温度测量

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温度测量仪表

Endress+Hauser提供种类齐全的温度传感器、温度计及配套部件（例如可选多种过程连接和延长颈/延伸段的保护套管、表头、变送器、测温芯子和其他附件），满足各种过程行业的需求。

温度计和温度变送器

我们拥有广泛的产品组合，提供全球通用的标准化温度计，用于在各类过程行业的工业和卫生应用场合进行温度测量。凭借以客户为中心的卓越创新能力，我们提升了装置可用性、效率和安全性。我们的产品通过国际测试与认证，可确保无缝集成、使用便捷且性能持久可靠。

我们的温度计与Endress+Hauser变送器搭配使用，应用广泛，可满足各行各业的测温需求。温度计可选不同外壳类型、多种数字量与模拟量输出信号以及多项认证，确保用户做出合适的选择，满足不同控制系统的要求。

优势

通过多项认证，保证装置安全性和可靠性：国际计量认证、防爆认证、功能安全认证等
无缝系统集成：从模拟量到数字量输出，支持所有常用通信协议
更低使用成本：轻松完成从安装到维护的系列操作，使用寿命长
更高效率和安全性：精准可靠的测量性能，种类广泛的认证，以客户为中心的创新力
高装置生产力和可用性：采用可靠精准的传感器技术，标定可溯源且满足认证要求
全球服务网络：从仪表到技术支持、服务与解决方案

了解温度传感器及其测量原理

什么是温度计？过程自动化领域使用的温度计有什么特别之处？

温度计是用于测量温度的仪表。温度测量在科学与日常生活中至关重要，从烹饪到天气预报都离不开它。而温度也是过程行业中最常测量的参数，与过程安全、效率和成品质量息息相关。

温度传感器及其测量数据是众多工业过程中的决定性因素，因此必须确保仪表的可靠性和精度。出于多种原因，日用标准温度测量仪表与工业温度传感器之间并无可比性。

红外温度计能够探测物体发出的红外辐射，在一定距离外测量温度。材质和表面属性等因素会影响红外发射率，进而影响测量精度。因此在严苛和多变工况中会导致测量结果不准确。此外，在工业过程中，测量变量通常是指管道或容器中的介质温度，而非通过红外测量原理探测的表面温度。
家用温度计通常利用封装在细玻璃管内的液体遇热膨胀的特性显示温度变化。水银是液体温度计中最常用的材料之一。鉴于水银的不稳定性和高污染风险，此类温度计不适合恶劣工况和高压工业环境。
带数字显示屏的电子温度计广泛用于便携式设备或测量室内温度。它们可以监测体温和环境温度，提供健康监测和环境感知参数。此类温度计使用成本低且结构紧凑，但无法满足工业应用对测量精度、耐用性和长期稳定性的要求。

因此，在工业过程中建议使用热电阻（电阻温度检测器）或热电偶温度传感器。它们能够在严苛工况下精准可靠地测量管道或储罐内的温度。

温度测量有哪些不同的单位？

最常用的三种温度测量单位分别是摄氏度、华氏度和开氏度。摄氏度是公制单位，而华氏度是英制单位。如需将摄氏度换算为华氏度，将摄氏温度乘以1.8，然后加上32即可。例如：水的沸点为100摄氏度，相当于212华氏度。开氏温标不使用“度”的概念，而是直接以开尔文（K）作为测量单位。摄氏温标和华氏温标最常用于温度测量，开氏温标则常用于科研领域或温差指示。

过程温度测量仪表有哪些类型？

侵入式温度计（直接接液）

最快速且精准的测量方式是将不带保护套管的侵入式温度计直接安装在管道和容器中，直接接液测量。然而，这在许多应用场合不具备可行性且存在诸多不足。例如，在拆卸或更换温度计时，必须中断过程，并且可能需要排空管道。此外，直接安装存在污染与快速磨损风险，特别是温度计暴露于腐蚀性或磨损性介质等严苛工况的情况下。

侵入式温度计（带保护套管）

使用带保护套管的温度计进行侵入式测量时，无需中断过程即可更换温度传感器。如果所选保护套管材质和结构符合过程要求，则可保证温度计具有较长的使用寿命。但是，保护套管会引发流态扰动，进而导致管道内部压损。此外，保护套管较易磨损，需要定期维护，必要时还需要更换保护套管，特别是在严苛工况中使用时。与直接接液的温度计相比，使用保护套管会使温度计的响应速度变慢。

非侵入式温度计（表面测量）

随着新型测温技术的问世，我们无需将传感器插入过程介质即可监测过程温度。非侵入式温度传感器安装在管道或容器表面。其采用智能设计和先进技术，确保热量以理想方式传导至测温元件，显著减少测量误差和不确定性。由于此类传感器无需穿透管壁安装，可以有效避免过程泄漏、磨损或其他不良影响。非侵入式温度计安装简便，支持加装升级，几乎无需维护。环境温度、表面条件等外部因素会影响测量精度。因此，建议在大多数应用场合对测量点采取隔热措施。

