Conceitos básicos de medição de temperatura

1 Definição de temperatura:

A temperatura é a quantidade física que caracteriza o nível de calor e frio de um objeto. A temperatura só pode ser medida indiretamente por meio de certas propriedades de um objeto que varia com a temperatura, enquanto a escala usada para medir o valor numérico da temperatura de um objeto é chamada de termométrica. Define o ponto inicial de leitura da temperatura (ponto zero) e a unidade básica para medir a temperatura. Atualmente, as escalas de temperatura mais usadas são as escalas de temperatura Fahrenheit, Celsius, termodinâmica e prática.

A escala de temperatura Celsius (℃) determina: sob pressão atmosférica padrão, o ponto de fusão do gelo é de 0 graus, o ponto de ebulição da água é de 100 graus, dividido em 100 partes iguais, cada igual é dividido em 1 grau Celsius, o símbolo é ℃.

A escala de temperatura de Fahrenheit (AA) determina que, sob a pressão atmosférica padrão, o ponto de fusão do gelo é de 32 graus e o ponto de ebulição da água de 212 graus, com 180 partes iguais divididas no meio para cada parte igual com o símbolo de 1 grau de Fahrenheit como AA A.

A escala termodinâmica (símbolo T), também conhecida como escala Kelvin (símbolo K), ou escala de temperatura, determina que a temperatura é de zero graus quando o movimento molecular pára.

Escala de temperatura: a escala de temperatura prática é uma escala de temperatura protocolar, que é próxima da escala de temperatura termodinâmica, e a alta precisão de reprodução, fácil de usar. A escala de temperatura atualmente comum é a Escala de Temperatura Prática de 1968 - Revisão de 1975, aprovada pela 15ª Conferência de Competências em 1975, notada como IPTS-68 (REV-75). No entanto, devido a alguma incompatibilidade com a temperatura do IPTS-68, o Comitê de Metrologia, na Resolução VII da 18ª Conferência de Metrologia, autorizou a Conferência de 1989 a adotar o ITS-90 de 1990 e o ITS-90 em substituição ao IPS-68. O padrão de temperatura ITS-90 foi implementado a partir de 1º de janeiro de 1994.

Temperatura em 1990:

a、 Unidade de temperatura: A temperatura termodinâmica é a quantidade física básica do trabalho, e sua unidade em Kelvin, definida como 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto trifásico da água, usa a diferença de 273,15 K (ponto de congelamento) para representar a temperatura, portanto, este método ainda é mantido. Por definição, o tamanho dos graus Celsius é igual a Kelvin, e a diferença de temperatura também pode ser expressa em graus Celsius ou Kelvin. A escala de temperatura ITS-90 define tanto a temperatura Kelvin (símbolo T90) quanto a temperatura Celsius (símbolo t90).

b、 A norma geral da escala de temperatura ITS-90: ITS-90 é de 0,65 K para cima para a Lei de Radiação Planck usando a radiação monocromática para medir a alta temperatura zui. O ITS-90 foi desenvolvido de tal forma que, em toda a escala, qualquer estimativa de T* ao momento da adoção da temperatura, a medição do T90 é muito mais conveniente, mais precisa e altamente reprodutível do que a medição direta da temperatura termodinâmica.

Definição do ITS-90:

Entre 0,65 K e 5,00 K, T90 é definido pela relação entre a pressão de vapor e a temperatura de 3He e 4He.

A segunda zona de temperatura entre 3,0 K e o trifase de radônio (24,5661 K) T90 é definida pelo termômetro de gás de hélio.

A terceira zona de temperatura é entre o ponto trifásico de hidrogênio de argênio (13,8033 K) e o ponto de coagulação da prata (961,78 ℃), onde T90 é definido por um termômetro de resistência de platina que divide usando um conjunto de interpolações definidas. Na zona de temperatura acima do ponto de solidificação do prato (961,78 ℃), o T90 é definido de acordo com a lei da radiação de Planck, o instrumento de reprodução é um termometro óptico alto.

Classificação dos instrumentos de medição de temperatura

Os medidores de temperatura podem ser divididos em duas categorias de contato e sem contato. Geralmente, o medidor de temperatura de contato é mais simples, confiável e de alta precisão de medição; No entanto, devido ao elemento de medição de temperatura e ao meio medido que necessita de uma troca térmica adequada, é necessário um certo tempo para alcançar o equilíbrio térmico, por isso existe um fenômeno de atraso de medição de temperatura, ao mesmo tempo que é limitado por materiais resistentes a altas temperaturas, não pode ser aplicado a medições de alta temperatura. A medição de temperatura do instrumento sem contato é medida por meio do princípio de radiação térmica, os componentes de medição não precisam entrar em contato com o meio medido, a gama de medição de temperatura é ampla, não está sujeita ao limite máximo de medição de temperatura, nem danifica o campo de temperatura do objeto medido, a velocidade de reação é geralmente mais rápida; Mas devido a fatores externos como a emissão do objeto, a distância de medição, a fumaça e o gás, o erro de medição é maior.

