- 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
- 聲學(xué)溫度計
溫度是一個基本的物理現(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，各國專家都在針對性的競爭開發(fā)各種新型溫度傳感器及特殊的實用測量技術(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，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?？梢灶A(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，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”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，這對于火警預(yù)報來說是可以接受的。
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
隨著生產(chǎn)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各部門對溫度測量與控制的要求越來越高，尤其對高精度、高分辨率溫度傳感器的需求越來越強(qiáng)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(dá)0.001~0.0001℃。
高精度在-50℃~120℃范圍內(nèi)，精度為±0.05℃。普通溫度計的精度為±0.1℃。
誤差小熱滯后誤差小，響應(yīng)時間為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。
石英溫度計的應(yīng)用
石英溫度計既可用于高精度、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
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稱為超聲波溫度計。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，傳播的時間為τ，則可依據(jù)u=l／τ，求得u。當(dāng)測量場所有風(fēng)時，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。
