接觸式測溫6第六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六常用測溫方法、類型及特點(diǎn)

測溫方式溫度計(jì)或傳感器類型測量范圍／℃精度／%特點(diǎn)接觸式熱膨脹式水銀-50～6500.1～1簡單方便；易損壞，感溫部位尺寸大雙金屬0～3000.1～1結(jié)構(gòu)緊湊、牢固可靠壓力表式液體-30～6001耐振、堅(jiān)固、價(jià)廉；感溫部大氣體-20～350熱電偶鉑銠-鉑其他0～1600-200～11000.2～0.50.4～1.0種類多、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)方便、應(yīng)用廣泛；須注意寄生熱電勢及動圈式儀表電阻對測量結(jié)果的影響。熱電阻鉑鎳銅-260～600-500～3000～1800.1～0.30.2～0.50.1～0.3精度及靈敏度均較好；感溫部大，須注意環(huán)境溫度的影響。熱敏電阻-50～3500.3～0.5體積小，響應(yīng)快，靈敏度高；線性差，須注意環(huán)境溫度的影響。非接觸式輻射溫度計(jì)光學(xué)高溫計(jì)800～3500700～300011非接觸測溫，不干擾被測溫度場，輻射率影響小，應(yīng)用簡便。熱探測器熱敏電阻探測器光子探測器200～2000-50～32000～3500111非接觸測溫，不干擾被測溫度場，響應(yīng)快，測溫范圍大，適于測溫度分布；易受外界干擾，標(biāo)定困難。7第七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六接觸式測溫法(1)–基于物質(zhì)熱脹冷縮效應(yīng)的溫度測量

利用液體，氣體或固體熱脹冷縮的性質(zhì)，將其制作成測溫敏感元件，感知被測溫度的變化，發(fā)生熱交換，其幾何尺寸(長度或體積)將發(fā)生變化，然后直接測出此變化，進(jìn)而得知被測溫度的大小。由此制成的溫度計(jì)叫膨脹式溫度計(jì)。

*膨脹式溫度計(jì)分為液體膨脹式溫度計(jì)、固體膨脹式溫度計(jì)和(氣體)壓力式溫度計(jì)三類。3.1溫度測量8第八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六1.液體膨脹式(玻璃液柱式)溫度計(jì)

*(垂直管段)(水平管段)

其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單，測量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉，線性刻度，讀數(shù)和使用方便，得到廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)為易損壞，熱慣性大，具有一定的時(shí)滯，不能遠(yuǎn)傳信號和自動記錄(現(xiàn)場指示)。9第九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六測溫液體名稱使用溫度／℃體膨脹系數(shù)視膨脹系數(shù)*汞鉈水銀甲苯乙醇煤油石油醚戊烷－62～0

－30～+600－80～+100

－80～+800～300－120～0－00～200.000177

0.000180.00109

0.001050.000950.001420.000920.000157

0.000160.00107

0.0001030.000930.001400.00090常用測溫液體及其性能

玻璃液體膨脹式溫度計(jì)的玻璃管均采用優(yōu)質(zhì)玻璃，對測溫上限超過300℃的采用硅硼玻璃，超過500℃的采用石英玻璃。

10第十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)

電接點(diǎn)水銀玻璃溫度計(jì)不僅用于顯示溫度，還可用來控制溫度和信號報(bào)警。如圖所示的為一種固定電接點(diǎn)玻璃溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)。由圖可見兩個(gè)金屬接點(diǎn)熔封入毛細(xì)管中，再通過導(dǎo)線與終端接頭相連。當(dāng)工作液體水銀上升到與兩個(gè)接點(diǎn)接觸時(shí)，電路接通，并輸出信號進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)或報(bào)警。電接點(diǎn)玻璃溫度計(jì)也可制成可調(diào)的；在這種溫度計(jì)中，下端接點(diǎn)制成固定的，上端接點(diǎn)制成可動的，這樣可根據(jù)需要調(diào)節(jié)控制溫度點(diǎn)。11第十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。KA（繼電器）LNKA-1加熱元件KA-2溫度的雙位(T=Tg)控制電路TR1R212第十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六2.固體膨脹(雙金屬)式溫度計(jì)

圖中所示就是雙金屬溫度計(jì)。它是由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬片組合而成。將兩片粘貼在一起，一端固定，另一端為自由端，自由端與指示系統(tǒng)相聯(lián)接。當(dāng)溫度由t0變化到t時(shí)，由于兩種不同的金屬片熱膨脹程度不一致而發(fā)生彎曲，即雙金屬片由t0時(shí)初始位置變化到t時(shí)的相應(yīng)位置，最后導(dǎo)致自由端產(chǎn)生一定的角度變化。13第十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六其突出特點(diǎn)是：抗震性能好，結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，讀數(shù)方便，可以替代水銀溫度計(jì)(-30～600℃)。-80～600℃范圍內(nèi)，精度可達(dá)0.5～1.0級。也可以用于雙位控制。14第十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.氣體膨脹式(或稱為壓力表式)溫度計(jì)

壓力式溫度計(jì)主要由溫包、毛細(xì)管和壓力敏感元件(如彈簧管)組成。溫包、毛細(xì)管和彈簧管三者的內(nèi)腔共同構(gòu)成一個(gè)封閉容器,其中充滿氣態(tài)工作物質(zhì)。15第十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六壓力表式溫度計(jì)雖然屬于膨脹式溫度計(jì)，但它不是靠物質(zhì)受熱膨脹后的體積變化或尺寸變化反映溫度，而是依據(jù)密閉容器中氣體受熱后壓力的升高反映被測溫度，因此這種溫度計(jì)的指示儀表實(shí)際上就是普通的壓力表，只不過是溫度刻度標(biāo)尺(℃)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度較高，抗振性較好，測量精度可以。測溫范圍-120℃~550℃。類似地，與繼電器配合使用，也可以用于溫度的雙位控制。

*

膨脹式溫度計(jì)不能遠(yuǎn)傳溫度信號和自動記錄

(只能現(xiàn)場指示)16第十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六接觸式測溫法(2)–基于金屬導(dǎo)體熱電效應(yīng)的溫度測量熱電偶測溫原理:又稱為塞貝克效應(yīng)(Seebackeffect)