温度计的组成部件有哪些？

测温芯子安装在保护套管中，而保护套管是温度计的接液部件。它能帮助测温芯子抵御严苛工况（腐蚀、磨损、过程压力等），显著延长其使用寿命，支持直接更换测温芯子（无需中断过程）。

测温芯子末端包含最重要的部件，即测温元件，其通过电信号提供精准可靠的测量数据。

为将原始信号传输至过程控制系统，需要将其转换成标准化模拟量信号或数字量信号。变送器作为传感器和PLC之间的智能接口，负责完成信号转换。它能提升测量精度和信号稳定性，降低接线成本，并提供高级诊断功能。

表头用于容纳变送器，安装在保护套管或温度计延长颈上。它既能保护变送器，又能作为接线盒连接不同部件。部分表头还配备现场显示单元，用于显示测量值及状态信息。

其他部件包括过程连接、过程端与温度计之间的连接部件、延长颈以及表头与过程连接/保护套管之间的连接部件。延长颈用于阻隔过程高温，防止模块化变送器过热。同时确保在使用管道保温层的情况下方便操作表头。

工业应用中最常用的温度传感器类型有哪些？热电偶温度计和热电阻温度计之间有何区别？

热电偶温度计和热电阻温度计广泛用于工业应用中的温度测量。选择热电偶温度计还是热电阻温度计取决于实际应用要求，包括温度范围、测量精度、环境条件和预算。

热电阻温度计在测量精度、线性响应、长期稳定性和抗电噪声方面表现卓越，使其成为在受控环境中精准可靠测量温度的理想选择。

热电偶温度计的优势在于温度测量范围广、经久耐用、响应速度快、使用成本低，特别适合严苛工况和高温应用场合。

大多数温度测量方法都基于材料随温度变化的物理特性。通过探测物理特性（例如电阻或电压）变化来测量温度。工业温度传感器通常使用以下两种测量原理：

1. 热电阻（RTD）

负温度系数（NTC）：此类传感器在温度降低时电阻变大，在温度升高时电阻变小；正温度系数（NTC）：此类传感器在温度降低时电阻变小，在温度升高时电阻变大。

在工业过程中，热电阻温度传感器最为常见。热电阻通常采用高纯度金属制成。温度传感器通常包含一根采用纯金属（例如铂、镍或铜）制成的线缆。传感器金属的电阻随温度上升而增大。测量电阻变化量并将其转换为温度读数。在工业过程中，热电阻温度计通常采用铂热电阻传感器（Pt100或Pt1000温度传感器）。此类传感器基于标准化设计（例如IEC 60751标准）。Pt100温度传感器为温度敏感铂电阻，0 °C (32 °F)时的阻值为100 Ω，温度系数α为0.003851 °C-1。

2. 热电偶（TC）

热电偶结构简单，坚固耐用。热电偶温度传感器基于塞贝克（Seebeck）效应进行温度测量。两种不同的导体连接成闭合回路。只要两结点处的温度不同，回路中就会出现微小的电压差。此电压差被称之为热电压或热电动势（emf.）。电压大小取决于导体材料和“测量点”（两个导体的连接点）与“冷端”（导体开路末端）间的温度差。因此，热电偶主要用于温度差测量。已知冷端温度，或单独进行温度测量并补偿后，可以测得测量点的绝对温度。IEC 60584标准和ASTM E230/ANSI MC96.1标准列举了常见的热电偶导体材料组合和相应的热电压/温度特性。

热电阻（电阻温度检测器）的类型有哪些？

薄膜式（TF）：在真空状态下，高纯度的铂附着在陶瓷基板上，形成约1 μm厚度的铂膜。通过激光刻制。构成的铂导体回路形成测量电阻。铂导体上有覆盖层和钝化层，可靠防护污染和氧化，并同样适用于高温工况。同绕线式热电阻相比，薄膜式热电阻体积更小、抗振性更好。在高温工况下，比对IEC 60751标准列举的参数，薄膜式热电阻的电阻/温度特性的偏差较小。因此在温度接近大约300 °C (572 °F)的工况下，只有薄膜式传感器能够满足IEC 60751标准定义的A类允差要求。
绕线式（WW）：在此类温度计中，两根高纯度铂丝在陶瓷载体内绕制而成。陶瓷保护层密封载体顶部和底部的铂丝。此类热电阻温度计具有高测量重复性，温度高达600 °C (1112 °F)时，仍能保证电阻-温度关系的高长期稳定性。此类传感器体积较大，对振动也比较敏感。

为什么使用温度变送器而非直接接线？

相比直接接线，使用变送器有诸多优势。直接接线仅能传输原始传感器信号，而变送器支持Profinet（基于Ethernet-APL）或IO-Link等多种模拟量和数字量通信协议。这样即可与工厂的数字化通信基础设施进行无缝集成。开启蓝牙功能后，变送器能够轻松完成设备设置，并支持远程控制。

变送器在输出测量值的同时，还能提供附加诊断和状态信息，从而提高过程可靠性。此外，变送器还有助于实现温度计或测量点的智能化，将其转化为系统中的智能节点。这样不仅能提升数据质量和可访问性，还支持预测性维护和高效过程控制。

