溫度傳感器的發展
發布時間:2011-01-18
中心議題:
溫度是一個基本的物理現象,它是生產過程中應用最普通、最zui重zhong要yao的de工gong藝yi參can數shu,無wu論lun是shi工gong農nong業ye生sheng產chan,還hai是shi科ke學xue研yan究jiu和he國guo防fang現xian代dai化hua,都dou離li不bu開kai溫wen度du測ce量liang及ji溫wen度du傳chuan感gan器qi。它ta是shi現xian代dai測ce試shi和he工gong業ye過guo程cheng控kong製zhi中zhong應ying用yong頻pin率lv最zui高gao的de傳chuan感gan器qi之zhi一yi。然ran而er,溫wen度du的de準zhun確que測ce量liang並bing非fei輕qing而er易yi舉ju,即ji使shi有you了le準zhun確que度du很hen高gao的de溫wen度du傳chuan感gan器qi,但dan是shi,如ru果guo測ce量liang方fang法fa選xuan擇ze不bu當dang或huo者zhe測ce量liang的de環huan境jing不bu能neng滿man足zu要yao求qiu,則ze都dou難nan以yi得de到dao預yu期qi的de結jie果guo。
溫度測量的最新進展
當前,雖然主要的溫度傳感器,如熱電偶、熱(re)電(dian)阻(zu)及(ji)輻(fu)射(she)溫(wen)度(du)計(ji)等(deng)的(de)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)成(cheng)熟(shu),但(dan)是(shi)隻(zhi)能(neng)在(zai)傳(chuan)統(tong)的(de)場(chang)合(he)應(ying)用(yong),不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)許(xu)多(duo)領(ling)域(yu)的(de)要(yao)求(qiu),尤(you)其(qi)是(shi)高(gao)科(ke)技(ji)領(ling)域(yu)。因(yin)此(ci),各(ge)國(guo)專(zhuan)家(jia)都(dou)在(zai)針(zhen)對(dui)性(xing)的(de)競(jing)爭(zheng)開(kai)發(fa)各(ge)種(zhong)新(xin)型(xing)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)及(ji)特(te)殊(shu)的(de)實(shi)用(yong)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)。
光纖溫度傳感器
光導纖維(簡稱光纖)自20世紀70年nian代dai問wen世shi以yi來lai,隨sui著zhe激ji光guang技ji術shu的de發fa展zhan,從cong理li論lun和he實shi踐jian上shang都dou已yi證zheng明ming它ta具ju有you一yi係xi列lie的de優you越yue性xing,光guang纖xian在zai傳chuan感gan技ji術shu領ling域yu中zhong的de應ying用yong也ye日ri益yi受shou到dao廣guang泛fan重zhong視shi。光guang纖xian傳chuan感gan器qi是shi一yi種zhong將jiang被bei測ce量liang的de狀zhuang態tai轉zhuan變bian為wei可ke測ce的de光guang信xin號hao的de裝zhuang置zhi。它ta是shi由you光guang耦ou合he器qi、傳輸光纖及光電轉換器等三部分組成。目前已有用來測量壓力、位移、應變、液麵、角速度、線速度、溫度、磁場、電流、dianyadengwuliliangdeguangxianchuanganqiwenshi,jiejuelechuantongfangshinanyijiejuedeceliangjishuwenti。jutongji,muqianyueyoubaiyuzhongbutongxingshideguangxianchuanganqi,yongyubutonglingyujinxingjiance。keyiyuliao,zaixinjishugemingdelangchaozhong,guangxianchuanganqibijiangdedaoguangfandeyingyong,bingfahuichugengduodezuoyong。
特種測溫熱敏電纜
