溫度傳感器的反應時間在調控各種不同的製程參數中經常扮演著重要的角色。但是，反應時間指的是什麼？它是如何確定的？又有哪些規範依據？
什麼是反應時間？
反應時間是溫度傳感器對被量測介質溫度變化的反應速度。反應時間通常使用兩個不同的值來表示：T63和T90。
在這裡，T代表時間常數tau（希臘字母τ）。在物理學中，時間常數tau是動態系統的時間指標，其階梯反映呈指數(倍數)增長形式。常以秒為單位。
T63表示溫度傳感器測量到目標溫度值的63%所需的時間，而T90則表示達到目標溫度90%的所需的時間。由於這是一個指數曲線，測量到目標溫度值的63%所需的時間最為重要。因為隨著測量溫度接近實際溫度，所需時間相對來說是加近乎無限長（參見圖1）。因此，要量測達到100%的介質溫度時間不僅毫無意義且由於熱散失造成的誤差，實際上也無法達到這個值。(關於熱散失誤差的影響將在另一篇文章中提供更多說明)
如何確定溫度傳感器的反應時間？
熱反應時間是在水流速大於0.2 m/s的水中或空氣中的流速為3+-0.3 m/s時進行測量。
在實際操作中，例如將溫度傳感器從25°C的水浴中浸入到90°C的水浴中。兩個水浴由標準溫度計監測。記錄測試設備達到水溫所需的時間。這提供了溫度傳感器的階梯反應圖1中的藍線）。然後可以從這個步階響應中確定反應時間。時間可以從圖形上確定，也可以通過測量值計算出來。
正確指定反應時間時需要提供確定反應時間的兩個溫度。然而，在數據表中很少指出這些溫度。
在這種情況下，T63從25°C → 90°C為1.2秒，T90為2.8秒。
什麼因素影響溫度傳感器的反應時間？
溫度傳感器的反應時間取決於以下影響因素：
溫度傳感器的設計
例如，浸入管直徑越小，溫度傳感器對於介質溫度變化的反應速度越快。
浸入深度: 為了盡可能準確地測量待測介質的溫度，浸入管必須足夠浸入待測介質中。雖然沒有通用的經驗法則，但在DN50管的情況下，例如，浸入管至少應浸入到管徑的一半。
待測介質: 溫度傳感器對液體介質的溫度變化反應比對氣體介質更快。
提示：空氣是熱的差導體。如果使用額外的保護管，可以在保護管的尖端填充導熱膏。
溫度傳感器應具有什麼反應時間？
溫度傳感器對溫度變化的反應速度取決於控制電路的要求。如果需要對受控變量的變化做出快速反應，則反應時間必須盡可能短。一個實際的例子是控制發動機或機床的冷卻劑溫度。儘管負載突然變化，冷卻劑溫度必須保持盡可能恒定。
然而，最終必須在反應時間和溫度傳感器的機械負載能力要求之間找到折衷方案。在這方面，例如流速、溫度、振動或介質類型在選擇正確的溫度傳感器時起著重要作用。
出於這個目的，SIKA提供了專為快速反應時間進行優化的特殊設計的溫度傳感器：船用配置的溫度傳感器、HVAC配置的溫度傳感器以及具有IO-Link的工業配置的溫度傳感器。
作者: Andreas Damm (Focus Department Temperature Sensors)
日期: 02/10/2023
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