建筑环境测试技术答案(方修睦版)

1、1. 测量和计量的相同点和不同点是什么？答：测量是通过实验手段对客观事物取得定量信息的过程，也就是利用实验手段把测量直接或间接地对另一个同类已知量进行比较，从而得到待测量值的过程，而计量是利用技术和法制手段实验单位统一和量值准确可靠的测量。计量可以看作测量的特殊形式，在计量过程中，认为所使用的量具和仪器是标准的，用它们来校准、检定受检量具和仪器设备，以衡量和保证使用受量具仪器进行测量时所获得测量结果的可靠性。2. 测量的重要意义主要体现在哪些方面？答：定性和定量精确计算来认识事物，建立公式、定理和定律。3. 计量的重要意义主要体现在哪些方面？答：确保 各类量具、仪器仪表测量结果的准确性、可靠性

2、和统一性，所以必须定期进行检验和校准。4. 研究误差的目的是什么？答：就是要根据误差产生的原因、性质及规律，在一定测量条件下尽量减小误差，保证测量值有一定的可信度， 将误差控制在允许的范围之内。5. 测试和测量是什么样的关系？答：测试是测量和实验的全称，有时把较复杂的测量成为测试。6. 结合自己的专业，举例说明测试技术的作用主要体现在哪些方面？答：测试技术涉及传感器、实验设计、模型理论、信号加工与处理、误差理论、控制工程和参数估计等内容。例如 : 温度的变化可以引起温度敏感元件（如：热敏电阻）阻值的变化，其阻值的变化量是可以直接测量的。7. 举例说明各种不同测量方法的实际应用。答 : 直接测量

3、：用电压表测量管道水压，用欧姆表测量电阻阻值等。间接测量：需要测量电阻R 上消耗的直流功率P，可以通过直接测量电压U，电流 I ，而后根据函数关系 P=UI，经过计算间接获得功率P。组合测量：测量电阻器温度系数的测量。8. 深入理解测量仪表的精度和灵敏度的定义？二者的区别？答：精度是指测量仪表的读数或者测量结果与被测真值相一致的程度。灵敏度表示测量仪表对被测量变化的敏感程度。区别：精度是用精密度、正确度和准确度三个指标加以表征，而灵敏度是测量仪表指示值增量与被测量增量之比。9. 精密度、正确度、准确度三者的不同含义是什么？答：精密度说明仪表指示值的分散性，表示在同一测量条件下对同一测量进行多次

4、测量得到的测量结果的分散程度。正确度说明仪表指示值与真值的接近程度。准确度是精密度和正确度的综合反应。准确度高，说明精密度和正确度都高。10. 结合例（图）深入理解在实际测量过程中，仪表输入电阻（输入阻抗）选择的重要性。答：在此题中应选用 输入阻抗 尽可能大的电压表， 输入阻抗大测量就小， 否则造成的仪器误差会很大，所以在实际测量中，应选择合适的仪表输入电阻，否则会造成误差很大甚至使测量结果失去实际意义。11. 说明计量系统中单位制的概念。答：由基本单位辅助单位和导出单位构成的完整体系称为单位制。12. 深入理解基本单位、辅助单位和导出单位构成的完整计量体系。答：基本单位 是那些可以彼此独立加

5、以规定的物理量单位，共7 个，分别为：秒、千克、开尔文、坎德拉、摩尔、M、安培。由基本单位通过定义定律及其他系数关系派生出来的单位称为导出单位 。如：频率的单位赫兹定义为”周期为1 秒的周期现象的频率”.13. 说明主基准、副基准、工作基准的各自用途。答：主基准 （也叫国家基准也称作原始基准）是用来复现和保存计量单位 ，具有现代科学技术所能达到的最高 准确度 的计量器具，经国家鉴定批准，作为统一全国计量单位 量值的最高依据。副基准 地位仅次于国家基准平时用来代替国家基准使用或验证国家基准的变化。工作基 准实际用以检定下属计量标准的计量器具。设置工作基准的目的是不使主基准或副基准因频繁使用而丧失

6、原有的准确度。第二章测量误差和数据处理思考题与习题1. 为什么测量结果都带有误差？答：在实际测量中，由于测量器具不准确，测量手段不完善以及环境的影响，测量操作不熟练及工作疏忽等因素导致测量结果与被测量真值不同。2. 简述误差、相对误差、修正值的定义。答：误差：测量仪器仪表的测量值与被测量真值之间的差异称为测量误差。相对误差：相对误差用来说明测量精度的高低，可分为实际相对误差和示值相对误差。修正值：与绝对误差的绝对值相等但符号相反的值称为修正值。3. 什么是真实值？应用中如何选择？答：一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实值称为它的真值。真值一般无法得到，但可通过大量的测量数据从统计理论上

