在航空、航天、能源、化工、紡織和其它科研和生產(chǎn)中存在大量的表面溫度測(cè)試問題。但是環(huán)境狀況、溫度傳感器和被測(cè)表面相互影響，形成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。各種影響因素直接或間接影響了表面溫度的準(zhǔn)確度。因此，表面溫度測(cè)量是一種經(jīng)常需要但又很難進(jìn)行的測(cè)量。

　　如果使用通常形狀的溫度傳感器（如針狀、球狀、圓柱狀等），將由于傳感器的自身形狀導(dǎo)熱干擾原溫度場(chǎng)而引起測(cè)量誤差。

　　因此，對(duì)于表面溫度的精確測(cè)量應(yīng)選用專用的表面溫度計(jì)。換句話說，應(yīng)選用帶有專用表面溫度傳感器的溫度計(jì)對(duì)表面溫度進(jìn)行精確的測(cè)量。

　　通常，專用的表面溫度傳感器是具有極薄厚度的片狀外形。

　　典型應(yīng)用：

　　一，生物傳感器：

　　活性組織中主要成分為水，隨著冷凍的進(jìn)行，水將會(huì)膨脹，從而引起細(xì)胞中產(chǎn)生摩擦，并可能將樣本破壞。因此，小心地控制冷凍速度是極為重要的。在這種應(yīng)用中，可以使用一個(gè)表面熱電偶。可以選擇一個(gè)T型熱電偶，因?yàn)樗哂幸压嫉?℃以下誤差限值。由于熱電偶珠的熱質(zhì)量很低，它可以精確地跟隨樣本的冷卻過程。在樣本溫度穩(wěn)定之后，可以將它移動(dòng)到一個(gè)儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)，并可將熱電偶取下以便在另外一個(gè)容器上使用。在此情況下，可以方便地使用一種硅橡膠壓敏粘合劑

　　二、模具溫度傳感器

　　成型塑料箱盒的廠商需要對(duì)模具內(nèi)的溫度進(jìn)行測(cè)量。這種測(cè)量用于指示出溫度的變化，并對(duì)循環(huán)速度進(jìn)行控制以優(yōu)化生產(chǎn)、減少殘次品。由于模具具有復(fù)雜的設(shè)計(jì)形式，因此使用典型浸沒式傳感器時(shí)需要進(jìn)行很大改動(dòng)，經(jīng)證明成本較高。另外，常規(guī)熱電偶傳感器的通常熱質(zhì)量也會(huì)阻止傳感器指示出真實(shí)模具溫度。可以將一個(gè)金屬箔熱電偶安裝到成型腔的內(nèi)側(cè)壁上，由于它的熱質(zhì)量極小，因此對(duì)任何變化都會(huì)迅速產(chǎn)生響應(yīng)。這種形式的傳感器易于安裝，可將引線布置在模具中各種部件之間。

　　三、結(jié)構(gòu)測(cè)量

　　復(fù)雜軍用噴氣式飛機(jī)的廠商需要在飛機(jī)試驗(yàn)飛行期間對(duì)各種結(jié)構(gòu)上的多種溫度進(jìn)行測(cè)量。這些測(cè)量可幫助在生產(chǎn)開始之前檢測(cè)設(shè)計(jì)缺陷，并在原型機(jī)上對(duì)性能進(jìn)行優(yōu)化。傳感器必須具有非常寬的溫度范圍，因?yàn)闇囟瓤稍诎l(fā)動(dòng)機(jī)附近500°F與機(jī)翼末端的零度以下之間變化。傳感器必須還要具有很小的質(zhì)量，以便不影響極微小部件的正常功能。像聚酰亞胺絕緣柔性傳感器就非常適合這種測(cè)量。聚酰亞胺是一種熱穩(wěn)定材料，而這種傳感器加上引線的重量還不到6克。Teflon® 絕緣引線很容易與連接器或儀表進(jìn)行連接。Teflon® 和聚酰亞胺對(duì)于航空工業(yè)中使用的多數(shù)燃料、溶劑、液壓油、清潔劑和其他化學(xué)品都具有化學(xué)惰性。這些傳感器也很容易使用通常的環(huán)氧樹脂粘合劑來安裝。

