熱時(shí)間系數(shù)與NTC甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的實(shí)用研究技巧

熱時(shí)間常數(shù)與溫度傳感器甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的關(guān)系

    在本文中，我們上海自動(dòng)化儀表三廠(chǎng)將分解熱時(shí)間常數(shù)和NTC

甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯之間的關(guān)系。我們還將介紹選擇合適的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的重要性，該甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的特性將為您的應(yīng)用產(chǎn)生正確的熱時(shí)間常數(shù)。在本文的下面，我們展示了一種測(cè)量熱時(shí)間常數(shù)的方法; 運(yùn)行兩個(gè)測(cè)試，然后顯示結(jié)果。

    什么是熱時(shí)間常數(shù)

    熱時(shí)間常數(shù)簡(jiǎn)單地說(shuō)，在零條件下，是甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯溫度傳感器改變初始體溫和最終體溫之間總差值的63.2％所需的時(shí)間; 當(dāng)受到階躍函數(shù)溫度變化時(shí)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它代表了熱電阻恢復(fù)高達(dá)50％初始電阻所需的時(shí)間。

    測(cè)量熱時(shí)間常數(shù)時(shí)，需要應(yīng)用溫度變化。但是，如果這種變化太慢，你只會(huì)測(cè)量環(huán)境變化率; 不是甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯對(duì)變化做出反應(yīng)。因此，盡可能接近瞬間使用溫度變化非常重要。

    熱時(shí)間常數(shù)與甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯有什么關(guān)系

    熱時(shí)間常數(shù)是熱電阻的基本特性，響應(yīng)時(shí)間將根據(jù)所選擇甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯而變化。由于不同的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯具有不同的熱時(shí)間常數(shù)值，因此每個(gè)甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯將產(chǎn)生不同的熱時(shí)間常數(shù)以及不同的響應(yīng)時(shí)間。

    熱電阻越大; 響應(yīng)時(shí)間越慢。因此，它越小，響應(yīng)時(shí)間就越快。

    因此，在為應(yīng)用選擇甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯時(shí)，應(yīng)考慮以下因素;

    使用的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的類(lèi)型;

    滿(mǎn)足您的應(yīng)用要求所需的響應(yīng)時(shí)間。

    您可以看到此信息將如何影響與您的應(yīng)用程序相關(guān)的結(jié)果。最后，如果您選擇合適的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯，您的結(jié)果將是積極的。但是，如果選擇錯(cuò)誤的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯，可能會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間太快或太慢。

    無(wú)論哪種方式，反響都可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障。因此，您可能會(huì)遇到系統(tǒng)停機(jī)以及由于您可能必須進(jìn)行的任何修改而增加的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

    如何測(cè)量熱時(shí)間常數(shù)？

    我們知道熱時(shí)間常數(shù)表示為絕對(duì)時(shí)間。而且，測(cè)量熱時(shí)間常數(shù)顯然是熱電阻選擇過(guò)程中的關(guān)鍵因素。雖然有多種測(cè)量方法，但在比較不同甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的熱時(shí)間常數(shù)以獲得正確結(jié)果時(shí)，在每個(gè)器件上使用相同的方法非常重要。

    例如，假設(shè)您測(cè)量了一個(gè)溫度變化為0-100°C的熱電阻，并測(cè)量了另一個(gè)0-50°C的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯。因?yàn)闊釙r(shí)間常數(shù)背后的驅(qū)動(dòng)力是溫差; 您測(cè)量的第一個(gè)甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯將具有更短的測(cè)量和更快的響應(yīng)時(shí)間。

    有幾個(gè)變量會(huì)影響熱時(shí)間常數(shù)，例如：

    甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的質(zhì)量。

    甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的形狀（表面積與體積）。

    用于封裝的灌封材料。

    外殼包圍甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯。

    “環(huán)境”的性質(zhì) - 熱電阻工作的氣體或液體，以及;

    用于測(cè)量熱時(shí)間常數(shù)的方法。

    燒結(jié)還通過(guò)封閉不同氧化物顆粒之間的孔來(lái)影響電阻溫度曲線(xiàn)的電阻率和斜率以及穩(wěn)定性。

    如果我們比較不同的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯材料，那么材料的比熱，以及溫度系數(shù)，正面或負(fù)面，也會(huì)產(chǎn)生影響。在上海儀表三廠(chǎng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，這不是一個(gè)因素，因?yàn)樵搱F(tuán)隊(duì)測(cè)量的所有裝置都含有燒結(jié)金屬氧化物（NTC）材料。點(diǎn)擊了解有關(guān)四種最常見(jiàn)溫度傳感器的更多信息并探索您的選擇。

    測(cè)量方法的一個(gè)例子

    測(cè)量熱時(shí)間常數(shù)的一種方法是將甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯放置在環(huán)境溫度的靜止空氣中，然后使用足夠的電壓甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯使體溫升高到環(huán)境溫度以上。保持電源電壓，直到甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯在高溫下達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，即觸發(fā)定時(shí)器時(shí)。

    一旦你觸發(fā)了定時(shí)器，你就會(huì)監(jiān)測(cè)甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的體溫，直到它冷卻到較高溫度和環(huán)境溫度之間的溫差的63.2％，此時(shí)，你停止定時(shí)器。經(jīng)過(guò)的時(shí)間等于熱時(shí)間常數(shù)和響應(yīng)時(shí)間。

    下面的圖表顯示了熱時(shí)間常數(shù)如何測(cè)量從冷到熱，然后從熱到冷的63.2％的響應(yīng)。

   上海儀表三廠(chǎng)的團(tuán)隊(duì)希望將這種方法用于測(cè)試，因此他們創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)并測(cè)試了兩種類(lèi)型的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯。

