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Cassification
冷、熱是如何定義的?我們往往只能定義物體是冷是熱,卻不能將這種感覺量化。
溫度的涵義到底是什么呢?溫度,即表示某物質(zhì)每個粒子的平均動能。要通過這種能量來量化溫度首先要定義溫標,需要確定與某種材料溫度相關的某個定點。zui常見的定點是零度即0K,以及水三相點(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)并存的點)273.16K。定點值的確定使繪制溫度的直線圖成為可能。其它定點值離上述點很遠,例如氖的三相點是24.5561K,銀的凝固點是1234.93K。這些定點值在版的《溫標(1990年版)》 (ITS-90) 中確定。
正確測量溫度
測量溫度的方法有多種,從簡單的二極管到高精度的熱噪聲溫度計。
溫度計可以分為兩類:*類溫度計和第二類溫度計。
*類為不需要用其他溫度測量設備做預先校準的溫度計。他們都是通過測量物理量,計算物理量和溫度間的關系來確定溫度的。例如氣體溫度計、熱噪聲溫度計和應用測量黑體輻射的溫度測量設備。這些溫度傳感器常常用于專門的實驗室,使用起來相當復雜并且往往價格昂貴。
第二類溫度計則需要校準。工業(yè)上主要使用的是第二類溫度計。特別是熱電阻或熱電偶溫度傳感器使用。當安裝溫度傳感器時,需要了解一些簡單的基礎原理:溫度傳感器主要測量的是它自身的溫度。所以傳感器必須盡可能靠近測量物安裝并盡可能地避免環(huán)境影響,因為測量地點的干擾可能會使溫度測量結(jié)果出現(xiàn)一些偏差。環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度較大的差異也可能會導致錯誤的測量值。如果傳感器安裝在保護套管中,也就意味著它遠離了真實的測量點,溫度傳感器靈敏度會降低,測量值可能與真實值出現(xiàn)背離。
主要測量原理
基于性和易于進一步處理測量信號的要求,下列測量原理十分適用于工業(yè)環(huán)境溫度監(jiān)測:
熱電阻溫度計
熱電阻溫度計通過熱電阻測量溫度。純金屬,特別是貴金屬有zui大的阻值變化率,適合用來制作溫度傳感器。電阻溫度計分為正溫度系數(shù)(PTC)型和負溫度系數(shù)(NTC)型,正溫度系數(shù)型即阻值隨溫度的上升而增加,負溫度系數(shù)型則是阻值隨溫度的上升而減少。如果電阻呈標準的線性特性,溫度值可以很容易地通過多項式估算出來。一般地說,電阻溫度計測量范圍為-250℃至1000℃。標準的鉑電阻是主要的檢測器件,Pt100在0℃時為100 Ω,可用于測量高達850℃的溫度。
熱電偶溫度計
一個熱電偶由兩個不同的金屬或半導體連接而成。基于塞貝克效應,若接合處的溫度發(fā)生變化,則會在不同金屬間將產(chǎn)生電勢差。所形成的電勢差取決于溫度,溫度差值對于不同金屬的變化量也不同。溫度差可在熱端和冷端的接合處測得。如果要測熱端的溫度,則冷端溫度必須已知,而冷端的溫度是由其他的溫度傳感器測量的。根據(jù)熱電原理,熱端的溫度可計算確定。熱電偶幾乎都用于1000℃及以上的溫度測量。
定義
誤差限額是指測量系統(tǒng)在特殊環(huán)境中工作所能保證得出的測量值與真實值的zui大差值,故測量誤差不能超過誤差限額。
重復精度
重復精度指多次相同操作測量值和真實值間的zui大差值。
辨析率
測量設備可測量到的zui小的增量。
2線制
2線制熱電阻配線簡單,但要帶進引線電阻的附加誤差。因此不適用于制造*精度的熱電阻,且在使用時引線及導線都不宜過長。
3線制
3線制可以消除引線電阻的影響,測量精度高于2線制。作為過程檢測元件,其應用zui廣。
4線制
4線制不僅可以消除引線電阻的影響,而且在連接導線阻值相同時,還可以消除該電阻的影響。高精度測量應采用4線制。
自身發(fā)熱影響
為了能夠測量熱電阻傳感器的輸出信號,一定有電流通過傳感器。這個測量電流消耗能量并產(chǎn)生熱量,使溫度升高。大多數(shù)情況下,制造商提供一個1mA的測量電流,這樣傳感器不會產(chǎn)生額外的熱量,可提供一個zui真實的測量值。
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