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在一些化學、能源、材料等方面的研究時，為了準確計算能源損耗或達到實驗的目的，會涉及到表面測溫，今天在這里簡單我們簡單聊一聊表面溫度怎樣準確測量。

 

一、表面測溫的原理基礎(chǔ)

 

在眾多測溫方式中，接觸性測溫方式，測溫的準確度更高，應(yīng)用更廣泛。對于表面測溫，接觸法測量溫度表面溫度時，測溫傳感器與表面接觸后，物體表面的溫度等溫線會被破壞，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。表面物體的厚度遠大于表面的面積，因而可以認為一個半無界的表面，表面溫度θ t 被一個裸平板測量端的表面溫度計——熱電偶或熱電阻，與表面接觸來測量溫度。在接觸溫度計的影響下（如圖1 中右圖所示），原來在固體中的等溫線（如圖1 中左所示）被擾動變形。另外假定被測表面和周圍氣體介質(zhì)間的熱傳遞是通過對流和傳導進行的，由于溫度計的安裝，氣體等溫線在溫度計周圍變形。

圖1 接觸法測表面溫度的等溫線圖

二、表面溫度測量的誤差Δθ

 

表面溫度測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溫溫度計熱導率的不同，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后對于原始溫場的破壞、歪曲而引起的誤差；

二部分表面溫度的測量設(shè)備與被測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的結(jié)構(gòu)和不同設(shè)計，溫度計的感溫點與真正需要測溫的實際溫度點總存在一個距離，由此而引起的誤差。

若要降低表面溫度測量的誤差，可通過增大感溫元件的接觸面積、選用導熱率大的材料及縮短溫度計的感溫點到測溫表面之間的距離來實現(xiàn)。

 

三、表面溫度的準確測量

 

1.鎧裝鉑電阻溫度測溫

 

采用專門設(shè)計的測溫結(jié)構(gòu)，與鎧裝鉑電阻溫度計搭配使用進行測溫，如圖2所示。

圖2 管壁結(jié)構(gòu)測溫示意圖

圖2中整塊測溫結(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，兩處存在導熱膠，一處是為了讓管壁和測溫結(jié)構(gòu)之間處于良好導熱狀態(tài)，一處是為了讓鉑電阻溫度計和測溫結(jié)構(gòu)處于良好導熱狀態(tài)；另外油漆的作用是使測溫結(jié)構(gòu)與外界空氣處于絕熱狀態(tài)，避免外界空氣對測溫產(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)計合適的測溫結(jié)構(gòu)來幫助客戶達到表面準確測溫。

 

2.薄膜鉑電阻測溫

 

采用薄膜式鉑電阻溫度計，直接將薄膜式鉑電阻溫度計貼在管壁上進行測溫，如圖3所示。

圖3 薄膜式鉑電阻溫度計測溫示意圖

 

在管壁上涂上導熱膠，將薄膜式鉑電阻溫度計貼在管道側(cè)壁上進行測溫，如圖3所示。這種管壁測量方法簡單、便捷，可以比較快捷的反應(yīng)出管壁上的溫度。針對表面測溫，XIATEXH開發(fā)的薄膜鉑電阻T7000系列，溫度范圍-50℃到150℃，準確度0.05℃，結(jié)合T1000測溫儀，可使測溫結(jié)果準確度高達0.05℃。

 

 

3.磁性鉑電阻測溫

 

若是含鐵材料，可以選用磁性鉑電阻來測溫，利用磁鐵的吸附功能，在測溫表面建立等溫塊，從而進行溫度測量。XIATECH開發(fā)的T9000系列磁鐵吸附性鉑電阻，測溫準確度0.05℃，是含鐵材料表面測溫的優(yōu)先選擇。