溫度和溫度變送器
因?yàn)闇囟仁菧y(cè)量流量、密度以及其它過程變量的基本要素之一，因此溫度變送器也成為當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用*為廣泛的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之一。理解溫度和溫度變送器對(duì)你選擇其它過程儀表也會(huì)有很大幫助。
人們對(duì)于溫度參數(shù)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)具有很長(zhǎng)的歷史，不同的人對(duì)于溫度有不同的理解，就好像人們?cè)谔胨兄跋劝涯_趾伸進(jìn)水里感受水的冷熱程度一樣。在你下一次選擇溫度變送器之前了解一點(diǎn)人們認(rèn)識(shí)溫度的歷史對(duì)你將會(huì)是很有幫助的。
溫度被定義為反映物質(zhì)分子的平均動(dòng)能高低的一個(gè)參數(shù)，以帶單位的數(shù)字進(jìn)行量化，數(shù)字越大表示平均動(dòng)能越大。然而僅有這些還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，距離實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)化人們還有很長(zhǎng)的路要走。
根據(jù)歷史學(xué)家的研究，人們**次嘗試建立溫標(biāo)（溫度的量綱）的時(shí)間可以追溯到公元前130~200年（130~200BC）。當(dāng)時(shí)希臘的學(xué)者Galeano建議采用四個(gè)分區(qū)來表示對(duì)冷/熱程度的感覺，就這樣人類歷史上的**個(gè)溫標(biāo)誕生了。此后又經(jīng)過了好幾個(gè)世紀(jì)，世界上才出現(xiàn)定義完善的溫標(biāo)體系。直到1592年，隨著Galileo Galilei發(fā)明了**支溫度計(jì)，溫度測(cè)量的前進(jìn)步伐才開始加快起來。
在接下來的幾十年里，人們構(gòu)思了許多種溫度的度量方法。所有這些溫度的度量方法都是以一個(gè)或多個(gè)人為指定的固定參考點(diǎn)為基礎(chǔ)的，但是沒有一種方法能夠得到人們的普遍接受。1714年，荷蘭的精密儀器制造商Gabriel Fahrenheit制作出了**種高**度的、具有良好重復(fù)性的水銀溫度計(jì)，他采用的溫度量綱“華氏度”才成為歷史上**種普遍為人們接受的溫度量綱。*初Gabriel Fahrenheit
以一種冰和鹽的混合物的溫度作為華氏度的固定零點(diǎn)，以人類的平均體溫作為華氏度的參考溫度的高點(diǎn)。后來Gabriel Fahrenheit對(duì)華氏度溫標(biāo)進(jìn)行了一些調(diào)整，把比較為人們熟知的水的凝固點(diǎn)指定為華氏32度。
1742年，瑞典人Anders Celsius創(chuàng)立了另一種溫標(biāo)。Anders Celsius用水的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)來定義他的溫度量綱。他選擇0度作為水的沸點(diǎn)，選擇100度作為水的凝固點(diǎn)。后來這些點(diǎn)被倒換了一下，“百分度溫標(biāo)”就此誕生。1948年第九屆世界度量衡大會(huì)將“百分度溫標(biāo)”改名為“攝氏溫標(biāo)”以紀(jì)念Anders Celsius的貢獻(xiàn)。
“攝氏溫標(biāo)”和“華氏溫標(biāo)”都是相對(duì)溫標(biāo)；他們所選用的參考點(diǎn)的數(shù)值都是任意指定的。由于在科學(xué)實(shí)踐中需要與物理現(xiàn)實(shí)更加一致的溫度參考點(diǎn)，人們又發(fā)展了另外的溫標(biāo)如“開氏溫標(biāo)”和“蘭金刻度”。這些溫標(biāo)把熱力學(xué)中的**零度作為溫標(biāo)的零度，這是理論上分子動(dòng)能為零的溫度點(diǎn)。
隨著為大家普遍接受的溫標(biāo)系統(tǒng)的建立，科學(xué)家現(xiàn)在可以自由地研究溫度對(duì)于各種物質(zhì)的影響了。1821年Thomas Seebeck發(fā)現(xiàn)：把兩根不同金屬的導(dǎo)線的兩頭分別連接起來并且加熱其中一頭，在這個(gè)金屬導(dǎo)線環(huán)路中就會(huì)產(chǎn)生電流。就是這個(gè)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了工業(yè)應(yīng)用中*常用的溫度測(cè)量元件－熱電偶的發(fā)明和現(xiàn)代化發(fā)展。