在兩種不同的導(dǎo)體(A和B組成的閉合回路中，如果它們兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同，則回路中產(chǎn)生一個(gè)電動勢，通常稱這種現(xiàn)象為熱電效應(yīng)，該電勢被稱為熱電勢.其中：置于溫度為T的被測對象中的接點(diǎn)稱為測量端，又稱工作端或熱端；而溫度為參考溫度T0的接點(diǎn)稱為參比端或參考端，又稱自由端或冷端。17第十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

(1)接觸電勢

接觸電勢就是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢，又稱帕爾貼(Peltier)電勢。

產(chǎn)生EAB(T)和EAB(T0)

e=1.6×10-9（C）

k=1.38×10-23（J/K）

NA：材料A在溫度為T時(shí)的自由電子密度

NB：材料B在溫度為T時(shí)的自由電子密度18第十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六(2)

溫差電勢

溫差電勢是在同一導(dǎo)體的兩端,因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢。又稱湯姆孫(Thomson)電勢。有EA(T,T0)

和EB(T,T0)。

σA，σB—材料A，B的湯姆孫系數(shù)，與材料性質(zhì)和兩端溫度有關(guān)

19第十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六(3)熱電偶回路的熱電勢

金屬導(dǎo)體A、B組成熱電偶回路時(shí)，總的熱電勢包括兩個(gè)接觸電勢和兩個(gè)溫差電勢，即20第二十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六由于溫差電勢遠(yuǎn)小于接觸電勢，所以，當(dāng)熱電偶材料一定時(shí)，熱電偶的總電勢為溫度T

和T0的函數(shù)差。

*若冷端溫度T0固定，則對一定材料的熱電偶，其總電勢就只與熱端溫度T

成單值函數(shù)關(guān)系，即：

一般，在固定溫度T0=0條件下，通過實(shí)驗(yàn)，將EAB(T,0)-T的數(shù)據(jù)列為表格，稱為熱電偶分度表。見本書的附錄2，方便使用。

21第二十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六熱電偶的基本定律(目的便于制造、使用)1.均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其截面、長度如何以及各處的溫度如何分布，都不會產(chǎn)生熱電勢。即熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極。熱電偶制造廠家用于檢驗(yàn)熱電極材質(zhì)的均勻性2.中間導(dǎo)體定律

在熱電偶回路中，接入第三種導(dǎo)體C，如圖所示，只要這第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，則熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢保持不變。即第三種導(dǎo)體C的引入對熱電偶回路的總電勢沒有影響?？赏茖?dǎo)出熱電偶回路接入中間導(dǎo)體C

后熱電偶回路的總熱電勢為22第二十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六中間導(dǎo)體回路

同理，在熱電偶回路中接入多種導(dǎo)體，只要保證接入的每種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對熱電偶的熱電勢沒有影響。根據(jù)熱電偶的這一性質(zhì)，可以在熱電偶的回路中引入各種儀表和連接導(dǎo)線等。例如，在熱電偶的自由端接入一塊測量電勢的儀表，并保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相等，就可以對熱電勢進(jìn)行測量，而且不影響熱電勢的輸出。23第二十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.中間溫度定律

在熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度為t，t0時(shí)的熱電勢等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為t，tn和tn，t0時(shí)熱電勢的代數(shù)和，即：

根據(jù)這一定律，只要給出自由端為0℃時(shí)的熱電勢和溫度的關(guān)系，就可以求出冷端為任意溫度tn的熱電偶熱電勢。

24第二十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六4.連接導(dǎo)體定律[(2)、(3)綜合]

在熱電偶回路中，若熱電極A，B分別與連接導(dǎo)線A′，B′相連，各接點(diǎn)溫度為t，tn，t0，則回路的總電勢等于熱電偶兩端處于t和tn條件下的熱電勢EAB(

t,tn)與連接導(dǎo)線A′和B′兩端處于tn和t0條件下熱電勢的代數(shù)和。即：

25第二十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六熱電偶的構(gòu)造與分類(分度號)

(1)

熱電偶的材料

理論上任意兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體都可以組成熱電偶，但實(shí)際上為了使熱電偶穩(wěn)定性好，具有足夠的靈敏度、可互換性以及具有一定的機(jī)械強(qiáng)度等性能，熱電極的材料一般應(yīng)滿足如下要求：在測溫范圍內(nèi)，熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時(shí)間和被測介質(zhì)變化，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，不易氧化或腐蝕。導(dǎo)電率要高，并且電阻溫度系數(shù)要小。它們組成的熱電偶中的熱電勢隨溫度的變化率要大，并且希望該變化率在測溫范圍內(nèi)接近常數(shù)（即其反應(yīng)曲線成線性）。材料的機(jī)械強(qiáng)度要高，復(fù)制性要好，復(fù)制工藝要簡單，價(jià)格便宜。26第二十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六(2)熱電偶的分類

熱電偶分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。國際電工委員會(簡稱IEC)對被公認(rèn)性能較好的材料，制定了統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，共有七種，我國使用的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶均采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，附錄1為常用熱電偶簡要技術(shù)數(shù)據(jù).不同材料的熱電偶，EAB(T,0)-

T是不同的。熱電偶分度號是表示熱電偶材料的標(biāo)記符號，工程上常用分度號來區(qū)別不同的熱電偶。附錄2中的第1個(gè)表為鉑銠10-鉑熱電偶(分度號為S)分度表。分度號S就表明采用鉑銠10-鉑熱電偶，即正極采用90％Pt(鉑)，10％Rh(銠)制成，負(fù)極采用100％Pt制成；鉑銠13-鉑熱電偶(分度號為R)；鉑銠13-鉑銠6熱電偶(分度號為B)；鎳鉻-鎳硅熱電偶(分度號為Ｋ)；鎳鉻-康銅熱電偶(分度號為Ｅ)；銅-康銅熱電偶(分度號為Ｔ)；鐵-康銅熱電偶(分度號為Ｊ)。27第二十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六（3）熱電偶的結(jié)構(gòu)

按照構(gòu)造熱電偶可分為普通型、鎧裝型和薄膜型等。普通型熱電偶由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等組成，如圖所示；普通型熱電偶的構(gòu)造1-熱電極；2-絕緣管；3-保護(hù)套管；4-接線盒

