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如何正确测量温度?(一)

2020.10.12

温度

对我们而言,温度是最重要的物理量之一,同时也是日常生活中最熟悉的物理量之一。

人们都清楚地懂得热和冷是什么,而天气预报会告诉我们每天预测的温度。许多机械过程都会产生热量(加热、内燃机和化学反应等)。

这意味着温度测量也是最常见的测量任务之一。不论是在工业过程(过程温度)、食品(生产、运输、储存或服务)、空调技术、汽车行业还是在医疗等领域。

温度是什么?

组成物质和材料的基本粒子会在它们的静止点周围振动。 温度是用来测量这种运动的强度的指标,它是系统中的粒子的动能。高强度的运动会带来较高的温度,而低强度的运动会产生较低温度。在一个温度水平上,这种运动会变为静止。这个温度就是绝对零度。它是-273.15摄氏度。

测量参数温度的物理原理

当物理学家谈到温度时,他们指的是物体内固有的能量。由于物体原子或分子的随机运动,这种能量得以在物体内积蓄。如果粒子移动得更快,那么温度会升高。因此温度是状态变量。 温度与质量、热容量等参数一起描述了物体的能量含量,或者,如在物理学中经常表达的那样,系统的能量含量。

或者,更简单地说:

·传入热能导致粒子运动速度增加:温度升高

·传入热能导致粒子运动速度降低:温度降低

当物体不再含有任何热能时,它的分子就会静止不动。实际上,这种状态是无法实现的。这种状态被称为绝对零点,因为已经没有能量比之更少的状态了。绝对零点被赋值为0 K(开尔文)。 因此,开尔文温度始终是一个正面参数。

温度可以直接以能量单位测量。然而,以度为单位的温度表达具有悠久的传统,并且以物理学为基础。出于实际原因,这就是为什么温度至今仍以度为单位。

请注意:

温度以开尔文(K)表示,日常以摄氏度(℃)或华氏度(℉)(在美国和其他地方)表示。在专业领域中,温度差异始终以开尔文为参考。

转换系数:1Ko1℃ = 9/5℉

根据DIN 1345的转换公式:

tC = 5/9(tF-32) = TK-273.15

TK = 273.15 + tC

tF = 1.8 tC + 32

如何测量?

如何设置测量设备?

1. 探头:包含传感器。针对不同的应用有不同的探头设计。

2. 带传感器的探头轴:将物理测量值转换为电信号。

3. 连接电缆:连接测量仪器和探头(传感器)。

4. 测量仪器:将探头信号转换为显示值(AD转换)。

5. 分辨率:测量参数的最小显示单位。

分辨率

在这个例子中,显示器显示22.3℃,即分辨率为0.1℃。如果显示22.34℃,分辨率将为0.01℃。在数字仪器中,显示屏中的上一个位置可以跃迁+/- 1个单位。这个最小的单位称为数位。

示例:显示22.3℃

显示-1位22.2℃;显示+1位22.4℃。

测量仪器的分辨率越差,数位跃迁对测量仪器精度的影响就越大。

传感器:它是如何运作的?

选择正确的传感器可确保测量结果的准确性。但是,没有任何传感器能十全十美:

测量范围广通常意味着精度有限。

特别是,快速探头通常不适合日常的艰苦测量工作。

设计决定哪种探头最适合哪种测量任务。


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