3- Escolha dos sensores

A norma nacional GB7665-87 define o sensor como: "um dispositivo ou dispositivo que pode ser medido e convertido em um sinal disponível de acordo com certas regras, geralmente composto por componentes sensíveis e componentes de conversão". Um sensor é um dispositivo de detecção que pode detectar a informação medida e transformar a informação detectada em sinais elétricos ou outras formas de saída de informação necessárias para atender aos requisitos de transmissão, processamento, armazenamento, exibição, registro e controle de informações. É o principal link para a realização de detecção e controle automáticos.

(1) Os sensores modernos são muito diferentes em princípio e estrutura, como escolher o sensor de acordo com o propósito de medição específico, o objeto de medição e o ambiente de medição, é o primeiro problema a ser resolvido quando se realiza uma determinada quantidade. Quando o sensor é determinado, o método de medição e o dispositivo de medição correspondentes também podem ser determinados. O sucesso ou fracasso dos resultados de medição depende em grande parte da razoável escolha do sensor.

Determinar o tipo de sensor de acordo com o objeto de medição e o ambiente de medição: para realizar um trabalho de medição específico, primeiro considere qual o princípio do sensor usado, que precisa analisar vários fatores antes de ser determinado. Porque, mesmo quando a mesma quantidade física é medida, há vários princípios de sensores disponíveis para escolher, e o sensor com esse princípio é mais adequado, é necessário considerar as seguintes questões específicas de acordo com as características medidas e as condições de uso do sensor: tamanho da escala; Requisitos de volume do sensor para a posição medida; Medidas de contato ou sem contato; Método de extração de sinais, medição com fio ou sem contato; A fonte do sensor é importada ou nacional, o preço é aceitável ou desenvolvido por si mesmo.

2, a seleção da sensibilidade: geralmente, dentro da faixa linear do sensor, é esperado que a sensibilidade do sensor seja maior e melhor, porque apenas quando a sensibilidade é alta, o sinal de saída correspondente à mudança medida é maior para o processamento do sinal. No entanto, deve-se notar que a sensibilidade do sensor é alta, o ruído externo não relacionado com a medição também é fácil de misturar, também será amplificado pelo sistema de amplificação, afetando a precisão da medição, portanto, o próprio sensor exige uma alta relação de irritabilidade, minimizando o sinal de preocupação da fábrica introduzido do mundo externo. A sensibilidade do sensor é direcional. Quando é medido como um vetor único, e os requisitos direcionais são elevados, o sensor com menor sensibilidade direcional deve ser escolhido, se for medido como um vetor multidimensional, a sensibilidade cruzada do sensor é menor quanto melhor.

Características de resposta de frequência: as características de resposta de frequência do sensor determinam a faixa de frequência medida, as condições de medição não distorcidas devem ser mantidas na faixa de frequência permitida, na verdade a resposta do sensor sempre tem um certo atraso, espero que o atraso seja menor quanto melhor. A resposta de frequência do sensor é alta, a faixa de frequência do sinal mensurável é ampla, e devido à influência das características estruturais, a inércia do sistema mecânico é maior, devido à baixa frequência do sinal mensurável do sensor. Na medição dinâmica, as características de resposta devem ser baseadas nas características do sinal (estável, aleatório, etc.) para evitar erros excessivos.

Alcance linear: o alcance linear do sensor é o alcance proporcional à saída e entrada. Teoricamente, dentro desse intervalo, a sensibilidade permanece constante, e quanto maior for o alcance linear do sensor, maior será o alcance e garantirá uma certa precisão de medição. Ao escolher um sensor, quando o tipo do sensor é determinado, primeiro é necessário determinar se o alcance do sensor atende aos requisitos. Mas, na verdade, nenhum sensor pode garantir a linearidade, sua linearidade também é relativa. Quando a precisão de medição requerida é relativamente baixa, um sensor com um erro não linear menor pode ser considerado linear em uma certa faixa, o que traz uma grande conveniência para a medição.

Estabilidade: após o uso do sensor por algum tempo, sua capacidade de manter o desempenho inalterado é chamada estabilidade. Os fatores que afetam a estabilidade a longo prazo do sensor, além da própria estrutura do sensor, são principalmente o ambiente de uso do sensor. Portanto, para que o sensor tenha uma boa estabilidade, o sensor deve ter uma forte capacidade de adaptação ambiental. Antes de escolher um sensor, o ambiente de uso deve ser investigado e o sensor adequado deve ser escolhido de acordo com o ambiente de uso específico ou medidas adequadas para reduzir o impacto ambiental. Em algumas ocasiões em que o sensor pode ser usado por um longo prazo e facilmente substituído ou calibrado, os requisitos de estabilidade do sensor escolhido são mais rigorosos e podem suportar testes por longos períodos de tempo.

