测量电子温度计的响应时间

使用响应时间短的电子温度计,背后有许多原因:如提高效率、更有效地利用过程的工作范围,以及避免过程介质的热过载。但是,如何测量响应时间?测量响应时间的规范基础又是什么?测量响应时间需要考虑哪些因素?

图中显示的温度计(红色)反应过于迟缓

具有特殊设计的温度计可以确保测量温度不会“滞后于”实际的过程温度。例如,在右图中,蓝线对应的是过程温度,红线表示由电子温度计传输的温度读数。

在“快速”热电阻温度计或热电偶中,优化设计是获得快速响应时间的关键因素。同样重要的一点是,要尽可能减少始终存在的散热。

确定响应时间

这便引出了一系列问题:如何测量电子温度计的响应时间,以及在怎样的规范基础上进行测量?

若干标准和准则构成测量基础:

  • VDI/VDE 3522 表1:接触式温度计的动态特性——原理和特性参数
  • VDI/VDE 3522 表2:接触式温度计的动态特性——时间百分比值的实验测定
  • IEC 60751:工业铂电阻温度计和铂温度传感器(热响应时间的定义——测量参数规范)

另外,在以北美为主的一些地区,构成测量基础及方法的是以下两项:ASTM E644-11“测试工业电阻温度计的标准试验方法”和ASTM E839-11“铠装热电偶及其电缆的标准测量方法”。

水中测量与空气中测量的一般差异:

“响应时间”图的局部

从原理上来说,在空气中测量响应时间与在水中测量响应时间相似。这里都产生了温度的阶跃变化(从T1 到 T2),并且测量了时间延迟。然而,空气中的物理框架条件不同于水——例如空气对金属的传热热阻,或空气的比热容。因此,使用相同的温度计分别测量空气和液体中的响应时间,前者更长。

重要的阈值是温度百分比值50 % (t0.5)、 63 % (t0.63)和90 % (t0.9)。这些值表示测试项目分别调整到水温或空气温度的50%,63%或90%的时间。但是,加热到100%的时间未能确定。由于散热效果的存在,这在现实中永远无法实现。

 

 

 

 

 

均匀层流水槽

  • 水中响应时间的测量
    利用泵使恒温水形成均匀层流。测试项目的感温部分通过可移动装置(温度阶跃变化)迅速从环境温度区(T1)移动到水温区(T2)。

 

 

阶跃响应的图形表示

确定被测对象达到(已知)水温的时间延迟(响应时间)并记录下来(阶跃响应)。

测量介质的参数,水(IEC 60751):

  • 流速 vmin:0.3 m/s ± 0.1 m/s
  • 温度的阶跃变化范围:10 … 30 K

 

  • 用于测量空气中响应时间的装置


    测量空气中的响应时间
    利用鼓风机将恒温(T1)空气形成均匀(层流)的气流。被测对象安装在气流内的夹具中。最终,电加热格栅突然为气流产生了更高的温度(T2)。

 

测量介质的参数,空气(IEC 60751):

  • 流速 vmin:3 m/s ± 0.3 m/s
  • 温度的阶跃变化范围:10 … 30 K


关于热电阻温度计热电偶的更多信息,请访问威卡(WIKA)网站。您想购买热电阻温度计热电偶吗?在威卡(WIKA)的在线商店,您可以找到这些产品的标准型号。如果您有任何问题,您的联系人很乐意为您提供帮助。

您还可查看我们的文章
温度究竟是什么?
散热



发表评论