28第二十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六熱電極

熱電偶常根據(jù)熱電極材料的種類來命名，其直徑大小是由價(jià)格、機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電率以及熱電偶的用途和測量范圍等因素來決定的。貴重金屬熱電極直徑大多是0.13～0.65mm，普通金屬熱電極直徑為0.5～3.2mm。熱電極長度由使用、安裝條件，特別是工作端在被測介質(zhì)中插入深度來決定，通常為350～2000mm。絕緣管又稱絕緣子，用來防止兩根熱電極短路，其材料的選用要根據(jù)使用的溫度范圍和對絕緣性能的要求而定，常用的是氧化鋁和耐火陶瓷。它一般制成圓形，中間有孔，長度為20mm，使用時(shí)根據(jù)熱電極的長度，可多個(gè)串起來使用。29第二十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六保護(hù)套管為使熱電極與被測介質(zhì)隔離，并使其免受化學(xué)侵蝕或機(jī)械損傷，熱電極在套上絕緣管后再裝入套管內(nèi)。對保護(hù)套管的要求：要經(jīng)久耐用，能耐溫度急劇變化，耐腐蝕，不分解出對電極有害的氣體，有良好的氣密性及足夠的機(jī)械強(qiáng)度；傳熱良好，傳導(dǎo)性能越好，熱容量越小，能夠改善電極對被測溫度變化的響應(yīng)速度。常用的材料有金屬和非金屬兩類。接線盒接線盒供熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接用。接線盒固定在熱電偶保護(hù)套管上，一般用鋁合金制成，分普通式和防濺式(密封式)兩類，防止灰塵、水分及有害氣體侵入保護(hù)套管內(nèi)。30第三十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六鎧裝熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管經(jīng)拉伸加工而成的組合體，分單芯和雙芯兩種。它可以做得很長（L≥100m）,很細(xì)（=0.25～12mm），撓性極好，在使用中可以隨測量需要進(jìn)行彎曲。套管材料為銅、不銹鋼或鎳基高溫合金等。熱電極和套管之間填滿了絕緣材料的粉末，鎧裝熱電偶的主要特點(diǎn)是，測量端熱容量小，動態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，抗性好，耐高壓、耐震動和耐沖擊，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置表面上31第三十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六薄膜型熱電偶是采用噴涂工藝，將導(dǎo)體A，B噴涂在一個(gè)絕緣基板，形成兩個(gè)熱電極和熱接點(diǎn)。薄膜型熱電偶的主要特點(diǎn)是：測量端熱容量小，動態(tài)響應(yīng)快，機(jī)械強(qiáng)度高，抗性好，耐高壓、耐震動和耐沖擊，是為快速測量壁面溫度而設(shè)計(jì)的。32第三十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六(4)熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償(密切實(shí)際應(yīng)用)由熱電偶的測溫原理可知，熱電偶熱電勢的大小，不僅與測量端的溫度t有關(guān)，而且與冷端的溫度t0也相關(guān)，且恒定。*保證輸出電勢是被測溫度的單值函數(shù)，且冷端溫度為0℃。但在實(shí)際工程使用時(shí)，熱電偶的冷端溫度往往不恒定，且不是0℃。*這樣即使測得了熱電勢的值，仍不能直接應(yīng)用分度表來準(zhǔn)確得到測量端的溫度，為此，通常采用如下一些冷端溫度的補(bǔ)償辦法，保證測溫結(jié)果的準(zhǔn)確性。

33第三十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六補(bǔ)償導(dǎo)線法

用一種導(dǎo)線(稱補(bǔ)償導(dǎo)線)將熱電偶的冷端延伸出來（如圖所示），

這種導(dǎo)線常采用廉價(jià)金屬，且在一定溫度范圍內(nèi)tn(0～100℃)具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能。理論支撐是中間溫度定律和中間導(dǎo)體定律。*1.tn,1=tn,2=(0～100℃)；2.注意正、負(fù)極的連接，即AA’，BB’。3.與熱電偶的分度號相匹配A、B-熱電偶電極；A’、B’′-補(bǔ)償導(dǎo)線；t0′-原冷端溫度；T0-新冷端溫度

34第三十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六補(bǔ)償導(dǎo)線型號配用熱電偶型號補(bǔ)償導(dǎo)線絕緣層顏色正極負(fù)極正極負(fù)極SCKCKXEXSKKESPC(銅)KPC(銅)KPX(鎳鉻)KPX(鎳鉻)SNC(銅鎳)KNC(康銅)KNX(鎳硅)ENX(銅鎳)紅紅紅紅綠藍(lán)黑棕常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線

35第三十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六計(jì)算校正法

當(dāng)熱電偶冷端溫度不是0℃，而是t0

>0時(shí)，根據(jù)熱電偶中間溫度定律，可得熱電勢的計(jì)算校正公式：

只要知道熱電偶參比端的溫度t0

，就可以從分度表查出對應(yīng)于t0的熱電勢EAB

(t0,0)，然后將這個(gè)熱電勢值與顯示儀表所測的讀數(shù)值相加，得出的結(jié)果就是熱電偶的參比端溫度為0℃時(shí)，對應(yīng)于測量端的溫度為t時(shí)的熱電勢EAB(t,0)，從分度表查得對應(yīng)于的溫度，該溫度值就是熱電偶測量端的實(shí)際溫度。*簡單實(shí)用，需要手工計(jì)算和查分度表。

36第三十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

基于熱電偶分度表(附錄2)的計(jì)算校正法

Example1:使用分度號為K的熱電偶，測量某設(shè)備的溫度。測得熱電勢，冷端溫度t0=25℃,試求解熱端溫度t=?

p235

37第三十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

基于熱電偶分度表(附錄2)的計(jì)算校正法

解：

因此，t=851℃

38第三十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢，自動補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值.補(bǔ)償電橋法

由于設(shè)計(jì)出廠時(shí)，電橋一般是在20℃時(shí)平衡，所以采用這種補(bǔ)償電橋，須把儀表的機(jī)械零位調(diào)整到

20℃。39第三十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六冰浴法或冰點(diǎn)法(t0=0℃)

冰浴法是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常采用的一種方法，為了測溫準(zhǔn)確，采取措施，把熱電偶的冷端置于冰水混合物的容器里

