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兩種新型測溫技術

發布時間:2017-07-13  瀏覽:1952次  字號:  

隨著現代社會的進步與發展,科學技術水平也逐步提高,工業上對溫度測量的精度、測量範圍等各項要求也日益提高。而目前市麵上常用的溫度傳感器,如熱膨脹溫度計、熱電偶、熱電阻溫度計等常規溫度測量技術已經非常成熟,但隻能局限於傳統的場合溫度測量,在許多高科技領域尚無法得到很好的應用。伴隨著電子技術、計算機技術、新材料、新工藝等科技的飛速發展,越來越多的新型測溫技術與溫度傳感器不斷出現來滿足工作以及科研等方麵的需要。

(1)輻射式溫度測量技術

輻射式溫度測量技術是一種現代測溫技術,它是根據物體所輻射的能量來實現溫度測量的。熱輻射是物體表麵向外發射熱能,物體的熱輻射特性受溫度的影響較大,物體在隻要不是絕對零度的條件下都會產生輻射,例如,鋼鐵的溫度在600℃是呈現出暗紅色,在800℃是顏色為亮紅色,而在1400℃時為白亮色。因此隻要確定表征熱輻射的參數與物體溫度之間對應的函數關係就可以實現溫度的測量。

和傳統的溫度測量技術相比,輻射式溫度測量技術具有明顯的特點:輻射式溫度測量技術屬於非接觸式測量,即感溫部件與被測介質沒有直接接觸,在測量過程中不會幹擾被測物體的溫度場,因此這種測溫儀表可適用於動態測量或有腐蝕性環境的溫度測量,如高溫鹽爐,油爐和煤氣爐的溫度測量;輻射式溫度測量技術的溫度測量範圍很廣,可以實現從400℃到3200℃的溫度測量,從理論上講,輻射測溫無上限。但由於感溫部件沒有與被測對象直接接觸,因此不能測量物體內部的溫度,其溫度測量誤差較大,精度不如熱電偶溫度計高。

(2)石英晶體溫度測量技術

石英晶體的振動頻率與溫度之間存在函數關係,根據這種函數關係隻要測出石英晶體的振動頻率就可以得出溫度。石英晶體溫度計的應用非常廣泛,既能用於高精度的溫度測量,又能作為標準溫度計進行量值傳遞,還能實現在現場穩態條件下的溫度的測量與控製。同時由於石英晶體溫度計是通過對頻率的測量來實現測溫,其測量結果不受導線距離的影響,因而能用於遠距離溫度測量和控製。石英晶體溫度計也存在著響應速度較慢、測量範圍小等缺陷,無法滿足實時、大量程的溫度測量場合。

溫度測量方法多種多樣,無論是傳統的測溫技術還是現代測溫技術都有各自的使用特點和應用範圍,因此在對於許多特殊條件(如高溫強腐蝕性、真空、還原性、高溫熔體、強輻射、磁幹擾)的溫度測量,需要根據實際情況選擇適當的測量方法,隻有這樣才能保證測量結果的準確性。

針對傳統的溫度傳感器在一個較寬的測量範圍內不能保證穩定的高精度測量的難點問題,本課題根據超聲波在介質中傳播速度隨介質溫度變化而變化的特點,采用了一種不同的溫度測量方法——超聲波測溫法。超聲波測溫技術是通過測量超聲波在介質中傳播的速度,並利用其傳播速度與介質的溫度的關係計算出對應的介質溫度。超聲波在一個非常寬的溫度範圍內都能在介質中傳播,采用超聲波測溫本身具有比較寬的量程,精密測量超聲波在介質中的傳播時間,即可精密測得介質溫度,可以實現寬量程高精度的溫度測量。

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