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Testo应用讲解 | 过程参数:温度

更新时间:2023-11-16      点击次数:330

之前跟读者们科普了“温度”从何而来,温度的值本身是不可知的,我们通过测量仪器设备得到的温度值本身是接近真值的一个量值(测量值)。我们把测量仪器仪表所提供的被测量的值成为示值。

 

有了这个基本的定义,我们就可以衍生出一系列关于温度测量值的定义。例如我们常说的精度(或者成为准确度),它是指测量值与(约定的)真值间的一致程度。仪器仪表可以根据精度的高低分成一定的等级。

 

精度的表示方法有三种:

 

1.最大误差占真实值的百分比,如测量误差3%

 

2.最大误差,如测量精度±0.02℃

 

3.误差正态分布,如误差在0%~10%占比例65%,误差10%~20%占比例20%,误差20%~30%占10%,误差30%以上占5%。

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德图某测量仪器的参数介绍

 

探头(传感器)是测量仪器的“五官”,只有依赖传感器,测量仪器才能够进行“感知”。通常温度传感器被分为接触型测量和非接触型测量。不管是接触和测量还是非接触测量,都有其自身的优势和特点。接触式测量通常包括刺入(浸入)式测量和空气温度测量。

 

选择正确的探头

 

在测量过程中,探头与被测物体之间发生热交换,热交换达到平衡时探头测得的温度较大程度接近于物体本身的真实温度。如果探头的选择不正确,直接会导致测得的结果的不准确。选择正确的探头需要考虑以下因素:

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常见的接触型温度探头包含热电偶(TC),热敏电阻(NTC)以及铂电阻(Pt100/1000)。

 

热电偶是由两根金属或者金属合金组成的。标准化热电偶中国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并将S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶。本文主要介绍常用的T/K/J三种热电偶。

 

热敏电阻和铂电阻的工作原理是由于其阻值随着温度的改变发生改变,从而将热信号转变为电信号并通过仪器的其他元器件转化为数字信号后显示在测量仪器上。

 

总体来说,从测量范围上来说,热电偶>铂电阻>热敏电阻;从响应时间上来说,铂电阻>热敏电阻>热电偶;从精度上来说热电偶<热敏电阻<铂电阻。我们不难看出,精度越高其相应时间越慢,这是由于传感器达到越高的精度所需要的时间越旧,当然这个规律只是一个笼统的规律,具体还要看具体的传感器设计和选型。

 热电偶

 PT100

 NTC

 

 测量范围

 +++

 ++

 +

 响应时间

 +++

 +

 ++

 精度

 ++

 ++++

 +++

在常见的三种热电偶中,K型热电偶的测量范围最宽,可从-50℃到1200℃;J型热电偶的测量范围为-50℃到750℃;而T型热电偶的测量范围从-50℃到350℃;而常见的热敏电阻从-50℃到约250℃。由此可见,不同的传感器类型有其固有的测量范围,K型热电偶的测量范围很宽,通常用于工业探头的制作,从零下到几千度的高温,都能适用。对于食品行业T型热电偶和NTC热敏电阻有更加广泛的应用。

 

非接触测量

 

对于物体的表面温度还有一种非接触测量的方式,相比于接触式测量,非接触测量的测量速度更快,但是结果的误差通常会大于接触式测量。这种非接触测量的方法采用的是光学测量的原理。我们知道物体可以吸收能量,辐射能量以及透射能量。辐射能量与物体的温度有关系,我们采用光学镜头感知物体辐射的能量即可得到物体的温度数值。

 

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这种仪器就是红外测温仪器,选择红外测温仪需要关注设备的物距比,例如30:1的物距比,不同大小的物体合适的距离也不一样,如果距离过远,则覆盖的面积太大,导致测量结果不准确。

 

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另外一个重要的参数是发射率,通过调整发射率,测量不同材质的物体,可以根据仪器说明书的发射率对应调整设备的发射率。在仪器的使用过程中,由于光学传感器的自身特点,其镜头容易受外界环境的干扰,污垢和灰尘或湿气(雨水、蒸汽)颗粒会使测量结果失真。所测量的可能是干扰颗粒,而不是测量对象本身,例如在食品领域,在锅中进行测量可能导致所测量的是蒸汽,而不是食品的温度。

 

综上,过程参数温度是重要的控制参数,在工业领域的各个环节都有可能使用,选择合适的探头才能帮助用户得到正确的测量结果,日常的正确使用也是非常重要的环节。

 

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