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2 仪器结构与测温原理

2·1 测量原理

如图1所示,反射镜与探测器对称地置于待测表面法线的两侧。当反射镜不起作用时,探测器接收到的辐射能P1为

式中:D为光瞳口径,f′为光学接收系统的焦距,τ0为大气的传播系数,A为探测器的灵敏元面积,η为调制盘的调制系数,ελ为温度为T的待测目标在波长λ处的发射率,Lλ为温度为T的黑体在波长λ处的辐射出射度,τλ为光学系统对波长为λ的光的总透过率。

当反射镜起作用时,反射镜将红外辐射反射回待测区域的单色辐射能为

并结合式(1)或式(2),即可求出待测表面的温度。式(6)中,h为Planck常数,k为Boltzmann常数,c为光速。

2·2 仪器结构

该仪器主要由光学接收系统、号放大与处理系统及显示系统三部分组成。工作时,接收镜头接收到的光号(P1、P2),经窄带干涉滤光片滤光后,再经由PIN硅光电二极管构成的光电转换系统转换成电号。该号经前置放大、选频放大、脉宽压缩、模-数转换后送入8031单片机系统进行数据处理,计算出待测表面的发射率及温度。

电路中所需的各种触发与同步号,均由同步光电系统产生:透过调制盘上镶嵌的同步滤光片的光号,先经光电转换系统转变成电号,再经整形放大后送入8031单片机,适当延时后分别去触发、同步各个需要触发和同步的号。

调制盘的结构简图见图2。其中1、2、4号窗口贴的是波长为0·80μm的窄带干涉滤光片(带宽20nm)。3号窗口贴的是波长为1·00μm的滤光片,带宽约0·1μm(无严格要求)。5、6号窗口贴的是波长为1·00μm的滤光片(带宽也无严格要求)。调制盘的转速为1 200 r/min。

调制盘的具体调制情况如下:(1)当待测表面的光辐射透过3号窗口到达反射镜、并由反射镜反射后再次穿过3号滤光片回到待测区域时,1号窗口正对探测器。对于这种情况,反射镜不起作用。这是因为透过3号滤光片后又回到待测区域的光的中心波长为1·00μm,带宽约0·1μm。而1号窗口只能通过中心波长为0·80μm、带宽仅20 nm的光,因此探测器接收到的仅是“直射”能(P1);此时,由5号窗口透过的光辐射形成触发、同步号;(2)当待测表面的光辐射透过4号窗口到达反射镜、并由反射镜反射后再次穿过4号窗口回到待测区域时,2号窗口正对探测器。对于这种情况,反射镜起作用。探测器接收到的是“直射”能与“反射”能之和(P2);此时,由6号窗口透过的光辐射形成触发、同步号;(3)当待测表面的光辐射透过1号窗口到达反射镜时,3号窗口正对探测器。情况与(1)类似,不同的只是探测器接收到的是波长为1·00μm的光辐射。后续电路虽对该号进行放大处理,但因模-数转换电路没有触发号和同步号,因此不对其进行模-数转换;(4)当待测表面的光辐射透过2号窗口到达反射镜时,4号窗口正对探测器。情况与(3)类似,不同的只是探测器接收到的是波长为0·80μm的光辐射。后续电路虽对该号进行放大处理,但同样因模-数转换电路没有触发号和同步号,故不对其进行模-数转换。

我们要考虑的是压力变送器所测量的介质,一般的压力变送器的接触介质部分的材质采用的是316不锈钢,如果你的介质对316不锈钢没有腐蚀性,那么基本上所有的压力变送器都适合你对介质压力的测量.

如果你的介质对316不锈钢有腐蚀性,那么我们就要采用化学密封,这样不但起到可以测量介质的压力,也可以有效的阻止介质与压力变送器的接液部分的接触,从而起到保护压力变送器,延长了压力变送器的寿面.

第二,精度等级

每一种电子式的测量计都会有精度误差的,但是由于各个所标的精度等级是不一样的,比如,中国和美国等标的精度是传感器在线性度好的部分,也就是我们通常所说的测量范围的10%到90%之间的精度;而欧洲标的精度则是线性度不好的部分,也就是我们通常所说的测量反的0到10%以及90%到之间的精度.如欧洲标的精度为1%,则在中国标的精度就为0.5%.

第三,量程范围

一般传感器测量的大范围为传感器的满量程70%是好的,也就是现在要测量70bar的压力,我们选压力变送器的量程应该选100bar.

第四,输出号

目前由于各种采集的需要,现在市场上压力变送器的输出号有很多种,主要4...20mA,0...20mA,0...10V,0...5V等等,但是比较常用的是4...20mA和0...10V两种,在我上面举的这些输出号中,只有4...20mA为两线制(我们所说的输出为几线制不包含接地或屏蔽线),其他的均为三线制.

第五,介质温度

由于压力变送器的号是通过电子线路部分转换的,所以一般情况下,压力变送器的测量介质温度为-30到+100度,如果温度过高,我们一般采用的是冷凝弯来冷却介质,这样相对让厂家特地为你生产一个耐高温的压力变送器的成本会降低很多.

第六,测量介质

一般我们测量的是相对比较清洁的流体,我们就直接采用标准的压力变送器就可以了,如果你所测量的介质是易结晶的或粘稠的,我们一般采用的是外置膜片的或和化学密封共同使用,这样会有效的阻止介质堵住压力测量孔.

第七,其他

我们确定上面的五个参数之后还要确认你的压力变送器的过程连接接口以及压力变送器的供电电压;如果在特殊的场合下使用还要考虑防爆以及防护等级

 对于不同的测量系统或不同的工艺要求，我们可以根据其系统或工艺的测量范围、测量状态和介质情况选用不同类型的热电偶

1. 水泥企业常用热电偶的选择

对于不同的测量系统或不同的工艺要求，我们可以根据其系统或工艺的测量范围、测量状态和介质情况选用不同类型的热电偶，工业热工(如新型干法生产线的窑)常用的热电偶见表1。

(1)WRR热电偶

其热电特性在高温下为稳定，适宜于在氧化性和中性介质中使用，但其产生的热电势小，因而灵敏度低，响应速度慢，而且价格昂贵。由于WRR在低温时热电势极小，因此当热电偶冷端温度在40℃以下时，一般不需要进行冷端温度补偿。

(2)WRP热电偶

适宜于在氧化性或中性介质中使用，耐高温，不易氧化和腐蚀，有较好的化学稳定性和较高的测量精度，可用于精密温度测量和作基准热电偶(校准用热电偶)。

(3)WRN热电偶

适宜于在氧化性和中性介质中使用。500℃以下低温范围内，也可在还原性介质中进行测量。其突出优点是热电势大，灵敏度高，响应速度快，线性度好，测温范围较宽，造价低，因而在工矿企业应用广泛。

(4)WRE热电偶