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2 儀器結(jié)構(gòu)與測溫原理
2·1 測量原理
如圖1所示,反射鏡與探測器對稱地置于待測表面法線的兩側(cè)。當(dāng)反射鏡不起作用時,探測器接收到的輻射能P1為
式中:D為光瞳口徑,f′為光學(xué)接收系統(tǒng)的焦距,τ0為大氣的傳播系數(shù),A為探測器的靈敏元面積,η為調(diào)制盤的調(diào)制系數(shù),ελ為溫度為T的待測目標(biāo)在波長λ處的發(fā)射率,Lλ為溫度為T的黑體在波長λ處的輻射出射度,τλ為光學(xué)系統(tǒng)對波長為λ的光的總透過率。
當(dāng)反射鏡起作用時,反射鏡將紅外輻射反射回待測區(qū)域的單色輻射能為
并結(jié)合式(1)或式(2),即可求出待測表面的溫度。式(6)中,h為Planck常數(shù),k為Boltzmann常數(shù),c為光速。
2·2 儀器結(jié)構(gòu)
該儀器主要由光學(xué)接收系統(tǒng)、號放大與處理系統(tǒng)及顯示系統(tǒng)三部分組成。工作時,接收鏡頭接收到的光號(P1、P2),經(jīng)窄帶干涉濾光片濾光后,再經(jīng)由PIN硅光電二極管構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成電號。該號經(jīng)前置放大、選頻放大、脈寬壓縮、模-數(shù)轉(zhuǎn)換后送入8031單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計算出待測表面的發(fā)射率及溫度。
電路中所需的各種觸發(fā)與同步號,均由同步光電系統(tǒng)產(chǎn)生:透過調(diào)制盤上鑲嵌的同步濾光片的光號,先經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成電號,再經(jīng)整形放大后送入8031單片機(jī),適當(dāng)延時后分別去觸發(fā)、同步各個需要觸發(fā)和同步的號。
調(diào)制盤的結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。其中1、2、4號窗口貼的是波長為0·80μm的窄帶干涉濾光片(帶寬20nm)。3號窗口貼的是波長為1·00μm的濾光片,帶寬約0·1μm(無嚴(yán)格要求)。5、6號窗口貼的是波長為1·00μm的濾光片(帶寬也無嚴(yán)格要求)。調(diào)制盤的轉(zhuǎn)速為1 200 r/min。
調(diào)制盤的具體調(diào)制情況如下:(1)當(dāng)待測表面的光輻射透過3號窗口到達(dá)反射鏡、并由反射鏡反射后再次穿過3號濾光片回到待測區(qū)域時,1號窗口正對探測器。對于這種情況,反射鏡不起作用。這是因為透過3號濾光片后又回到待測區(qū)域的光的中心波長為1·00μm,帶寬約0·1μm。而1號窗口只能通過中心波長為0·80μm、帶寬僅20 nm的光,因此探測器接收到的僅是“直射”能(P1);此時,由5號窗口透過的光輻射形成觸發(fā)、同步號;(2)當(dāng)待測表面的光輻射透過4號窗口到達(dá)反射鏡、并由反射鏡反射后再次穿過4號窗口回到待測區(qū)域時,2號窗口正對探測器。對于這種情況,反射鏡起作用。探測器接收到的是“直射”能與“反射”能之和(P2);此時,由6號窗口透過的光輻射形成觸發(fā)、同步號;(3)當(dāng)待測表面的光輻射透過1號窗口到達(dá)反射鏡時,3號窗口正對探測器。情況與(1)類似,不同的只是探測器接收到的是波長為1·00μm的光輻射。后續(xù)電路雖對該號進(jìn)行放大處理,但因模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路沒有觸發(fā)號和同步號,因此不對其進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換;(4)當(dāng)待測表面的光輻射透過2號窗口到達(dá)反射鏡時,4號窗口正對探測器。情況與(3)類似,不同的只是探測器接收到的是波長為0·80μm的光輻射。后續(xù)電路雖對該號進(jìn)行放大處理,但同樣因模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路沒有觸發(fā)號和同步號,故不對其進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換。
我們要考慮的是壓力變送器所測量的介質(zhì),一般的壓力變送器的接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)采用的是316不銹鋼,如果你的介質(zhì)對316不銹鋼沒有腐蝕性,那么基本上所有的壓力變送器都適合你對介質(zhì)壓力的測量.
