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在一些化學(xué)、能源、材料等方面的研究時(shí)，為了準(zhǔn)確計(jì)算能源損耗或達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的，會(huì)涉及到表面測(cè)溫，今天在這里簡(jiǎn)單我們簡(jiǎn)單聊一聊表面溫度怎樣準(zhǔn)確測(cè)量。
一、表面測(cè)溫的原理基礎(chǔ)
在眾多測(cè)溫方式中，接觸性測(cè)溫方式，測(cè)溫的準(zhǔn)確度更高，應(yīng)用更廣泛。對(duì)于表面測(cè)溫，接觸法測(cè)量溫度表面溫度時(shí)，測(cè)溫傳感器與表面接觸后，物體表面的溫度等溫線會(huì)被破壞，產(chǎn)生新的等溫線和熱流線，若圖一所示。
假設(shè)表面熱源處在固體內(nèi)部，它的溫度為θ t，θ t 高于環(huán)境大氣溫度θ a。表面物體的厚度遠(yuǎn)大于表面的面積，因而可以認(rèn)為一個(gè)半無(wú)界的表面，表面溫度θ t 被一個(gè)裸平板測(cè)量端的表面溫度計(jì)——熱電偶或熱電阻，與表面接觸來(lái)測(cè)量溫度。在接觸溫度計(jì)的影響下（如圖1 中右圖所示），原來(lái)在固體中的等溫線（如圖1 中左所示）被擾動(dòng)變形。另外假定被測(cè)表面和周圍氣體介質(zhì)間的熱傳遞是通過(guò)對(duì)流和傳導(dǎo)進(jìn)行的，由于溫度計(jì)的安裝，氣體等溫線在溫度計(jì)周圍變形。
圖1 接觸法測(cè)表面溫度的等溫線圖
二、表面溫度測(cè)量的誤差Δθ
表面溫度測(cè)量由于情況特殊存在三部分誤差：
一部分是由于表面材料及測(cè)溫溫度計(jì)熱導(dǎo)率的不同，周圍環(huán)境的熱傳輸系數(shù)等條件不同，在表面安裝接觸式表面溫度計(jì)后對(duì)于原始溫場(chǎng)的破壞、歪曲而引起的誤差；
二部分表面溫度的測(cè)量設(shè)備與被測(cè)表面之間的非理想接觸，總存在熱阻，由于熱阻的存在而引起的誤差；
三部分是由于表面溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)和不同設(shè)計(jì)，溫度計(jì)的感溫點(diǎn)與真正需要測(cè)溫的實(shí)際溫度點(diǎn)總存在一個(gè)距離，由此而引起的誤差。
若要降低表面溫度測(cè)量的誤差，可通過(guò)增大感溫元件的接觸面積、選用導(dǎo)熱率大的材料及縮短溫度計(jì)的感溫點(diǎn)到測(cè)溫表面之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三、表面溫度的準(zhǔn)確測(cè)量
1.鎧裝鉑電阻溫度測(cè)溫
采用專門設(shè)計(jì)的測(cè)溫結(jié)構(gòu)，與鎧裝鉑電阻溫度計(jì)搭配使用進(jìn)行測(cè)溫，如圖2所示。
圖2 管壁結(jié)構(gòu)測(cè)溫示意圖
圖2中整塊測(cè)溫結(jié)構(gòu)的目的是人為制造一塊區(qū)域，與管壁處于熱平衡狀態(tài)，那么這塊區(qū)域的溫度就等同于管壁的溫度。在圖2中，兩處存在導(dǎo)熱膠，一處是為了讓管壁和測(cè)溫結(jié)構(gòu)之間處于良好導(dǎo)熱狀態(tài)，一處是為了讓鉑電阻溫度計(jì)和測(cè)溫結(jié)構(gòu)處于良好導(dǎo)熱狀態(tài)；另外油漆的作用是使測(cè)溫結(jié)構(gòu)與外界空氣處于絕熱狀態(tài)，避免外界空氣對(duì)測(cè)溫產(chǎn)生影響。XIATECH技術(shù)工人可以根據(jù)使用環(huán)境及需求設(shè)計(jì)合適的測(cè)溫結(jié)構(gòu)來(lái)幫助客戶達(dá)到表面準(zhǔn)確測(cè)溫。
2.薄膜鉑電阻測(cè)溫
采用薄膜式鉑電阻溫度計(jì)，直接將薄膜式鉑電阻溫度計(jì)貼在管壁上進(jìn)行測(cè)溫，如圖3所示。
圖3 薄膜式鉑電阻溫度計(jì)測(cè)溫示意圖
在管壁上涂上導(dǎo)熱膠，將薄膜式鉑電阻溫度計(jì)貼在管道側(cè)壁上進(jìn)行測(cè)溫，如圖3所示。這種管壁測(cè)量方法簡(jiǎn)單、便捷，可以比較快捷的反應(yīng)出管壁上的溫度。針對(duì)表面測(cè)溫，XIATEXH開發(fā)的薄膜鉑電阻T7000系列，溫度范圍-50℃到150℃，準(zhǔn)確度0.05℃，結(jié)合T1000測(cè)溫儀，可使測(cè)溫結(jié)果準(zhǔn)確度高達(dá)0.05℃。
3.磁性鉑電阻測(cè)溫
若是含鐵材料，可以選用磁性鉑電阻來(lái)測(cè)溫，利用磁鐵的吸附功能，在測(cè)溫表面建立等溫塊，從而進(jìn)行溫度測(cè)量。XIATECH開發(fā)的T9000系列磁鐵吸附性鉑電阻，測(cè)溫準(zhǔn)確度0.05℃，是含鐵材料表面測(cè)溫的優(yōu)先選擇。