    芯甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯片，它影響質(zhì)量和形狀，并改變傳感器本身。

    封裝的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯，可改變甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯周?chē)牟牧稀?/span>作為測(cè)試的一部分，該團(tuán)隊(duì)使用了斷頭臺(tái)測(cè)試儀。它得名，因?yàn)樗_實(shí)像斷頭臺(tái)。他們用它來(lái)提供將甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯固定在空中所需的支撐。然后空氣成為承載起始或環(huán)境溫度的第一種介質(zhì)。連接可用于加載甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯，并且在測(cè)試開(kāi)始時(shí)，它們將甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯釋放到液體中。在這種情況下，他們?cè)谑芸販囟认率褂玫V物油; 不同于氣溫。該團(tuán)隊(duì)將以下內(nèi)容視為測(cè)量過(guò)程的一部分：

    他們進(jìn)行測(cè)量的環(huán)境。

    環(huán)境中的氣體或液體流動(dòng)，通過(guò)將熱量導(dǎo)向或遠(yuǎn)離被測(cè)甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯，直接影響測(cè)量。

    溫度變化：

改變單個(gè)環(huán)境的溫度將花費(fèi)太長(zhǎng)時(shí)間，人為地延長(zhǎng)測(cè)量的熱時(shí)間常數(shù)。為了模擬盡可能接近瞬時(shí)變化，在兩個(gè)不同溫度下使用兩種介質(zhì)，然后將甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯從一個(gè)插入另一個(gè)中，效率更高。與熱時(shí)間常數(shù)（毫秒對(duì)秒）的值相比，甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的前沿和后沿接觸新介質(zhì)之間的時(shí)間的微小差異將是無(wú)關(guān)緊要的。

    傳感器“加載”，表示當(dāng)時(shí)攜帶的電流。

    該團(tuán)隊(duì)仔細(xì)控制了這種測(cè)量技術(shù)，以確保測(cè)量的熱時(shí)間常數(shù)的差異僅反映甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯的差異，而不會(huì)因測(cè)試變化而污染測(cè)量值。

    在釋放之前，甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯必須在空氣中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。另外，浸泡時(shí)間必須考慮由負(fù)載電流引起的自加熱。所以，協(xié)議將是：

    讓兩個(gè)環(huán)境溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。加載設(shè)備，使其同時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

    達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，即可開(kāi)始測(cè)量。

    將設(shè)備釋放到測(cè)試介質(zhì)中。

    響應(yīng)是在溫度變化時(shí)測(cè)量的。

    測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

    該團(tuán)隊(duì)首先比較了兩種不同芯片尺寸的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯。一個(gè)芯片質(zhì)量是另一個(gè)芯片質(zhì)量的十倍。他們將每個(gè)熱電阻從25°C的空氣中投入0°C的礦物油中。

正如團(tuán)隊(duì)所預(yù)期的那樣，較大的質(zhì)量需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)冷卻，從而導(dǎo)致更長(zhǎng)的熱時(shí)間常數(shù)。轉(zhuǎn)換結(jié)果如下圖3所示。

接下來(lái)，使用包含相似質(zhì)量的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯測(cè)試兩種不同類(lèi)型的封裝熱電阻。一個(gè)玻璃封裝的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯; 另一個(gè)甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯封裝在黑色環(huán)氧樹(shù)脂中。進(jìn)行兩次測(cè)試以指示冷卻和加熱，結(jié)束溫度分別為9℃和41℃。

    響應(yīng)測(cè)試的結(jié)果表明玻璃是比環(huán)氧樹(shù)脂更好的熱導(dǎo)體。

    團(tuán)隊(duì)執(zhí)行的響應(yīng)時(shí)間測(cè)試; 強(qiáng)調(diào)必須解甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯決的結(jié)構(gòu)和所用的測(cè)試方法，以確保達(dá)到預(yù)期的效果。

    為什么熱時(shí)間常數(shù)是一個(gè)關(guān)鍵因素？

    防火

    為了證明這個(gè)指標(biāo)的重要性; 該團(tuán)隊(duì)決定為火災(zāi)探測(cè)電路提供示例設(shè)計(jì)。這里的關(guān)鍵問(wèn)題是，當(dāng)它變熱時(shí)，甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯需要多長(zhǎng)時(shí)間才能確定存在問(wèn)題并發(fā)出警報(bào)？該延遲是熱時(shí)間常數(shù)的直接函數(shù)。

使用NTC甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯檢測(cè)溫度的火警電路示意圖

    如果溫度上升時(shí)電阻下降（負(fù)系數(shù)），則分壓器點(diǎn)向上移動(dòng)約1.4 V.晶體管將打開(kāi)并發(fā)出警報(bào)。熱時(shí)間常數(shù)決定了電路響應(yīng)所需的時(shí)間。在熱量仍然存在的情況下，實(shí)際實(shí)施可能需要一種方法來(lái)使警報(bào)靜音。

    甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯在該電路中的作用是分壓器中的上電阻。在這種情況下，您需要使用具有負(fù)溫度系數(shù)的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯; 溫度升高時(shí)電阻降低的電阻。隨著上電阻減小，分壓電壓上升，最終通過(guò)晶體管導(dǎo)通。

    當(dāng)火勢(shì)迅速升級(jí)時(shí)，秒鐘很重要。使用錯(cuò)誤的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯會(huì)使生命或財(cái)產(chǎn)處于危險(xiǎn)之中。在諸如此類(lèi)的應(yīng)用中，您將選擇具有低熱時(shí)間常數(shù)的甘霹低溫測(cè)量熱電阻芯。