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源恒通科技教你溫度測(cè)量實(shí)用性準(zhǔn)則性

更新時(shí)間:2015-09-12   點(diǎn)擊次數(shù):1140次

紅外測(cè)溫儀測(cè)量實(shí)用準(zhǔn)則

溫度可通過(guò)各式各樣的傳感器來(lái)測(cè)量。 所有傳感器都是通過(guò)感知物理特性的某 些變化來(lái)判斷溫度。工程師有可能碰到 的6種傳感器類型如下:熱電偶、電阻溫 度探測(cè)器(RTD與熱敏電阻)、紅外輻 射器、雙金屬器件、液體膨脹式器件以 及相變器件。首先,我們對(duì)每種傳感器 進(jìn)行簡(jiǎn)短回顧。
熱電偶主要由兩種不同金屬制成的金屬 條或金屬線組成,它們的一端連接在一 起。如后面所討論的,該連接點(diǎn)處的溫 度變化會(huì)引起另外兩端之間電動(dòng)勢(shì)(emf) 的變化。隨著溫度升高,熱電偶的這一輸出電動(dòng)勢(shì)emf也會(huì)增大,但不一定呈 線性關(guān)系
電阻溫度探測(cè)器利用了材料電阻隨材料 溫度而變化這一事實(shí)。兩種主要類型為 金屬測(cè)溫器件(通常稱為RTD)和熱敏 電阻。顧名思義,RTD依靠金屬電阻的 變化,電阻的增加或多或少都與溫度呈 線性關(guān)系。熱敏電阻依據(jù)的是陶瓷半導(dǎo) 體中的電阻變化;電阻下降與溫度升高 之間存在著非線性關(guān)系。
紅外傳感器是非接觸式測(cè)溫設(shè)備。如后 面所討論的,它們通過(guò)測(cè)量材料放射出 的熱輻射來(lái)判斷溫度。
雙金屬器件利用了不同金屬之間熱膨脹 率的差異。兩條金屬片聯(lián)結(jié)在一起,受 熱時(shí),一側(cè)金屬片膨脹程度大于另一側(cè) 金屬片,由此造成的彎曲通過(guò)與指針相 連的金屬桿系轉(zhuǎn)變成溫度讀數(shù)。這些器 件便于攜帶并且不需要任何電源,然而 它們通常不如熱電偶或RTD,并且 不太適合溫度記錄。
以家用溫度計(jì)為代表的液體膨脹式器件 通常分為兩類:水銀類和有機(jī)液體類。 還有利用氣體而非液體的類型。水銀被 認(rèn)為是一種對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì),因而有 一些法規(guī)限制含水銀器件的發(fā)運(yùn)。液體 膨脹式傳感器無(wú)需電源,不存在爆炸 隱患,并且即使多次重復(fù)使用也依然可 靠。另一方面,它們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通常不 易記錄或傳輸,并且它們不能進(jìn)行單點(diǎn) 測(cè)量或點(diǎn)測(cè)。
相變溫度傳感器由在達(dá)到一定溫度時(shí) 外觀會(huì)變化的標(biāo)簽、顆粒、顏料、油漆 或液晶構(gòu)成。例如,它們可與汽阱配合 使用,當(dāng)汽阱超過(guò)一定溫度時(shí),附到汽 阱上的傳感器片上的白色圓點(diǎn)將變成 黑色。
響應(yīng)時(shí)間一般為幾分鐘,因而這類器件 通常不對(duì)溫度瞬變做出響應(yīng),并且其 精度低于使用其它類型傳感器進(jìn)行的測(cè) 量。而且,相變是不可逆的,液晶顯示 器的情況例外。然而即便如此,如果在 產(chǎn)品運(yùn)輸過(guò)程中,例如由于技術(shù)或法律 方面的原因,需要確認(rèn)某件設(shè)備或材料 的溫度尚未超過(guò)一定數(shù)值,相變傳感器 還是比較方便。
主力設(shè)備
在化工行業(yè),zui常用的溫度傳感器是。對(duì) 于這些器件如何工作以及應(yīng)該如何使用熱 電偶電阻溫度探測(cè)器紅外器 它們,存在著一種普遍的誤解。

熱電偶: 首先看一下熱電偶——也許是 三者中zui常用但zui缺乏了解的器件。本 質(zhì)上,熱電偶由兩條一頭連接在一起, 另一頭打開(kāi)的合金組成。輸出端(開(kāi)口端;圖1a中的V 1)的電動(dòng)勢(shì)emf是閉合 端溫度 T 1的函數(shù)。在該溫度增加時(shí),電 動(dòng)勢(shì)emf也隨之升高。
通常,熱電偶帶有金屬或陶瓷護(hù)套,它 將熱電偶與各種環(huán)境因素隔開(kāi)。金屬 護(hù)套熱電偶還帶有多種類型的涂層(例 如,聚四氟乙烯),以便在腐蝕性溶液 中*地使用。
開(kāi)口端電動(dòng)勢(shì)不但是閉合端溫度(即 測(cè)量點(diǎn)處的溫度)的函數(shù),它也是開(kāi) 口端溫度(圖1a中的T2 )的函數(shù)。只 有使T2一直處于標(biāo)準(zhǔn)溫度,測(cè)量的電 1變化的正函數(shù)。對(duì) 于T2,行業(yè)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)是0°C;因此 大多數(shù)表和圖表都假定T 2為這一數(shù)值。在工業(yè)儀表中,T2實(shí)際溫度與0°C之間 的差異通常在儀表內(nèi)部以電子方式校 正。這種電動(dòng)勢(shì)emf調(diào)整稱為冷端或CJ 校正。
輸入端與輸出端之間導(dǎo)線的溫度變化不 影響輸出電壓,前提是導(dǎo)線為熱電偶合 金或熱電等效材料(圖1a)。例如,如 果熱電偶正在測(cè)量爐中溫度,而且顯示 讀數(shù)的儀表在一段距離以外,兩者之間 的導(dǎo)線可以從另一爐子附近經(jīng)過(guò)并且不 受爐子溫度的影響,除非爐子變得足夠 熱而使導(dǎo)線熔化或者會(huì)*地改變導(dǎo)線 的電熱行為。
只要溫度T1在整個(gè)連接點(diǎn)處保持不變并 且連接點(diǎn)材料導(dǎo)電,連接點(diǎn)自身的成份 就不會(huì)對(duì)熱電偶行為產(chǎn)生任何影響(圖 1b)。同樣,在任一條或者兩條導(dǎo)線中 添加非熱電偶合金也不會(huì)影響讀數(shù),條 件是這種"摻假"金屬兩端的溫度相同 。