(冰點(diǎn)槽

)，保證使=0℃。這種辦法最為妥善，然而不夠方便，所以僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用。為了避免冰水導(dǎo)電引起t0處的連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個(gè)玻璃試管里，浸入同一冰槽，使之互相絕緣。40第四十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六接觸式測溫法(3)–基于金屬導(dǎo)體的正溫度效應(yīng)的溫度測量熱電阻測溫原理：基于金屬導(dǎo)體的正溫度效應(yīng)，其電阻隨溫度的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了將溫度的測量轉(zhuǎn)化為金屬導(dǎo)體電阻的測量，，表現(xiàn)為單增函數(shù)關(guān)系。*用于測溫的熱電阻材料應(yīng)滿足下述要求：1.在測溫范圍內(nèi)化學(xué)和物理性能穩(wěn)定；2.復(fù)現(xiàn)性好，即同一材質(zhì)的導(dǎo)體，其電阻值隨溫度變化的規(guī)律是一致的；3.電阻溫度系數(shù)大，獲得高靈敏度；4.電阻率大，獲得小體積的元件，熱容量?。?.電阻溫度特性Rt–t盡可能接近線性；6.元件的價(jià)格低廉。41第四十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

IEC

認(rèn)定金屬熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻。

（1）鉑熱電阻

鉑易于提純、復(fù)現(xiàn)性好，其物理化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定。但是，價(jià)格較貴。*

鉑電阻溫度計(jì)的測溫范圍是-200～850℃，鉑熱電阻和溫度的關(guān)系如下：在-200～0℃的范圍內(nèi)

在０～850℃的范圍內(nèi)42第四十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六鉑電阻感溫元件的制作采用鉑絲(雙線)繞制而成。鉑絲的純度是決定著鉑電阻質(zhì)量。鉑絲純度愈高，其穩(wěn)定性愈高、復(fù)現(xiàn)性愈好、測溫精度也愈高。鉑絲純度常用R100/R0表示分別表示100

℃和0

℃條件下的電阻值。對于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，規(guī)定R100/R0不小于1.3925，R0為10歐或30歐左右；對于工業(yè)用鉑電阻溫度計(jì)，R100/R0為1.391。國產(chǎn)工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)主要有3種，分別為Pt50，Ptl00，Pt300。

鉑電阻由電阻體、保護(hù)管和接線盒組成。43第四十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六(2)銅熱電阻

由于銅熱電阻價(jià)廉，且其電阻值與溫度的關(guān)系曲線接近于線性，電阻溫度系數(shù)也較大，因此，在一些測量準(zhǔn)確度要求不是很高，且溫度信號需要遠(yuǎn)傳的場合，如HVACS中，測量空氣、水的溫度常采用銅電阻。*

在-50℃～150℃范圍內(nèi)，國產(chǎn)的銅熱電阻溫度計(jì)有兩種：Cu50和Cul00。

44第四十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

*類似地，為了方便在實(shí)際測溫中使用熱電阻，也通過做實(shí)驗(yàn)，將其電阻值與溫度的對應(yīng)數(shù)值制成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表格，稱為熱電阻分度表(附錄3)。

Example2:使用分度號為Pt100的熱電阻測量某設(shè)備的溫度，得到R=147.55歐姆。試求解

t=?

p245

45第四十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

解:查分度號為Pt100熱電阻的分度表，可得t=122℃

思考：對于相同的測量溫度對象，若使用分度號為

Cu100的熱電阻去測量，問對應(yīng)的阻值是多少？

3.1溫度測量46第四十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六*熱電偶、熱電阻配套使用的溫度變送器(DBW)

由于熱電偶、熱電阻能夠分別輸出了與溫度對應(yīng)的毫伏和阻值的電信號，但是不是標(biāo)準(zhǔn)的電信號。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，還需配用溫度變送器，將毫伏和阻值的電信號進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為

0～10

或4～20mA·DC，便于遠(yuǎn)傳、處理和與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)用。型式為DDZ-Ⅱ,Ⅲ型DBW。

輸入量程：tL~tH

℃

輸出量程：0～10

mA·DC4～20

mA·DC

47第四十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六熱敏電阻的測溫原理：基于半導(dǎo)體的負(fù)溫度效應(yīng)，其電阻值隨溫度的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了將溫度的測量轉(zhuǎn)化為半導(dǎo)體電阻值的測量，表現(xiàn)為單減函數(shù)關(guān)系。接觸式測溫法(4)–基于半導(dǎo)體的負(fù)溫度效應(yīng)的溫度測量*測溫范圍約為

-100～300℃。48第四十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六(半導(dǎo)體)熱敏電阻的材料，通常是鐵、鎳、錳、鉑、鈦、鎂、銅等的氧化物，也可以是它們的碳酸鹽、硝酸鹽或氯化物等，將上述材質(zhì)的粉末，按一定的比例混合，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成。49第四十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

對于HVACS而言，溫度是很重要的參數(shù)，需要測量的內(nèi)容包括室內(nèi)外空氣的溫度、送風(fēng)的溫度、冷/熱水的溫度、蒸汽的溫度等。所使用的測溫元件一般是上述的測溫傳感器，如膨脹式溫度計(jì)、熱電偶、熱電阻等。需要正確地安裝在管道上(直管段)。

*接觸式測溫元件(或傳感器)的安裝50第五十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

*被測對象(視為黑體)投射到檢測元件上的輻射能量，是對應(yīng)全波長范圍的，其大小與被測對溫度之間的關(guān)系可由斯忒藩—玻耳茲曼定律所獲得?；谒惯６澛芍谱鞯娜椛錅囟扔?jì)的工作原理見示意圖，由光學(xué)系統(tǒng)和電學(xué)系統(tǒng)組成。非接觸式測溫法(1)–基于全輻射定律，測出物體的全輻射能量，實(shí)現(xiàn)溫度的測量(全輻射法)51第五十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六全輻射高溫計(jì)工作原理1-物鏡；2-光柵；3-玻璃泡；4-熱電偶；5-濾光片；6-目鏡；7-鉑片；8-云母片；9-毫伏表

52第五十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

測溫工作工程：被測物體的輻射能由物鏡聚焦在受熱板上(涂黑的鉑片，人造黑體)。當(dāng)其吸收輻射能以后，溫度會升高，溫度的大小可由接在受熱板上的熱電偶測定。Et-tNote:全輻射高溫計(jì)獲取的是被測物體相當(dāng)于黑體時(shí)的溫度(T0)。然而，實(shí)際的被測物體是灰體。所以，需要按照被測物體的輻射率，對所測得的溫度進(jìn)行修正。T