在工业环境中，哪些因素会影响温度测量精度？如何提高工业温度计的测量精度？

温度传感器的测量精度取决于多个因素：

传感器精度：温度传感器具有标准化的精度等级，符合IEC60751或IEC60584标准。相比热电偶（TC），铂热电阻（电阻温度检测器）的测量精度更高。

温度变送器精度：变送器的性能参数直接影响温度计的总体测量精度。

安装条件和温度计设计：正确巧妙地设计测量点和温度传感器对整体测量性能与精度有决定性影响。需要综合考量并合理权衡插深、热质量、热传导与耦合、环境隔热措施、材质特性等因素。

合适的设计和技术是实现理想测量性能的关键因素。如果处理不当，即使是最先进的传感器或变送器技术也难以获取理想测量结果。安装条件和温度计设计往往不得到足够重视。Endress+Hauser可以帮助用户优化测量点设计。

Endress+Hauser通过传感器-变送器匹配进一步降低温度计的测量不确定性。订购包含变送器的温度计时，可确保最高测量精度。执行工厂标定服务，使用Callendar-Van Dusen系数确定每支传感器的特征曲线并存储在变送器中。这样，传感器与变送器即可完成调优，有效降低测量偏差。

什么是标定？工业温度传感器应该多久标定一次？

标定是指将读数值与已知标准值或参考值进行比较，验证测量设备（温度计）精度的过程。这样可以确保设备在规定偏差范围内准确可靠测量温度。

温度是诸多工艺过程中的关键参数，关乎产品和装置安全以及过程效率。为确保长期稳定性和安全性，必须定期执行标定（二次标定）。二次标定频率取决于温度传感器类型、过程条件、温度测量点的重要程度以及偏差导致的风险。二次标定频率通常需要基于经验与知识，在权衡工作量与风险后确定。

Endress+Hauser自标定紧凑型温度计iTHERM TrustSens是一种巧妙而独特的选择。其通过全自动可溯源的在线自标定功能降低风险和成本。这种卫生合规温度计基于居里温度效应工作，内置长期稳定的固定参考点，完全可追溯，符合ITS-90标准。

如何针对工业过程选择合适的温度传感器？

认证考虑应用和过程数据，并做出正确选择。最重要的因素包括过程温度范围、测量性能要求（例如精度和响应时间）以及安装和环境条件。温度计的选型和配置（例如，侵入式与非侵入式、直接接液与使用保护套管、热电阻与热电偶、变送器型号和通信协议、认证要求（防爆认证或SIL认证）、过程连接类型和所有其他部件）取决于这些因素。

Endress+Hauser提供完整、高度灵活的温度计产品线以及配套部件，确保为过程自动化领域的各类工业应用构建理想测量方案。

工业温度计：通用型温度计，适合无严格卫生或无菌要求的工业过程。丰富多样的配置使得它们能够满足石油天然气行业或辅助回路系统的严苛工况要求。可根据要求选择不同形式的认证，例如防爆认证（ATEX、IEC、NEPSI、INMETRO、CSA、FM等）、船级认证（BV、GL、LR、DNV、KR...）和压力指令（例如CRN）。

卫生型温度计：此类温度传感器适合卫生和无菌应用，可选配卫生型过程连接和相应国际证书和认证，例如EHEDG、3-A、ASME BPE、cGMP、食品接触材料法规（EG）1935/2004 / FDA DFR21 / GB4806。

紧凑型温度计：集温度传感器和变送器于一身的不可拆卸温度计。其小巧轻便，提供满足工业或卫生应用要求的过程连接。鉴于这种结构设计，发生故障时需要更换整表，而非单独部件。

多点温度计：通过多支温度传感器同时测量多个点位的温度，从而分析温度分布情况。适用于高温、高压或腐蚀性介质等严苛工况（例如油气和石化行业）；或用于储罐或料仓（例如食品与饮料行业）。

高温型传感器：采用创新的保护套管材质（例如无孔陶瓷），提升了耐磨损和耐化学腐蚀能力。热电偶传感器可在熔炉或熔体（例如金属行业、垃圾焚烧炉、水泥生产或玻璃工业）等场景中测量高达+1700 °C (+3092 °F)的温度。

表面或非侵入式温度传感器：只需接触管道（或容器）外表面即可测量过程温度或管道温度。它们能够降低泄漏风险，并避免小口径管道、需清洗管道以及高腐蚀性或高磨损介质测量应用中的介质流动问题。

缆式温度传感器：可选插拔式或螺纹式连接，并配备不可拆卸的柔性缆绳。测温探头铠装直接接触过程介质，快速精准检测温度变化。缆式测温探头常用于机械、HVAC系统、实验室设备以及包含气态或液态介质的工厂。

借助Endress+Hauser的Configurator产品选型软件定制满足过程测温要求的温度计，自主决定每个部件的具体规格。Endress+Hauser提供各类测温部件，例如保护套管、变送器、表头、过程连接、延长颈/延伸段、测温芯子、温度传感器和其他附件。

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