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浅谈实现准确的温度测量所产生不确定性的环境因素有哪些?

来源:作者:澳门银河注册发表时间:2018-12-03


      实现准确的温度测量并不简单。它需要了解特定传感器类型的固有精度,可能产生测量不确定性的环境因素,以及可用于降低不确定性的传感器校准技术。

热电偶 

      澳门银河注册热电偶是最小,最快,最耐用的温度测量解决方案。它们可承受高温和机械处罚,操作简单。它们提供快速的温度响应时间。传感结可以靠近所需的测量点放置。耐用性和简单性使它们适合嵌入其他设备。

      但是,澳门银河注册E型和T型热电偶尤其存在精度,噪声和精度误差的风险。当需要极高的精度和精度时,许多这些缺点可以通过使用短路绝缘和屏蔽热电偶线以及平衡的低通滤波差分放大器来补偿,以避免共模电压偏移 - 并使用一些复杂的校准程序。

      缺乏合金均匀性带来了额外的挑战。金属纯度和合金均匀性的偏差导致热电偶曲线偏离美国国家标准与技术研究院(NIST)标准; 当需要长时间运行时,这是一个特殊问题。如果在没有校准的情况下需要高精度,则应使用由最少数量的元件组成的热电偶类型,例如T,J或G型。

热敏 

      电阻热敏电阻适用于在相对较窄的温度范围内(通常低于300°C)需要高精度的测量。然而,它们不能像热电偶那样承受高温或机械应力。因此,在这些因素未得到很好控制的情况下很难使用它们。将传感器安装在保护性金属外壳中可以最大限度地减少这种限制,但这种改进会降低热响应性。

      尽管热敏电阻不易出错,但仍建议进行局部信号调理(尽管它比热电偶要求的要简单得多)。因为它们在物理上比热电偶大,所以热敏电阻往往具有较慢的响应时间,并且可能比类似放置的热电偶更容易受到位置和传热误差的影响。

      当在最大灵敏度点附近使用时,温度的微小变化会产生相对较高的电阻变化。远离这一点,他们不太能够解决温度变化。通过分压电路填充电阻可以获得更线性的响应。

仪器仪表

RTD和热敏电阻。

      热敏电阻分批均匀制造。但是,当需要高精度精度时,批次之间的差异会产生问题。(热敏电阻没有NIST标准。)在这些条件下,应使用能够在1000°C的温度下工作的特殊热敏电阻。最小化这种影响的策略包括从单个制造批次中形成阵列。

      当需要非常稳定和精确的测量或者随时间推移的精度是最重要的因素时,使用RTD RTD。(RTD的精度和精度通常超过热敏电阻或热电偶。)RTD遵循DIN或联合信息系统委员会(JISC)标准,并具有良好的容差规格。无论批号如何,现成的单位都是一致的。

      澳门银河注册RTD很精致。元件的熔化温度足够高以经受许多高温制造操作,但不能进行诸如压实之类的侵蚀性机械操作。因此,它们难以嵌入定制机械装置中。金属护套组件可以消除脆弱性,但同时缩短响应时间。它们的较大尺寸通常也会导致响应时间比同类热电偶慢。

      与长引线长度和多个连接相关的导线和终端电阻可能成为典型100欧姆RTD中的重要误差源。通常使用三线或四线RTD来实现更高的精度。电子器件可以构造成动态地消除与引线电阻相关的误差,但是需要成本和执行测量所需的导线数量。

      外部噪声可能会导致额外的测量问题,与使用差分,不接地和屏蔽元件的热电偶相同,可以大大减轻这种问题。这些影响也可以通过可选电子设备来限制,这些电子设备执行10%占空比测量以限制自加热功率而不降低信号强度。但是,使用低电平信号(功率)来驱动RTD可能需要更多措施来最小化外部噪声的影响。

传感器注意事项 

构建传感器知识库时,用户应考虑耐用性,操作范围和对外部噪声影响的敏感性方面的固有精度。应如何检查传感器的使用温度范围,精度和可重复性,处理和安装耐久性,校准或接地以及环境。