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    公司新聞

    溫度測量實(shí)用準則


    溫度測量實(shí)用準則
    溫度可通過(guò)各式各樣的傳感器來(lái)測量。 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(lèi)型如下:熱電偶、電阻溫 度探測器(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(xiàn)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(emf) 的變化。隨著(zhù)溫度升高,熱電偶的這一輸出電動(dòng)勢emf也會(huì )增大,但不一定呈 線(xiàn)性關(guān)系
    電阻溫度探測器紅外線(xiàn)測溫儀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(lèi)型為 金屬測溫器件(通常稱(chēng)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(xiàn)性關(guān)系。熱敏電阻依據的是陶瓷半導 體中的電阻變化;電阻下降與溫度升高 之間存在著(zhù)非線(xiàn)性關(guān)系。
    紅外傳感器是非接觸式測溫設備。如后 面所討論的,它們通過(guò)測量材料放射出 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)結在一起,受 熱時(shí),一側金屬片膨脹程度大于另一側 金屬片,由此造成的彎曲通過(guò)與指針相 連的金屬桿系轉變成溫度讀數。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。
    以家用溫度計為代表的液體膨脹式器件 通常分為兩類(lèi):水銀類(lèi)和有機液體類(lèi)。 還有利用氣體而非液體的類(lèi)型。水銀被 認為是一種對環(huán)境有害的物質(zhì),因而有 一些法規限制含水銀器件的發(fā)運。液體 膨脹式傳感器無(wú)需電源,不存在爆炸 隱患,并且即使多次重復使用也依然可 靠。另一方面,它們產(chǎn)生的數據通常不 易記錄或傳輸,并且它們不能進(jìn)行單點(diǎn) 測量或點(diǎn)測。
    相變溫度傳感器由在達到一定溫度時(shí) 外觀(guān)會(huì )變化的標簽、顆粒、顏料、油漆 或液晶構成。例如,它們可與汽阱配合 使用,當汽阱超過(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。
    響應時(shí)間一般為幾分鐘,因而這類(lèi)器件 通常不對溫度瞬變做出響應,并且其 精度低于使用其它類(lèi)型傳感器進(jìn)行的測 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)品運輸過(guò)程中,例如由于技術(shù)或法律 方面的原因,需要確認某件設備或材料 的溫度尚未超過(guò)一定數值,相變傳感器 還是比較方便。
    主力設備
    在化工行業(yè),*常用的溫度傳感器是熱 電偶、電阻溫度探測器和紅外器件。對 于這些器件如何工作以及應該如何使用 它們,存在著(zhù)一種普遍的誤解。
    熱電偶: 首先看一下熱電偶——也許是 三者中*常用但*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emf是閉合 端溫度 T 1的函數。在該溫度增加時(shí),電 動(dòng)勢emf也隨之升高。
    通常,熱電偶帶有金屬或陶瓷護套,它 將熱電偶與各種環(huán)境因素隔開(kāi)。金屬 護套熱電偶還帶有多種類(lèi)型的涂層(例 如,聚四氟乙烯),以便在腐蝕性溶液 中無(wú)故障地使用。
    輸入端溫濕度計與輸出端之間導線(xiàn)的溫度變化不 影響輸出電壓,前提是導線(xiàn)為熱電偶合 金或熱電等效材料(圖1a)。例如,如 果熱電偶正在測量爐中溫度,而且顯示 讀數的儀表在一段距離以外,兩者之間 的導線(xiàn)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 熱而使導線(xiàn)熔化或者會(huì )地改變導線(xiàn) 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)材料導電,連接點(diǎn)自身的成份 就不會(huì )對熱電偶行為產(chǎn)生任何影響(圖 1b)。同樣,在任一條或者兩條導線(xiàn)中 添加非熱電偶合金也不會(huì )影響讀數,條 件是這種"摻假"金屬兩端的溫度相同 。
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