—被測物體(灰體)溫度T0

–儀表測得的溫度(黑體溫度)–被測物體的輻射率，與波長相關(guān)，<153第五十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

光學(xué)高溫計(jì)測溫機(jī)理：基于普朗克定律

由光學(xué)高溫計(jì)直接讀取的溫度值是被測物體相當(dāng)于黑體時(shí)的亮度溫度比色溫度計(jì)測溫機(jī)理：基于維恩公式，由比色溫度計(jì)直接讀取的溫度值是被測物體相當(dāng)于黑體時(shí)的比色溫度實(shí)際的全輻射高溫計(jì)54第五十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六*實(shí)際使用中的一些比色計(jì)和光學(xué)高溫計(jì)55第五十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.1溫度測量

光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)主要由光學(xué)系統(tǒng)和電測系統(tǒng)兩部分組成，其組成原理圖如下所示非接觸式測溫法(3)

–基于普朗克定律，測出物體的在某個(gè)波長上的光譜輻射能量，實(shí)現(xiàn)溫度的測量(亮度法

)當(dāng)T<3000K，維恩公式56第五十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.1溫度測量光學(xué)高溫計(jì)組成原理圖1-物鏡；2-吸收玻璃；3-燈泡；4-目鏡；5-濾光片；6-毫伏表；7-滑線電阻

57第五十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

測溫工作過程：被測物體的溫度越高，則單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量就越多，物體輻射的光譜亮度就越強(qiáng)。因此，只要測量出被測物體的亮度，就可以知道其所輻射的，進(jìn)而計(jì)算出其溫度大小。

關(guān)鍵：如何測量出被測物體的亮度？

基于亮度比較法，將被測物體的亮度與發(fā)光燈絲的亮度進(jìn)行比較

。(1)若燈絲亮度比輻射熱源亮度低，則燈絲就在亮的背景上，顯示出暗的弧線。調(diào)節(jié)滑線電阻7，減小其值，增大工作電流，增大燈絲的亮度，直至“隱絲”。3.1溫度測量58第五十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.1溫度測量(2)若燈絲亮度比輻射的熱源亮度高，則燈絲就在暗的背景上，顯示出亮的弧線。調(diào)節(jié)滑線電阻7，增大其值，減小工作電流，減弱燈絲的亮度，直至“隱絲”。所以，綜合(1)，(2)情況，當(dāng)兩者的亮度一樣，則燈絲就隱滅在輻射熱源的發(fā)光背景里。這時(shí)由毫伏表6讀出的指示值，就是被測物體的亮度溫度。

關(guān)鍵是：燈絲亮度

=輻射熱源的亮度59第五十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.1溫度測量Note：由光學(xué)高溫計(jì)直接讀取的溫度值是被測物體相當(dāng)于黑體時(shí)的亮度溫度。然而，實(shí)際的被測物體是灰體。所以，需要按照被測物體的輻射率，對所測得的溫度進(jìn)行修正。將上述式子，進(jìn)行推導(dǎo)、整理，可得60第六十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.1溫度測量非接觸式測溫法(4)

–基于普朗克定律，測出物體的在兩個(gè)不同波長上的光譜輻射能量，求其比值，實(shí)現(xiàn)溫度的測量(比色法)由于兩個(gè)不同波長和C2是已知的，因此，只要測出，就可以得到被測溫度T0

（比色溫度）。

61第六十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.1溫度測量在某溫度T下，被測對象的輻射能通過透鏡組，成象于硅光電池的平面上。當(dāng)同步電機(jī)以3000r／min速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)制盤上的濾光片以200Hz的頻率交替使輻射通過，當(dāng)一種濾光片透光時(shí)，硅光電池接受的能量為；而當(dāng)另一種濾光片透光時(shí)，則接收的為，對應(yīng)的從硅光電池分別輸出的電壓信號為和，利用測量、計(jì)算電路將兩電壓等比例衰減后，進(jìn)而得到被測對象的溫度T

大小。62第六十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.1溫度測量Note：由比色溫度計(jì)直接讀取的溫度值是被測物體相當(dāng)于黑體時(shí)的比色溫度。然而，實(shí)際的被測物體是灰體。所以，需要按照被測物體的輻射率，對所測得的溫度進(jìn)行修正。將上述式子，進(jìn)行推導(dǎo)、整理，可得63第六十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量一、濕度的基本概念(建筑環(huán)境學(xué)等課程中，已學(xué)知識點(diǎn)的回顧)二、干濕球溫度法的濕度測量三、電阻法的濕度測量四、露點(diǎn)溫度法的濕度測量五、吸濕法的濕度測量64第六十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六一、濕度(humidity)的基本概念濕度是表征空氣干濕程度的物理量，是衡量空氣中水蒸汽含量多少的尺度。*

尤其是在建筑環(huán)境與設(shè)備工程行業(yè)中，對空氣濕度的檢測更是是必不可少的，它和溫度等參數(shù)一樣都是衡量空氣狀態(tài)及質(zhì)量的重要指標(biāo)。*干空氣：不包含水蒸汽的空氣，主要由N2、O2、CO2和惰性氣體等組成。(dryair,DA)*

濕空氣：由干空氣和水蒸汽組成的混合物。一般情況，所指的空氣是指濕空氣。(wetair,WA)所以，大氣壓力B=Pn(水蒸汽分壓力)+Pw(干空氣分壓力)常用表征空氣濕度的方法有：絕對濕度

相對濕度(relativehumidity,RH,%)

含濕量65第六十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六絕對濕度(absolutehumidity)

絕對濕度:對于每立方米濕空氣而言，其在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0℃，760毫米水銀柱)所含水蒸汽的質(zhì)量多少，即，濕空氣中水蒸汽的密度，以字符ρ表示，g/m3·

