I. conceptos básicos para la medición de la temperatura

1. definición de temperatura:

La temperatura es la cantidad física que caracteriza el grado de frío y calor de un objeto. La temperatura solo se puede medir indirectamente a través de algunas características de los cambios de temperatura del objeto, y la regla utilizada para medir el valor de la temperatura del objeto se llama escala de temperatura. Especifica el punto de partida de la lectura de la temperatura (punto cero) y la unidad básica para medir la temperatura. En la actualidad, los estándares de temperatura más utilizados son el estándar de temperatura fahrenheit, el estándar de temperatura celsius, el estándar de temperatura termodinámica y el estándar de temperatura práctica.

La escala de temperatura centígrada (gradoscelsius) estipula que bajo la presión atmosférica estándar, el punto de fusión del hielo es de 0 grados, el punto de ebullición del agua es de 100 grados, dividido en 100 partes iguales en el medio, cada parte igual se divide en 1 grado celsius, y el símbolo es grados celsius.

La escala de temperatura Fahrenheit (f) estipula que bajo la presión atmosférica estándar, el punto de fusión del hielo es de 32 grados, el punto de ebullición del agua es de 212 grados, y la División intermedia de 180 partes iguales es el símbolo de 1 grado fahrenheit.

La escala de temperatura termodinámica (símbolo t), también conocida como escala de temperatura Kelvin (símbolo k), o escala de temperatura, estipula que la temperatura al detener el movimiento molecular es de cero grados.

Escala de temperatura: la escala de temperatura práctica es una escala de temperatura de protocolo, que está cerca de la escala de temperatura termodinámica, y la precisión de reproducción es alta y el uso es conveniente. El estándar de temperatura actual es el estándar de temperatura práctica 1968 - edición revisada 1975, aprobado por la 15ª Conferencia de derechos en 1975, registrado como: IPTS - 68 (rev - 75). Sin embargo, debido a la cierta falta de captura de la temperatura del IPTS - 68, el Comité de medición autorizó a la reunión de 1989 a aprobar el ITS - 90 de 1990, y el estándar de temperatura its - 90 reemplazó al IPS - 68 en la resolución 7 de la 18ª Conferencia de medición. Desde el 1 de enero de 1994, China ha implementado plenamente el estándar de temperatura its - 90.

Etiqueta de temperatura de 1990:

a、 Unidad de temperatura: la temperatura termodinámica es la cantidad física básica de la mano, su unidad kelvin, definida como 1 / 273,16 de la temperatura termodinámica en el punto de tres fases del agua, utiliza la diferencia con 273,15 K (punto de congelación) para expresar la temperatura, por lo que este método se mantiene ahora. Por definición, el tamaño de los grados centígrados es igual al kelvin, y la diferencia de temperatura también se puede expresar en grados centígrados o kelvin. El estándar de temperatura its - 90 define simultáneamente la temperatura Kelvin (símbolo t90) y la temperatura centígrada (símbolo t90).

b、 Principios generales de la norma de temperatura its - 90: su - 90 va de 0,65 k hacia arriba a la Ley de radiación de Planck utilizando radiación monocromática para medir realmente la temperatura alta de zui. Su - 90 está formulado de esta manera que en el rango completo, cualquier estimación * de T en el momento de la adopción de la temperatura es mucho más conveniente que la medición de t90 en comparación con la medición directa de la temperatura termodinámica, y es más precisa y tiene una alta reproducibilidad.

C. definición de su - 90:

* la zona de temperatura es de entre 0,65k y 5,00k, y el t90 se define por la relación entre la presión de vapor y la temperatura de 3He y 4he.

La segunda zona de temperatura, t90 entre 3,0k y el punto de tres fases de neón (24,5661k), se define como termómetro de gas helio.

