温度和风速测量方法总结Word格式.docx

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1.4於战风送计

一根次电流加热的金属丝，流动的空态使它散热，利用散热速率科风速的平方根成线性关余，再通过电孑筑路发性化（以便于刻度和揍米J,即可制成热线风速计。

金属丝通常用钱I.钱.鸽哥壕点高、延展性好的金属制成。

常用的丝直役为51Am,长为2mm；

最小的探头直彼伍1"

m,长为0.2mm。

根据不同的用途，热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。

为了增加强度，有时用金属膜代替金属丝，通常在一热绝缘的皮体上啧镶一层容金属族，称为热朕探头。

热发探头在使用看必须遂行校准。

桥忠核准是在专门的标准风沟里叱行的，测量流速与输出电压之间的关东并画成标准曲线；

动态校准是在已知的脉动次场中叱行的，式在风速伏加热电路中加上一脉动也信号，校除热线风速仪的频率响应，若频率响应不佳可用相应的补楼爱路加以改善。

0至100m/s的流速测量国可以分为三个区段：

低速：

0至5m/s；

中速：

5i40m/s；

高速：

40100m/So热爱风速计用于。

至5m/s的精确测量，使用

温度约为±

707。

当在湍洗中使用热爱风速计时，来€各个方白的卷流同时冲击热元件，从而会影响到测量结果的准确性。

在湍流中测量时，热敏式风速供流速传感器的示值往往高子转轮式风速计。

因此，风速供测量过程应尽量在通道的直发部分遂行。

直线部分的起点应至少在测量点南10XD（D=管道直役，单位为CM）外；

外点

至少在测量点后4XD处。

流体机面应不得有遮挡r棱角，重悬，物等人

例2始

图1.3热线风速计

1.4.1恒凌式拙战风速计

通过热珑的也流保持不变，温度变化时，热发电阻改变，因而西端电压变化,由此测量竞速。

利用风速探头遂行测量。

风速探头为一敏感部件。

当有一恒定电流通过其加热爱图时，探头的温度升高并于静止,史气中达到一定彷。

此时，其测量元件热电偶产生相应的热电势，并被传送到测量徜示余统，此热电务与也路中产生的基准反也势相互抵消，使输出信号为零，风速仪指针也能相应指于本点式显示零值。

若风速探头端部的热敏感部件暴露于外部宓气流中时，由于我行热交换，此时将引起热也偶然电势变化，并与基准反也势比较后产生微弱爰依信号，此信号被测量仪就条统放火并推动电表指针变化从而指示当南风速或经过单片机处理后通过显示屏显示当南风速数值。

1.4.2恒温式热战风送计

风速供热爱的温度保持不变，给风速敏感元件也流可调，在不同风速下使处于不同热乎衡状态的风速敏感元件的工作温度基本维持不便，即限值基本恒定，该敏感元件所诂耗的功率为风速的两数。

恒温风速仪则是利用反馈电路使风速敏感元件的温度打电阻保拘恒定。

当风速变化时热敏感元件温度发生变化，电阻也随之变化，从而受成热敏感元件两端电压发生变化，此时反馈电路发挥作用，使流过热敏感元件的电流发生相应的变化，而使系统恢复平街。

上述过程是瞬时发生的，所以速度的增加就好像是电楙输出电压的增加，而速度的降低也等于是电楙输出电压的冷。

1.4.3拉专事项

除保持日常救据的准确性外，日常维护使用中还要注意以下几点：

1.禁止在可热性气体环境中使用风速计。

2.禁止将风速计探头北于可热性气体中。

否则，可能导致火灾卷至爆炸。

3.请依据使用说明书的要求正确使用风速计。

使用不当，可能导玫触电.火火"

传感器的损坏。

4.在使用中，如遇风速计散发出并常气味、声音或冒烟，或有液体凌人风速计部，靖立即关机取出电池。

否叫，将有被电击,火灾科损坏风速计的危限。

5.不要将探头为风速计本体暴塞在雨中。

否对，可能有电击、火灾.尹伤及人身的危隈。

6.不要触摸探头部传感器却位o

7.风速计长期不使用时，靖取出部的电池。

否对，将电池可能漏液，导玫风速计损坏。

8.不要将风速计放费在高温、高混、多尘打成射的地方。

否对，将导玫部器件的损坏或风速供性能变坏。

9.不要用挥发性液体来擦拭风速计。

否则，可能导致风速仪壳体变形变色。

风速计息面有污漩时，可用柔软的织物科中性洗涤■剂来擦拭

10.不要摔落式重压风速计。

否则，将导玫风速计的故序或损坏。

11.不要在风速计带也的情况下触摸探头的传感器部位。

否则，将影响测量结枭或导致风速计部电路的损坏。

1.5规方法风送仪

超声风速风向仪的工作原理是利用超声波时爰头来实现风速的测量。

通过正、透压包效应实现高频声能打也能之间的相互转换，从而实现超声波的发射和接收。

击于它很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺陷，因而能全天候地、长久地正常工作，越来越广泛地得到使用,它将是机械式风速仪的强有力誉代品。

