接触式光电温度传感器

1、 Research & Development研究动态传感器世界接触式 温度传感器蔡捷伟 偶，这种方法的突出缺点是在高温、高压和有害介质条件下工作，偶丝很快会变脆、损坏，要消耗大量的电偶丝，使用成本很高。在许多高温炉中，使用寿命约为两个月左右。在这一点上非接触式测量具有很大的吸引力。但是工业现场环境往往很恶劣，被测对象发射率的不确定、光路中存在着许多烟雾水汽等情况直接影响测量的完成，另外熔融状态下的液态物质表面往往浮着沉渣，带来不可克服的误差影响。非接触测温准确度远不如热电偶，所以在工业现场一般做监视用。由于铂铑丝价格昂贵，我国的铂资源又缺乏，需要大量进口，加之近几年国际市场价格连续上

2、涨，大大提高了企业的生产成本。为了降低生产成本，许多企业尽量减少测温点，只在关键的几个测温点选用铂铑热电偶，有的个体企业甚至靠工人的经验判断，这样就会出现耗能增加、产品质量下降等问题。因此研制一种能替代铂铑热电偶的新型高温传感器是符合我国国情的。二、原理19世纪末，物理学家对黑体腔发射出来的辐射能进行了大量的实际测量，发现了辐射功率按波长分布是稳定的，且仅与腔体温度有关，而与腔体材料无关。直到1900年，普朗克根据量子统计理论推导出与实验完全相符的公式，即普朗克定律：单位面积黑体在半球方向发射的辐射通量E （即辐射功率）是波长和黑体温度的函数，即：1( , (/512=TC b e CT M

3、E 式中：C 1第一辐射常数， C 1=3.743×108W µm 4/m2;C 2第二辐射常数，C 2=1.4388×104µmK;波长，µm ；T 黑体热力学温度，K ； 我们就是根据普朗克定律，光电12Sensor World接触式光电温度传感器。综合型测温方法兼有接触式和非接触式测温两类方法的长处。它是由探测管和探测器两部分组成, 可用来测量各类高温炉和熔液内部的实际温度，而不受环境污染以及目标黑度系数的影响。接触式光电温度传感器构造如图1所示。它是由探测管、连接固定件、物镜、光电转化元件组成。探测管是一根用耐高温材料制成的细长盲管，其

4、长度与内径之比大于10。探测管可视为一个人工黑体，当有一束射线从管的一端射入管内，由于管子细长，射线在管内要经过多次反射才能从原入射管口反射出来。射线的大部分能量被留在管内，故其吸收率接近1，在工业上可以视为黑体。这就为传感器测量的准确性、探测管的互换性奠定了理论基础。连接固定件的作用是用锁紧螺母把探测器锁紧在探测管上。物镜用来聚光。光电转化元件可根据实际情况选用各种红外敏感器件。三、测温系统组成及技术指标最简单的测温系统由探测管、防辐射挡板、探测器、信号传输线、二次仪表组成，如图2所示。探测管要根据被测对象的实际情况，选用耐高温或耐腐蚀等技术指标的探测管。在选择测温点时，要考虑到既可以正确反

5、映炉内的温度，又要延长探测管的使用寿命。无论垂直还是水平安装，探测管的顶端最好与炉内壁齐平。水平安装时，探测管一定要放在一个平面上，否则在高温下容易弯曲，影响到测温的准确性。HXW 温度传感器的技术指标如下：1、 测温范围标准型（1000 1600）°C 、（10001800）°C ；2、 基本误差：（10001800）°C 之间T ±（0.21.0）%t ； 3、 环境温度：20 80°C ， 20100°C ；4、 探测管规格：长度 7501800 mm，外径12 27mm ，也可按用户需要选择长度和外径；5、 传感器输出：标准0

6、 70 mV（接配套数字仪表或微机） 。四、性能特点HXW 型温度传感器有以下特点：1、 不受被测物体黑度系数的影响，测温准确度高；2、 价格低、寿命长（长达10年），使用成本少(只消耗少量的探测管 ；3、 采用耐高温性能好的探测管、测温上限可达2000；4、 统一分度，互换性好，响应时间快，温度分辨率高；5、 使用方便，插入测温孔即可；6、 对恶劣环境的适应能力和抗干扰能力都比较强，一般 不需要附设风冷水冷系统；能避免粉尘、烟、水汽等对光路的污染；不需要补偿导线。五、比较优势工业窑炉中的使用条件往往很恶劣，高温高腐蚀性介质对热偶保护管的损害性很大。有些行业中热偶保护管的使用寿命只有短短的半个

