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                    Testo應用講解 | 過程參數:溫度

                    更新時間:2023-11-16      點擊次數:265

                    之前跟讀者們科普了“溫度”從何而來,溫度的值本身是不可知的,我們通過測量儀器設備得到的溫度值本身是接近真值的一個量值(測量值)。我們把測量儀器儀表所提供的被測量的值成為示值。

                     

                    有了這個基本的定義,我們就可以衍生出一系列關于溫度測量值的定義。例如我們常說的精度(或者成為準確度),它是指測量值與(約定的)真值間的一致程度。儀器儀表可以根據精度的高低分成一定的等級。

                     

                    精度的表示方法有三種:

                     

                    1.最大誤差占真實值的百分比,如測量誤差3%

                     

                    2.最大誤差,如測量精度±0.02℃

                     

                    3.誤差正態分布,如誤差在0%~10%占比例65%,誤差10%~20%占比例20%,誤差20%~30%占10%,誤差30%以上占5%。

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                    德圖某測量儀器的參數介紹

                     

                    探頭(傳感器)是測量儀器的“五官”,只有依賴傳感器,測量儀器才能夠進行“感知”。通常溫度傳感器被分為接觸型測量和非接觸型測量。不管是接觸和測量還是非接觸測量,都有其自身的優勢和特點。接觸式測量通常包括刺入(浸入)式測量和空氣溫度測量。

                     

                    選擇正確的探頭

                     

                    在測量過程中,探頭與被測物體之間發生熱交換,熱交換達到平衡時探頭測得的溫度較大程度接近于物體本身的真實溫度。如果探頭的選擇不正確,直接會導致測得的結果的不準確。選擇正確的探頭需要考慮以下因素:

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                    常見的接觸型溫度探頭包含熱電偶(TC),熱敏電阻(NTC)以及鉑電阻(Pt100/1000)。

                     

                    熱電偶是由兩根金屬或者金屬合金組成的。標準化熱電偶中國從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產,并將S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為中國統一設計型熱電偶。本文主要介紹常用的T/K/J三種熱電偶。

                     

                    熱敏電阻和鉑電阻的工作原理是由于其阻值隨著溫度的改變發生改變,從而將熱信號轉變為電信號并通過儀器的其他元器件轉化為數字信號后顯示在測量儀器上。

                     

                    總體來說,從測量范圍上來說,熱電偶>鉑電阻>熱敏電阻;從響應時間上來說,鉑電阻>熱敏電阻>熱電偶;從精度上來說熱電偶<熱敏電阻<鉑電阻。我們不難看出,精度越高其相應時間越慢,這是由于傳感器達到越高的精度所需要的時間越舊,當然這個規律只是一個籠統的規律,具體還要看具體的傳感器設計和選型。

                     熱電偶

                     PT100

                     NTC

                     

                     測量范圍

                     +++

                     ++

                     +

                     響應時間

                     +++

                     +

                     ++

                     精度

                     ++

                     ++++

                     +++

                    在常見的三種熱電偶中,K型熱電偶的測量范圍最寬,可從-50℃到1200℃;J型熱電偶的測量范圍為-50℃到750℃;而T型熱電偶的測量范圍從-50℃到350℃;而常見的熱敏電阻從-50℃到約250℃。由此可見,不同的傳感器類型有其固有的測量范圍,K型熱電偶的測量范圍很寬,通常用于工業探頭的制作,從零下到幾千度的高溫,都能適用。對于食品行業T型熱電偶和NTC熱敏電阻有更加廣泛的應用。

                     

                    非接觸測量

                     

                    對于物體的表面溫度還有一種非接觸測量的方式,相比于接觸式測量,非接觸測量的測量速度更快,但是結果的誤差通常會大于接觸式測量。這種非接觸測量的方法采用的是光學測量的原理。我們知道物體可以吸收能量,輻射能量以及透射能量。輻射能量與物體的溫度有關系,我們采用光學鏡頭感知物體輻射的能量即可得到物體的溫度數值。

                     

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                    這種儀器就是紅外測溫儀器,選擇紅外測溫儀需要關注設備的物距比,例如30:1的物距比,不同大小的物體合適的距離也不一樣,如果距離過遠,則覆蓋的面積太大,導致測量結果不準確。

                     

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                    另外一個重要的參數是發射率,通過調整發射率,測量不同材質的物體,可以根據儀器說明書的發射率對應調整設備的發射率。在儀器的使用過程中,由于光學傳感器的自身特點,其鏡頭容易受外界環境的干擾,污垢和灰塵或濕氣(雨水、蒸汽)顆粒會使測量結果失真。所測量的可能是干擾顆粒,而不是測量對象本身,例如在食品領域,在鍋中進行測量可能導致所測量的是蒸汽,而不是食品的溫度。

                     

                    綜上,過程參數溫度是重要的控制參數,在工業領域的各個環節都有可能使用,選擇合適的探頭才能幫助用戶得到正確的測量結果,日常的正確使用也是非常重要的環節。

                     

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