到了20世紀(jì)，制定大家公認(rèn)的各種材料的溫度特性標(biāo)準(zhǔn)的必要性已經(jīng)變得十分清楚了。這樣可以促進(jìn)科學(xué)研究領(lǐng)域的一致性和重復(fù)性并且科學(xué)的發(fā)展。*近的一次批準(zhǔn)溫度標(biāo)準(zhǔn)是在1990年1月1日，在國(guó)際溫度量綱ITS-90的統(tǒng)一下，所有這些量綱和數(shù)值都實(shí)現(xiàn)了完全的標(biāo)準(zhǔn)化。另外在溫度測(cè)量中還有一些地方標(biāo)準(zhǔn)仍在使用：ANSI (美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))、DIN (德國(guó)標(biāo)準(zhǔn))、JIS (日本)、BS (英國(guó)標(biāo)準(zhǔn))。
在溫度測(cè)量的發(fā)展上所取得的巨大進(jìn)步同時(shí)也促進(jìn)了自動(dòng)化和過程控制工業(yè)領(lǐng)域中溫度變送器**度、可靠性和重復(fù)性的提高。這些發(fā)展同各種溫度傳感器的進(jìn)步和有效性的提高結(jié)合在一起為過程控制質(zhì)量和*終產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高作出了貢獻(xiàn)。
智能化溫度變送器
智能化的溫度變送器指的是將溫度傳感器技術(shù)和附加的電子部件結(jié)合在一起的一種溫度變送器。總的來說這些電子部件使得溫度變送器的參數(shù)可以被遠(yuǎn)程監(jiān)視和組態(tài)。縱觀目前的溫度變送器市場(chǎng)，主要有3大類不同的智能溫度變送器產(chǎn)品。從應(yīng)用和成本的角度來看，每一類智能溫度變送器都有其優(yōu)點(diǎn)和不足之處。
防爆型和防風(fēng)雨型溫度變送器。這類溫度變送器通常使用在對(duì)變送器性能有很高要求的、苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合。這類溫度變送器被封裝在密封的、防爆的殼體內(nèi)。這種殼體通常由不銹鋼制成，但是也可以采用其它任何經(jīng)過防爆認(rèn)證的材料進(jìn)行制造。防爆殼體內(nèi)通常包含有2個(gè)腔體，用來分隔電子部分和傳感器部分。這類溫度變送器的優(yōu)點(diǎn)是精度高、**性好、可靠性高、防風(fēng)雨。它的主要缺點(diǎn)是價(jià)格較高。這種溫度變送器通常都帶有現(xiàn)場(chǎng)指示表頭，還可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變送器進(jìn)行調(diào)整。這樣就可以在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視溫度值、調(diào)整溫度變送器的組態(tài)。
DIN導(dǎo)軌安裝、儀表盤安裝型溫度變送器。這類溫度變送器可以采用DIN導(dǎo)軌安裝，通常在中央控制室內(nèi)安裝使用。盤裝溫度變送器價(jià)格便宜、安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單，可以通過改變組態(tài)來匹配不同類型的溫度傳感器。這類變送器的缺點(diǎn)是缺少防爆能力，由于同遠(yuǎn)程安裝的傳感器之間的連接導(dǎo)線較長(zhǎng)導(dǎo)致測(cè)量精度較低。
一體化溫度變送器。這類溫度變送器可以直接安裝在溫度傳感器的DIN連接頭上。它的優(yōu)點(diǎn)是安裝費(fèi)用低廉、體積小巧、兼容各種類型的溫度傳感器。由于這種溫度變送器直接安裝在溫度傳感器的接頭上，所以電氣連接和傳感器接線都非常簡(jiǎn)單。
溫度變送器所采用的通訊協(xié)議也同過程工業(yè)中其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊協(xié)議的發(fā)展趨勢(shì)相同，處于支配地位的通訊協(xié)議有HART、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線和Profibus。