提高测温可靠性的新兴技术

提高测温可靠性的新兴技术

提高测温可靠性的新兴技术

学分:国家物理实验室

在最近由美国国家标准与技术研究院、加拿大国家研究委员会和国家物理实验室高级研究员 Graham Machin 的研究人员共同撰写的一篇论文中,研究小组概述了新兴的测温技术。 尽管其中一些处于早期开发阶段,但它们有可能在测量环境中提供可靠(并且确实可追溯)的温度。 该研究发表在 计量科学与技术.

可靠的温度测量对于一系列人类活动至关重要,包括确保可靠诊断的医疗保健、用于准确天气预报的气象学、确定气候变化程度和进展的科学研究,以及确保最佳过程控制和因此的工业尽量减少对环境的影响。

此外,还涵盖了广泛的温度和应用,从对新兴氢经济和量子计算至关重要的 25 K (-248 °C) 以下的低温到远高于 1500 °C 的高温,金属加工、玻璃和能源生产等。

为了可靠地测量和控制温度,需要使用实用的传感器。 在接触式温度计的情况下,这些通常是热电偶或电阻温度计。 为确保这些传感器产生低不确定性测量值,它们需要由认可的实验室进行可追溯校准。

不幸的是,所有传感器在使用中都会漂移,并且以不可预测的方式。 为了克服这个问题,温度计需要定期更换新的校准温度计,或者在重新安装之前移除并重新校准旧温度计。 如果不这样做,温度计的输出会越来越偏离温度的真实值,这可能会导致许多不幸的后果,例如工业过程中失去过程控制,这会增加废品率和能源使用。

处理传感器漂移问题的一种方法是在“测量点”引入可追溯性。 有两种主要方法。 其中之一是在温度计本身内加入已知的固定点,然后检测相变,传感器可以在该温度下进行校准,从而以最佳方式运行。 研究论文中讨论的一种更激进的方法是建立实用的初级温度测量法,其中传感器本身不需要校准,而是使用基础物理学来获取温度。

这两种方法目前在 NPL 都处于不同的发展阶段。 自我验证温度计正在商业化; 同时在实用初级测温这两个领域的研究正在进行中。

在测量点提供可追溯性可能会对当前的测温方法造成破坏性变化。 温度传感器不需要在认可的实验室进行校准,而是在使用前可以直接部署在测量设置中,并且可以依靠它提供从安装到失效的可靠可追溯温度。

这些发展对于促进工业生产的真正自主性至关重要。 此外,需要此类传感器来验证温度传感器网络的性能,这些网络需要此类“真实点”以确保整个网络的可靠性能。


新算法可以减少光纤布拉格光栅温度传感器中长期漂移的影响


更多信息:
S Dedyulin 等人,测温领域的新兴技术, 计量科学与技术 (2022 年)。 DOI: 10.1088/1361-6501/ac75b1

国家物理实验室提供

引文:提高测温可靠性的新兴技术(2022 年 10 月 19 日)于 2022 年 10 月 19 日检索自 https://phys.org/news/2022-10-emerging-technologies-thermometry-reliability.html

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