图1.4超声波风速仅

1.5.1应用领域

超声波风速计的应用便利、精确，在很多领域都能灵活运用，广电应用于城市环境监测、风力发也、气象监测、楙梁隧道.、航海船舶、航空机场、各类风扇制专业、需要柚风排先余统的行业等。

1.6度托蓍风速仪

皮托管是测量气次总压和桥压以确定气流速度的一种管状装置。

由法国H.皮托发明而得名。

严格地说，皮托管仅测量毛流总压，又名总、压管；

同时测量总压、停压的才称风速管，但习惯上多把风速管耕作皮托管。

皮托管的构爱如图，头部为半球形，后为一双层套管。

测速时头部对准来沈，头部中心处小住（总压孔J感受来受总压pO,经管传送至压力计。

头部后约3〜8D处的外套管壁上均匀地开有一排孔。

停压扎人感免来受杼压p,经外套管也传至压力计。

对于不可压缩竞动，根据伯多利方程和能量方程可求出气流马盘救，叱而再求速度。

总压孔有一定面积，它所感受的是驻点附近的平均压强，唉低于总压，格压孔感受的停压也有一定谖差，其他如制造.、安装也会有以差，故测算流速时应加一个修正宗数I。

［值一般在0.98〜1.05曲，在已知速度之先受中校正式经标准皮托

管校正而确定。

皮托管结构简单，使用方便，用途很广。

如飞机头部式机翼前■缘常装设皮托管，测量相对空气的飞行速度，又称变速管。

图1.5皮托管结构图

1.7分析与小结

1.7.1热端风速计

该方式是测试处于通也状态下传感器因风而冷即对产生的也阻变化，由此测试风速。

不能得出风合的信息。

除携带参易方便外，其成本性能比高，作为风速计的标准产品广泛地被象用，且长期安定性、以及在温度补楼方面都具有优势。

•适用同：

0.05~50m/s

•显示分辨率：

0.01m/s

1.7.2处声波风速仪

该方式是测试传送一定晅害的超音波时间，因风的影响而使到达时间延迟，由此测试风速。

该方头传感器部较大，在测武部周囹，有可能发生条流，使流动不规则，并且恻量环境需要比较安裕的场所，用途受到限定。

•适用同：

0~10m/s

•显示分辨率：

1-73叶桧风速仪

该方式是应用风车的原理，通过测试叶轮的转救，测成风速。

原理比较简单，价格便宜，但测试粕度较低，所以不适合微风速的测试和细小风速变化的测试。

•适用阳：

1~50m/s

•显示分群率：

0.1m/s

1.7.4度托管风速仪

在流动面的正面有与之形成直角方曲的小孔，部蕨有从各自孔里分别提取压力的细管。

通过测试其压力爰（前者为全压，后者才停压人就可知道风速。

其原理比较简单，价格便宜，但与受动面必须设置成衣角，否则不能遂行正确的测武。

不适合一般用。

5~100m/s

第二丰湿度测受

2.1温度测量方法

温度是表征物体冷热程度的物理量，是国际单核制中七个基本物理量之一，它与人类生活、工农业生产和科学研究有着卷切关系。

随着科学技术水平的不新提高，温度测量技术也得到了不新的发展。

2.2温度测量的分类

温度测量的分类可以通过其与波测量的物体是否接触分为接触式打非接触式|O

2.2.1接触尤测量

接触式测量仪表比较简单、可靠，测量精度高。

但是因％测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，所以其需要一定的时间才能达到热乎街。

接触式测量仅存在测温延迟现象，同时受耐高温/耐低温材料的限制，不能应用于这些极端的温度测量。

非接触式仪表测温仪是通过热幅射的原理来测量温度的，测温元件不需要与夜测介质接触，测温阕广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；