7、可以得到一个纯理论值。真值：可分为纯理论值A0 指定值As 或实际值 A。在测量中A0 As 和 A 一般不作区别 。4 、解：绝对误差xxA0 0.32 0.3260.006Mpa实际相对误差Ax100%0.006100%0.18%A0.326示值相对误差xx100%0.006100%1.88%x0.32绝对误差 xxA043.743.20.5 m3h实际相对误差Ax100%0.5100% 1.16%A43.2示值相对误差xx100%0.5100% 1.14%x43.75 、解：示值误差xxA0x A示值相对误差示值引用误差A x 100% xm xm 100% xm精度级别 S100 m

8、( S0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0)6、解：示值误差x xA0 x A24.95 25.00.05 x0.050.20%示值相对误差A100%=100%x24.95示值引用误差mxm100% 在 25时，mxm 100%=0.050.20%xmxm25.07 、解：绝对误差xmm xm0.1100.01A10mA1008mA 10mA故该表合格8、解：绝对误差x xA48-502V在 50V 时，引用误差xmm xm2.5501.25V100xxm 故不合格9、解：第一根管道的示值相对误差x1第二根管道的示值相对误差x2x1x2 故第二根管道测量效果好x0.00210

9、0%0.851%x100%=0.235x100%= 0.004100%0.47%x0.85510、解：绝对误差xxA0.5200.5250.005Mpa实际相对误差示值相对误差Axx100%0.005100%0.95%A0.525x100%0.005100%0.96%x0.52011. 误差来源一般如何考虑？答：误差来源有仪器误差、人身误差、方法误差。( 影响误差可以不作考虑)12. 解释精度、精密度、正确度和准确度的含义。答：精度是指测量仪器的读数或测量结果与被测量真值相一致的程度。精密度是说明仪表指示值的分散性表示在同一测量条件下对同一测量进行多次测量时，得到的测量结果的分散程度。正确度说

10、明仪表指示值与真值的接近程度。准确度是精密度和准确度的综合反应。13. 简述系统误差、随机误差和粗大误差的含义。答：系统误差：在多次等精度测量，同一恒定量值时误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时按某种规律变化的误差。随机误差：又称偶然误差，是指对同一恒定量值进行多次等精度测量时，其绝对值和符号无规则变化的误差。粗大误差：在一定的测量条件下，测得值明显得偏离实际值形成的误差称为粗大误差。14. 服从正太分布的随机误差有哪些性质？答： 1、对称性2、单峰型3、有界性 4、抵偿性。15、解：随机误差在±内的概率：12pe 220.6826id2随机误差在 ±2内的概率：2p

11、 i221220.9544e 2d2随机误差在 ±3内的概率：23p i331e 2 2d0.9973216、解：单次测量均方根误差的贝塞尔公式：1n1nvi2n(xix)2n1 i 11 i117、解：平均值x29.1829.2429.2729.2529.26529.24单次测量均方根误差1n1nvi2n(xix)2n1 i 11 i1129.1829.24229.24229.27229.2429.2451221829.2529.2429.2629.240.0354均方根误差=1.2；n=16平均值均方根误差x1.20.3n1618. 对某量等精度独立测量 16 次，多次测量均方根

12、误差为 1.2 ，求平均值均方根误差。答：x= /n =0.319. 实验中为什么要进行多次测量？答：就单次测量而言，随机误差没有规律，其大小和方向完全不可预知，但当测量次数足够多时，其总体服从统计学规律多数情况下接近正态分布。n20. 若 xi多次等精度独立测量值，则测量的最佳值是什么? 答：最佳值为算术平均值 . x1xi .ni122、解：平均值1n1xxi0.507 8 0.438 5 0.381 2 0.371 8 0.350 13 0.402 20 0.403n i156均方根误差1n(xi x)2n1 i 11 8 0.507 0.40356 1 8 0.371 0.4030.0