如果你的介質(zhì)對316不銹鋼有腐蝕性,那么我們就要采用化學(xué)密封,這樣不但起到可以測量介質(zhì)的壓力,也可以有效的阻止介質(zhì)與壓力變送器的接液部分的接觸,從而起到保護(hù)壓力變送器,延長了壓力變送器的壽面.
第二,精度等級
每一種電子式的測量計都會有精度誤差的,但是由于各個所標(biāo)的精度等級是不一樣的,比如,中國和美國等標(biāo)的精度是傳感器在線性度好的部分,也就是我們通常所說的測量范圍的10%到90%之間的精度;而歐洲標(biāo)的精度則是線性度不好的部分,也就是我們通常所說的測量反的0到10%以及90%到之間的精度.如歐洲標(biāo)的精度為1%,則在中國標(biāo)的精度就為0.5%.
第三,量程范圍
一般傳感器測量的大范圍為傳感器的滿量程70%是好的,也就是現(xiàn)在要測量70bar的壓力,我們選壓力變送器的量程應(yīng)該選100bar.
第四,輸出號
目前由于各種采集的需要,現(xiàn)在市場上壓力變送器的輸出號有很多種,主要4...20mA,0...20mA,0...10V,0...5V等等,但是比較常用的是4...20mA和0...10V兩種,在我上面舉的這些輸出號中,只有4...20mA為兩線制(我們所說的輸出為幾線制不包含接地或屏蔽線),其他的均為三線制.
第五,介質(zhì)溫度
由于壓力變送器的號是通過電子線路部分轉(zhuǎn)換的,所以一般情況下,壓力變送器的測量介質(zhì)溫度為-30到+100度,如果溫度過高,我們一般采用的是冷凝彎來冷卻介質(zhì),這樣相對讓廠家特地為你生產(chǎn)一個耐高溫的壓力變送器的成本會降低很多.
第六,測量介質(zhì)
一般我們測量的是相對比較清潔的流體,我們就直接采用標(biāo)準(zhǔn)的壓力變送器就可以了,如果你所測量的介質(zhì)是易結(jié)晶的或粘稠的,我們一般采用的是外置膜片的或和化學(xué)密封共同使用,這樣會有效的阻止介質(zhì)堵住壓力測量孔.
第七,其他
我們確定上面的五個參數(shù)之后還要確認(rèn)你的壓力變送器的過程連接接口以及壓力變送器的供電電壓;如果在特殊的場合下使用還要考慮防爆以及防護(hù)等級
對于不同的測量系統(tǒng)或不同的工藝要求，我們可以根據(jù)其系統(tǒng)或工藝的測量范圍、測量狀態(tài)和介質(zhì)情況選用不同類型的熱電偶
1. 水泥企業(yè)常用熱電偶的選擇
對于不同的測量系統(tǒng)或不同的工藝要求，我們可以根據(jù)其系統(tǒng)或工藝的測量范圍、測量狀態(tài)和介質(zhì)情況選用不同類型的熱電偶，工業(yè)熱工(如新型干法生產(chǎn)線的窯)常用的熱電偶見表1。
(1)WRR熱電偶
其熱電特性在高溫下為穩(wěn)定，適宜于在氧化性和中性介質(zhì)中使用，但其產(chǎn)生的熱電勢小，因而靈敏度低，響應(yīng)速度慢，而且價格昂貴。由于WRR在低溫時熱電勢極小，因此當(dāng)熱電偶冷端溫度在40℃以下時，一般不需要進(jìn)行冷端溫度補償。
(2)WRP熱電偶
適宜于在氧化性或中性介質(zhì)中使用，耐高溫，不易氧化和腐蝕，有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高的測量精度，可用于精密溫度測量和作基準(zhǔn)熱電偶(校準(zhǔn)用熱電偶)。
(3)WRN熱電偶
適宜于在氧化性和中性介質(zhì)中使用。500℃以下低溫范圍內(nèi)，也可在還原性介質(zhì)中進(jìn)行測量。其突出優(yōu)點是熱電勢大，靈敏度高，響應(yīng)速度快，線性度好，測溫范圍較寬，造價低，因而在工礦企業(yè)應(yīng)用廣泛。
(4)WRE熱電偶
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