redianoushichuantongdewenduchuanganqi,yongtufeichangguangfan。jinnianlai,youfazhanchuleyizhongxindecewenjishu,nengzaihuozaishiguyujingzhongyoudutedeyingyong。zhezhongxinxingwenduchuanganqichengweitezhongcewenremindianlan,youbeichengweilianxuredianouContinuousThermocouple)或尋熱式熱電偶(HeatingSeekingThermocouple)。
remindianlanliyongdianouredianxiaoying,danceliangdebushioutoubudewendu,ershiyanredianjichangdushangzuigaowendudiandewendu。youyuzhezhongdutegongneng,zuichubeifadaguojiazuoweigaojingjishushebeipushezaihangkongmujian、驅逐艦的艦艙以及軍用飛機等軍事設備中。目前,已被廣泛應用到各個領域來預防和減少因“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品類型(FTLD和CTTC),它們測溫原理相同,隻是技術參數不同。
材料構成外層保護管:FTLD型采用雙層聚四氟乙烯,CTTC型采用鉻鎳鐵合金。為有效避免測量環境中的粉塵、油脂以及水分等介質浸入,以及溫度範圍不同而引起的誤報,故采用不同材料。測溫元件:K型熱電偶。
外形尺寸目前現有的產品長度約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,可安裝在傳統探頭無法鋪設到的惡劣環境中。
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,由於連續熱電偶的“臨時”rejiedianbushijinmilianjie,rejiedianzhiwailiangdianjijianyebingfeiwanquanjueyuan,suoyiremindianlandeshuchuredianshiyutongzhongredianouxiangbishaoyoujiangdi,huansuanchengwendudayuexiangchashijisheshidu,zheduiyuhuojingyubaolaishuoshikeyijieshoude。
彎曲半徑除和熱敏電纜組成材料的性能和質量有關外,還與隔離材料的密實程度有關。一般彎曲半徑為熱敏電纜外徑的10~20倍。
石英溫度計
隨著生產及科學技術的發展,各部門對溫度測量與控製的要求越來越高,尤其對高精度、高分辨率溫度傳感器的需求越來越強烈,普通的傳感器難以滿足要求。
石英溫度計的特性
高分辨率分辨率達0.001~0.0001℃。
高精度在-50℃~120℃範圍內,精度為±0.05℃。普通溫度計的精度為±0.1℃。
誤差小熱滯後誤差小,響應時間為1s,可以忽略。
性能穩定它是頻率輸出型傳感器,故不受放大器漂移和電源波動的影響,即使將傳感器遠距離(如1500m)設置也不受影響,但是抗強衝擊性能較差。
石英溫度計的應用
石英溫度計既可用於高精度、高gao分fen辨bian率lv的de溫wen度du測ce量liang,又you可ke作zuo為wei標biao準zhun溫wen度du計ji進jin行xing量liang值zhi傳chuan遞di,也ye可ke以yi在zai現xian場chang穩wen態tai溫wen度du場chang合he下xia進jin行xing精jing密mi測ce溫wen或huo用yong於yu恒heng溫wen槽cao的de精jing密mi控kong溫wen,還hai可ke用yong作zuo遠yuan距ju離li多duo點dian溫wen度du測ce量liang等deng。
聲學溫度計
聲學測溫技術具有測溫原理簡單、非接觸、測溫範圍寬(0~1900℃)、可在線測量等優點,現已應用於發電廠、垃圾焚燒爐、水泥回轉窯等工業過程的溫度測量和控製。
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稱為超聲波溫度計。用超聲波測量氣體溫度具有響應速度快、不受外壁熱輻射影響等優點。測量對象十分廣泛,從滾梯上方氣體的平均溫度,到內燃機混合氣體爆炸燃燒時的溫度測量等。
超聲波測量氣體溫度的工作原理與聲學測溫相同,聲速的測量方法有兩種:
脈衝法測量如果揚聲器與收音器間的距離為l,傳播的時間為τ,則可依據u=l/τ,求得u。當測量場所有風時,若直接測量聲速將產生誤差。在這種情況下,將揚聲器與收音器交換測量,選用兩者的平均速度更為準確。
共振法測量利用共振頻率f=u/l可求得u。
- 溫度測量的技術發展
- 光纖溫度傳感器
- 特種測溫熱敏電纜
