哪些因素影響熱電阻響應(yīng)時(shí)間?熱電阻溫度計(jì)分度方法介紹

熱電阻將是下述內(nèi)容的主要介紹對(duì)象，通過(guò)這篇文章，小編希望大家可以對(duì)熱電阻的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識(shí)和了解，詳細(xì)內(nèi)容如下。

一、影響熱電阻響應(yīng)時(shí)間的因素

熱電阻插入溫場(chǎng)后，需經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才能與介質(zhì)達(dá)到熱平衡，這就是熱電阻的響應(yīng)時(shí)間。尤其在帶有一定流速的氣體或液體中，溫度往往是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，當(dāng)利用熱電阻進(jìn)行動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量時(shí)，需尤其關(guān)注熱電阻的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。有研究表明，熱電阻的響應(yīng)時(shí)間主要與熱電阻本身性質(zhì)、介質(zhì)、流速等有關(guān)，而溫度的階躍變化量對(duì)熱電阻的熱響應(yīng)時(shí)間影響并不大。在相同使用條件下，同一熱電阻的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)一致，根據(jù)介質(zhì)的不同，其模型中的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。因此，對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)有需求的客戶在選型時(shí)，需說(shuō)明測(cè)量介質(zhì)及流速等影響因素，通常廠家會(huì)給出熱電阻在某種介質(zhì)及流速狀態(tài)下的響應(yīng)數(shù)據(jù)，以供參考。例如，JK型熱電阻在1m/s流速的空氣中，達(dá)到90%響應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間為7s。因此，如想要快速反應(yīng)被測(cè)環(huán)境溫度變化，應(yīng)選擇溫度響應(yīng)速度快的熱電阻。

此外，有研究表明：響應(yīng)速度的快慢還與插入深度有關(guān)。因此，熱電阻的安裝也需注意，如果熱電阻安裝不合理，可能使其溫度響應(yīng)時(shí)間達(dá)到幾分鐘，從而導(dǎo)致測(cè)溫錯(cuò)誤。在用于精密氣流測(cè)量時(shí)，廠家還會(huì)在熱電阻保護(hù)套管前端開(kāi)有氣流孔，通過(guò)加工手段讓溫度感應(yīng)端實(shí)現(xiàn)更快、更準(zhǔn)的測(cè)量目的。

選取熱電阻探針的長(zhǎng)度、直徑、形狀、曲直等因素，首先與熱電阻的安裝空間有關(guān)。一般認(rèn)為，熱電阻安裝后插進(jìn)被測(cè)氣體或液體的深度需大于熱電阻保護(hù)管外徑的8～10倍，除保證與被測(cè)溫場(chǎng)的充分接觸外，還可以盡量讓熱電阻在長(zhǎng)度方向熱脹變形。

探頭直徑的選取除與空間有關(guān)外，還與探頭受力情況及對(duì)溫度變化的響應(yīng)要求有關(guān)。在帶有一定流速的流體中，探針會(huì)受到一定的側(cè)向力，探頭直徑需保證其在長(zhǎng)期受力情況下不發(fā)生折損。但是越細(xì)的探頭靈敏度越高，在對(duì)響應(yīng)速度有要求的測(cè)溫環(huán)境中，探針直徑越小越好。因此，選型中需綜合考慮這兩方面因素。

二、熱電阻溫度計(jì)分度新方法

工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)是一種被廣泛使用的測(cè)溫儀器。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范中普遍采用CVD方程的計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行檢定分度。但采用CVD方程檢定分度的工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)準(zhǔn)確度不高、穩(wěn)定性低、不確定度較大，無(wú)法作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)使用。

為此，多數(shù)工業(yè)測(cè)溫領(lǐng)域或要求不高的實(shí)驗(yàn)室只能采用精度較高的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)作為溯源傳遞標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際工業(yè)測(cè)溫領(lǐng)域由于各種條件限制，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)無(wú)法使用，使得溫度量值傳遞和溯源在這些地方無(wú)法實(shí)現(xiàn)，不能開(kāi)展實(shí)際的計(jì)量校準(zhǔn)工作。

對(duì)工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)進(jìn)行檢定分度的可行性，并與普遍采用的CVD方程給出的溫度—電阻關(guān)系計(jì)算結(jié)果相比較，進(jìn)而給出二者存在的差異，探討建立精密工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)的途徑與方法。通過(guò)對(duì)不同型號(hào)、不同廠家制造的多支工業(yè)鉑熱電阻在不同溫區(qū)分別開(kāi)展研究和分析，給出每支溫度計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)曲線及采用兩種不同方法分度所引起的測(cè)量誤差。

實(shí)驗(yàn)證明，ITS-1990國(guó)際溫標(biāo)的內(nèi)插方法用于工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)是可行的，與CVD方程用于工業(yè)鉑電阻檢定分度的計(jì)算方法相比，具有較好的準(zhǔn)確性和一致性。此前，意大利和加拿大的國(guó)家計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了采用國(guó)際溫標(biāo)內(nèi)插公式研究工業(yè)鉑電阻分度方法的工作。

提高工業(yè)電阻測(cè)溫準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)手段都在元件純度、封裝技術(shù)、制作流程上下功夫;則從計(jì)算方法上給出了新思路，為精密鉑電阻和工業(yè)鉑電阻在溫度量值傳遞和溯源體系的完善奠定了基礎(chǔ)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)鉑電阻的測(cè)溫領(lǐng)域。

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