WA。根據(jù),水蒸汽狀態(tài)方程式

pn：濕空氣中水蒸汽的分壓力(Pa)；

T：濕空氣的干球絕對溫度(K)；θW：濕空氣的干球攝氏溫度(℃)；Rn

：水蒸汽的氣體常數(shù)，461(J/Kg·K)。

66第六十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六相對濕度

(relativehumidity,RH,%)空氣相對濕度：同一溫度(一般指濕空氣的干球攝氏溫度)下，濕空氣中水蒸氣的分壓力pn與飽和水蒸氣壓力pb之比，用符號Φ表示：通過對某溫度下的水蒸氣分壓力進(jìn)一步分析，可知：它是濕空氣干球溫度、濕球溫度、風(fēng)速和大氣壓力的函數(shù)，即：當(dāng)大氣壓力和風(fēng)速確定后，一般將RH與干、濕球溫度之間的關(guān)系作成圖表，如i-d圖等，便于直接查用。Φ大小反映了濕空氣的飽和程度。

ΦDA=?67第六十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六含濕量(moisturecontent,d

)

含濕量：在包含有1kg的干空氣的濕空氣中，其水蒸汽含量的多少，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

*空氣濕度測量常用的方法有以下四種：干濕球溫度法、電阻法、露點(diǎn)溫度法和吸濕法

d

-含濕量（g/Kg·DA）；ms

-濕空氣中水蒸汽的質(zhì)量（Kg）；mw-濕空氣中干空氣的質(zhì)量（Kg）。68第六十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六干球溫度(dryballtemperature,)和濕球溫度(wetballtemperature,)

空氣與水的熱濕交換過程(顯熱+潛熱)：當(dāng)不飽和的空氣流經(jīng)一定量的水的表面時(shí)，濕紗布中的水吸熱后汽化，導(dǎo)致其表面溫度的降低。在沒有外界熱量流入的情況下，此時(shí)，空氣以對流方式把熱量傳到水中。當(dāng)空氣傳到水中的熱量恰好等于濕紗布中的水分蒸發(fā)時(shí)所需要的熱量時(shí)，兩者達(dá)到平衡狀態(tài)，濕紗布上的水的溫度就穩(wěn)定在某一數(shù)值上，這個(gè)溫度就稱為濕球溫度。顯熱69第六十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六露點(diǎn)溫度(dewpointtemperature,)在某個(gè)干球溫度下，濕空氣中所能容納的水蒸氣含量是有限度的，超過這個(gè)限度時(shí)，多余的水蒸氣就由氣相變成液相，產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。此時(shí)的水蒸氣分壓力稱為該溫度下的飽和水蒸氣壓力，對應(yīng)達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所對應(yīng)的溫度稱為露點(diǎn)溫度。其只與空氣的含濕量有關(guān)，當(dāng)d不變時(shí)，露點(diǎn)溫度亦為定值。因此，露點(diǎn)溫度可以作為衡量WA中含水蒸汽量多少的一個(gè)尺度，來表示空氣的相對濕度.70第七十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量二、基于干濕球溫度法的濕度測量

干濕球溫度方法的測濕原理普通型干濕球濕度傳感器電動型干濕球濕度計(jì)71第七十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量干濕球溫度法測濕機(jī)理：在實(shí)際工程或系統(tǒng)中，一般而言，空氣的相對濕度φ＜100%，則被測的濕空氣處于未飽和狀態(tài)，即存在飽和差。因此，當(dāng)不飽和空氣與濕紗布接觸，會發(fā)生熱濕交換。經(jīng)過不飽和空氣與濕紗布中水的熱濕交換，導(dǎo)致了濕空氣的干、濕球溫度，存在差值。該差值與Φ具有單值函數(shù)關(guān)系，即測出干、濕球溫度差值，可知Φ多少。干濕球濕度計(jì)72第七十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六干濕球溫度的差值愈大(小)，則φ愈小(大)。當(dāng)空氣的相對濕度為φ=100%時(shí)，水分不再蒸發(fā)，濕空氣的干球溫度與濕球溫度數(shù)值相同。73第七十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六普通干濕球濕度傳感器的構(gòu)造、型式74第七十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量

電動干濕球濕度傳感器的構(gòu)造、型式

當(dāng)測量空氣濕度時(shí)，把電源接通，軸流風(fēng)機(jī)啟動，空氣從圓型吸入口進(jìn)入濕度傳感器，分別流過干、濕球熱電阻周圍后，被軸流通風(fēng)機(jī)排出。干、濕球熱電阻同時(shí)發(fā)送出相對于干、濕球溫度的電阻信號，將這信號輸入空氣相對濕度顯示儀表或控制系統(tǒng)，就可進(jìn)行空氣相對濕度的遠(yuǎn)距離測量。由兩支相同的微型套管式熱電阻、微型軸流風(fēng)機(jī)和塑料水杯等組成。一支熱電阻上包有潮濕紗布作為濕球溫度計(jì)，另一支熱電阻為干球溫度計(jì)，兩者都垂直安裝在濕度傳感器的中間，并正對側(cè)面空氣入口。傳感器的頂部有一個(gè)微型軸流通風(fēng)機(jī)，以便在熱電阻周圍造成一恒定風(fēng)速的氣流，此恒定氣流速度一般為2.5m／s以上。75第七十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量電動干濕球濕度計(jì)(顯示φ，記錄φ(t))它由干、濕球溫度傳感器、干球溫度測量橋路與濕球溫度測量橋路連接成的復(fù)合電橋、補(bǔ)償可變電阻、檢流計(jì)等組成。(除了RW和RS外，其余電阻均相同且阻值固定)

76第七十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六儀表的工作過程：由于左側(cè)干球溫度測量橋路的輸出電位差UCE為干球溫度的函數(shù);而右側(cè)濕球橋路輸出的電位差UAB為濕球溫度的函數(shù)。左、右兩測量橋路的輸出通過檢流計(jì)及補(bǔ)償可變電阻R相接。若左、右橋路處于不平衡狀態(tài)(即UAD≠UCD)，則有電流I

通過檢流計(jì)。*表明干球溫度和濕球溫度存在差值(即,φ<100%)，則滑動觸點(diǎn)D點(diǎn)位置是干、濕球溫度的函數(shù)，間接反映了濕空氣的相對濕度。由于大氣壓力B已知，v

恒定，根據(jù)，進(jìn)行計(jì)算和標(biāo)定，可在R上標(biāo)注出相對濕度值，完成自動測量相對濕度。當(dāng)無電流I

通過檢流計(jì)時(shí)，則左、右橋路處于平衡狀態(tài)，

UAD=UCD，表明干球溫度等于濕球溫度，φ=100%。77第七十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六78第七十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量三、基于氯化鋰電阻法的濕度測量

