测量仪表响应延迟的原因

日期：2025-06-15 22:42

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摘要：

测量仪表响应延迟

温度测量时，测量仪表输出值的改变可能迟于实际的温度变化。这种现象称为响应延迟。当响应延迟微乎其微时，我们说仪表具备“快速响应”性能或者说具备“**的响应性”。在温度测量系统中，影响响应延迟的两个因素是检测器/传感器的响应延迟，以及由于信号处理造成的响应延迟。

传感器的响应延迟
通常来说，辐射温度计等非接触性传感器的响应延迟要低于接触性传感器，也就是说，非接触性传感器的响应更加迅速。
[接触性传感器]
- 响应性受传感器保护套管或热电偶套管的形状(外径等)以及导热性影响。可以通过使用具备高导热性保护套管，或小外径的传感器来改善响应性。
- 接地铠装热电偶的响应延迟低于未接地热电偶。
- 热敏电阻温度检测器的体积可以缩小，从而取得更低的响应延迟。
[非接触性传感器]
- 响应与检测元件的类型有关。光电式的响应更为迅速，热电式则较慢。
信号处理造成的响应延迟
评估系统各个阶段中伴随着信号处理和显示而产生的响应延迟的原因是非常必要的，包括任何可能是温度测量系统组成部分的转换器、记录仪、通信以及HMI。与响应延迟有关的因素有模拟/AD转换电路中与电路相关的延迟，使用数字处理时的采样与多路技术(多点输入转换器)，以及与软件相关的延迟。
评估响应延迟的方法
正常情况下使用阶跃响应时间来评估响应延迟。但是，当引入线性暂时性延迟时，响应延迟可以用时间常数来表示。在数字处理器中，输入采样周期或者显示/输出更新周期相当于响应延迟的指标。
- 响应时间: 在阶跃响应中，指示值、显示值或输出信号达到终值的一个特定百分比所需的时间，例如可以表示为“90％的响应”。
- 时间常数: 在线性暂时性延迟系统中，到阶跃响应达到*终改变总量的63.2％时所需的时间。

实际上，记录仪的响应延迟可以视为与信号处理有关，即上文中所提到的由信号处理造成的响应延迟。然而，如果使用横河电机的µR10000(笔式)，输入的响应时间仅为大约1秒钟。此外，如果使用DAQSTATION系列等无纸记录仪，由于不使用机械装置显示输入信号，响应更为迅速。

参考资料: JEMIMA温度测量100个常见问答