La tercera zona de temperatura es entre el punto de tres fases de henghidrógeno plano (13.8033k) y el punto de solidificación de la plata (961,78 ° c), y el t90 está definido por un termómetro de resistencia al platino, que utiliza un conjunto de métodos de inserción de definición prescritos para la indexación. La zona de temperatura por encima del punto de congelación de plata (961,78 ° c), t90 se define de acuerdo con la Ley de radiación de planck, y el instrumento de reproducción es un pirómetro óptico.

II. clasificación de los instrumentos de medición de la temperatura

Los instrumentos de medición de temperatura se pueden dividir en dos categorías principales: tipo de contacto y tipo sin contacto de acuerdo con el método de medición de temperatura. Por lo general, los termómetros de contacto son relativamente simples, confiables y de alta precisión de medición; Sin embargo, debido a que el elemento de medición de temperatura y el medio medido necesitan una transferencia térmica adecuada de diamante, se necesita un cierto tiempo para lograr el equilibrio térmico, por lo que hay un fenómeno de retraso en la medición de temperatura, limitado por materiales resistentes a altas temperaturas, que no se puede aplicar a la medición de temperatura muy alta. La medición de la temperatura por instrumentos sin contacto se mide a través del principio de radiación térmica. los elementos de medición no necesitan entrar en contacto con el medio medido. el rango de medición de la temperatura es amplio. no está limitado por el límite superior de la medición de la temperatura, ni destruye el campo de temperatura del objeto medido. la velocidad de reacción es generalmente relativamente rápida. Sin embargo, debido a factores externos como la tasa de emisión del objeto, la distancia de medición, el humo y el polvo y el agua y el gas, su error de medición es mayor.

III. selección de sensores

La definición bajo la norma nacional gb7665 - 87 para sensores es: "un dispositivo o dispositivo que puede sentir la medición prescrita y convertirlo en una señal disponible de acuerdo con una determinada ley, generalmente compuesto por un elemento sensible y un elemento de conversión". El sensor es un dispositivo de detección que puede sentir la información medida y transformar la información detectada en una señal eléctrica u otra forma necesaria de salida de información de acuerdo con una determinada ley para cumplir con los requisitos de transmisión, procesamiento, almacenamiento, visualización, registro y control de la información. Es el eslabón principal para lograr la detección automática y el control automático.

(1) los sensores modernos son muy diferentes en principio y estructura. cómo seleccionar razonablemente los sensores de acuerdo con el propósito de medición específico, el objeto de medición y el entorno de medición es el primer problema a resolver al realizar una determinada cantidad. Cuando se determina el sensor, también se puede determinar el método de medición y el equipo de medición que lo acompañan. El éxito o el fracaso de los resultados de la medición depende en gran medida de si la selección del sensor es razonable.

1. determinar el tipo de sensor de acuerdo con el objeto de medición y el entorno de medición: para realizar un trabajo de medición específico, primero hay que considerar qué principio se utiliza el sensor, que debe determinarse después de analizar muchos factores. Porque, incluso si se mide la misma cantidad física, hay varios principios de sensores disponibles, que son más adecuados, por lo que es necesario considerar los siguientes problemas específicos de acuerdo con las características medidas y las condiciones de uso del sensor: el tamaño del rango; Requisitos de volumen de la posición medida para el sensor; El método de medición es de contacto o sin contacto; El método de salida de la señal, la medición por cable o sin contacto; La fuente del sensor es importada o nacional, si el precio es aceptable o si se desarrolla por sí mismo.

2. selección de sensibilidad: por lo general, dentro del rango lineal del sensor, se espera que cuanto mayor sea la sensibilidad del sensor, mejor, porque solo cuando la sensibilidad es alta, la señal de salida correspondiente al cambio medido es relativamente grande para facilitar el procesamiento de la señal. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el sensor tiene una alta sensibilidad, el ruido externo que no tiene nada que ver con la medición también es fácil de mezclar y amplificado por el sistema de amplificación, lo que afecta la precisión de la medición, por lo que se requiere que el propio sensor tenga una alta relación señal - manía y minimice Las señales de preocupación de fábrica introducidas del mundo exterior. La sensibilidad del sensor es direccional. Cuando la medición es una cantidad unidireccional y tiene altos requisitos de directividad, se debe seleccionar un sensor con poca sensibilidad en otras direcciones, y si la medición es un vector multidimensional, se requiere que la sensibilidad cruzada del sensor sea lo más pequeña posible.