- 石英溫度計
- 聲學溫度計
溫度是一個基本的物理現象,它是生產過程中應用最普通、最zui重zhong要yao的de工gong藝yi參can數shu,無wu論lun是shi工gong農nong業ye生sheng產chan,還hai是shi科ke學xue研yan究jiu和he國guo防fang現xian代dai化hua,都dou離li不bu開kai溫wen度du測ce量liang及ji溫wen度du傳chuan感gan器qi。它ta是shi現xian代dai測ce試shi和he工gong業ye過guo程cheng控kong製zhi中zhong應ying用yong頻pin率lv最zui高gao的de傳chuan感gan器qi之zhi一yi。然ran而er,溫wen度du的de準zhun確que測ce量liang並bing非fei輕qing而er易yi舉ju,即ji使shi有you了le準zhun確que度du很hen高gao的de溫wen度du傳chuan感gan器qi,但dan是shi,如ru果guo測ce量liang方fang法fa選xuan擇ze不bu當dang或huo者zhe測ce量liang的de環huan境jing不bu能neng滿man足zu要yao求qiu,則ze都dou難nan以yi得de到dao預yu期qi的de結jie果guo。
溫度測量的最新進展
當前,雖然主要的溫度傳感器,如熱電偶、熱(re)電(dian)阻(zu)及(ji)輻(fu)射(she)溫(wen)度(du)計(ji)等(deng)的(de)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)成(cheng)熟(shu),但(dan)是(shi)隻(zhi)能(neng)在(zai)傳(chuan)統(tong)的(de)場(chang)合(he)應(ying)用(yong),不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)許(xu)多(duo)領(ling)域(yu)的(de)要(yao)求(qiu),尤(you)其(qi)是(shi)高(gao)科(ke)技(ji)領(ling)域(yu)。因(yin)此(ci),各(ge)國(guo)專(zhuan)家(jia)都(dou)在(zai)針(zhen)對(dui)性(xing)的(de)競(jing)爭(zheng)開(kai)發(fa)各(ge)種(zhong)新(xin)型(xing)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)及(ji)特(te)殊(shu)的(de)實(shi)用(yong)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)。
光纖溫度傳感器
光導纖維(簡稱光纖)自20世紀70年nian代dai問wen世shi以yi來lai,隨sui著zhe激ji光guang技ji術shu的de發fa展zhan,從cong理li論lun和he實shi踐jian上shang都dou已yi證zheng明ming它ta具ju有you一yi係xi列lie的de優you越yue性xing,光guang纖xian在zai傳chuan感gan技ji術shu領ling域yu中zhong的de應ying用yong也ye日ri益yi受shou到dao廣guang泛fan重zhong視shi。光guang纖xian傳chuan感gan器qi是shi一yi種zhong將jiang被bei測ce量liang的de狀zhuang態tai轉zhuan變bian為wei可ke測ce的de光guang信xin號hao的de裝zhuang置zhi。它ta是shi由you光guang耦ou合he器qi、傳輸光纖及光電轉換器等三部分組成。目前已有用來測量壓力、位移、應變、液麵、角速度、線速度、溫度、磁場、電流、dianyadengwuliliangdeguangxianchuanganqiwenshi,jiejuelechuantongfangshinanyijiejuedeceliangjishuwenti。jutongji,muqianyueyoubaiyuzhongbutongxingshideguangxianchuanganqi,yongyubutonglingyujinxingjiance。keyiyuliao,zaixinjishugemingdelangchaozhong,guangxianchuanganqibijiangdedaoguangfandeyingyong,bingfahuichugengduodezuoyong。
特種測溫熱敏電纜
