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对温度传感器技术进行“回归基础”研究以提高测量设备的精确性

来源:作者:网上正规真人实体平台发表时间:2018-09-08

    温度测量领域的技术进步已经导致各种各样的传感器和测量仪器可用于以相对低的成本进行精确测量。


    本文对三种最流行的温度传感器技术进行了“回归基础”研究,并就如何避免经常破坏温度测量系统精度的许多陷阱和陷阱提供建议。


    高精度的温度测量设备现在可以以非常合理的成本广泛使用,但是,虽然这应该使得温度测量变得容易,但许多用户犯了简单的错误,否定了使用高规格传感器和测量设备的好处。


    当大多数人需要测量温度时,他们的第一反应是购买他们能够承受的最高规格,最昂贵的传感器和测量仪器。作为制造商,这是一个我们鼓掌的反应,因为它销售大量设备。然而,这是制定准确测量的错误方法。


    做出正确的衡量标准



    考虑一下你要测量的温度。最初看起来很简单的一个例子是将室温测量到1°C的精度。这里的问题是室温不是一个温度,而是很多。


    图1显示了三个不同高度的传感器记录了一个储藏室的温度。传感器读数相差至少1°C,因此无论各个传感器的准确度如何,我们都无法将室温测量到1°C的精度。


    另一个看似明显但经常被忽视的观点是,您只记录传感器的温度。传感器温度与您尝试测量的温度之间的任何差异都将是直接误差。例如,如果将温度传感器夹在管道周围(图2),假设您正在测量管道中流动的温度是错误的。


    在图2中,管道的内表面和外表面之间存在温差,并且环境空气温度和传感器周围的气流将导致额外的误差。但是,出于实际或安全原因,您可能别无选择,只能以这种方式进行测量 - 在这种情况下,可以通过热传感器和传感器所连接的管道部分进行热滞后来减少误差。


    此外,请考虑传感器的存在可能如何影响测量。图3展示了这一点。


图3 测量水的不同传感器被加热


    图3:在该实验中,使用高精度和低精度传感器和仪器对来观察被加热的等体积水的上升温度。将大型,昂贵且精确的Pt100传感器连接到PT-104(均具有0.01°C精度)并部分浸入一个烧杯中,同时使用低成本热电偶连接到TC-08(0.5°C精度),沉浸在第二个烧杯中。由于“热分流”,以这种方式使用Pt100传感器使传感器和仪器的精度无效。从较大的,部分浸入的探头向大气中散热会降低水的加热速率。此外,在该实验中,即使水沸腾,PT100的温度也从未达到100℃。


    在考虑了要测量的内容之后,下一步是确定要使用哪种类型的传感器。研究和工业中最常用的三种传感器是:热电偶; 电阻温度检测器(RTD或'电阻温度计'); 和热敏电阻。图4比较了三者。

图4 - 最常用的温度传感器及其特性

 

    如果使用现代数字测量仪器,线性不是问题,因为存储在存储器中的查找表提供补偿。


    仅对测量元件考虑热响应,而不考虑其外壳。


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