航空空航空航天、能源、化工、纺织等科研生产中存在大量的表面温度测试问题。然而,环境条件、温度传感器和被测表面相互作用形成一个复杂的系统。各种影响因素直接或间接影响表面温度的准确性。因此,表面温度测量是一种经常需要但很难进行的测量。
如果温度传感器具有普通形状(如针、球体、圆柱体等。)时,由于传感器本身的热传导干扰了原有的温度场,会造成测量误差。
因此,为了准确测量表面温度,应选择专用的表面温度计。换句话说,应该选择带有特殊表面温度传感器的温度计来精确测量表面温度。
通常,专用表面温度传感器具有厚度极薄的片状。
典型应用:
1.生物传感器:
活性组织的主要成分是水。随着冷冻,水会膨胀,这将导致细胞摩擦,并可能破坏样品。因此,仔细控制冷冻速度是极其重要的。在这种应用中,可以使用表面热电偶。可以选择T型热电偶,因为它的公布误差限制在0℃以下。由于热电偶珠的热质量很低,所以可以准确地跟踪样品的冷却过程。样品温度稳定后,可将其移至储存区,热电偶可移至另一个容器中使用。在这种情况下,可以方便地使用硅橡胶压敏粘合剂
第二,模具温度传感器
塑料盒制造商需要测量模具中的温度。这种测量用于指示温度的变化和控制循环速度,以优化生产和减少不良产品。由于模具的设计形式复杂,在使用典型的浸入式传感器时需要进行很大的改变,这被证明是昂贵的。此外,传统热电偶传感器的通常热质量也阻止传感器指示真实的模具温度。金属箔热电偶可以安装在模腔的内侧壁上。因为它的热质量非常小,所以它会对任何变化做出快速反应。这种类型的传感器易于安装,引线可以布置在模具的各个部分之间。
三.结构测量
复杂军用喷气式飞机的制造商需要在试飞期间测量各种结构上的各种温度。这些测量有助于在生产开始前检测设计缺陷,并优化原型的性能。传感器必须具有非常宽的温度范围,因为温度可以在发动机附近的500°F和机翼末端的零下之间变化。传感器还必须质量小,以免影响微小零件的正常功能。像聚酰亚胺绝缘这样的柔性传感器非常适合这种测量。聚酰亚胺是一种热稳定材料,这种传感器加上引线的重量不到6克。特氟隆&。reg绝缘导线易于与连接器或仪器连接。特氟隆&。reg和聚酰亚胺对航空空工业中使用的大多数燃料、溶剂、液压油、清洁剂和其他化学品呈化学惰性。这些传感器也很容易使用普通的环氧粘合剂安装。
四、锅炉管测量
锅炉管用于输送高压高温水。这些管子通常捆扎在一起,中间有一个小间隙。由于流量限制会影响锅炉性能,并且管道之间没有间隙,因此测量温度的最佳方法是测量外表面。带夹具的刚性表面温度传感器非常适合这种测量。它的感应片是工厂成型的,以匹配管道的半径。传感器可以夹紧或焊接在管子上,导线可以布置在管束另一侧的连接点上。此时,传感器成为设备的永久部件,其坚固性足以承受正常维护期间无意的过度接触。
动词 (verb的缩写)能源管理
鉴于能源成本高,能源管理系统已成为大多数大型设施不可或缺的一部分。在旧建筑中安装这些系统时,需要测量建筑最初建造时安装的管道的温度。承包商不知道这条管道的材料或状况,所以他不愿意进行任何处理,因为他担心如果管道破裂或损坏,将需要昂贵的维护。配备管夹的表面温度传感器适用于这种应用。可以选择夹子来匹配管道尺寸。传感器可以安装在空之间的狭窄地方,无需事先培训。因为它易于安装,所以在设置系统时适合作为永久或临时的测量方法。
传感器的选择:
为了准确测量表面温度,建议使用特殊的表面温度传感器。
通过调查各种传感器类型和技术规格,我们可以清楚地发现表面热阻和表面热电偶感应传感器之间最明显的区别。在某些应用中(如涉及中等温度下的临时非临界测量),两种类型都足够了,只有价格是决定性因素。一般来说,热电偶的工作温度范围更宽,响应速度更快,价格更低。
表面热电偶的结构更坚固,不受安装材料或方法引起的应变的影响。它们具有设计简单的固有特点,使得成本更低。所有热电偶表面传感器都具有这样的特性,即它们可以在更高的温度下正常工作,并且比表面热阻传感器响应更快。然而,热电偶传感器产生的电压信号很低,这可能需要额外的放大,这在电噪声高的环境中是一个缺点。
与表面热电偶传感器不同,表面热电阻传感器不需要参考点、冰浴或温度补偿电路。这些传感器具有非常低的热质量,因此它们可以提供真正的表面温度测量,并且响应时间快至50毫秒。铂传感器被认为是一种精确的温度测量传感器,可以在-190℃ ~ 660℃的温度范围内定义ITS-90。选择铂电阻温度计作为主要标准的主要原因是其电阻温度参数具有优异的稳定性和重复性。表面热阻的信号输出是热电偶的50 ~ 200倍。这意味着温度测量通常可以使用标准仪器进行。
安装方法
安装表面传感器的第一步是确定安装方法。一些刚性表面温度传感器提供机械安装,但在大多数情况下,需要粘合剂。选择粘合剂时,应考虑以下问题:
1.预期的工作温度范围是否适合所考虑的粘合剂?
