温度传感器配件

任何温度传感元件最重要的附件之一是称为热套管的耐压护套。这可以被认为是过程容器或管道中的导热突起，允许温度敏感仪器检测过程温度，而无需在容器或管道上开孔。热电偶套管对于温度元件（RTD、热电偶、温度计等）必须在不为过程减压的情况下进行更换的安装中至关重要。

热套管可由任何导热、耐压且不与过程发生化学反应的材料制成。大多数热电偶套管由金属（不锈钢或其他合金）或陶瓷材料制成。

此处显示了一个简单的图表，显示了与温度计一起使用的热电偶套管：

通常，最好将热电偶套管安装在管道中而不是容器中，因为管道中更大的流体湍流会加速对流热传递，并有助于清除热电偶套管表面的固体污垢。

如果温度计被拆除以进行维护或更换，则热套管会保持管道的压力完整性（没有过程流体泄漏，也没有空气泄漏）：

此处显示了真实（不锈钢）护套的照片，左侧照片显示了护套的整个长度，右侧照片显示了插入温度传感装置的末端：

下一张照片中显示了完整的 RTD温度传感器组件（连接头、RTD 温度传感器和热电偶套管）的照片：

尽管热电偶套管很有用，但它们并非没有警告。所有热电偶套管，无论安装得多么好，都会由于其质量和比热值而增加温度传感器的一阶时滞。很明显，几磅的金属不会像几盎司的 RTD温度传感器或热电偶那样快速加热和冷却，因此在传感元件上添加热电偶套管会降低任何温度传感的响应速度元素。不太明显的是，这种时间滞后，如果足够严重，可能会损害反馈控制的稳定性。由于这种滞后，接收“延迟”温度测量值的控制系统将无法实时看到过程的实时温度。

热套管的一个潜在问题是温度传感元件的安装不正确。该元件必须在热套管盲孔底部完全接触的情况下插入。如果在温度元件末端和热套管孔底部之间允许存在任何空气间隙，这将增加测量系统的第二个时间延迟（注）。一些热套管在盲孔底部包含一个弹簧夹，以帮助保持传感元件和热套管壁之间的金属与金属的持续接触。

注意：气隙充当热阻，而元件本身的质量充当热容。因此，气隙的加入形成了热“RC 时间常数”延迟网络，继发于热套管引起的热延迟。这为系统增加了另一个“阶”延迟，而不仅仅是增加了其热时间常数。一般来说，多阶滞后不利于过程控制，因为它们会增加反馈回路中的相移并可能导致振荡。

工艺/仪器适用性
为任何应用选择合适的温度传感元件的主要考虑因素是预期的温度范围。机械（双金属）和填充系统温度传感器仅限于相对较低的过程温度，并且不能在距离测量点很远的地方传递信号。

热电偶是迄今为止最坚固、范围最广的接触式温度传感器。精度因热电偶类型和安装质量而异。

RTD温度传感器比热电偶更脆弱，但它们不需要参考补偿并且本质上更线性。

光学传感器缺乏测量容器内流体温度的能力，除非在容器中提供一个透明的窗口来让光发射到达传感器。否则，光学传感器所能做的最好的事情就是报告血管的皮肤温度。对于监测固体物体的表面温度，尤其是接触不切实际甚至危险的物体（例如高压电力线上的电绝缘体），光学传感器是唯一合适的解决方案。

化学反应性是接触式传感器的一个问题。如果传感元件固定在热电偶套管内，则必须选择该热电偶套管以尽量减少与过程流体的反应。考虑到大多数热电偶金属（铁、镍、铜等）的性质，裸热电偶特别容易受到化学反应的影响，必须针对特定的工艺化学仔细选择，以避免以后出现可靠性问题。