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？

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。

热电偶传感器	铂电阻传感器	NTC / 热敏电阻传感器
·电压测量点/冷端 ·测量值冷端转换为0℃ ·必须考虑足够的环境适应时间	·测量原理：金属的热敏电阻效应 ·温度和电阻之间的相关性 ·由于缠绕铂丝，0℃时阻值为100欧姆	·混合氧化物陶瓷传感器 ·负温度系数：NTC ·无冷端补偿——适用于冷藏和冷冻室

探头：设计

探头是如何运作的？

温度探头接受介质的温度并将其传输到传感器。为此，探头材料必须首先适应外部温度。因此，测量的不是介质的温度，而是探头/传感器的温度。

探头需要一段时间才能沉浸到被测物质中。当探头的温度与外部温度99%相同时，探头已经识别出被测物质的温度。这个时期被称为t99时期。

有哪些测量探头设计？

根据应用目的，有不同的探头设计。例如，正如人们不用同样的刀去切面包和肉一样，对于不同的任务也需使用不同的温度测量探头。

刺入/浸入式探头 ·探头适应液体的温度环境。 ·通过搅动减少环境适应时间。 ·理想情况下的t99约为0.5秒	空气探头 ·减少空气和传感器之间的热传递。 ·传感器无遮挡；有利于气流冲击。 ·理想情况下的t99约为7秒。	表面探头 ·温度变化大，因为空气是绝缘体。 ·通过接触式测温仪克服空气隔热。 ·理想情况下的t99约为3秒。

避免测量误差——正确的测量技巧

刺入和浸入测量

在刺入和浸入测量中，温度探头直接插入测量物体。至达到t99时，测量结束。

常见的测量误差

如果温度探头比测量物体温度更低，那么，当探头接近测量物体时，测量物体的能量就会以热量形式流失。如果温度探头比测量物体温度更高，那么，探头的热量就会传导至测量物体。还应考虑探头和介质的质量比：质量比越大，探头从测量物体吸收的能量就越多。这种测量物体能量流失意味着无法测量其实际温度，所以，探头的质量太大会导致测量误差。

表面测量

在表面测量中，探头垂直放置在表面上。在此重要的是确保探头接触表面和测量物体表面平坦，因为表面不平坦可能导致测量失真。

测量空气温度

为了测量流动的空气，将测量探头简单地置于待测量的环境中。为了实现短暂的环境适应时间，理想情况下使用带有外露传感器的空气探头。在测量期间以2 m / s的速度在空中移动探头，可以优化测量结果。

温度测量的应用案例