但•更列物体发射率、测量距南、烟尘和7K汽等外界因素的影响，其测量谖差较大。

2.2.2接触式测量方法

（1J膨胀式温度测量原理：

利用物质的热胀分缩原理即根据物体体制或几何形变与温度的关东叱行温度测量。

热胀冷缩式温度计包括玻璃液体温度计、现金属膨胀式温度计打压力式温度计等。

优皮：

结构简单，价格低廉，可直接读数，使用方便，非电量测量方式，适用于历爆场合。

缺却准确度比较低，不易实现自动化，而且裒易损坏。

（2）也量式测温方去利用材料的电务，也也或其它电性能与温度的单值关余叱行温度测量，包括热电偶温度测量、热也阻声热敏也阻温度测量、集成这片温度测量等。

①热电偶的原理是两种不同材料的金属焊挂在一起，当参考编和测量端有温差时，就会产生热电势，根据该热电务与温度的单值关系就可以测量温度。

热电偶具有结构简单，响应快，适宜远能富测量科自动控制的精点，应用比较广观。

②热电阻是根据材料的电阻/温度的关系来叱行测量的，输出信号大，准确度比较高，程定性好，但元件结构一般比较大，动忐响应较差，不适宣测量体积狭小/温度除变区域。

⑶热敏也阻是一种包胆鱼随温度呈指数变化的半导体热敏感元件，具有灵敏度,、价格便宜的特点，但其电阻值"

温度的关东线性度爰，且稳定性/互换性不给"

o

④石英温度传感器是以石英晶体的固有频率随温度而变化的特性来测量温度的。

石英晶体温度传感器稔定性很好，可用于高精度打,分辨力的测量场合。

随着电子技术的发展，可以将感温元件和相关也孑发路集成在一个小恙片上，拘成一个小型化、一体化及多功能化的专用集成电路芯片，输出信号可以是电压.

频率，或者是总线数字信号，使用非常方便，适用于便携式设备。

（3）接触式光电、热色测温方法

原理：

接触式光电测温方决主要是指通过接触波测对象，将温度变化引起的热辐射或其他光也信号引出，通过光也转换器件检测该信号，从而获得测温结枭的方先。

优点：

这种方决不像电量式测量方法裒务受到电磕•的干扰，可以在也雄•环境下叱行温度测量；

可以遮免像非接触式幅射温度计那样农多受到被测对象表面发射率科中间介质的影响。

缺点、:

会干扰被测对象的温度，带来接触式测温方头引起.的一些浜差。

2.2.3非接触式测温方接原理及特点

（1J辎射式测温方法

是以热幅封定律为基础，它可分为全幅射高温计、亮度太高温计利比色式,温计。

全幅射高温计结构相对简单，但受被测对象发射率科中间介质影响比较大，测温侑差较大，不适合用于测量低发射率目标。

凫度温度计灵敏度比较高，•更波测对象发射率/中间介质影响相对较小，测量的亮度温度与我卖温度偏差较小，但也不适.用于测量低发射率物体的温度，并且测量时要爱开中间介质的吸收带。

比色测温法测量结果最接近真实温度，并且适.用于低发射率物体的温度测量，值结构比较复杂，价格较贵。

①可以象用伪彩色直观显示物体表面的温度场；

②温度分辨力高,能准确区分的温度差后至达0.01℃以下。

（2）光谱测温方法

光谱测温方法主要适.用于高温火焰科先流温度的测量。

当单色光线股射透明物体时，会发生光的敝射现象，散射光包括弹性散射和非弹性散射，弹性散射中的痛利散射科非弹性散射的拉曼散射的光强都与介质的温度有关。

（3）声波、微波测温方凄

声学测温是基于声波在介质中的传播速度与介质温度有关的原理实现的，因此只要测得声速，就可以推算出温度。

可以通过直接测量声波在被测介质中的传播速度，也可以测量放在被测介质中细线的声波传播速度来得到温度。

这种方法可以用于测量高温气体或液体的温度，在高温时会有更高的灵敏度。

微波衰减法可以用来测量火焰温度，其原理是当人射微波通过火焰时，与火格中的等雷孑体相互作用，便出射的微波强度疲弱，通过测量入射微波的衰减程度可以确定火焰气体的温度。

