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智能光学测温系统研究与应用
作者：王炜煜来源：《现代商贸工业》2017年第09期
摘要：智能测温系统是一种代替热电偶测温技术的新型技术，可适用于700℃～1900℃环境下的各种工业炉内的测温控温。该系统利用基本的光学反射测温原理，利用光学传感器测量物体表面辐射的能量来计算物体的表面温度，具有精度高、稳定性强，维护简单，寿命长等特点，是一种替代热电偶测温的理想测温技术。
关键词：智能光学测温系统；光学测温传感器；红外测温
中图分类号：TB
文献标识码：A
doi：1019311jc
ki16723198201709090
1研发思路及技术方案的确定
传统的高温测温产品有以下缺点：制造成本高，运行不可靠，易腐蚀，易受强电磁场影响等，针对这些问题，新研发的测温产品需要满足：成本低，寿命长，不易受环境影响，反应敏捷，精度高等特点。红外线测温方法比起接触式测温方法有反应敏捷、不需直接接触、寿命长等优点。利用红外线测温开发的智能光电测温系统，利用硅光电二极管作为光敏元件，通过光学传感器将炉内测量物体的表面辐射能量转换成电子信号，传输到二次测量仪表（智能测温仪），智能测温仪将信号处理后显示炉内温度情况。另外，测温仪还具设定上下限报警输出，并经过测算后输出4～20mA标准电流以及RS485标准通信接口信号，通过传感器与测温仪共同完成测量显示控制的全部测温过程。
2具体方案
21温度测量原理
一切物体表面温度高于绝对零度都会向周围环境辐射能量，物体辐射的能量大小与其波长分布及表面温度有直接关系。
由普朗克黑体辐射定律得知，黑体在单位面积、时间、立体角内、波长间隔内辐射的能量为：
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由公式可以看出：黑体的辐射能量与其绝对温度有关。除物体的辐射波长及温度因素之外，物体的辐射量还与其材料构成、制造方式、环境条件等有关。根据该辐射定律得知：通过测算材料的发射率即可推算物体的温度。
22光学测温传感器的设计
光学测温传感器的结构示意图如图1所示。
原理：感温管受热后致管腔端部发出辐射光，通过透视镜聚焦至采光孔进入光敏元件。光敏元件转换电压信号传入光学测温仪，最终显示物体温度。该密闭空间避免了水汽、粉尘等因素的干扰，控温精度可达±02℃，经计算测温误差≤05。
23智能光学测温仪的设计
智能光学测温仪与光学测温传感器配套使用，组成智能光学测温系统，可适用于700℃～1900℃各种工业炉的在线测温控温，最终通过测温传感器分析输出电压并进行r