在許多生產過程中采用鉑銠熱電偶測溫,由于鉑銠熱電偶在高溫、高壓和有害介質條件下工作,偶絲很快會變脆、損壞,在煉鐵高爐上,使用壽命約為三個月或更短,影響生產的正常進行,同時因鉑銠為貴金屬,造成相當大的成本消耗。為此,試用天津市多家光電高新技術公司開發生產的插入式光電溫度傳感器及配套儀表,取得滿意效果。 1 插入式光電溫度傳感器的基本原理 1.1 結構原理 插入式光電傳感器的結構原理如圖1所示。 1.2 感溫管 根據使用現場需要,選擇適用的感溫管,諸如耐高溫、高壓、防炸、抗腐蝕等技術功能要求,為此可選用剛玉管、金屬陶瓷管、耐高溫合金管等。在測溫過程中,將感溫管的盲端插入被測溫介質或熱場中,感溫盲端被加熱至與被測溫度同溫,稱熱端。盲端內表面產生的熱輻射與溫度符合熱輻射定律: 由于感溫管內徑遠小于管長,可以認為是黑體輻射,ε=1 。因此,為感溫管的互換奠定了理論基礎。 1.3 光電傳感器 光電傳感器由物鏡、光欄、光電轉換器和具有溫補特性的負載網絡構成。 感溫管盲端內表面熱輻射光束經物端光欄、物鏡匯聚,再經象端光欄照射至光電轉換器受光面,產生光電信號輸出。光路如圖2所示。 由光欄與透鏡形成一定的視場角,只能采集盲端很小一段內表面的輻射光,因此,傳感器盲端插入深淺不會造成測溫誤差。由于感溫管定長,管腔與光電轉換器形成密封腔體,又可認為是黑體輻射,所以形成了插入式,使用條件固定,不受環境干擾的輻射測溫新方法。光電轉換器選用硅光電池,輸出電流受環境溫度影響嚴重,因此設計了具有溫度補償功能的電阻網絡,保證在-20~+90℃范圍內輸出信號電壓穩定,極大地減小了附加誤差。 象端光欄置于焦點與象面之后,沿光軸調整光欄4,可調整光電轉換器受光面接受光通量的多少,對傳感器進行校正。 2 插入式光電溫度傳感器輸出特性 插入式光電溫度傳感器輸出電壓信號與被測溫度成單值函數關系,而且極少受環境條件變化的影響。光電轉換器選用硅光電池,性能穩定,使用壽命長,