測(cè)量電子溫度計(jì)的響應(yīng)時(shí)間

之使用響應(yīng)時(shí)間短的電子溫度計(jì)，背后有許多原因：如提高效率、更有效地利用過程的工作范圍，以及避免過程介質(zhì)的熱過載。但是，如何測(cè)量響應(yīng)時(shí)間？測(cè)量響應(yīng)時(shí)間的規(guī)范基礎(chǔ)又是什么？測(cè)量響應(yīng)時(shí)間需要考慮哪些因素？

具有特殊設(shè)計(jì)的溫度計(jì)可以確保測(cè)量溫度不會(huì)“滯后于”實(shí)際的過程溫度。例如，在右圖中，藍(lán)線對(duì)應(yīng)的是過程溫度，紅線表示由電子溫度計(jì)傳輸?shù)臏囟茸x數(shù)。

在“快速”熱電阻溫度計(jì)或熱電偶中，優(yōu)化設(shè)計(jì)是獲得快速響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵因素。同樣重要的一點(diǎn)是，要盡可能減少始終存在的散熱。

01確定響應(yīng)時(shí)間

這便引出了一系列問題：如何測(cè)量電子溫度計(jì)的響應(yīng)時(shí)間，以及在怎樣的規(guī)范基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)量？

若干標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則構(gòu)成測(cè)量基礎(chǔ)：

• VDI/VDE 3522 表1：接觸式溫度計(jì)的動(dòng)態(tài)特性——原理和滿量程輸出

• VDI/VDE 3522 表2:接觸式溫度計(jì)的動(dòng)態(tài)特性——時(shí)間百分比值的實(shí)驗(yàn)測(cè)定

• IEC 60751：工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)和鉑溫度傳感器（熱響應(yīng)時(shí)間的定義——測(cè)量參數(shù)規(guī)范）

另外，在以北美為主的一些地區(qū)，構(gòu)成測(cè)量基礎(chǔ)及方法的是以下兩項(xiàng)：ASTM E644-11“測(cè)試工業(yè)電阻溫度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”和ASTM E839-11“鎧裝熱電偶及其電纜的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法”。

02水中測(cè)量與空氣中測(cè)量的一般差異

從原理上來說，在空氣中測(cè)量響應(yīng)時(shí)間與在水中測(cè)量響應(yīng)時(shí)間相似。這里都產(chǎn)生了溫度的階躍變化（從T1 到 T2），并且測(cè)量了時(shí)間延遲。然而，空氣中的物理框架條件不同于水——例如空氣對(duì)金屬的傳熱熱阻，或空氣的比熱容。因此，使用相同的溫度計(jì)分別測(cè)量空氣和液體中的響應(yīng)時(shí)間，前者更長(zhǎng)。

重要的閾值是溫度百分比值50% （t0.5）、 63%（t0.63）和90%（t0.9）。這些值表示測(cè)試項(xiàng)目分別調(diào)整到水溫或空氣溫度的50%，63%或90%的時(shí)間。但是，加熱到100%的時(shí)間未能確定。由于散熱效果的存在，這在現(xiàn)實(shí)中永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)。

均勻?qū)恿魉?/span>水中響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量：

利用泵使恒溫水形成均勻?qū)恿?。測(cè)試項(xiàng)目的感溫部分通過可移動(dòng)裝置（溫度階躍變化）迅速從環(huán)境溫度區(qū)（T1）移動(dòng)到水溫區(qū)（T2）。

躍遷響應(yīng)的圖形表示確定被測(cè)對(duì)象達(dá)到（已知）水溫之前的時(shí)間延遲（響應(yīng)時(shí)間）并記錄下來（躍遷響應(yīng)）。

測(cè)量介質(zhì)的參數(shù)，水（IEC 60751）：

• 流速vmin：0.3 m/s ± 0.1 m/s

• 溫度的階躍變化范圍：10 … 30 K

03測(cè)量空氣中的響應(yīng)時(shí)間

用于測(cè)量空氣中響應(yīng)時(shí)間的裝置利用鼓風(fēng)機(jī)將恒溫（T1）空氣形成均勻（層流）的氣流。被測(cè)對(duì)象安裝在氣流內(nèi)的夾具中。最終，電加熱格柵突然為氣流產(chǎn)生了更高的溫度（T2）。

測(cè)量介質(zhì)的參數(shù)，空氣（IEC 60751）：

• 流速vmin：3 m/s ± 0.3 m/s

• 溫度的階躍變化范圍：10 … 30 K