　　四、鍋爐管測(cè)量

　　鍋爐管用于輸送壓力和溫度都很高的水。這些管通常被捆束在一起，中間的間隙很小。由于流動(dòng)限制會(huì)影響鍋爐性能并且管之間缺乏間隙，因此進(jìn)行溫度測(cè)量的最好方法是進(jìn)行外部表面測(cè)量。剛性帶夾具的表面溫度傳感器就非常適合進(jìn)行這種測(cè)量。它的感應(yīng)片出廠成形以與管的半徑相配。可將傳感器夾持或焊接到管上，并將引線布置到管束另一側(cè)的連接點(diǎn)。此時(shí)，傳感器成為裝置中的一個(gè)永久性部件，其堅(jiān)固程度足以耐受正常維護(hù)過程中的非故意性過度接觸。

　　五、能源管理

　　鑒于現(xiàn)在高昂的能源成本，對(duì)于多數(shù)大型設(shè)施來說，能源管理系統(tǒng)已成為不可缺少的部分。當(dāng)在舊建筑中安裝這些系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)最初建造該建筑時(shí)安裝的管道進(jìn)行溫度測(cè)量。承包商不知道這種管道的材料或狀況，因此不愿意進(jìn)行任何加工，因?yàn)樗麄儞?dān)心管道發(fā)生斷裂或故障將需要進(jìn)行昂貴的維修。配備有一個(gè)管道夾的表面溫度 傳感器適合這種應(yīng)用。可以對(duì)夾子進(jìn)行選擇以配合管道尺寸。傳感器可由人員安裝在空間狹小的位置，無需事先培訓(xùn)。由于安裝簡(jiǎn)便，因此它適用于在建立系統(tǒng)時(shí)作為一種永久型或臨時(shí)測(cè)量方法。

　　傳感器的選擇：

　　為了準(zhǔn)確地測(cè)量表面溫度，建議一般選用專用的表面溫度傳感器。

　　通過縱覽各種傳感器類型和技術(shù)規(guī)格表，可以清楚地發(fā)現(xiàn)表面熱電阻和表面熱電偶感應(yīng)傳感器之間的最明顯差別。在一些應(yīng)用中（如涉及在中等溫度下進(jìn)行臨時(shí)非關(guān)鍵性測(cè)量的應(yīng)用），兩種類型都足以勝任，只有價(jià)格是決定因素。一般而言，熱電偶具有更寬的工作溫度范圍和更快的響應(yīng)速度，并且價(jià)格稍微低一些。

　　表面熱電偶在結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固得多，并且不受因安裝材料或方法所引起的應(yīng)變的影響。它們具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的固有特點(diǎn)，從而使成本較低。所有熱電偶表面?zhèn)鞲衅鞫季哂心軌蛟谂c表面熱電阻傳感器相比高出很多的溫度下正常工作以及響應(yīng)更加快速的特定。但是，熱電偶傳感器生成的電壓信號(hào)較低，可能需要進(jìn)行附加放大，這在電氣噪聲很高的環(huán)境中是一個(gè)缺點(diǎn)。

　　與表面熱電偶傳感器不同，表面熱電阻傳感器不需要參考點(diǎn)、冰浴或溫度補(bǔ)償電路。這些傳感器具有非常低的熱質(zhì)量，因此可提供真實(shí)的表面溫度測(cè)量值以及快到50 ms的響應(yīng)時(shí)間。鉑傳感器被公認(rèn)為是一種精密溫度測(cè)量傳感器，它可在-190℃～ 660℃溫度范圍來定義國際溫標(biāo)（ITS-90）。將鉑溫度計(jì)選擇作為首要標(biāo)準(zhǔn)的主要原因是，它的電阻溫度參數(shù)具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和重復(fù)性。表面熱電阻的信號(hào)輸出大小是熱電偶輸出的50～200倍。這意味著溫度測(cè)量常常可使用標(biāo)準(zhǔn)儀表來進(jìn)行。

　　安裝方法

　　安裝表面?zhèn)鞲衅鞯牡谝徊绞谴_定安裝方法。某些剛性表面溫度傳感器提供了機(jī)械安裝件，但多數(shù)情況下，需要使用一種粘合劑。在選擇粘合劑時(shí)，應(yīng)考慮以下問題：