LiCl電阻法測濕原理:LiCl是一種穩(wěn)定的離子型無機(jī)鹽，在空氣中具有強(qiáng)烈的吸濕特性，其吸濕量又與空氣的相對濕度成一定的函數(shù)關(guān)系，即空氣中的相對濕度愈大(小)，LiCl吸收的水分也愈多(少)。氯化鋰的導(dǎo)電性能，即電阻率的大小隨其吸濕量而變化，吸收水分愈多(少)，電阻率愈小(大)，導(dǎo)致R

LiCl減小(增大)。因此，根據(jù)RLiCl的變化，可確定空氣相對濕度大小。79第七十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

氯化鋰電阻式測濕傳感器型式

氯化鋰電阻式測濕傳感器按結(jié)構(gòu)分為梳狀和柱狀，如圖所示。用梳狀的金屬箔制在絕緣板上，或用兩根平行的鉑絲繞在絕緣柱表面上，外面再涂上氯化鋰溶液，形成氯化鋰薄膜層。由于兩組平行的梳狀金屬箔或兩根平行的鉑絲本身并不接觸，僅靠氯化鋰鹽層導(dǎo)電而構(gòu)成回路。將氯化鋰測濕傳感器置于被測空氣中，當(dāng)相對濕度改變時(shí)，氯化鋰中含水量也改變，隨之濕度測量傳感器的電阻也發(fā)生變化，將此隨濕度變化的電阻值輸入顯示儀表或變送器，就能顯示相應(yīng)的相對濕度值。

80第八十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

*選型、使用時(shí)的注意事項(xiàng)一定濃度的氯化鋰測濕傳感器，對應(yīng)一定的測濕范圍，一般在20%以內(nèi)；而需要測量的相對濕度通常在5％～95％范圍內(nèi),因此，制成幾種不同濃度氯化鋰涂層的測濕傳感器，一般分成四種：5％～38％;15％～50％;35％～75％;；55％～95％。供測量人員選用環(huán)境溫度對氯化鋰電阻濕度計(jì)有很大的影響，因?yàn)槁然嚨碾娮柚挡粌H與濕度有關(guān)，且還與空氣溫度有關(guān)。因此氯化鋰電阻濕度計(jì)帶有溫度補(bǔ)償電路.而且，為防止氯化鋰溶液蒸發(fā)，最高安全工作溫度為55℃。81第八十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六為避免氯化鋰電阻測濕傳感器的氯化鋰溶液發(fā)生電解，電極兩端應(yīng)接交流電。為保證測量精度，傳感器需保持清潔、定期更換。

82第八十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六四、基于露點(diǎn)法的相對濕度測量

基于氯化鋰飽和溶液的露點(diǎn)溫度測量機(jī)理

將氯化鋰配成飽和溶液后，其在每一溫度點(diǎn)都有相對應(yīng)的飽和蒸汽壓力。當(dāng)它與空氣相接觸時(shí)，如果空氣中的水蒸氣分壓力大于(或低于)該溫度下氯化鋰飽和溶液的飽和蒸汽壓力，則氯化鋰飽和溶液便吸收空氣中的水分(或向空氣釋放其水分)。當(dāng)二者平衡時(shí)，則氯化鋰飽和溶液濃度不變，其阻值保持不變，對應(yīng)的溫度稱為氯化鋰飽和溶液的平衡溫度Tc，由已學(xué)的知識可知，測得Tc能夠計(jì)算出濕空氣露點(diǎn)溫度。83第八十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六純水和氯化鋰飽和蒸氣壓力曲線

位于曲線②上方的點(diǎn)，表示所接觸空氣的水蒸氣分壓力高于該溫度下氯化鋰溶液的飽和蒸汽壓力，此時(shí)氯化鋰溶液將吸收空氣中的水分。位于曲線②下方的點(diǎn)，表示所接觸空氣的水蒸氣壓力低于該溫度下氯化鋰溶液的飽和蒸汽壓力，此時(shí)溶液將向空氣中釋放水分。由于在實(shí)際測量中，φ＜100%，位于A或D點(diǎn)。對于前者，加熱氯化鋰溶液，使其溫升(飽和壓力上升)，達(dá)到Tc；對于后者，冷卻氯化鋰溶液，使其溫降(飽和壓力下降)，也達(dá)到Tc。測出氯化鋰溶液的平衡溫度，進(jìn)而計(jì)算出濕空氣的露點(diǎn)溫度。D84第八十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量

氯化鋰飽和溶液式露點(diǎn)溫度測濕傳感器型式

構(gòu)造如圖所示1-變壓器；2-測量電路；3-熱電阻；4-外殼；5-被測氣體；6-加熱絲；7-氯化鋰溶液85第八十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六測量工作過程：當(dāng)測量空氣相對濕度時(shí)，將氯化鋰露點(diǎn)傳感器放置在被測空氣中，(1)若被測空氣中的水蒸氣分壓力高于氯化鋰溶液的飽和蒸汽壓力，則氯化鋰溶液吸收被測空氣中的水分，使氯化鋰溶液的電阻減小，則兩根加熱絲間的電阻也減小，通過的電流增大，開始加熱，使氯化鋰溶液溫度上升，此作用一直持續(xù)到氯化鋰溶液的飽和蒸汽壓力與被測空氣中的水蒸氣分壓力相等，這時(shí)氯化鋰溶液吸收空氣中的水分和放出的水分相平衡，氯化鋰溶液的電阻也就不再變化，加熱絲所通過的電流也就穩(wěn)定下來。(2)若被測空氣中的水蒸氣分壓力低于氯化鋰溶液的飽和蒸汽壓力，則氯化鋰溶液釋放其水分，這使其本身的電阻增大，因而使86第八十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六加熱絲中的電流減小，于是產(chǎn)生的熱量減少，則氯化鋰溶液的溫度下降，這樣氯化鋰溶液的飽和蒸汽壓力也隨之下降。當(dāng)氯化鋰溶液的蒸汽壓力與被測空氣中的水蒸氣的分壓力相等時(shí)，氯化鋰溶液的電阻同樣地也不再變化，加熱絲所通過的電流也就穩(wěn)定下來。綜合(1),(2),這個(gè)達(dá)到二者蒸汽壓力平衡時(shí)的溫度稱為氯化鋰飽和溶液的平衡溫度，熱電阻所測得的溫度就是平衡溫度。由于氯化鋰飽和溶液的平衡溫度與其所接觸濕空氣的露點(diǎn)溫度成對應(yīng)關(guān)系，所以，測出平衡溫度值后，就可計(jì)算出露點(diǎn)溫度。同時(shí)，再測出被測空氣的干球溫度。將其和測量到的露點(diǎn)溫度的信號，輸入雙電橋測量電路，用適當(dāng)?shù)闹甘居涗泝x表，可直接指示空氣的相對濕度。87第八十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六88第八十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量五、基于吸濕法的濕度測量(1)濕敏電容式濕度計(jì)的測濕原理