2.传感器、表面、胶粘剂的热膨胀系数是否相似?
3.胶粘涂层是否与安装方法兼容?例如,如果粘合剂需要在更高的温度下固化,这将成为远程安装的问题。
4.胶粘安装是永久安装还是临时安装?
电气检查
粘合剂固化后,必须取下夹具,将绝缘层覆盖在传感器上,并将导线连接到仪器导线上。此时,应使用万用表进行电气连续性测试。如果传感器是热阻,可以在电阻-温度关系表上找到估计的电阻值。对于热电偶传感器,可以在导线上连接一个电压表,通过对传感区域施加一定的热量,会产生一个信号,从而确认传感器的完整性,确定导线的极性。当安装表面导电时,通过检查表面和传感器引线之间的连续性,检查传感器和表面之间的短路。对于接地热电偶,这应该是完全短路;万用表应显示所有其他传感器的电阻值至少为1Mω。
刚性传感器
带有刚性金属外壳的传感器也可以粘接到表面,但通常通过机械方法安装,如焊接、铜焊、螺纹连接或夹紧。刚性传感器用于为恶劣环境提供坚固耐用的传感器,因此上述安装技术不会损坏传感器,除非在焊接或焊接过程中过热。传感器损坏的最常见原因是引线应力释放不足。当传感器受到摩擦或其他机械接触时,建议使用带不锈钢编织层或铠装护套的电缆。安装后,应进行上述电气检查。
需要注意的事项
通常的应用是将传感器浸入受控流体中或将其放置在已知环境中,而表面温度测量需要将传感器放置在容器外部,因为环境条件可能会影响测量结果。此外,表面轮廓、表面的热性能以及传感器和被测物体之间的导电路径也会影响输出信号的完整性。同时,传感器的选择和安装技术也会对测量系统的性能产生影响。表面温度测量被广泛使用,并且在不可接近的位置评估情况非常有用。所用传感器的类型和安装技术也各不相同。选择应基于温度测量因素,如与测量元件接触的物质的测量范围、精度、可靠性和灵敏度,以及传感器与被测物体和周围环境之间的厚度、柔性和热交换。
使用表面传感器时,我们应该注意以下两个最重要的规则
1)安装表面传感器时,可以获得最高的热接触和最小的机械应力。RdF传感器易于正确安装。
2)表面传感器必须绝缘或隔离,以使其温度尽可能接近表面温度。这是由用户控制的。
例如,传感器安装在用于输送流体的管道上。离流体最近的、传感器实际可以安装的点是管道的外壁。如果流体流量充足,温度波动不严重,外壁温度会非常接近流体温度。
传感器只能测量自身温度,必须尽量使表面温度与传感器温度相同。这可以通过在传感器上布置绝缘层以减少环境影响,以及通过选择在表面和传感器之间提供良好热接触的安装方法来实现。
所选择的传感器安装方法非常重要,因为虽然需要良好的热接触,但热膨胀系数的大失配可能会导致线电阻温度传感器的应变。这种应变会产生电阻变化,可能会被误解为温度变化。安装电阻和热电偶传感器时,导线应与传感面接触一定长度,以减少传感线或节点的热传导效应。
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