13、502250.438220.38120.4030.4032130.3500.403 2200.4020.403 2算术平均值的标准差x0.05020.0067n56测量结果 x x 3 x0.403 0.020即 x 0.383,0.423（Q2：用不用去除粗大误差？）23、解：间接测量的标准差：nf2f2f2f22222yxixix1x1x2x2xnxni 1取 y 得极限误差 ?y=3y， 则绝对误差：2f2f2y 3 yf3 x123 x223 xn2x1x2xn相对误差：yf23 x12f23 x22f23 xn2yx1yx2yxny27、解： fx3y22232f2f222x23xy

14、fxxyyx2yy23232220.2230.12322.129228、解： AVIt10.330120.7603.2 752088.45922A2A2A22It222222AVVIIttVVtIVIt10.33020.32120.720.0152120.710.33022603.2603.30.22179.3560AA752088.4592179.3560(Q3：原题中 III ORII3 I？ )29、解： Q 的相对误差Q2 IRt21%1% 5%8%30、电能 W 的相对误差W2 URt2 1%0.5%1.5%4%32、解： 3.141593.142 2.717292.717 4.51

15、0504.511 3.216523.2175.62345.623 6.3785016.379 7.6914997.69133、解：1 60.42.00.2062.6210.2815.018.7033.9935170.27935.4517.40.2794.08或35.364.08246.01020.32486030.324.0或48.14.015665.66603772.1986.28590.3010104.66335、解：nxivivi21100.47-0.280.08012100.54-0.210.04543100.60-0.150.02344100.65-0.100.01065100.73

16、-0.020.00056100.770.020.00037100.820.070.00458100.900.150.02169101.010.260.066010101.040.290.0824计算值2x 100.753vi 0.00vi 0.3348（ 1） 求出算术平均值 x 100.753；（ 2） 计算 V i，并列于表中；n（ 3）计算标准差：1vi2 0.1929n 1 i 1（ 4）按 ?=3 判断有无vi >3 =0.5787，经查表知没有粗大误差的测量值36.串联时：由于 R RM Rm总误差相对误差RMRmRRMRMRmRmRM Rm又因为 RMRm所以R1RM0Rm

17、RM故大电阻的误差对总误差相对误差影响较大(1) 并联时：由于RRM RmRMRm总误差相对误差RMRmRMRMRmRRMRMRmRM Rm又因为 RM Rm所以RRMRm1 RM 0 RmRm故小电阻的误差对总误差相对误差影响较大38、解： 1）求出算术平均值x20.025；V第三章1、什么是温标？答：温标是为了保证温度量值的统一和准确而建立的一个用来衡量温度的标准尺寸。2、 ITS-90 温标的三要素是什么？答：温度计、固定点、内插方程。3、常用的温标有哪几种？它们之间具有什么关系？答：常用的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标。摄氏温标和华氏温标是以定义固定点温度指定值以及在这些固定点上

18、分度过的标准仪器来实现热力学温标，各固定点间的温度是依据内插公式是标准仪器的示值与国际温标的温度值相联系。4、常用的温度测量仪表共有几种？各适于用在哪些场合？答： 1）玻璃式温度计，根据所填充的液体介质不同能够测量200750 摄氏度范围的温度；2）压力式温度计，一般工作距离不超过60m,北侧为度一般为50550 摄氏度：3）热电温度计，广泛用来测量2001300 摄氏度范围内的温度：4）电阻温度计，测量200600 摄氏度范围内的温度。5 膨胀式温度计有哪几种？有何优缺点？答：液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计、压力式温度计。液体膨胀式：优点：直观、测量准确、结构简单、造价低廉。缺点：不能自

19、动记录、不能远传，易碎、测温有一点延迟。固体膨胀式温度计：优点：结构简单、可靠。缺点：精度不高。固体膨胀式温度计：优点：简单可靠，抗震性能好，具有良好的防爆性。缺点：动态性能差、示值的滞后较大、不能测量迅速变化的温度。13. 热电偶温度计的测温原理是什么？有哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：原理：两种不同的导体A 和 B 连接在一起，构成一个闭合的回路，当两个接点1 和 2 的温度不同时，如 T>T。，在回路中就会产生热电动势，导体 A、B 热电极焊接在一起，测量时将其将其测量场所感受被测量温度。所以，热电偶通过测量热电动势来实现测温。组成部分：热电偶，补偿导线，测量仪表。作用：热电

