温度测量技术

在油气、水及污水处理、制药、食品饮料和电力行业，温度测量需要与物体的状态无关，这对于流不同类型用来测量液体、气体和固体温度的工业用温度测量仪表有不同的类型。

在油气、水及污水处理、制药、食品饮料和电力行业，温度测量需要与物体的状态无关，这对于流不同类型用来测量液体、气体和固体温度的工业用温度测量仪表有不同的类型。主要包括如下几种程检测是非常重要的。测量的准确度对工厂的正常运营十分关键。

为了确定设备装载物品或者是流经设备物品的温度，温度测量设备通常是大型控制回路的一个组成部分。这种仪表系统的目标是监视并控制液流。在此情况下，温度测量的作用自然就是监视并将流体的温度控制在设计要求之内。

通常，温度测量回路中会使用计算，执行包括数据收集与传输、海量数据存储、显示、报警和控制等功能。这种计算智能对温度测量仪表的制造商提出了更高的要求。

不同类型
用来测量液体、气体和固体温度的工业用温度测量仪表有不同的类型。主要包括如下几种：

充液玻璃

这种温度计包括一个带有细管的玻璃泡，特点是可靠并且价格低廉。温度变化的时候，玻璃泡中的液体会流入细管形成细线，就可以根据细线的长度测量现在的温度。液体上方的空间充满了该种液体的饱和蒸汽。

通常可以使用该种温度计的液体包括：
戊烷， 测量温度- 2 0 0 到2 0 ℃ ； 酒精， - 1 1 0 到5 0 ℃ ；
甲苯，-70到100℃；汞（真空状态），-35到280℃；汞（充气状态），-35到750℃。有时，可以通过加压扩大液体的测量范围。

制造充液玻璃温度计所使用材料的厚度，通常会影响到反应时间。为了提高精确度，需要材料具有极佳的热传导性，液体具有很高的热膨胀系数，还必须要考虑线性膨胀。

双金属式

双金属式温度计包括由两种不同金属组成的金属线。一起连接在指示器上的两种金属的热膨胀系数要不同。因为膨胀率不同，双金属就会出现弯曲，从而指示温度变化。金属线的一端连接箱体，而另一端连接指示器。

金属线可以使用铆接的方式，但是更常见的做法是缠绕和焊接。为了获得较大的弯曲度，会特意将双金属先做成螺旋状。这种温度计可以有不同的设计方案，比如锥形螺旋、圆柱形螺旋、平面螺旋以及平面和圆柱体组合螺旋方式。为了提高精度，双金属式温度计必须要进行校准，或者要与受控的传统运行温度接近。

尽管这类设备的便携性很好，也不需要电源，但是它们通常没有热电偶或者RTD那么精确。双金属式温度计可以用来监控温度的相对变化，以及炼油、高温加工电阻线加热器等场合，它还用在调配槽当中。

热电偶

这是一种可以对温度进行直接电子监控的温度测量技术。一个热电偶包括两根在一端相连的使用不同金属材料的导线。导线的金属材料可以是合金也可以是纯金属，而测量的原理是：当两种不同金属发生接触的时候，产生的热电压不同。

针对不同的应用场合和温度限制，热电偶的组成材料也不尽相同，可以选择的包括：铜/铜镍合金（康铜）、镍铬合金/铝镍合金、铂/铂铑合金以及铁/康铜。

为了获得高精度，用于流程测量的热电偶必须借由套管进行保护。由于使用套管存在热接触，在热电偶和套管间需要进行物理导热，或者也可以使用热导润滑剂。在低温应用的场合，必须要极度小心，减少潮湿的影响。因为热电偶可以测量的温度范围很广，它已经被使用在锅炉、盐浴池、热处理、软化金属、陶瓷加工等多种场合。

红外线

红外线（IR）温度计采用的一种非接触式的温度测量，同样有着很多工业应用。它们可以通过探测物体表面的辐射量测量温度。合理使用红外线温度计，需要考虑被测表面的辐射率。

大部分基本型的红外线温度计设计，包括一个镜头可以将红外线能量聚焦到探测器上，然后探测器再将能量转化为电子信号，在经过周边温度变化的补偿之后在温度单元上显示。因为可以在不接触的情况下测量物体温度，红外线传感器在那些热电偶或者替他探针型传感器无法使用或者无法提供精确数据的场合得心应手。不发生接触在食品行业尤为重要。

电阻式（RTD）

电阻式温度计，或者称为RTD（电阻式温度设备），工作原理是材料的电阻随着温度发生改变。铂、镍和铜通常是RTD的主要制造材料，因为这些金属的电阻随温度变化较大。

RTD的应用通常在那些对于响应速度和准确度要求比热电偶高的场合。RTD相对较高的电力输出，也使其可以与指示器、控制器、记录仪等设备直接连接。某些情况下，RTD的经济性也要好于热偶，这是因为延伸线的材质是铜，费用不能随意忽略。此外，RTD的参考温度源也不需要进行校准。

选择方法
为了保证效率，同时延长温度计的服务寿命，必须要使用合理的选择方法。事实上，选择不合理被认为是测量失效主要的原因。而测量失效会造成工厂相当长时间的停工。在坏的情况，选择不合理的温度计可能在出现温度过高或者过低的时候不能进行警示，对于工厂安全造成恶劣的影响，也可能会损坏昂贵的设备。

为了提高温度计的运营效率、延长服务寿命，用户需要遵循如下一些基本的选择原则：

(1) 精度
精度指的是测量设备读数对于被测数量实际值的贴近度，对于保证流程效率非常关键。通常，精度可以用全刻度输出或者读数的百分比来表示。精度规范可能会产生误导，因为它经常是由OEM针对理想的边际情况而设定的。然而在实际工作当中，与理想状态之间存在偏差是非常普遍的现象，因此必须要对仪表的精度进行额外的界定。另外，还需要明确精度是基于测量值（估值的百分比）还是范围极值。

2) 流程介质
在选择安装温度计的时候，必须要考虑设备与介质的兼容性。否则，就很有可能发生腐蚀、磨损之类的事情。腐蚀会引起仪表失效，可能会对工厂人员和设备的安全造成影响，也可能会对环境有所伤害。与之类似的是，一些流体从化学角度看是无毒的，但是一旦存在另外一些物品（可能仅仅是污染），这些流体可能会有较强的腐蚀性。因此，必须要小心再小心。在元件制造非常复杂和困难的场合，可能需要的原料种类必须要进行限制。如果一台温度计发现与介质不兼容，然后将它放到另一种与前一种液体不兼容的介质当中，这时就可能会造成流程介质的污染，甚至可能会引起爆炸。在第一种介质中温度元件的腐蚀，可以造成在第二种介质过早出现失效。

因此，不建议将温度计从一个应用转移到另外一个。然而，如果一定要这么做的话，必须保证前后两种介质兼容。如果要了解更多防腐蚀方面的信息，请参考NEMA-12规范。

(3) 温度范围
测量范围是一项关键的选择指标，因为它规定了仪器可以检测的高和低的温度。所以，任何不能满足温度范围要求的仪器都不能使用。举例来说，热电偶的工作区间是-200到1600℃。

(4) 工厂经验
一家工厂正在使用相同或者类似温度计的经验，也是选择使用哪一种仪器非常好的理由。用户应该能够评价工厂的生命周期成本、维护和变更难易度等这些历史记录。需要注意的是，在这种阶段，温度计制造商的经验并不会影响温度计设计使用的决策。