您好,欢迎来到试剂仪器网! [登录] [免费注册]
试剂仪器网
位置:首页 > 资料中心 > 技术文章 > 文章内容
如何正确测量温度
2020.06.29   点击44次

温度

对我们而言,温度是最重要的物理量之一,同时也是日常生活中最熟悉的物理量之一。

人们都清楚地懂得热和冷是什么,而天气预报会告诉我们每天预测的温度。许多机械过程都会产生热量(加热、内燃机和化学反应等)。

这意味着温度测量也是最常见的测量任务之一。不论是在工业过程(过程温度)、食品(生产、运输、储存或服务)、空调技术、汽车行业还是在医疗等领域。

温度是什么?

组成物质和材料的基本粒子会在它们的静止点周围振动。 温度是用来测量这种运动的强度的指标,它是系统中的粒子的动能。高强度的运动会带来较高的温度,而低强度的运动会产生较低温度。在一个温度水平上,这种运动会变为静止。这个温度就是绝对零度。它是-273.15摄氏度。

测量参数温度的物理原理

当物理学家谈到温度时,他们指的是物体内固有的能量。由于物体原子或分子的随机运动,这种能量得以在物体内积蓄。如果粒子移动得更快,那么温度会升高。因此温度是状态变量。 温度与质量、热容量等参数一起描述了物体的能量含量,或者,如在物理学中经常表达的那样,系统的能量含量。

或者,更简单地说:

·传入热能导致粒子运动速度增加:温度升高

·传入热能导致粒子运动速度降低:温度降低

当物体不再含有任何热能时,它的分子就会静止不动。实际上,这种状态是无法实现的。这种状态被称为绝对零点,因为已经没有能量比之更少的状态了。绝对零点被赋值为0 K(开尔文)。 因此,开尔文温度始终是一个正面参数。

温度可以直接以能量单位测量。然而,以度为单位的温度表达具有悠久的传统,并且以物理学为基础。出于实际原因,这就是为什么温度至今仍以度为单位。

请注意:

温度以开尔文(K)表示,日常以摄氏度()或华氏度(℉)(在美国和其他地方)表示。在专业领域中,温度差异始终以开尔文为参考。

转换系数:1Ko1 = 9/5℉

根据DIN 1345的转换公式:

tC = 5/9(tF-32) = TK-273.15

TK = 273.15 + tC

tF = 1.8 tC + 32

如何测量?

如何设置测量设备?

1. 探头:包含传感器。针对不同的应用有不同的探头设计。

2. 带传感器的探头轴:将物理测量值转换为电信号。

3. 连接电缆:连接测量仪器和探头(传感器)。

4. 测量仪器:将探头信号转换为显示值(AD转换)。

5. 分辨率:测量参数的最小显示单位。

分辨率

在这个例子中,显示器显示22.3,即分辨率为0.1。如果显示22.34,分辨率将为0.01。在数字仪器中,显示屏中的上一个位置可以跃迁+/- 1个单位。这个最小的单位称为数位。

示例:显示22.3

显示-1位22.2;显示+1位22.4

测量仪器的分辨率越差,数位跃迁对测量仪器精度的影响就越大。

传感器:它是如何运作的?

选择正确的传感器可确保测量结果的准确性。但是,没有任何传感器能十全十美:

测量范围广通常意味着精度有限。

特别是,快速探头通常不适合日常的艰苦测量工作。

设计决定哪种探头最适合哪种测量任务。

热电偶传感器
铂电阻传感器
NTC / 热敏电阻传感器

·电压测量点/冷端

·测量值冷端转换为0℃

·必须考虑足够的环境适应时间

·测量原理:金属的热敏电阻效应

·温度和电阻之间的相关性

·由于缠绕铂丝,0℃时阻值为100欧姆

·混合氧化物陶瓷传感器

·负温度系数:NTC

·无冷端补偿——适用于冷藏和冷冻室

探头:设计

探头是如何运作的?