第三章重点总话

3.1数采仪原理

救泉仪，全称为数据采集传输仪，主要应用于环境在线监测系统现场端。

数象仪主要卖现象集.存储各种类型监测仪器仪表的数据、并能先成与上0机数据传输功能的数据终端单元，具各单独的数据处理功能。

数据集集传输仪是现场仅技与上位机余统的连接仪器。

数据象集传输仪通过数字通道、横拟通道、开关量通道采集兑测仪表的监测数据、状杰等信息，然后通过传输网络将数据、状态传输至上位机；

上位机通过传输网络发送控制令令，数据采集传输仪抿据命令控制监测仪就工作。

在笼个环境在爱监测余统中，上住机是在线监测余统软件平台的统称，下住机则是现场仪器仪表的统称，包括仪表供应商提供的具有计算处理能力的工业控制计算机。

3.1.1现用救象仪

⑴安健伦34970A

安徒伦Agilent34970A是一种高性能、低价位的数据采集和开关主机，十分适.于数据记录.数据采集科一般的开关与控制应用。

它是一种半机架宽的主机，部有61/2住（22比特）的敷字也压表，其背面有3个插槽，可以接受开关与技制的模块茶块组合。

Agilent34970A包括了台式教字多用表（DMM）的功能特性，34970A具有61/2位的分辨率（22比特人0.004%的基本直流电压精度和极低的读救噪声，加上高达250通道/s扫描速率，可以得到为完成工作任务所需要的速度/制度.强有力的适.应能力Agilent34970A的独特设计允许逐通道遂行配置，以求达到最大的灵活性及快速方便设置部的盲动量程转换。

DMM有11种不同的直接测量功能，而不需要昂贵的外部信号调整。

部的温度转换程序可以C,F或（Kelvin）皂示未处理过的热偶.RTD或热敏电阻的输人。

利用定度可将线性传感器的输出直接转换到工程单位，卷至可以设置,/低超出家限的情况。

⑵横河MW100

MW100是可炉展的、嵩性能数据采集/数据记录平台，适.用于恶劣测量环境下的PC捶制/单机运行。

高速，多通道测量，实除生和生产现场的理想选择。

高时压：

600VACrms150/60Hz高抗扰度：

4通道隔窝A/D电路。

多周期

（测量和记录周期可不同）。

从小规模到多通道的灵活结构。

3.2热电偏

两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合皮的温度不同时，在回路中就会产生电动务，这种现象称为热也效应，而这种电动势称为热电势。

热电偶就是利用这种原理叱行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作瑞（也称为测量编入另一端叫做冷端（也称为补修端人冷瑞与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热也偶所产生的热也务。

热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热也务测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：

1.热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度的数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；

2.热电偶所产生的热电势的大小，当热也偶的材料是均匀时，与热电偶的长度科直往无关，只与热起偶材料的成份打两端的温差有关；

3.当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；

若热电偶冷端的温度保椅一定，这段热也偶的热也务仅是工作端温度的单值函数。

将两种不同讨料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。

当导体A和B的两个执着皮1和2之间存在温差时，两者之间使产生电动务，因而在回路中形成一个大小的也流，这种现象称为热电效应。

热电偶就是利用这一效应来工作的。

3.2.1补接导为

在一定温度闽，具有与其妊配的热电动势标称值相同的一对带绝缘包发的导线叫补楼导线。

用它们连接热电偶与测量装置，以补楼热也偶连接处的温度变化所产生的误差。

补楼导爱特点：

①热电特性稳定，电绝缘性能好，使用寿命长。

②柔软，弯曲性能能好，使用方便。

©

包覆层/料稳定可聿，具有一定的耐温性科耐寒性能。

3.2.2热电低分度标准

热电偶的分度号有主要有S.R、B.N,K、E、J,T等几种。

其中S、R、B属于黄金属热电偶，N.K,E,J、T属于原金属热电偶。

S分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气短中连续使用，长期使用温度1400℃,短期1600℃。

在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；

R分度号与S分度号粕比除热也动势大15%左右，其它性能几乎先令粕同；

B分度号在至温下热也动势极小，故在测量时一般不用补楼导戏。

它的长期使用温度%1600℃,短期180CTC。

可在氧化性或中性气荔中使用，也可在真空条件下短期使用。

N分度号的特点是1300℃下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核藕解及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶;

K分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性，情性气氛中连妓使用，长期使用温度100CTC,短期12007。

在所有热也偶中使用最广没；

E分度号的林点是在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度景,。

立在氧化性.情性气技中连续使用，使用温度0-800'

C；

J分度号的特点是既可用于氧化性先耗（使用温度上限750℃）,也可用于还原性先耗（使用温度上限950℃）,并且时时及C。

气体腐蚀，多用于燎油及化工；

T分度号的特点是在所有廉金属热也偶中就确度等级•最高，通常用来测量300℃以下的温度

3.3热战风速仪探头

热爱风速计分冷热式/直热式两种，见图。

务热式的热爱一般为袋钢丝，其电阻温度余数近于零，它的表面另匿有测温元件。

成热式的热爱多为轻丝，在测量风速的同时可以直接测定热线本身的温度。

丁.'

・―———

0963-00A-200型

V:

0d-50m/s

0964-01/02无指向性

0.1~50m/s

图3.1热线风速探头

由风速探头的结拘特点，0963・00型测温元件与发热部分所处平面必须垂直

于受体方总才能保证测出同一时刻的温度变化，所以为指指型探头。

096421/02

型探头由于结构特点，无需调整方白便可测量所处流体的风速。