- 溫度測量的技術(shù)發(fā)展
- 光纖溫度傳感器
- 特種測溫?zé)崦綦娎|
- 石英溫度計(jì)
- 聲學(xué)溫度計(jì)
溫度是一個(gè)基本的物理現(xiàn)象，它是生產(chǎn)過程中應(yīng)用最普通、最重要的工藝參數(shù)，無論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還是科學(xué)研究和國防現(xiàn)代化，都離不開溫度測量及溫度傳感器。它是現(xiàn)代測試和工業(yè)過程控制中應(yīng)用頻率最高的傳感器之一。然而，溫度的準(zhǔn)確測量并非輕而易舉，即使有了準(zhǔn)確度很高的溫度傳感器，但是，如果測量方法選擇不當(dāng)或者測量的環(huán)境不能滿足要求，則都難以得到預(yù)期的結(jié)果。
溫度測量的最新進(jìn)展
當(dāng)前，雖然主要的溫度傳感器，如熱電偶、熱電阻及輻射溫度計(jì)等的技術(shù)已經(jīng)成熟，但是只能在傳統(tǒng)的場合應(yīng)用，不能滿足許多領(lǐng)域的要求，尤其是高科技領(lǐng)域。因此，各國專家都在針對(duì)性的競爭開發(fā)各種新型溫度傳感器及特殊的實(shí)用測量技術(shù)。
光纖溫度傳感器
光導(dǎo)纖維（簡稱光纖）自20世紀(jì)70年代問世以來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，從理論和實(shí)踐上都已證明它具有一系列的優(yōu)越性，光纖在傳感技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用也日益受到廣泛重視。光纖傳感器是一種將被測量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y的光信號(hào)的裝置。它是由光耦合器、傳輸光纖及光電轉(zhuǎn)換器等三部分組成。目前已有用來測量壓力、位移、應(yīng)變、液面、角速度、線速度、溫度、磁場、電流、電壓等物理量的光纖傳感器問世，解決了傳統(tǒng)方式難以解決的測量技術(shù)問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前約有百余種不同形式的光纖傳感器，用于不同領(lǐng)域進(jìn)行檢測。可以預(yù)料，在新技術(shù)革命的浪潮中，光纖傳感器必將得到廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮出更多的作用。
特種測溫?zé)崦綦娎|
熱電偶是傳統(tǒng)的溫度傳感器，用途非常廣泛。近年來，又發(fā)展出了一種新的測溫技術(shù)，能在火災(zāi)事故預(yù)警中有獨(dú)特的應(yīng)用。這種新型溫度傳感器稱為特種測溫?zé)崦綦娎|，又被稱為連續(xù)熱電偶ContinuousThermocouple)或?qū)崾綗犭娕迹℉eatingSeekingThermocouple）。
熱敏電纜利用電偶熱電效應(yīng)，但測量的不是偶頭部的溫度，而是沿?zé)犭姌O長度上最高溫度點(diǎn)的溫度。由于這種獨(dú)特功能，最初被發(fā)達(dá)國家作為高精技術(shù)設(shè)備鋪設(shè)在航空母艦、驅(qū)逐艦的艦艙以及軍用飛機(jī)等軍事設(shè)備中。目前，已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域來預(yù)防和減少因“過熱”引起的事故和損失。
熱敏電纜的主要性能
目前，熱敏電纜主要有兩種產(chǎn)品類型（FTLD和CTTC），它們測溫原理相同，只是技術(shù)參數(shù)不同。
材料構(gòu)成外層保護(hù)管：FTLD型采用雙層聚四氟乙烯，CTTC型采用鉻鎳鐵合金。為有效避免測量環(huán)境中的粉塵、油脂以及水分等介質(zhì)浸入，以及溫度范圍不同而引起的誤報(bào)，故采用不同材料。測溫元件：K型熱電偶。
外形尺寸目前現(xiàn)有的產(chǎn)品長度約6~15m，若需長度加大，可以將幾根熱敏電纜連接起來。外徑尺寸FTLD為f3.5mm，CTTC為f9.3~18.7mm，可安裝在傳統(tǒng)探頭無法鋪設(shè)到的惡劣環(huán)境中。
工作溫度FTLD為-40~200℃，CTTC為-40~899℃。
分度與靈敏度熱敏電纜的分度與普通熱電偶相近，由于連續(xù)熱電偶的“臨時(shí)”熱接點(diǎn)不是緊密連接，熱接點(diǎn)之外兩電極間也并非完全絕緣，所以熱敏電纜的輸出熱電勢(shì)與同種熱電偶相比稍有降低，換算成溫度大約相差十幾攝氏度，這對(duì)于火警預(yù)報(bào)來說是可以接受的。
彎曲半徑除和熱敏電纜組成材料的性能和質(zhì)量有關(guān)外，還與隔離材料的密實(shí)程度有關(guān)。一般彎曲半徑為熱敏電纜外徑的10~20倍。
石英溫度計(jì)
隨著生產(chǎn)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各部門對(duì)溫度測量與控制的要求越來越高，尤其對(duì)高精度、高分辨率溫度傳感器的需求越來越強(qiáng)烈，普通的傳感器難以滿足要求。
石英溫度計(jì)的特性
高分辨率分辨率達(dá)0.001~0.0001℃。
高精度在-50℃~120℃范圍內(nèi)，精度為±0.05℃。普通溫度計(jì)的精度為±0.1℃。
誤差小熱滯后誤差小，響應(yīng)時(shí)間為1s，可以忽略。
性能穩(wěn)定它是頻率輸出型傳感器，故不受放大器漂移和電源波動(dòng)的影響，即使將傳感器遠(yuǎn)距離（如1500m）設(shè)置也不受影響，但是抗強(qiáng)沖擊性能較差。
石英溫度計(jì)的應(yīng)用
石英溫度計(jì)既可用于高精度、高分辨率的溫度測量，又可作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)進(jìn)行量值傳遞，也可以在現(xiàn)場穩(wěn)態(tài)溫度場合下進(jìn)行精密測溫或用于恒溫槽的精密控溫，還可用作遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度測量等。
聲學(xué)溫度計(jì)
聲學(xué)測溫技術(shù)具有測溫原理簡單、非接觸、測溫范圍寬（0~1900℃）、可在線測量等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已應(yīng)用于發(fā)電廠、垃圾焚燒爐、水泥回轉(zhuǎn)窯等工業(yè)過程的溫度測量和控制。
利用超聲波測量氣體溫度
利用測量超聲波在氣體中傳播速度因溫度不同而變化的溫度計(jì)稱為超聲波溫度計(jì)。用超聲波測量氣體溫度具有響應(yīng)速度快、不受外壁熱輻射影響等優(yōu)點(diǎn)。測量對(duì)象十分廣泛，從滾梯上方氣體的平均溫度，到內(nèi)燃機(jī)混合氣體爆炸燃燒時(shí)的溫度測量等。
超聲波測量氣體溫度的工作原理與聲學(xué)測溫相同，聲速的測量方法有兩種：
脈沖法測量如果揚(yáng)聲器與收音器間的距離為l，傳播的時(shí)間為τ，則可依據(jù)u=l／τ，求得u。當(dāng)測量場所有風(fēng)時(shí)，若直接測量聲速將產(chǎn)生誤差。在這種情況下，將揚(yáng)聲器與收音器交換測量，選用兩者的平均速度更為準(zhǔn)確。
共振法測量利用共振頻率f=u/l可求得u。