温度探头接受介质的温度并将其传输到传感器。为此,探头材料必须首先适应外部温度。因此,测量的不是介质的温度,而是探头/传感器的温度。

探头需要一段时间才能沉浸到被测物质中。当探头的温度与外部温度99%相同时,探头已经识别出被测物质的温度。这个时期被称为t99时期。

有哪些测量探头设计?

根据应用目的,有不同的探头设计。例如,正如人们不用同样的刀去切面包和肉一样,对于不同的任务也需使用不同的温度测量探头。

刺入/浸入式探头

·探头适应液体的温度环境。

·通过搅动减少环境适应时间。

·理想情况下的t99约为0.5秒

空气探头

·减少空气和传感器之间的热传递。

·传感器无遮挡;有利于气流冲击。

·理想情况下的t99约为7秒。

表面探头

·温度变化大,因为空气是绝缘体。

·通过接触式测温仪克服空气隔热。

·理想情况下的t99约为3秒。

避免测量误差——正确的测量技巧

刺入和浸入测量

在刺入和浸入测量中,温度探头直接插入测量物体。至达到t99时,测量结束。

常见的测量误差

如果温度探头比测量物体温度更低,那么,当探头接近测量物体时,测量物体的能量就会以热量形式流失。如果温度探头比测量物体温度更高,那么,探头的热量就会传导至测量物体。还应考虑探头和介质的质量比:质量比越大,探头从测量物体吸收的能量就越多。这种测量物体能量流失意味着无法测量其实际温度,所以,探头的质量太大会导致测量误差。

正确浸入测量的技巧

·刺入深度或浸入深度应为探头直径的10至15倍。

·对于浸入液体的测量,应始终晃动液体。

·在理想情况下,大约在0.5秒后达到t99。

表面测量

在表面测量中,探头垂直放置在表面上。在此重要的是确保探头接触表面和测量物体表面平坦,因为表面不平坦可能导致测量失真。

测量表面温度的技巧

·将探头尖端平置在表面上。

·测量期间请勿移动探头。

·施加恒定且足够的压力。

·使用低质量表面探头。

·在理想情况下,大约在3秒后达到t99。

测量空气温度

为了测量流动的空气,将测量探头简单地置于待测量的环境中。为了实现短暂的环境适应时间,理想情况下使用带有外露传感器的空气探头。在测量期间以2 m / s的速度在空中移动探头,可以优化测量结果。

测量空气温度的技巧

·使用带有外露传感器的空气探头(不是浸入式探头或表面探头)。

·在测量过程中以2 m / s的速度移动探头。

·将探头远离身体。

·使用辐射防护探头。

·在理想情况下,大约在7秒后达到t99。

温度测量的应用案例

通风管道中的温度测量:testo 905 T1

testo 905 T1是理想的多用途温度计,可在液体、软质或粉状物质以及空气中进行可靠的温度测量。浸入式温度计具有较大的测量范围和高质量的K型热电偶探头。这使得在流动空气中的适应时间非常短,t99小于1分钟。

物体表面和空气温度的对比测量:testo 810

一方面,testo 810可以作为红外测温仪,在非接触情况下测量测量物体的表面温度。另一方面,它还可以通过集成的NTC温度传感器测量空气温度。在显示屏上显示温差。testo 810是用于测量散热器、出风口或风窗表面温度并将其与空气温度进行比较的理想测量仪器。

测量加热管的温差:testo 922

testo 922双通道温度测量仪非常适用于卫生领域、供暖系统以及制冷和空调系统。testo 922最多可记录三个温度探头的测量值,并且testo 922套件中包含魔术贴温度探头,可以精确地对加热管(直径达120 mm)的温差进行长期测量。

相关技术文章
相关产品
入门级烟气分析仪testo 310
关注(239)
testo 310烟气分析仪套装
关注(37)
高效烟气分析仪testo 320
关注(33)
testo 320烟气分析套装
关注(33)
testo 330-1 LL专业型烟气分析仪
关注(35)
烟气分析仪套装testo 330-2 LL
关注(34)