Precisão: a precisão é um indicador de desempenho importante do sensor, é um link importante relacionado com a precisão de medição de todo o sistema de medição. Quanto maior a precisão do sensor, mais caro é o preço, portanto, a precisão do sensor pode atender aos requisitos de precisão de todo o sistema de medição, sem ter que escolher demais, de modo que você pode escolher um sensor mais barato e simples entre muitos sensores que atendem à mesma medição. Se o objetivo da medição é a análise qualitativa, você pode escolher um sensor de alta precisão repetida, não é aconselhável escolher valores de alta precisão; Se os valores de medição devem ser obtidos para análise quantitativa, é necessário escolher um sensor com um nível de precisão que atenda aos requisitos. Para algumas ocasiões especiais de uso, não é possível escolher o sensor adequado, é necessário projetar e fabricar o sensor, o desempenho do sensor caseiro deve atender aos requisitos de uso.

2) Termómetros:

1, resistência térmica: a resistência térmica é um tipo de detector de temperatura comumente usado na zona de baixa e média temperatura zui. Suas principais características são alta precisão de medição e desempenho estável. A precisão da medição da resistência térmica da platina é alta, não é amplamente utilizada na medição de temperatura industrial, e é feita como um benchmark padrão.

① Princípio de termoresistência e material: a temperatura de termoresistência é baseada no valor de resistência do condutor metálico com o aumento da temperatura e aumenta esta propriedade para medir a temperatura. A resistência térmica é feita principalmente de materiais metálicos, a maioria das aplicações atuais é platina e cobre, além disso, agora começaram a usar ródio, níquel, manganês e outros materiais para fabricar resistência térmica.

Composição do sistema de medição de temperatura de resistência térmica: o sistema de medição de temperatura de resistência térmica é geralmente composto por resistência térmica, fio de conexão e tabela de visualização de controle de temperatura digital. Dois pontos devem ser observados: "O número de divisão da resistência térmica e da tabela de display de controle de temperatura digital deve ser consistente; a fim de eliminar o efeito da mudança da resistência do cabo de ligação, o método de junção de três fios deve ser adotado".

Termistor: Termistor NTC, com pequeno volume, alta precisão de teste, velocidade de resposta rápida, estável e confiável, anti-envelhecimento, intercambiável, boa consistência e outras características. Amplamente utilizado em ar condicionado, equipamentos de aquecimento, termômetros eletrônicos, sensores de nível de líquido, eletrônica automotiva, calendário eletrônico e outras áreas.

3, termopar: o termopar é um dos componentes de detecção de temperatura comumente usados ​​na indústria. As suas vantagens são:

Alta precisão de medição. Como o termopar entra em contato direto com o objeto testado, não é afetado pelo meio intermediário.

Ampla gama de medição. O termopar comumente usado pode ser medido continuamente de -50 ~ + 1600 ℃, alguns termopares especiais zui baixo -269 ℃ (como ouro, ferro, níquel e cromo), zui alto até + 2800 ℃ (como tungstênio-rénio).

É simples de construir e fácil de usar. Os termopares são geralmente compostos por dois tipos diferentes de fios metálicos, e não estão sujeitos a restrições de tamanho e início, a caixa de proteção externa é muito conveniente para usar.

(1) Princípios básicos de temperatura de termopar

Os condutores ou semicondutores A e B de dois materiais diferentes são soldados para formar um circuito fechado. Quando há uma diferença de temperatura entre os dois pontos de adesão 1 e 2 dos condutores A e B, um poder elétrico é gerado entre eles e, portanto, uma corrente do tamanho é formada no circuito, um fenômeno chamado de efeito termoelétrico. É o termopar que utiliza esse efeito para trabalhar.

2) Tipos de termopares

Os termopares comuns podem ser divididos em duas categorias principais de termopares padrão e termopares não padrão.

O termopar padrão refere-se ao termopar com a norma nacional que determina a relação entre o seu potencial térmico e a temperatura, o erro permitido e o padrão padrão uniforme, que tem um instrumento de exibição compatível para escolha.

Os termopares não padronizados são inferior aos termopares padronizados em termos de alcance ou grau de quantidade, e geralmente não há uma escala uniforme, usada principalmente para medições em certas ocasiões especiais.

A partir de 1º de janeiro de 1988, os termopares e as resistências térmicas são produzidos de acordo com as normas IEC, e os sete tipos de termopares padronizados S, B, E, K, R, J e T são termopares de design unificado no nosso país.