7、月、一个月。热偶保护管一旦破损，偶丝马上就被烧断。因此, 有许多厂家为了降低生产成本，用K 偶代替S 偶，用S 偶代替B 偶。这种做法短时间可行，但是热电偶较长时间在 研究动态极限温度中使用，其热电特性会发生变化，误差很大。有厂家做过实验，对长时间在极限温度中用过的K 偶进行检定，发现其误差一般多达2040°C 。这么大的测量误差会对产品质量产生影响。使用HXW 光电温度传感器就可以避免以上的损失。其探测管与探测器是通过连接件固定的，如果探测管损坏，只需换一根价格百元左右的管子就行。测温系统的长期消耗性成本可以大幅度降低。表1是三种测温方法主要优缺点的比较。六、结论及发展前景我们在实

8、验室检定炉及工业窑炉中用HXW 温度传感器同传统的热电偶作过对比性试验。在试验过程中，该温度传感器测量的准确度、重复性平均达到或接近热电偶的技术水平。另外，该传感器的安装、测量方式与热电偶完全相同，使用中不需维护，易被操作工人接受。HXW 温度传感器在碳素、钢铁、镁、玻璃、陶瓷、耐火材料、高温热处理许多行业中都有使用，其测量的准确度、超常的寿命已为许多厂家所认可。大部分使用长达5、6年后仍然正常工作，其超常使用寿命可为生产厂家大大降低生产成本，提高经济效益。 宽量程光电温度传感器（2001600）已在实验室试制成功, 其测温范围宽，在工业领域中可以广泛取代铂铑热电偶。但高成本是其进入市场的障碍

9、。光电温度传感器的标准型（8001800）由于具有技术成熟性、价格便宜等优点，因此，在1000以上的工业测温领域，完全可以取代贵金属热电 偶，将成为贵金属热电偶的理想替代产品。参考文献：1王清正，光电探测技术，电子工业出版社1993 2美国R.J. 凯斯，光探测器与红外探测器，科学出版社1984 3高稚允、高岳，光电检测技术， 国防工业出版社1995（下接10页）10Sensor World性而引以为荣，汽车MEMS 传感器超过35种型号。风险投资家依然青睐MEMS ，被视为新兴工业，2001年1季度对MEMS 公司投资5.1亿美元，一些新建MEMS 工厂即将投入生产，另一些半导体厂家也将相继

10、加盟，美国已成立MEMS 工业组织，将会进一步推动其发展。汽车MEMS 传感器所用材料从单晶硅、多晶硅、石英晶体向其它新型材料发展，例如，采用巨磁电阻材料研制用量很大的制动防抱死系统的轮速传感器，以期替代现在使用的变磁阻式传感器。生产工艺上开发出非硅基加工的微电火花加工、微电铸、激光加工、表面贴装等技术，硅基加工技术也有多种发展。在国内，MEMS 传感器的基础性科研开发取得显著成果，但尚未具备大批量生产的能力，与国际上的产业化存在相当差距。国产汽车在2010年将达到600万辆的生产能力，所需用的传感器多达百余种，发展前景诱人。从市场需求出发，结合多种力量，促进汽车MEMS 传感器的产业化将是M

11、EMS 的一个重要方向，也是其科技转化生产力的市场平台。 参考文献：略Application and Development ofAutomotive MEMS Sensors Abstrac t: Large numbers of information about the application and development of automotive MEMS (micro-electromechanical -systems sensors are reviewed in this paper. Especially the principles and structures of

12、some of them are introduced. The industrialization trend in this area is also discussed.Keywords: Automotive sensor, MEMS, Pressure sensor作者简介吴雄：成都龙泉89信箱情报室 邮编：610100读者服务卡编号002（上接13页）High Temperature HXW SensorAbstract : This article introduces a new type high temperature HXW sensor, which bases on

13、the theory of black body radiation. The sensor consists two parts: detective cannulation and detective apparatus. It takes the advantage of both contact and contactless temperature measuring method. This method is using artificial black body to keep contact with the measuring object, which is made o

14、f a type of high temperature resistance and corrosion resistant material. The photoelectric detector can receive the radiance signal of black body when black body has been warmed up to the same temperature as the measuring object. By this method we can measure the practical temperature of all kinds

15、of high temperature oven or liquid, and things like that.Keywords : Artificial black body, Contact photoelectric temperature sensor, High temperature measurement作者简介：读者服务卡编号003（上接31页）A New Generation Servo Controller With High PerformanceAbstract: This paper introduces a new generation squirrel cage

16、 type electromotor servo controller with high performance which is produced by OMRON. The new type servo controller adopt system-lever chip and intelligent power modules based on the 32 bit microprocessor which is designed specially in order to realize accurate servo control of ordinary squirrel cage type async