20、偶，将热能转化为电能。补偿导线，用于连接热电偶、测量仪表及电极。测量仪表，测量并显示测量值。14. 热电偶温度计为什么要进行温度补偿？有哪几种冷端补偿？答：根据热电偶的测温原理，热电偶回路所产生的热电势只有在固定冷端温度T。时，热电偶的输出电势才只是热端温度T 的单值函数，在热电偶的分度表中或分度检定时，冷端温度都保持在0 摄氏度。在使用时往往由于现场条件等原因，冷端温度不能维持在0 摄氏度，使热电偶输出的电势值产生误差，因此测温时要进行冷端补偿。常用方法： 1）补偿导线法； 2）计算修正法；3）冷端恒温法；4）补偿电桥法。8、当开关置于位置时：E T1,0E T1,TN E(TN ,0)TN

21、 24对于 E 分度的热电偶温度计，由附表5 查得：E(20，0)=1.192609。E(30，0)=1.801618E(24，0)= E(24，0)1.8016081.1926091.1428202mV1.192609410由题意 E T1 ,TNE T1,2435.18mV所以 E T,0E T,TE (T,0) =36.3228202 mV11 NN由附表 5 查得： E(490 ，0)=36.190809E(500 ，0)=36.999T1490E(T1 ,0)E(490,0)4900.1320112E(500,0)0.0808191493.63E(490,0)10当开关置于位置时，属

22、于热电偶的反向串联，其输出的热电势反映了两个测点T1 和 T2 的温度之差，即E(T1 ,TN )E(T2 ,TN )E (T1 ,T2 )所以， E(T2 ,T N ) 35.18-0.26=34.92mVE T2,0E T2 ,TNE(TN ,0) = 34.921.142820236.0628202 mVE(480 ， 0)=35.382802 E(490，0)=36.190809T2480E(T2 ,0)E(480,0)0.6800182E(490,0)4800.0808007488.42E(480,0)10温差为 T1T2491.63488.423.219、热电阻温度计的测温原理是什

23、么？常用的热电阻有哪些？0 摄氏度时的电阻值各是多少？答：导体或半导体的电阻率与温度有关，利用比特性制成电阻感温原件，它与测量电阻阻值的仪表配套组成电阻温度计进行测温。常用的热电阻：铂热电阻、铜热电阻、镍热电阻和半导体热敏电阻。10、辐射测温的基本方法有哪些？辐射测温仪表由哪些基本环节组成？答：辐射测温的基本方法有亮度比较法、直接测量法、对比测量法。基本环节： 光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出部分等。11、辐射式温度计可分为几大类？各自的基本原理是什么？答：辐射式温度计可分两大类：一类是光学辐射式高温计，包括单色光学高温计、光电高温计、全辐射高温计、比色高温计等；另一类是红

24、外辐射仪，包括全红外辐射仪、但红外辐射仪、比色仪等。原理：光学辐射是高温计：物体在某一波长下的单色辐射强度与温度有单值函数关系，单色辐射的强度增长速度比温度的增长速度快得多；被测物体光谱辐射亮度随温度升高而增加；绝对黑体的全辐射能量和其热力学温度的四次方成正比；当温度增加时，绝对黑体的最大单色辐射强度向波长减小的方向移动，使在波长入 1 和入 2 下的亮度比随温度变化。红外辐射仪 ：任何物体只要其温度高于绝对零度都会因为分子的热运动而辐射红外线，物体发射红外辐射能量与物体绝对温度的四次方成正比。12、为什么辐射温度计全用黑体刻度？测量时怎样修正？答：因为辐射式温度计是根据全辐射定律制作的温度计

25、，绝对黑体的全辐射能量和其热力学温度的四次方成正比，所以当知道黑体的全辐射能量F。后，就可以知道温度T。第五章5、由题意得，选择弹簧管式压力表。设弹簧管压力表的量程为A，则根据最大工作压力有A 1.6/(3/4)=2.13MPa根据最小工作压力有A 1.1/(1/3)=3.3MPa根据仪表的量程系列，可选择量程范围为02.5MPa 的弹簧管压力表。由题意，被测压力的允许最大绝对误差为max =1.1 × 5%=0.055MPa这就要求所选仪表的相对百分比误差为max 0.055/(1.6-0)× 100%=2.2%根据仪表的精度等级，选择2 级的弹簧管式压力表。6、由题意得