Compensação de temperatura do termopar frio

Como o material do termopar é geralmente mais valioso (especialmente quando o metal precioso é usado), e o ponto de medição de temperatura para a distância do instrumento é muito longe, para economizar o material do termopar e reduzir os custos, geralmente o uso de fios de compensação para estender a extremidade fria do termopar (extremidade livre) para a temperatura mais estável no quarto de controle, conectado ao terminal do instrumento. Deve-se notar que o papel do fio de compensação de termopar só estende o termoeletrodo, permitindo que a extremidade fria do termopar se mova para o terminal do instrumento da sala de controle, que em si não elimina a mudança de temperatura da extremidade fria sobre o efeito da medição da temperatura, não desempenha um papel de compensação. Portanto, outros métodos de correção também são necessários para compensar o efeito na medição de temperatura quando a temperatura do extremo frio t0 PorPor exemplo, t0 PorPor Por isso, é necessário aplicar outros métodos de correção. Ao usar o cabo de compensação de termopar, deve prestar atenção ao modelo, a polaridade não pode ser enganada, a temperatura do cabo de compensação e da extremidade de conexão de termopar não pode exceder 100 ° C.

Os oito principais avanços no domínio do controle de temperatura

Os instrumentos e instrumentos da China seguiram o ritmo do desenvolvimento em termos de miniaturização, digitalização, inteligência, integração e rede, intensificando o desenvolvimento e a industrialização de componentes de propriedade intelectual independentes, e fizeram progressos significativos. Os principais avanços tecnológicos incluem os seguintes oito aspectos:

Os instrumentos e sistemas avançados de automação industrial alcançaram a integração modular e totalmente digital, alcançando os requisitos de industrialização, amplamente usados ​​em aço, eletricidade, carvão, química, petróleo, transporte, construção, defesa nacional, alimentos, medicina, agricultura, proteção ambiental e outras áreas, dando um passo sólido na direção de propriedade intelectual autônoma.

A pesquisa e o nível de industrialização dos instrumentos de teste de série inteligente e do sistema de teste automático melhoraram significativamente, formando testes aeroespaciais, testes de produtos eletrônicos e mecânicos, testes de eletrodomésticos, monitoramento sísmico, detecção meteorológica, monitoramento ambiental e outros sistemas de teste automático. O nível geral atingiu o nível do produto * e o preço de venda foi significativamente inferior ao dos produtos estrangeiros.

O desenvolvimento bem sucedido e a produção em massa do analisador de rede vetorial de microondas e ondas milimétricas marcam que o nosso país se tornou o segundo país que pode produzir esses instrumentos de alta tecnologia após os Estados Unidos.

Pesquisa e desenvolvimento de nanomedição e microinstrumentos com suas próprias características, preparação direcionada de nanotubos de carbono e detecção de propriedades estruturais e físicas ocupam o lugar mundial.

Completar o padrão quântico elétrico completo e o dispositivo padrão nacional de energia elétrica de nível 1,5 × 10-5, tornando o padrão de medição elétrica da China em nível avançado.

A investigação de instrumentos científicos com direitos de propriedade intelectual independentes elevou o nível geral dos instrumentos científicos do nosso país.

Estabeleceu um mecanismo de desenvolvimento combinado de pesquisa industrial e acadêmica, combinado de ministérios nacionais e estrangeiros, ampliando a área de aplicação de instrumentos científicos, como o desenvolvimento bem sucedido de instrumentos espectrais de bilhetes anti-falsificação alfandegários, após a promoção da alfândega nacional, o valor total de bilhetes falsificados foi capturado em 54 bilhões de yuans, recuperando enormes perdas econômicas para o país. O número de instrumentos científicos domésticos * aumentou de 13% durante o oitavo quinquenio para 25% no final do noveno quinquenio.

O sistema de tratamento de tumores com ultra-som focado de alta intensidade foi desenvolvido com sucesso e produzido em massa, e os instrumentos médicos com ultra-som têm vantagens no tratamento não invasivo do tumor.

Links relacionados

Método de Nomeação do Modelo de Termoparo

Como escolher o termopar

Princípio e construção do termopar

Conhecimentos básicos de sensores de temperatura

Anhui Huarun Certificado de honra

NOTA: Nossa empresa também pode personalizar vários modelos especiais de termopares, resistências térmicas, termómetros bimetálicos e sensores de temperatura para instalar caixas de proteção de acordo com amostras ou desenhos para atender a diversas ocasiões especiais.
A empresa é igualmente bem-vinda para pedidos de uma a milhares de unidades，E o preço é justo e razoável.，Espero que o velho conhecimento da chuva continue a dar apoio.