温度测量技术的发展.doc

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1、温度测量技术的发展本文作者王魁汉先生，东北大学教授1997年8月20日收到DevelopmentofTemperatureMeasuringTechnologyMr.WANGKuihan,Professor,NortheastUniversity.Thisdiscussesafewcriticaltopicsinthetechnologyanddevelopmentofcontact/non-contacttemperaturetransducers,onlinemeasurementofhightemperaturemelt.一温度传感器实用的温度传感器种

2、类很多，但存工业部门多采用辐射温度计及热电偶。同外以辐射测温为主（占2/3）,国内则多采用热电偶和热电阻（占98%）。国外辐射温度计的蓬勃发展对国内影响很大，近几年国内辐射温度计明显呈上升趋势。1.非接触式温度传感器近几年辐射测温技术发展很快，英原因是：乩辐射温度汁的性能有了很人提高，性能稳肚可靠，测温范围广。b.价格比较便宜，国产红外辐射温度计的价格与B型热电偶相当。c.在应用时采用“工艺温度”或“控制温度”的概念。用于生产过程中温度参数的在线检测，己収得可喜成果。目前，主耍的研究开发工作如下⑴消除发射率的影响及多渡氏温度计对对象真实温度的测量及材料发射率

3、测量的耍求，导致了多波t温度计的发展。用同时测量多个波长的信号，加上已知的、用英他方法得到的对象发射率的知识，按疋的数学模型计算后,就可自动补偿发射率的影响而得到较真实的温度。反过米也可测量发射率。用光电二极管列阵和棱镜分光技术己研制出可同时最多测量35个波长信号的温度计。美国铝公司等研究表明，即使只有两个波长，用这种补偿的方法也比普通的比色温度计能较好地减少发射率的影响，尤其是发射率变化的影响。（2）光纤测温光学纤维的抗电噪声和英它外来下扰的能力特别好对于克服工业现场的电噪声及光路屮多种外來干扰的影响十分有效。已成功地用于电力系统等强电磁干扰的苛刻环境屮测

4、温。美国用荧光时间技术开发的光纤温度计，用于航空工业，使用温度为-7CTC〜+35（TCc加拿犬采用紫外激光激励的荧光余辉时问技术，在线测量大型发电机组转子的表面温度。(3)黑体传感器式辐射温度计将光纤技术、接触式与非接触式测温技术结合起來，即将套管、透镜及光纤组成-体，构成接触式辐射温度汁，也称黑体传感器式辐射温度汁。如采用蓝宝石的黑体传感器,即在光纤的前端连接蓝宝石棒、并在英表面涂钠，然后在英表面涂A1203保护膜，形成黑体空腔，用于加热炉或隧道窑测温。使用温度范500°C〜l,900°C,£〉0.95。存在的问題是宝石加工困难，成本高，难以实用化。国内

5、采用碳化硅，刚玉管，插入热电偶测温的相应位置，形成黑体空腔，再用光电高温计或辐射温度计，通过光纤瞄准黑体空腔底部(靶面)。由于黑体空腔靶面近似于黑体辐射，因此可测得真实温度。存在的问题是：在氧化性气氛中，缺乏使用温度超过l,600°C的保护管。因此使用温度受到黑体空腔材料的限制。共次，黑体空腔的质量对测量粘度影响很人。碳化硅的发射率较高，然而，刚玉笛的发射率较低，这点往往被人们所忽视。总之，以光学测量技术与图像测量技术为代表的菲接触测量技术，止在推广应用。可以预见，辐射温度计与光纤温度计将会有更人的发展。1.新型温度传感器近年来，在温度检测技术领域，多种新的

6、检测原理与传感器的开发应用，己取得了具有实用性的巨人进展°新型检测元件与传感器有：半导体集成电路温度计、石英温度计、核磁共振温度计、超声温度计、热噪声温度计、激光温度计、微波温度计等多种。它们之间既相互兗争又相互补充°最近，出现两种温度计联合使用，获得多功能协同动作的良好效杲，值得注意。2.接触式温度传感器a.援:触式温度传感器的发展接触式温度传感器正在向标准化、小型化、集成化、复合化与智能化方向发展。(1)标准化近年來，热电偶、热电阻的标准化引人注目。标准化的含义是：产品标准，采用国际标准;产品生产，按国际标准的技术规范生产；产品检验，按国际标准规定的方法

7、检验。由于测温元件采用国际标准，使我国的温度传感器与国际同类产品接轨。为引进设备屮传感器的国产化及出口创汇奠定基础,最近，屮国温度仪表行业协会又组织全国统一设计，无疑将进一步推动我国温度传感器标准化的进程。(2)小型化小型化与铠装化是热电偶与热电阻的发展趋势。国外产品已经实现铠装化，装配式很少。(3)薄膜化薄膜热电偶、热电阻。测温元件不仅要小型化，而H•向薄膜化发展。用溅射技术等制作的薄膜式钳错热电偶(S或R型)具有体积小、重量轻、牢固等特电，适于温度变化迅速、环境恶劣场合的温度测量。由于它的响应速度快，对被测表面干扰少，很受用八欢迎。现有薄膜热电偶的使用温

8、度达1100°C,用于喷气发动机叶片及汽轮机叶轮的表