熱電偶與紅外測溫方法比較研究

　　測試和認證在北美市場占有重要地位。經認證并具備認證標志的產品將受到消費者的青睞。在北美市場出售的眾多工控、電源以及電氣產品等都要求進行溫度測量，確保產品的安全。本文將著重介紹兩種測量方法，即熱電偶與紅外測溫，并對這兩種方法進行比較和概括。通過對北美標準對測溫方法要求的要求，來更多的幫助國內廠商了解相關規范，為其產品的生產和出口提供建議。


一、溫度測量的基本概念

　 溫度是度量物體冷熱程度的物理量，在生產和科學試驗中占有極其重要的地位，是單位制（SI）中7個基本物理量之一。從能量角度來看，溫度是描述系統不同自由度間能量發布狀況的物理量；從熱平衡觀點來看，溫度是描述熱平衡系統冷熱程度的物理量；從微觀上看，溫度標志著系統內部分子無規則運動的劇烈程度，溫度高的物體，分子平均動能大，溫度低的物體，分子平均動能小。

　早期人們以人的器官感覺出發，憑感覺到的或接觸到的冷熱程度區別溫度的高低。這樣得出的結果往往不可靠、不準確。研究表明，幾乎所有物質的性質都與溫度有關，例如尺寸、體積、密度

、硬度、彈性橫量、破壞性強度、電導率、導磁率、光輻射強度等，利用這些性質及其隨溫度變化規律可進行溫度測量。也就是說，溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來量度物體溫度數值的標尺叫溫標。它規定了溫度的讀數起點（零點）和測量溫度的基本單位。目前上用得較多的溫標有華氏溫標、攝氏溫標、熱力學溫標和實用溫標。

二、主要測溫方法介紹

　 溫度測量方式有接觸式和非接觸式兩大類。

　 1．將傳感器置于與物體相同的熱平衡狀態中，使傳感器與物體保持同一溫度的測溫法，即為接觸式測溫法。例如利用介質受熱膨脹的原理的水銀溫度計、壓力式溫度計和雙金屬溫度計等。還有利用物體電氣參數隨溫度變化的特性來檢測溫度。例如熱電阻、熱敏電阻、電子式溫度傳感器和熱電偶等。

　 接觸式測溫儀表測溫儀表比較簡單、可靠，測量精度較高；但因測溫元件與被測介質需要進行充分的熱交換，需要一定的時間才能達到熱平衡，所以存在測溫的延遲現象，同時受耐高溫材料的限制，不能應用于很高的溫度測量。

　2．非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需與被測介質接觸。實現這種測溫方法可利用物體的表面熱輻射強度與溫度的關系來檢測溫度。有全輻射法、部分輻射法、單一波長輻射功率的亮度法及比較兩個波長輻射功率的比色法等。非接觸式儀表測溫的測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應速度一般也比較快；但受到物體的發射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。

三、標準要求

　 基本上所有的CSA和UL電氣產品標準都要求進行溫升測試，而且會詳細要求測試條件，例如產品的輸入電源、負載要求和測試環境等；測試方法，例如安裝位置和使用測溫方法等；測試時間；判斷準則，溫升的zui大值和附帶測試等。在測試方法中，會對測溫的方法進行規定，通常有對熱電偶的要求是30AWG（0.51平方厘米）,鐵－康銅（分度號J）或銅－康銅（分度號T）和相配合的記錄儀器

　 例如標準CSA C22.2 No 0 General Requirements – Canadian Electrical Code，Part II，62.5 條款有如下要求：

“Thermocouples shall have No. 30 AWG conductors，… If referee temperature measurements are necessary，thermocouples having No. 30 AWG conductors shall be used. Thermocouples with gauge sizes smaller than No. 30 AWG may be used for measurement of miniature circuitry and components.”

例如標準UL1492 Audio-Video Products and Accessories，68.6條款就有如下要求：

“…When thermocouples are used in the determination of temperatures, it is common pr

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