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两种新型测温技术

发布时间:2017-07-13  浏览:1045次  字号:  

随着现代社会的进步与发展,科学技术水平也逐步提高,工业上对温度测量的精度、测量范围等各项要求也日益提高。而目前市面上常用的温度传感器,如热膨胀温度计、热电偶、热电阻温度计等常规温度测量技术已经非常成熟,但只能局限于传统的场合温度测量,在许多高科技领域尚无法得到很好的应用。伴随着电子技术、计算机技术、新材料、新工艺等科技的飞速发展,越来越多的新型测温技术与温度传感器不断出现来满足工作以及科研等方面的需要。

(1)辐射式温度测量技术

辐射式温度测量技术是一种现代测温技术,它是根据物体所辐射的能量来实现温度测量的。热辐射是物体表面向外发射热能,物体的热辐射特性受温度的影响较大,物体在只要不是绝对零度的条件下都会产生辐射,例如,钢铁的温度在600℃是呈现出暗红色,在800℃是颜色为亮红色,而在1400℃时为白亮色。因此只要确定表征热辐射的参数与物体温度之间对应的函数关系就可以实现温度的测量。

和传统的温度测量技术相比,辐射式温度测量技术具有明显的特点:辐射式温度测量技术属于非接触式测量,即感温部件与被测介质没有直接接触,在测量过程中不会干扰被测物体的温度场,因此这种测温仪表可适用于动态测量或有腐蚀性环境的温度测量,如高温盐炉,油炉和煤气炉的温度测量;辐射式温度测量技术的温度测量范围很广,可以实现从400℃到3200℃的温度测量,从理论上讲,辐射测温无上限。但由于感温部件没有与被测对象直接接触,因此不能测量物体内部的温度,其温度测量误差较大,精度不如热电偶温度计高。

(2)石英晶体温度测量技术

石英晶体的振动频率与温度之间存在函数关系,根据这种函数关系只要测出石英晶体的振动频率就可以得出温度。石英晶体温度计的应用非常广泛,既能用于高精度的温度测量,又能作为标准温度计进行量值传递,还能实现在现场稳态条件下的温度的测量与控制。同时由于石英晶体温度计是通过对频率的测量来实现测温,其测量结果不受导线距离的影响,因而能用于远距离温度测量和控制。石英晶体温度计也存在着响应速度较慢、测量范围小等缺陷,无法满足实时、大量程的温度测量场合。

温度测量方法多种多样,无论是传统的测温技术还是现代测温技术都有各自的使用特点和应用范围,因此在对于许多特殊条件(如高温强腐蚀性、真空、还原性、高温熔体、强辐射、磁干扰)的温度测量,需要根据实际情况选择适当的测量方法,只有这样才能保证测量结果的准确性。

针对传统的温度传感器在一个较宽的测量范围内不能保证稳定的高精度测量的难点问题,本课题根据超声波在介质中传播速度随介质温度变化而变化的特点,采用了一种不同的温度测量方法——超声波测温法。超声波测温技术是通过测量超声波在介质中传播的速度,并利用其传播速度与介质的温度的关系计算出对应的介质温度。超声波在一个非常宽的温度范围内都能在介质中传播,采用超声波测温本身具有比较宽的量程,精密测量超声波在介质中的传播时间,即可精密测得介质温度,可以实现宽量程高精度的温度测量。

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