光电热电偶

　　在工业高温领域中,温度测量的准确性对窑炉的寿命、对产品的质量、能耗的降低有着重要的意义。目前,国内外常用的测量方法有两大类,即接触法和非接触法。接触法主要使用铂铑热电偶,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,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性用。

　　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涨,大大增加了企业的生产成本。在目前企业普遍不景气的情况下,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。

　　1　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。

　　我们就是根据普朗克定律,研制出采用综合型测温方法的光电热电偶。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。传感器构造如图1所示。

　　光电热电偶是由探测管、连接固定件、物镜、光电转化元件组成。

　　2　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1 000℃~1 600℃、1 000℃~1 800℃; (2)基本误差: 1 000℃~1 800℃之间　Δt≤±(0·2~1·0)%t℃; (3)环境温度: 20℃~80℃, 20℃~100℃; (4)探测管规格:长度750~1800 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0~70 mV (接配套数字仪表或微机)。