　　1. 預(yù)期工作溫度范圍與適合所考慮的粘合劑嗎？

　　2. 傳感器、表面和粘合劑的熱膨脹系數(shù)相近嗎？

　　3. 粘合劑的涂布與安裝方式相容嗎？例如，如果粘合劑需要在較高溫度下固化，則在遠(yuǎn)距離安裝的情況下這會(huì)成為一個(gè)問題。

　　4. 粘合劑安裝是針對(duì)永久性安裝還是臨時(shí)安裝？

　　電氣檢查

　　粘合劑固化之后，必須將夾子卸下，將絕緣層覆于傳感器上，并將引線與儀表導(dǎo)線相連。此時(shí)，應(yīng)使用一塊萬用表來進(jìn)行電氣連續(xù)性測(cè)試。如果傳感器是一個(gè)熱電阻，則可在電阻-溫度關(guān)系表上找到一個(gè)估計(jì)電阻值。對(duì)于熱電偶傳感器，可將一塊伏特表與引線相連，通過向感應(yīng)區(qū)域施以一定熱量，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，從而確認(rèn)傳感器的完整性并確定導(dǎo)線的極性。當(dāng)安裝表面為導(dǎo)電表面時(shí)，應(yīng)檢查傳感器與表面之間的短接狀況，方法是檢查表面與傳感器引線之間的連續(xù)性。對(duì)于一個(gè)接地?zé)犭娕迹@應(yīng)該是一個(gè)完全短路；對(duì)于所有其他傳感器，萬用表應(yīng)指示出至少1 MΩ的電阻值。

　　剛性傳感器

　　帶有剛性金屬外殼的傳感器也可粘接在表面上，單通常更多是通過機(jī)械方法進(jìn)行安裝，如焊接、釬焊、螺絲固定或夾持。使用剛性傳感器是為了針對(duì)苛刻環(huán)境提供堅(jiān)固耐用的傳感器，這樣，除了釬焊或焊接過程中的過度熱量除外，上述的安裝技術(shù)將不會(huì)使傳感器損壞。傳感器損壞的最常見原因是引線的應(yīng)力消除不充分。在傳感器經(jīng)受摩擦或其他大量機(jī)械接觸的場(chǎng)合，建議使用帶不銹鋼編織層或鎧裝護(hù)套的電纜。安裝之后，應(yīng)進(jìn)行上述的電氣檢查。

　　注意事項(xiàng)

　　通常應(yīng)用是將裝在保護(hù)管中的傳感器浸沒在受控制流體中或放置在已知環(huán)境中，而表面溫度測(cè)量需要將傳感器放置在環(huán)境條件可能對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響的容器外面。另外，表面輪廓、表面的熱力性能以及傳感器與測(cè)量對(duì)象之間的導(dǎo)電通路等因素也會(huì)影響輸出信號(hào)的完整性。同時(shí)，傳感器的選型及安裝技術(shù)也會(huì)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。表面溫度測(cè)量應(yīng)用廣泛，對(duì)于評(píng)估不能接觸位置處的狀況十分有用。所使用的傳感器的種類和安裝技術(shù)也各種各樣。選型時(shí)應(yīng)根據(jù)諸如量程、準(zhǔn)確度、可靠性以及與測(cè)量元件接觸的物質(zhì)的敏感度等溫度測(cè)量因素，以及傳感器的厚度、柔軟性和與測(cè)量對(duì)象和周圍環(huán)境之間的熱量交換。

　　在使用表面?zhèn)鞲衅鲿r(shí)，應(yīng)注意以下兩個(gè)最重要規(guī)則

　　1) 安裝表面?zhèn)鞲衅鲿r(shí)，能夠得到最高的熱接觸和最小的機(jī)械應(yīng)力。RdF 傳感器很容易正確進(jìn)行安裝。

　　2) 表面?zhèn)鞲衅鞅仨氝M(jìn)行絕緣或隔離，以使其溫度盡可能接近表面溫度。這是由用戶來控制的。

　　例如的傳感器安裝在輸送流體的管道上。實(shí)際可安裝傳感器的與流體最接近的點(diǎn)是管道外壁。如果流體流動(dòng)比較充分并且溫度波動(dòng)不嚴(yán)重，則外壁溫度將十分接近流體的溫度。

　　傳感器只能測(cè)量其自身溫度，必須嘗試使表面溫度與傳感器溫度相同。通過在傳感器上布置一個(gè)絕緣層以減少環(huán)境的影響并通過選擇一種在表面與傳感器之間提供良好熱接觸的安裝方法，可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

　　所選擇的傳感器安裝方法十分重要，因?yàn)殡m然需要良好的熱接觸，但熱膨脹系數(shù)的較大不匹配可能會(huì)引起導(dǎo)線式電阻溫度傳感器中產(chǎn)生應(yīng)變。這種應(yīng)變會(huì)產(chǎn)生電阻上的變化，可能會(huì)被誤解釋為一個(gè)溫度改變。當(dāng)安裝電阻和熱電偶傳感器時(shí)，應(yīng)使引線與感應(yīng)表面接觸一段長度，以便降低感應(yīng)導(dǎo)線或結(jié)點(diǎn)的熱傳導(dǎo)效應(yīng)。