26、，所选仪表的相对百分比误差为max 0.01/(1.6-0)× 100%=0.625%故精度为 1 级的压力表不符合精度要求。7、设水的密度为，水银的密度为1由图得， 0.1MPa+gH( 1)gh0.110310009.8110 3所以 h1000)9.810 30.89m(136008、由题意得，管道中的最大压力为0.2MPa，即为 200KPa。根据国际规定的压差变送器的量程系列，选择差压变送器的量程为200KPa。PPghPPD0PPPPgh ，当 P=0 时，Pgh =700× 9.8 ×5=34.3KPa所以，差压变送器需进行正迁移，迁移量为34.3K

27、Pa 。9、最高液位为0.3m 时，最大差压量为Pmax =H maxg=0.3 1000 9.8=2.94KPa当液位在0-0.3m 变化时，差压的变化量为0-2.94KPa 。根据国际规定的差压变送器的量程系列，故选差压变送器的量程为3KPa。Pghg HPDPPDPPPgh+ g H当 H=0时，Pgh=10009.8 15=147KPa所以差压变送器需进行正迁移，迁移量为147KPa。第六章4、解 :1） 计算差压的变化量最高液位为时，最大的差压量为PmaxH max1 g180010 31039.817.64kPa当液位在 01800 mm变化时，差压的变化量为017.64kPa 。

28、2） 选择差压变送器的量程根据过边规定的差压变送器的量程系列，大于17.64kPa 的差压变送器量程为25kPa。3） 计算差压变送器的迁移量当 H=0 时，有Ph2h12 g(53003000) 10 31039.822.54kPa即差压变送器需要进行负迁移，迁移量为22.54kPa4）计算迁移后差压变送器的差压测量范围根据选择的差压变送器的量程，及进行负迁移后，差压变送器的最小测量量为：Pmin022.5422.54kPa根据选择的差压变送器的量程，及进行负迁移后，差压变送器的最大测量量为：Pmax2522.542.46kPa5） 计算差压变送器的液位测量范围根据实际选择的差压变送器量程来

29、进行换算，计算出实际的液位测量范围为：2518002551mmH max17.640 2551mm。实际可测量的液位范围为第七章10、由公式（ 7.4.15）(qvqv(ff)qv5.0m3 / s1000kg / m3750kg / m3f 7900kg / m3 代入上式qv 5.0(7900750)1000(79001000)750 =5.877 m3 / h17、利用插值p0qv010410403200204解得： P=3750Paqv =120 m3 / h18、根据公式7.6.3 ， qvD e4B4BqveD将 qv450m3 / h0.125m3 / s B=0.01T D=0

30、.24m代入上式得 e 4 0.01 0.125 6.63 10 3V 0.2419、量程比：最大测量范围与最小测量范围之比由题意，最小测量流量为40/10=4 m3 / h20、根据公式（）Kfqvf=41701 个 /sqv16.05m3 / hK 41701 2598.2次 /m 316.0522、由公式（）uK2(pop)1.2kg / m3K=0.96分别将测点1-9的静压及全压代入上式得测点123456789流速0.70.8761.211.041.161.080.820.7840.876根据公式（ 7.4.1）qvFnui= 0.25223n i0.95 0.06 m / s123

31、、根据表 7.4.4由题意得：0.45上游侧 90°弯头： L1 =14mm上游侧闸阀： L1=12mm因为上游第一阻力件与第二阻力件之间的直管段L0 长度按上游第二阻力件形式和0.7 由表7.4.4 查得的 L1 值折半，所以L028 0.514mmL1412 14100140mm24、由公式（）fSrudd11.25DSr=0.16u 6.8m / s D=51mm d=0.28D=14.28mmf0.166.8次 /s1.250.28117.2210.0142825、电磁流量计转子流量计涡轮流量计涡街流量计超声波流量计第八章6、解：由傅里叶定律可知，对中心计量板两边的热流传感器

32、有qAt1t3qBt2t 41122当材料相同时，12且12，则t1t3qA11t1t362.6560.8qBt2t4t 2t 462.700.973760.82 2又 q qA qB ，则qBq520.5263.72W2qA1 0.97371mqBqAqqB520.5263.72256.78Wm2所以 CAqA256.7882.117Wm2mAE13.127CBqB263.7284.661Wm2E23.115mA10、解：级表的最大热量测量误差44tmin0.05qvn%tq级表的最大流量测量误差q30.05 qvn%qQqf F5010015012500采暖系统的负荷1） 采用散热器采暖当供回水温度为 t g55 ， th45时，有最大热量测量误差，此时q0.86Q0.86125001075kgtg th5