3. características de respuesta de frecuencia: las características de respuesta de frecuencia del sensor determinan el rango de frecuencia medido. las condiciones de medición deben mantenerse sin distorsión dentro del rango de frecuencia permitido. de hecho, la respuesta del sensor siempre tiene un cierto retraso. se espera que el retraso sea lo más corto posible. La respuesta de frecuencia del sensor es alta y el rango de frecuencia de la señal medible es amplio, mientras que debido a la influencia de las características estructurales, la inercia del sistema mecánico es mayor y la frecuencia de la señal medible del sensor con baja frecuencia es baja. En la medición dinámica, las características de respuesta deben basarse en las características de la señal (estado estable, aleatorio, etc.) para evitar errores excesivos.

4. rango lineal: el rango lineal del sensor se refiere al rango en el que la salida es proporcional a la entrada. En teoría, dentro de este rango, la sensibilidad se mantiene en un valor fijo, y cuanto más amplio sea el rango lineal del sensor, mayor será su rango de medición y garantizará una cierta precisión de medición. Al seleccionar el sensor, cuando se determina el tipo de sensor, primero depende de si su rango cumple con los requisitos. Pero en realidad, la lineal que ningún sensor puede garantizar, su lineal también es relativa. Cuando la precisión de medición requerida es relativamente baja, los sensores con menos error no lineal pueden considerarse aproximadamente lineales dentro de un cierto rango, lo que traerá una gran comodidad a la medición.

5. estabilidad: después de un período de uso del sensor, su capacidad de mantener un rendimiento inmutable se llama estabilidad. Los factores que afectan la estabilidad a largo plazo del sensor, además de la estructura del propio sensor, son principalmente el entorno de uso del sensor. Por lo tanto, para que el sensor tenga una buena estabilidad, el sensor debe tener una fuerte adaptabilidad ambiental. Antes de seleccionar el sensor, se debe investigar su entorno de uso y seleccionar el sensor adecuado en función del entorno de uso específico, o tomar las medidas apropiadas para reducir el impacto ambiental. En algunas ocasiones que requieren que los sensores se utilicen durante mucho tiempo y se reemplacen o calibran fácilmente, los requisitos de estabilidad de los sensores seleccionados son más estrictos y deben ser capaces de resistir pruebas prolongadas.

6. precisión: la precisión es un indicador importante de rendimiento del sensor y es un eslabón importante relacionado con la precisión de medición de todo el sistema de medición. Cuanto mayor sea la precisión del sensor, más caro será su precio, por lo que la precisión del sensor está bien siempre que cumpla con los requisitos de precisión de todo el sistema de medición, sin tener que seleccionarlo demasiado alto, por lo que se pueden seleccionar sensores más baratos y simples entre los muchos sensores que cumplen con la misma medición. Si el propósito de la medición es un análisis cualitativo, se puede seleccionar un sensor con alta precisión de repetición, y no se debe seleccionar un sensor con alta precisión de medición; Si se trata de un análisis cuantitativo de los valores de medición que deben obtenerse, es necesario seleccionar sensores con un nivel de precisión que cumplan los requisitos. Para algunas ocasiones especiales de uso, si no se puede seleccionar el sensor adecuado, es necesario diseñar y fabricar el sensor por sí mismo, y el rendimiento del sensor casero debe cumplir con los requisitos de uso.

(2) termómetro:

1. resistencia térmica: la resistencia térmica es un detector de temperatura comúnmente utilizado en Zui en la zona de temperatura media y baja. Sus principales características son alta precisión de medición y rendimiento estable. Entre ellos, la precisión de medición de la resistencia térmica de platino es alta en zui, no es ampliamente utilizada en la medición industrial de la temperatura, y se convierte en un medidor de referencia estándar.

