热电偶的两种常见形式是J型和K型珠状热电偶丝,通常会被临时连接到表面上。这类热电偶也可以进行永久粘合固定。
无论是临时安装还是永久粘合固定的J型或K型热电偶,其一个明显的测量难点是热传导的问题。这是因为物体表面和热电偶之间的主要传热方式的传导。一维表面的傅立叶热传导定律为:
所有的 I 级、II 级和 III 级红外热像师都十分熟悉这一公式和术语。那么对公式中的A,您会采用何值?从技术角度上来看,因为它是一个点,所以必须为零。但在现实中,它不能为零,因为在我们将热电偶放到平面或曲面上时,就能获得读数。不妨动手尝试一下,然后注意温度上升的缓慢程度。因为它的热传导区域很小。
万一遇到非常复杂的传导传热过程,便不能使用简单的公式。此时,我们必须修改上述公式,引入传导形状系数的概念。传导形状系数用于考虑特定的几何形状,不会在上述普通的公式中加以考虑。因此,我们可以将这个普通的公式改用一个新公式,其中术语S,也就是我们的传导形状系数:
在涉及球体和平面的计算中,如图4所示,我们会得到一个相当复杂的公式,其中D表示为锡球的直径,r为其半径:
显然,S值越大,则热传递也越大,传递到热电偶的热量会越多,使其响应值更精确。到目前为止,我们已说明了热量从平面传导到球面。现在,我们必须将热量从球面传导不同的接点,从而建立温度梯度。这就涉及到另一个公式: