張潔靜

(武漢市計(jì)量測試檢定(研究)所,湖北武漢 430050)

我國工業(yè)溫度計(jì)量發(fā)展?fàn)顩r概述

張潔靜

(武漢市計(jì)量測試檢定(研究)所,湖北武漢 430050)

本文簡要介紹了工業(yè)溫度計(jì)量的種類,并概述了我國工業(yè)溫度計(jì)量的存在和發(fā)展現(xiàn)狀。

工業(yè) 溫度計(jì)量 概述

1 前言

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度的計(jì)量與產(chǎn)品質(zhì)量之間有密切的關(guān)系，因此隨著我國工業(yè)的發(fā)展，溫度計(jì)量設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中起到的作用越來越大。溫度計(jì)量設(shè)備最主要的功能就是用來測量物體的冷熱程度，在工業(yè)中大多采用自動化儀表裝置進(jìn)行溫度計(jì)量。我國較早就在工業(yè)生產(chǎn)中引入溫度計(jì)量裝置，之后在相關(guān)研究人員多年的使用和總結(jié)下，在工作原理改進(jìn)、計(jì)量校正、溫度精度控制及設(shè)備維護(hù)管理等方面都取得了較多成果。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和科技的不斷進(jìn)步，溫度計(jì)量在工業(yè)領(lǐng)域的使用也將不斷修改和完善，下面就對我國的工業(yè)溫度計(jì)量的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行簡要概述。

2 工業(yè)溫度計(jì)量

工業(yè)溫度計(jì)量裝置從出現(xiàn)到廣泛應(yīng)用已經(jīng)擁有很久的歷史，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)溫度計(jì)量裝置的工作原理和工作方式都有了極大的改善。目前我國工業(yè)應(yīng)用的溫度計(jì)量裝置根據(jù)測溫方式的不同，大體上可以分為接觸式和非接觸式兩大類[1]。

2.1 接觸式測溫

接觸式測溫的工作原理就是將感溫元件與被測物體通過接觸的方式進(jìn)行充分的熱交換，在熱平衡時(shí)通過感溫元件反映的溫度值來得到被測物體的溫度。感溫元件反映溫度的方式有很多，可以通過體積變化、電阻變化、電壓變化、頻率變化及光學(xué)特性變化等多種方式。工業(yè)采用接觸式溫度測量儀表最大的優(yōu)勢就在于接觸式測量具有很高的精度值，數(shù)據(jù)可靠，并且使用較為簡單。但是這種測溫方式對采用感溫元件材料的耐高溫性有很高要求，不適用于工業(yè)中高溫度產(chǎn)品的檢測。金屬溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)和光纖溫度傳感器等，都屬于接觸式測溫設(shè)備。

2.2 非接觸式測溫

感溫元件不與被測物體纏身直接接觸，同樣也可以進(jìn)行測溫，這就是非接觸式的測溫方式。非接觸式測溫主要采取熱輻射的方式，實(shí)現(xiàn)感溫元件與被測物體的熱交換，從而達(dá)到測溫效果。由于非接觸式測溫設(shè)備工作時(shí)無需與被測介質(zhì)發(fā)生接觸，因此它具有很廣的測溫范圍，不易受到測溫上限和感溫元件材料的影響。但是非接觸式測溫的缺點(diǎn)是容易遭受外界因素干擾，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。非接觸式測溫裝置主要有輻射感溫器、比色高溫計(jì)、紅外溫度計(jì)等。

溫度計(jì)量裝置的種類繁多，功能各異，在使用時(shí)首先要充分掌握所需測溫裝置的原理及特性。這樣在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，相關(guān)人員才可以根據(jù)不同的生產(chǎn)需求和生產(chǎn)方式，靈活采取最適合的工業(yè)溫度計(jì)量設(shè)備，爭取產(chǎn)品質(zhì)量和工作利益的最大化。

3 我國工業(yè)溫度計(jì)量發(fā)展

完善的質(zhì)量體系一直是我國工業(yè)發(fā)展長期堅(jiān)持的建立目標(biāo)。而在質(zhì)量體系中，計(jì)量體系是最重要的組成部分，所以加強(qiáng)計(jì)量發(fā)展，提高計(jì)量水平，創(chuàng)新計(jì)量設(shè)備，改善計(jì)量環(huán)境是提升我國工業(yè)計(jì)量體系建設(shè)的有效保障。溫度計(jì)量又是計(jì)量體系中最重要的一環(huán)，因此我國工業(yè)建設(shè)——無論是國有、大中型企業(yè)還是中小型企業(yè)，都提高了對溫度計(jì)量的重視和管理意識，加大了對溫度計(jì)量儀器和設(shè)備的投入。我國工業(yè)溫度計(jì)量在近幾年得到持續(xù)而又快速發(fā)展，下面對我國工業(yè)溫度計(jì)量發(fā)展的幾個(gè)階段進(jìn)行概述。

3.1 光學(xué)高溫計(jì)

最早的溫度計(jì)是由伽利略發(fā)明的空氣溫度計(jì)[2]，他根據(jù)熱脹冷縮的原理，通過空氣體積的變化帶動試管中水位的變化從而指示溫度的高低。隨后人們對空氣溫度計(jì)進(jìn)行了許多研究和改良，但都沒有解決它定義的隨意性，而由于空氣溫度計(jì)過窄的測溫范圍，使其并不適用于工業(yè)溫度計(jì)量。

我國最早使用的非接觸工業(yè)測溫設(shè)備為光學(xué)高溫計(jì)，它具有非接觸測溫設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛使用于金屬冶煉、鍛造、軋鋼、玻璃陶瓷等工業(yè)高溫生產(chǎn)過程的溫度測量。

3.2 輻射溫度計(jì)

進(jìn)入新世紀(jì)以來，輻射溫度計(jì)在我國工業(yè)生產(chǎn)中使用的范圍越來越廣，初步統(tǒng)計(jì)2000年以后我國每年新加的輻射溫度計(jì)總量均超過了一萬臺。尤其是非典時(shí)期，我國在工業(yè)生產(chǎn)中新投入的輻射溫度計(jì)數(shù)量超過了十萬臺。由于工業(yè)中使用輻射溫度計(jì)工作波長絕大部分都在紅外波段，因此這種輻射溫度計(jì)也叫做紅外溫度計(jì)。隨著紅外溫度計(jì)的不斷普及，我國工業(yè)使用的過去老式的光學(xué)高溫計(jì)逐漸退出了人們的視野，被工業(yè)市場所淘汰。

3.3 溫度變送器

信息時(shí)代改變了人們的生活方式，也極大影響了工業(yè)發(fā)展的生產(chǎn)方式，信息技術(shù)的發(fā)展使得工業(yè)生產(chǎn)儀器和溫度計(jì)量設(shè)備越來越趨于自動化系統(tǒng)。工業(yè)溫度計(jì)量裝置主要用于工業(yè)生產(chǎn)過程的檢測和控制，而在自動化系統(tǒng)中溫度計(jì)量裝置又是系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)組成部分，這就要求它還要具備系統(tǒng)要求的其他功能和特性。目前的工業(yè)生產(chǎn)自動化系統(tǒng)基于現(xiàn)場總線控制，而所有工業(yè)所需的現(xiàn)場儀表，包括溫度計(jì)量儀器都要接到現(xiàn)場總線進(jìn)行控制[3]。這就要求溫度計(jì)必須具有統(tǒng)一的輸出信號，這種工作方式使得傳統(tǒng)意義的溫度計(jì)變成了溫度變送器。溫度變送器是現(xiàn)代化的數(shù)字儀器，需要具有通信功能和一定的自我補(bǔ)償功能，在特殊條件下還需要具有現(xiàn)場模擬指示。目前這種基于現(xiàn)場總線的溫度變送器已經(jīng)具有可以適應(yīng)不同總線的儀器類型，我國已經(jīng)研制出熱電偶和熱電阻溫度變送器，并成功使用到運(yùn)用總線技術(shù)的工業(yè)自動化系統(tǒng)中，適用范圍和發(fā)展前景十分廣闊。

3.4 未來發(fā)展趨勢

溫度時(shí)計(jì)量方法的一個(gè)基本量，在工業(yè)上對溫度測量的研究和發(fā)展較早，與其他工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)相比，溫度計(jì)量已較為成熟，基本可以滿足現(xiàn)階段的工業(yè)發(fā)展。同時(shí)在ITS-90實(shí)施以來，我國大致已經(jīng)妥善解決為制定90溫標(biāo)而提出的問題，目前正處于措施實(shí)施的穩(wěn)定期和新技術(shù)的突破期，因此我國未來工業(yè)溫度計(jì)量的發(fā)展，大致集中在幾個(gè)方向，首先是如何將ITS-90妥善全面準(zhǔn)確的運(yùn)用到工業(yè)溫度計(jì)量設(shè)備中;其次是加強(qiáng)我國工業(yè)溫度計(jì)量的科技水準(zhǔn)，將高新信息技術(shù)統(tǒng)一到溫度計(jì)量中去;最后是對特殊環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)的測溫場合進(jìn)行重點(diǎn)探索和研究。

[1]王魁漢.溫度測量技術(shù)的最新動態(tài)及特殊與實(shí)用測溫技術(shù)[J].自動化儀表,Vol.22,No.8,2001.

[2]陳桂生.高溫固定點(diǎn)的國際研究趨勢與發(fā)展[J].中國測試技術(shù),2007,7.

[3]韓隆恒.氣動試驗(yàn)中低溫等離子體的溫度計(jì)量及展望[J].流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測量,2009(1)：135-137.