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温度传感器及其在选矿中的应用.doc

发布:2016-11-02约字共7页下载文档
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中国矿业大学 本科毕业设计专题论文 姓 名: 刘磊 学 号 学 院: 化工学院 专 业: 过程装备与控制工程2010-1班 设计题目: 直读温度传感器的制作与监控设计 专 题: 温度传感器及其在选矿中的应用 指导教师: 窦东阳 职 称: 讲师 专题论文 温度传感器及其在选矿中的应用 引言 在人类的日常生活中,温度是一个与我们紧密相连的物理量。但是,我们可以感觉到温度的变化,却无法直接看见他。仅凭自身感觉的话,只能估测到大概的温度。常用的水银温度计虽然可以指示出温度,但是其精度低,反应慢,误差大,而且不能直观显示。直读温度计的出现让人们可以直观的读出物品温度到底是多少。而直读温度计则是利用温度传感器实现对温度的测试与控制。 一.温度传感器 温度传感器工作原理是,随着被测量物体的某些参数跟随温度产生变化,根据这些变化间接测量温度。一个好的温度传感器应该具备很多的条件,比如温度范围要宽、精度高、响应速度要快、可靠性好、价格低廉等。温度传感器有接触型和非接触型两种类型。接触型温度传感器价格比较低,结构简单,但是响应速度比较慢。非接触型温度传感器响应速度比较快,而且还可以应用在测量高温、有腐蚀性的场合。 温度传感器分类 温度传感器主要类型有四种,包括:热电偶、热敏电阻、电阻式温度传感器和IC温度传感器。其中IC温度传感器类型包括数字输出和模拟输出两种。 温度传感器主要分类有两种:接触式和非接触式。 1.接触式温度传感器 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。 接触式温度传感器是在传导或者对流达到热平衡时,检测被测物体的状态,并且使它的显示值能够直接地表示出被测物体的温度的状态。一般来说,它的测量精度是比较高的。在一定的温度测量范围内,它甚至能够测量出物体内部温度的分别状况。 但是如果被测量的物体是运动的、热容量很小的又或者是比较小目标的话,测量结果都会出现比较大的误差。常见的温度计有玻璃液体温度计、压力式温度计、双金属温度计和电阻式温度计等。它们在工业、农业还有商业上的都有非常广泛的应用,甚至在日常生活中,人们也经常会用到这些温度计。在食品、医药、电子、冶金和国防工程等部门,低温技术得到越来越广泛的应用,超导技术也在被大力研究,测量低于120K 温度的低温温度计已经得到了长足的发展变得越来越好,例如:低温热温度计、低温气体温度计、声学温度计还有蒸汽压温度计等。 2.非接触式温度传感器 温度传感器的敏感元件与被测对象不接触,又被称为非接触式测温仪表。这种仪表可用于测量运动物体、小目标的、热容量小或者温度变化较迅速的对象的表面温度,也可用来测量温度场的温度分布情况。 非接触式测量方法主要包括辐射式测温、光谱法测温、激光干涉式测温以及声波、微波测温。 辐射式测温 辐射式测温方法都是建立在热辐射定律基础上的。当实际物体的辐射强度(包括所有波长或大部分波长)与黑体的辐射强度相等,则黑体的温度称为实际物体的辐射温度;当实际物体(非黑体)在某一波长下的单色辐射亮度同黑体在同一波长下的单色辐射亮度相等时,则该黑体的温度称为实际物体的亮度温度;当黑体与实际物体(非黑体)在某一光谱区域内的两个波长下的单色辐射亮度之比相等,则黑体的温度称为实际物体的颜色温度。基于以上三种表观温度测量方法的高温计分别称为全辐射高温计、亮度式高温计和比色式高温计。不同结构类型的辐射高温计测量范围不同,目前定型的高温计可以覆盖-50℃~3200℃的温度范围。 光谱法测温 非接触的光谱测温方法主要适用于高温火焰和气流温度的测量。它主要通过检测被测介质的激发光谱信号进行温度测量。当单色光线照射透明物体时,会发生光的散射现象。散射光包括弹性散射和非弹性散射,弹性散射中的瑞利散射和非弹性散射的拉曼散射的光强都与介质的温度有关。相比而言,拉曼散射光谱测温技术的实用性更好,其主要应用之一就是测量高温气体的温度。 激光干涉式测温 激光散斑照相法、纹影法和干涉法均是基于光的干涉原理,都适用与高温火焰和气流温度的测量。基于干涉原理的各种光学方法测量介质的温度场,均可以等效为首先测量介质的折射率分布。它们的测量原理是将流场中各处折射率的变化(即密度的变化)转变为各种光参量的变化,记录并处理后可以得到其温度和分布。 (4)声波、微波测温 声学测温是基于声波在介质中的传播速度与介质温度有关这一基本原理实现的,因此只要测得声速,就可以推算出温度。可以直接测量声波在被测介质中的传播速度,也可以测量放在被测介质中的细线的声波传播速度。这种方法可以用于
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