Nhiệt độ là đại lƣợng vật lý đặc trƣng cho mức chuyển động hỗn loạn của các phân tử trong các vật thể.
Để đo đƣợc nhiệt độ thì phải có dụng cụ đo, thông thƣờng trong công nghiệp nhiệt độ đƣợc đo bằng cảm biến và phƣơng pháp này tiện lợi là có thể truyền tín hiệu nhiệt độ đi xa, không ảnh hƣởng tới sự làm việc của hệ thống khi cần xác định nhiệt độ.
Để đo chính xác nhiệt độ thì cần có hiệu số Tx - T là cực tiểu với Tx là nhiệt độ môi trƣờng cần đo, T là nhiệt độ của cảm biến đặt trong môi trƣờng cần đo.
Khi cảm biến đƣợc đặt trong môi trƣờng cần đo nhiệt độ, thì nhiệt lƣợng cảm biến hấp thụ từ môi trƣờng tỷ lệ với độ chênh nhiệt giữa cảm biến và môi trƣờng theo biểu thức: dQ = a.A(Tx - T)dt (2.13)
Với a là độ dẫn nhiệt, A là diện tích bề mặt truyền nhiệt .
Mặt khác nếu cảm biến có khối lƣợng là m và nhiệt dung riêng(tỷ nhiệt) là c thì nhiệt lƣợng hấp thụ đƣợc là: dQ = m.c.dt (2.14)
Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt môi trƣờng, kết cấu kiểu giá đỡ thì ta có: a.A(Tx - T)dt = m.c.dT (2.15) Gọi τ là hằng số thời gian nhiệt:
Vậy ta có phƣơng trình vi phân cân bằng nhiệt:
(2.16) Nghiệm của phƣơng trình (2.16) là:
(2.17) với k là hằng số.
Từ phƣơng trình (2.17) ta có đặc tuyến nhiệt độ theo thời gian:
a) b)
Hình 2.4. Đặc tuyến nhiệt độ theo thời gian
Hình 2.4a: Không tính tổn thất nhiệt từ môi trƣờng cần đo truyền vào cảm biến Hình 2.4b: Có tính tổn thất nhiệt từ môi trƣờng cần đo truyền vào cảm biến và (Tx – T1 = ΔT) luôn luôn tồn tại.