首先通過電化學(xué)方法，在金屬鋁表面形成一層氧化鋁膜，進(jìn)而在膜上再沉積一薄層金屬。因此，鋁基體和沉積金屬便構(gòu)成一個(gè)電容器的兩個(gè)極板。氧化鋁(相當(dāng)于電介質(zhì))吸附水汽之后，會引起電容的變化。因?yàn)樵摐y量電容可以敏感空氣濕度的變化，所以稱為濕敏電容。1-氧化鋁層；2-金屬膜；3-接線柱；4-鋁基體

89第八十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

—氧化鋁薄膜的介電系數(shù)；

d—氧化鋁薄膜的厚度；

S—電極的相對面積。

90第九十頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

將電容濕度傳感器與相應(yīng)的測量電路組合在一起，就構(gòu)成電容式濕度變送器。其產(chǎn)生與相對濕度成比例的電壓信號，即：特點(diǎn)：測量精度高(0.5級)，反應(yīng)快(時(shí)間常數(shù)可達(dá)1～2s)，傳送距離可達(dá)1000m，性能穩(wěn)定，幾乎不需要維護(hù)，安裝方便。其工作溫度和壓力范圍較寬(溫度可達(dá)50℃)；但目前價(jià)格昂貴。91第九十一頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量(2)毛發(fā)式濕度計(jì)的測濕原理

毛發(fā)存在著微孔結(jié)構(gòu)，當(dāng)對其脫脂后，可使微孔與外界空氣相通，對水具有吸附性。當(dāng)空氣中的水汽未達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，微孔吸附空氣中的水汽并使之凝結(jié)。由于表面張力的作用，使得置于空氣中的毛發(fā)將引起微孔彈性壁的形變。由此，可引起毛發(fā)長度的變化，此變化與相對濕度有關(guān)，。測量出該變化，可知濕空氣的相對濕度大小。一束毛發(fā)92第九十二頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.2濕度測量毛發(fā)式濕度計(jì)特點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉，但精度不高(誤差一般為±5％RH)。在使用前需進(jìn)行校準(zhǔn)，存在著滯后現(xiàn)象。93第九十三頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六(3)*金屬氧化物(或陶瓷)濕度傳感器的測濕原理

金屬氧化物(或者陶瓷)濕度傳感器是由金屬氧化物(或者多孔性陶瓷)燒結(jié)而成，燒結(jié)體上有微細(xì)孔。當(dāng)其于濕空氣接觸時(shí)，濕敏層吸附(或釋放)水分子，造成其電阻值的改變。94第九十四頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六(3)*金屬氧化物(或陶瓷)濕度傳感器的特點(diǎn)

測量范圍寬(5%～95%)、穩(wěn)定性好、壽命長、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)；但是，非線性、需環(huán)境溫度補(bǔ)償。

95第九十五頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)測量范圍氯化鋰電阻濕度傳感器及變送器1．能連續(xù)指示，遠(yuǎn)距離測量與調(diào)節(jié)2．精度高，反應(yīng)快1．受環(huán)境氣體的影響2．互換性差3．使用時(shí)間長了會老化5%～95%RH氯化鋰露點(diǎn)濕度傳感器及變送器1．能直接指示露點(diǎn)溫度，2．能連續(xù)指示，遠(yuǎn)距離測量與調(diào)節(jié)3．不受環(huán)境氣體溫度影響：4．使用范圍廣，5．元件可再生1．受環(huán)境氣體流速的影響和加熱電源電壓波動的影響；2．有害的工業(yè)氣體影響露點(diǎn)溫度-45～70℃電容式濕度計(jì)1．能連續(xù)指示遠(yuǎn)距離測量與調(diào)節(jié)2．精度高，反應(yīng)快，3．不受環(huán)境條件影響，維護(hù)簡單4．使用范圍廣1．價(jià)格貴；2．對油質(zhì)的污染比較敏感0%～100%RH電動干、濕球濕度計(jì)1．使用電阻測溫能得到穩(wěn)定特性，2．不受環(huán)境氣體成分的影響1．需經(jīng)常維護(hù)紗布上水并防止污染2．微型軸流風(fēng)機(jī)有噪聲10%～100%RH10～40℃(空調(diào)應(yīng)用)毛發(fā)濕度計(jì)1．結(jié)構(gòu)簡單2．價(jià)廉1．有滯后、有變差2．靈敏度低10%～90%RH主要濕度傳感器及變送器特點(diǎn)

96第九十六頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

典型的HVACS中溫、濕度和

風(fēng)量測量與控制97第九十七頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六3.3熱量的測量一、熱流密度定義、熱阻式熱流計(jì)的測量機(jī)理、實(shí)際應(yīng)用二、熱水、蒸汽熱量的測量機(jī)理及其相應(yīng)測量儀表的選型與使用98第九十八頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

1.熱流密度q、熱阻式熱流測頭

q：對于某種材料而言，沿著溫度梯度方向，在單位時(shí)間內(nèi)，單位面積上通過熱量的多少，

W/m2

?；趥鳠釋W(xué)的傅里葉定律

熱流密度的方向與等溫面是垂直的。若溫度為T和T+△T的兩個(gè)等溫面平行時(shí)，則有：3.3熱量的測量99第九十九頁，共一百一十六頁，編輯于2023年，星期六

平板式熱流測頭是目前使用最廣泛的熱阻式熱流測頭(相當(dāng)于熱電偶)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。

作用：實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)：可測量幾W／m2到幾萬W／m2的熱流密度；一般使用溫度在200℃以內(nèi)；特殊結(jié)構(gòu)的測頭可以測到500～700℃。100第一百頁，共一百一十六頁，編