① principio y material de medición de temperatura de Resistencia térmica: la medición de temperatura de resistencia térmica se basa en la característica de que el valor de Resistencia del conductor metálico aumenta con el aumento de la temperatura. La mayoría de las resistencias térmicas están hechas de materiales metálicos. actualmente, las aplicaciones de Zui son platino y cobre. además, ahora se ha comenzado a fabricar resistencias térmicas con rodio, níquel, manganeso y otros materiales.

② composición del sistema de medición de temperatura de Resistencia térmica: el sistema de medición de temperatura de resistencia térmica generalmente consta de Resistencia térmica, cables de conexión y medidores de visualización de control de temperatura digital. Hay que tener en cuenta dos puntos: "la resistencia térmica y el número de índice de la tabla de visualización de control de temperatura digital deben ser consistentes; para eliminar el impacto de los cambios en la resistencia de los cables de conexión, se debe adoptar el método de conexión de tres cables".

2. resistencia térmica: resistencia térmica ntc, con características de pequeño tamaño, alta precisión de prueba, velocidad de reacción rápida, estabilidad y fiabilidad, resistencia al envejecimiento, intercambiabilidad y buena consistencia. Ampliamente utilizado en aire acondicionado, equipos de calefacción, termómetros electrónicos, sensores de nivel, electrónica automotriz, calendario electrónico y otros campos.

3. termómetros: los termómetros son uno de los componentes de detección de temperatura comúnmente utilizados en Zui en la industria. Sus ventajas son:

① la precisión de medición es alta. Debido a que el termómetro está en contacto directo con el objeto medido, no se ve afectado por el medio intermedio.

② el alcance de la medición es amplio. Los termómetros comunes se pueden medir continuamente desde - 50 ~ + 1600 ℃, y algunos termómetros especiales Zui son bajos - 269 ℃ (como el hierro dorado, el níquel y el cromo), y Zui puede alcanzar + 2800 ℃ (como el tungsteno y el renio).

③ la estructura es simple y fácil de usar. Los termómetros suelen estar compuestos por dos tipos diferentes de alambres metálicos, y no están limitados por el tamaño y el principio, y hay casquillos protectores fuera, que son muy convenientes de usar.

(1) principios básicos de la medición de la temperatura por termómetros

Los conductores de dos materiales diferentes o semiconductores a y B se soldan para formar un circuito cerrado. Cuando hay una diferencia de temperatura entre los dos puntos persistentes 1 y 2 de los conductores a y b, se produce una fuerza eléctrica entre los dos, formando así una corriente eléctrica del tamaño de un circuito, un fenómeno llamado efecto termoeléctrico. Los termómetros utilizan este efecto para trabajar.

(2) tipos de termómetros

Los termómetros comunes se pueden dividir en dos categorías principales: termómetros estándar y termómetros no estándar.

Los termómetros estándar se refieren a los termómetros cuyas normas nacionales estipulan la relación entre su potencial térmico y la temperatura, los errores permitidos y los termómetros estándar unificados, que tienen instrumentos de visualización compatibles con ellos para su selección.

Los termómetros no estandarizados no son tan buenos como los termómetros estandarizados en el rango de uso o el orden de magnitud, y generalmente no hay un medidor de indexación unificado, que se utiliza principalmente para la medición en algunas ocasiones especiales.

Desde el 1 de enero de 1988, todos los termómetros y resistencias térmicas se han producido de acuerdo con las normas IEC en china, y los siete termómetros estandarizados s, b, e, k, r, J y T son termómetros de diseño unificado en china.

