測量儀表響應延遲的原因

日期：2025-08-26 10:03

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摘要：

測量儀表響應延遲

溫度測量時，測量儀表輸出值的改變可能遲于實際的溫度變化。這種現象稱為響應延遲。當響應延遲微乎其微時，我們說儀表具備“快速響應”性能或者說具備“**的響應性”。在溫度測量系統中，影響響應延遲的兩個因素是檢測器/傳感器的響應延遲，以及由于信號處理造成的響應延遲。

傳感器的響應延遲
通常來說，輻射溫度計等非接觸性傳感器的響應延遲要低于接觸性傳感器，也就是說，非接觸性傳感器的響應更加迅速。
[接觸性傳感器]
- 響應性受傳感器保護套管或熱電偶套管的形狀(外徑等)以及導熱性影響。可以通過使用具備高導熱性保護套管，或小外徑的傳感器來改善響應性。
- 接地鎧裝熱電偶的響應延遲低于未接地熱電偶。
- 熱敏電阻溫度檢測器的體積可以縮小，從而取得更低的響應延遲。
[非接觸性傳感器]
- 響應與檢測元件的類型有關。光電式的響應更為迅速，熱電式則較慢。
信號處理造成的響應延遲
評估系統各個階段中伴隨著信號處理和顯示而產生的響應延遲的原因是非常必要的，包括任何可能是溫度測量系統組成部分的轉換器、記錄儀、通信以及HMI。與響應延遲有關的因素有模擬/AD轉換電路中與電路相關的延遲，使用數字處理時的采樣與多路技術(多點輸入轉換器)，以及與軟件相關的延遲。
評估響應延遲的方法
正常情況下使用階躍響應時間來評估響應延遲。但是，當引入線性暫時性延遲時，響應延遲可以用時間常數來表示。在數字處理器中，輸入采樣周期或者顯示/輸出更新周期相當于響應延遲的指標。
- 響應時間: 在階躍響應中，指示值、顯示值或輸出信號達到終值的一個特定百分比所需的時間，例如可以表示為“90％的響應”。
- 時間常數: 在線性暫時性延遲系統中，到階躍響應達到*終改變總量的63.2％時所需的時間。

實際上，記錄儀的響應延遲可以視為與信號處理有關，即上文中所提到的由信號處理造成的響應延遲。然而，如果使用橫河電機的μR10000(筆式)，輸入的響應時間僅為大約1秒鐘。此外，如果使用DAQSTATION系列等無紙記錄儀，由于不使用機械裝置顯示輸入信號，響應更為迅速。

參考資料: JEMIMA溫度測量100個常見問答

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