redianoushichuantongdewenduchuanganqi,yongtufeichangguangfan。jinnianlai,youfazhanchuleyizhongxindecewenjishu,nengzaihuozaishiguyujingzhongyoudutedeyingyong。zhezhongxinxingwenduchuanganqichengweitezhongcewenremindianlan,youbeichengweilianxuredianouContinuousThermocouple)或尋熱式熱電偶(HeatingSeekingThermocouple)。
remindianlanliyongdianouredianxiaoying,danceliangdebushioutoubudewendu,ershiyanredianjichangdushangzuigaowendudiandewendu。youyuzhezhongdutegongneng,zuichubeifadaguojiazuoweigaojingjishushebeipushezaihangkongmujian、驅逐艦的艦艙以及軍用飛機等軍事設備中。目前,已被廣泛應用到各個領域來預防和減少因“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品類型(FTLD和CTTC),它們測溫原理相同,隻是技術參數不同。
材料構成外層保護管:FTLD型采用雙層聚四氟乙烯,CTTC型采用鉻鎳鐵合金。為有效避免測量環境中的粉塵、油脂以及水分等介質浸入,以及溫度範圍不同而引起的誤報,故采用不同材料。測溫元件:K型熱電偶。
外形尺寸目前現有的產品長度約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,可安裝在傳統探頭無法鋪設到的惡劣環境中。
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,由於連續熱電偶的“臨時”rejiedianbushijinmilianjie,rejiedianzhiwailiangdianjijianyebingfeiwanquanjueyuan,suoyiremindianlandeshuchuredianshiyutongzhongredianouxiangbishaoyoujiangdi,huansuanchengwendudayuexiangchashijisheshidu,zheduiyuhuojingyubaolaishuoshikeyijieshoude。
彎曲半徑除和熱敏電纜組成材料的性能和質量有關外,還與隔離材料的密實程度有關。一般彎曲半徑為熱敏電纜外徑的10~20倍。
石英溫度計
隨著生產及科學技術的發展,各部門對溫度測量與控製的要求越來越高,尤其對高精度、高分辨率溫度傳感器的需求越來越強烈,普通的傳感器難以滿足要求。
石英溫度計的特性
高分辨率分辨率達0.001~0.0001℃。
高精度在-50℃~120℃範圍內,精度為±0.05℃。普通溫度計的精度為±0.1℃。
誤差小熱滯後誤差小,響應時間為1s,可以忽略。
性能穩定它是頻率輸出型傳感器,故不受放大器漂移和電源波動的影響,即使將傳感器遠距離(如1500m)設置也不受影響,但是抗強衝擊性能較差。
石英溫度計的應用
石英溫度計既可用於高精度、高gao分fen辨bian率lv的de溫wen度du測ce量liang,又you可ke作zuo為wei標biao準zhun溫wen度du計ji進jin行xing量liang值zhi傳chuan遞di,也ye可ke以yi在zai現xian場chang穩wen態tai溫wen度du場chang合he下xia進jin行xing精jing密mi測ce溫wen或huo用yong於yu恒heng溫wen槽cao的de精jing密mi控kong溫wen,還hai可ke用yong作zuo遠yuan距ju離li多duo點dian溫wen度du測ce量liang等deng。
聲學溫度計
聲學測溫技術具有測溫原理簡單、非接觸、測溫範圍寬(0~1900℃)、可在線測量等優點,現已應用於發電廠、垃圾焚燒爐、水泥回轉窯等工業過程的溫度測量和控製。
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稱為超聲波溫度計。用超聲波測量氣體溫度具有響應速度快、不受外壁熱輻射影響等優點。測量對象十分廣泛,從滾梯上方氣體的平均溫度,到內燃機混合氣體爆炸燃燒時的溫度測量等。
超聲波測量氣體溫度的工作原理與聲學測溫相同,聲速的測量方法有兩種:
脈衝法測量如果揚聲器與收音器間的距離為l,傳播的時間為τ,則可依據u=l/τ,求得u。當測量場所有風時,若直接測量聲速將產生誤差。在這種情況下,將揚聲器與收音器交換測量,選用兩者的平均速度更為準確。
共振法測量利用共振頻率f=u/l可求得u。
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