(3) compensación de temperatura en el extremo frío del termómetro

Debido a que los materiales de los termómetros son generalmente más valiosos (especialmente cuando se utilizan metales preciosos), y la distancia entre el punto de medición de temperatura y el instrumento es muy larga, para ahorrar materiales de los termómetros y reducir costos, generalmente se utilizan cables de compensación para extender el extremo frío (extremo libre) del termómetro a la Sala de control con temperatura relativamente estable y conectarse al terminal del instrumento. Hay que señalar que el efecto del cable de compensación del térmica solo sirve para extender el termoeléctrico, haciendo que el extremo frío del térmica se mueva al terminal del instrumento en la Sala de control, y no elimina por sí solo el impacto de los cambios de temperatura en el extremo frío en la medición de la temperatura y no desempeña un papel de compensación. Por lo tanto, es necesario utilizar otros métodos de corrección para compensar el impacto de la temperatura en el extremo frío T0 = 0 ℃ en la medición de la temperatura. Al usar el cable de compensación del par térmico, se debe prestar atención a la coincidencia del modelo, La Polar no se puede conectar incorrectamente, y la temperatura del cable de compensación y el extremo de conexión del par térmico no puede exceder los 100 grados celsius.

4. ocho avances en el campo del control de temperatura en China

Los instrumentos de China han seguido el ritmo del desarrollo en la realización de la miniaturización, la digitalización, la inteligencia, la integración y la red, y han intensificado los esfuerzos de desarrollo, desarrollo e industrialización con partes independientes de propiedad intelectual, y han logrado avances notables. Entre ellos, los principales avances científicos y tecnológicos que vale la pena proponer incluyen principalmente los siguientes ocho aspectos:

1. los instrumentos y sistemas avanzados de automatización industrial han logrado una integración modular y totalmente digital, alcanzando los requisitos de industrialización y se utilizan ampliamente en los campos del acero, la electricidad, el carbón, la química, el petróleo, el transporte, la construcción, la defensa nacional, los alimentos, la medicina, la agricultura y la protección del medio ambiente, dando un paso sólido hacia la propiedad intelectual independiente.

2. el nivel de investigación e industrialización de la serie inteligente de instrumentos de prueba y sistemas de prueba automática ha mejorado considerablemente, y se han establecido sistemas de prueba automática en diversas industrias, como pruebas aeroespaciales, pruebas de productos mecánicos y eléctricos, pruebas de electrodomésticos, monitoreo sísmico, detección meteorológica y monitoreo ambiental. El nivel general alcanzó el nivel de * productos, mientras que el precio de venta fue significativamente menor que el de los productos extranjeros.

3. el desarrollo exitoso y la producción en masa del analizador de red vectorial de ondas milimétricas de microondas marcan que China se ha convertido en el segundo país después de los Estados Unidos en producir tales instrumentos de alta precisión.

4. se han desarrollado nanoinstrumentos de medición y control y microinstrumentos con sus propias características, y la preparación direccional de nanotubos de carbono y la detección de propiedades estructurales y físicas ocupan un lugar mundial.

5. completar el estándar cuántico eléctrico completo y el dispositivo estándar nacional de energía eléctrica de nivel 1,5 × 10 - 5, para que el estándar de medición eléctrica de China esté en un nivel avanzado.

6. se han llevado a cabo investigaciones sobre instrumentos científicos con derechos de propiedad intelectual independientes, lo que ha mejorado el nivel general de los instrumentos científicos en china.

7. se ha establecido un mecanismo de desarrollo que combina la industria, la Universidad y la investigación, y se han ampliado las áreas de aplicación de instrumentos científicos, como el desarrollo de instrumentos espectrales para billetes aduaneros antifalsificación exitosos. después de la promoción aduanera nacional, se incautaron un total de 54.000 millones de yuanes de billetes falsos, recuperando enormes pérdidas económicas para el país. El * de los instrumentos científicos nacionales aumentó del 13% durante el período del "octavo plan quinquenal" al 25% al final del "noveno plan quinquenal".

8. el sistema de tratamiento oncológico de ultrasonido enfocado de alta intensidad se ha desarrollado con éxito y se ha producido en masa, y los instrumentos médicos de ultrasonido tienen ventajas en el tratamiento no invasivo de tumores.

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