鄭松青
工業(yè)上,我們較熟悉的溫度測量主要有以下幾種接觸性測量方法:
1、熱電阻(RTD):RTD導線為純材料,通常為鉑、鎳或銅,常見的型號有Pt100、Pt500、Pt1000、Cu50、Cu100等。
2、熱電偶(TU):因使用不同的金屬材料,熱電偶有多種類型,使用最廣泛的是K、E、N型熱電偶。
3、熱敏電阻:又分為負溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻、正溫度系數(shù) (PTC) 熱敏電阻,如NTC-MF52AT10K。
4、基于半導體的集成電路 (IC):又分為模擬輸出溫度傳感器、數(shù)字輸出溫度傳感器,如DS18B20。
根據(jù)現(xiàn)場工況、溫度范圍,測量精度選擇不同的測量方法。這些接觸式的測溫方法都需要把溫度傳感器插入到被測介質(zhì)中去測量溫度。這種接觸式測量常常可以得到較高的測量精度,但它也帶來一些明顯缺點,那就是響應(yīng)速度較慢,且傳感器易受被測介質(zhì)的腐蝕。下面兩圖展示了熱電阻(PT1000)測溫時,溫升與溫降時熱電阻阻值的變化曲線。從曲線上很明顯的就能看出,熱電阻測溫時有明顯的滯后性,特別是在溫度下降時有超過10分鐘以上的滯后。
為了克服接觸式測溫響應(yīng)速度慢的缺點,現(xiàn)在就來簡單介紹一下紅外線測溫。紅外線測溫是一種非接觸式的測溫方法,它具有的響應(yīng)速度快的這個特點,正好是工業(yè)溫度測量很好的一個補充,在某些需要根據(jù)介質(zhì)溫度變化來快速調(diào)控的現(xiàn)場尤為適合。
紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射,溫度在絕對零度以上的物體,都會因自身的分子運動而輻射出紅外線。紅外線的波長在0.76~1000μm之間,它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無線電波與可見光之間的區(qū)域。任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會產(chǎn)生自身的分子和原子無規(guī)則的運動,并不停地輻射出熱紅外能量。溫度越高,分子和原子的運動愈劇烈,輻射的能量愈大;反之,輻射的能量愈小。通過紅外探測感應(yīng)元件將物體輻射的能量信號接收并轉(zhuǎn)換成電信號,然后對這個微弱的電信號進行濾波、放大、校準等處理后就能輸出與物體輻射能量相對應(yīng)的溫度值。
紅外溫度感應(yīng)芯片常用的有MLX90614,它在TO-39封裝里同時集成了紅外熱電堆感應(yīng)器和信號調(diào)節(jié)芯片,內(nèi)部還集成了低噪聲放大器、17位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和強大的數(shù)字信號處理單元,非常適合用來做紅外測溫設(shè)備的感應(yīng)芯片。
紅外線測溫技術(shù)是一種基于物體發(fā)射和吸收紅外輻射能量的非接觸式溫度測量方法。它能通過感應(yīng)元件接收物體發(fā)射的紅外輻射能量,并經(jīng)過信號處理和算法來計算物體的表面溫度。紅外線測溫技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、消防、電力等領(lǐng)域,以實現(xiàn)溫度監(jiān)測、故障診斷、流行病篩查、消防安全等目的。該技術(shù)具有非接觸、快速、準確等優(yōu)點,為各行各業(yè)提供了一種有效便捷有效的測量解決方案。