溫度檢測(cè)與控制設(shè)備

劉世東

摘要：闡述了溫度檢測(cè)設(shè)備的特點(diǎn)及性能，從而為熱電式傳感設(shè)備研究打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化 電機(jī) 溫度

檢測(cè)裝置是自動(dòng)化系統(tǒng)中的不可缺少的組成部分。自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度，在很大度上取決于檢測(cè)裝置的精度。隨著自動(dòng)化領(lǐng)域不斷擴(kuò)大和自動(dòng)化水平不斷提高，對(duì)檢測(cè)裝的要求亦越來(lái)越高多而它的應(yīng)用亦趨廣泛。由于電子學(xué)的飛躍發(fā)展，在檢測(cè)裝置中普遍采電子測(cè)量裝置來(lái)檢測(cè)絕大多數(shù)物理量。物理量的電子測(cè)量裝置具有以下特點(diǎn)：

1、能連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量和便于自動(dòng)記錄所測(cè)參量。

2、電子裝置慣性小，反應(yīng)速度快，故不僅適用于靜態(tài)測(cè)量，亦適用干動(dòng)態(tài)過(guò)程測(cè)量。

3、測(cè)量的精確度和靈敏度高，還由于屯子測(cè)量裝置龍方便地改變量程，升以測(cè)量范圍廣。

4、可將被測(cè)的信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳遞，從而能實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制

5、從被測(cè)對(duì)象取用功率小，并可進(jìn)行無(wú)機(jī)械接觸測(cè)量，故可提高測(cè)量精確度和傳感器的壽命。

6、能進(jìn)行多點(diǎn)掃描檢測(cè)

7、易于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)自動(dòng)化。電子測(cè)量裝置先將被測(cè)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電子放大等處理，然后用顯示表顯示出來(lái)，或去控制一定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

玻璃溫度計(jì)是利用感溫液體受熱膨脹的原理來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。雙金屬溫度計(jì)則是以雙金屬片的兩種組合金屬的膨脹系數(shù)的不同來(lái)測(cè)量溫度變化的。針對(duì)溫度控制系統(tǒng)多點(diǎn)測(cè)量、擴(kuò)展性等特點(diǎn),運(yùn)用主從分布式和總線分布式多機(jī)通訊方式思想,設(shè)計(jì)可用來(lái)遠(yuǎn)程操作,多個(gè)聯(lián)在一起用來(lái)檢測(cè)多部位的溫度從而提高精確度,并可通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制,設(shè)置。本系統(tǒng)具有巡檢速度快,擴(kuò)展性好的特點(diǎn)。壓力式溫度計(jì)是利用在密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體、液體飽和蒸氣的壓力與溫度呈一一定的函數(shù)關(guān)系而制造的。熱電阻是利用電阻與溫度呈一定函數(shù)關(guān)系的金屬導(dǎo)體戌半導(dǎo)體材料而制的溫度傳感器，熱電偶則是以熱電勢(shì)來(lái)側(cè)量溫度的。輻射溫度計(jì)是以物體輻射熱效應(yīng)進(jìn)行表面溫度捌量的儀表。光學(xué)高溫計(jì)是將被測(cè)對(duì)象某一波長(zhǎng)出輻射強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)燈在同戶(hù)波長(zhǎng)上的輻射強(qiáng)度進(jìn)行比較后確定被溺對(duì)象的溫度。部分輻射溫度計(jì)是指利用光敏戍熱敏元件與濾色玻璃或干涉濾光片相組合護(hù)通過(guò)檢測(cè)被測(cè)對(duì)象某一波段的輻射能量未確定其溫度的儀表。比色溫度計(jì)是利用被測(cè)對(duì)象兩個(gè)不同波長(zhǎng)酌輻射能量之比與其溫度之間酌關(guān)系實(shí)現(xiàn)輻射測(cè)溫的儀表。溫度檢測(cè)與控制由傳感器、測(cè)量?jī)x表及控制裝置三部分組成。

常用傳感器有熱電阻傳感器及熱電偶等。熱電阻傳感器利用電阻隨溫度變化的特性而制成，常用的有鉑及銅熱電阻。鉑配電阻傳感器的測(cè)量?jī)x表可以是動(dòng)圈式溫度指示調(diào)節(jié)儀，亦可以是電子平衡電橋。

熱電偶屬于熱電式傳感，當(dāng)熱電冷端(自由端)溫度固定在0而不變時(shí)，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)為熱端(上作端)溫度的函數(shù)多這樣就可以用熱電偶測(cè)量溫度。常用的熱電有鉑、飛鎳鉻、鎳硅、及鎳鉻一銅三種。共型號(hào)為WRLE,WREUbWREA。

在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到經(jīng)濟(jì)效果多熱電，不可能做得很長(zhǎng)。故熱電偶的冷端一股離被刪熱源較近，冷端溫度不僅偏高且波動(dòng)很大。為避免這種影響，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶冷端聯(lián)接口補(bǔ)償導(dǎo)線通常是用比熱電偶材料價(jià)格便宜得多的兩種普通金屬線材做成的，它在允許溫度范圍內(nèi)的熱電性質(zhì)和它要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭娦再|(zhì)完全一樣，所以補(bǔ)償導(dǎo)線實(shí)質(zhì)上是一個(gè)附加的低溫?zé)犭娕迹淖髹峋褪前褵犭娕嫉你龆送㈤L(zhǎng)到距熱源較遠(yuǎn)、溫度比較穩(wěn)定的地方。各種熱電偶應(yīng)配備各自相應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線。熱電偶接補(bǔ)償導(dǎo)線后，補(bǔ)償導(dǎo)線另一端所處的非0℃的影響依然存在，如果與熱電偶所配儀表是電子電位差計(jì)，則因儀表內(nèi)部已有冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，不必再考慮。如果與熱電俏相配接的為動(dòng)圈式溫度指示調(diào)節(jié)儀，可事先把儀表指針從0℃位置調(diào)到已知的冷端溫度值上，這就等于把補(bǔ)正值直接加到儀表上，儀表指示所指的數(shù)值。就是實(shí)際溫度了。但這種方法只適用測(cè)量精度要求低情況。

在金屬熱處理工藝中，溫度參數(shù)必須進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，但更重要的是給予精確的控制。以確保產(chǎn)品的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。精確的控制必須使用自動(dòng)化儀表組成溫白動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在一般情況下，熱處理工藝要求能將爐溫控制在一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值上，有時(shí)整個(gè)上藝過(guò)程也要求爐溫有幾個(gè)先后不同的數(shù)值。在爐溫自調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器為位式調(diào)節(jié)器，電爐要通電，必須先關(guān)閉爐門(mén)，使?fàn)t門(mén)限位開(kāi)關(guān)Ⅻ接通。控制可以自動(dòng)，也可以手動(dòng)口當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打在手動(dòng)位置多中間繼電器珊電夕接觸BC通電多電爐就通電升溫。同時(shí)綠燈LD滅，紅燈ID亮轉(zhuǎn)向斷開(kāi)位置電爐就斷電降溫。

位式控制因電爐輸入功率不能連續(xù)調(diào)節(jié)，爐溫波動(dòng)范圍比較高，而且交流接觸器斷次數(shù)頻繁。會(huì)產(chǎn)生很大噪音和火花。另外共觸點(diǎn)電流大因而易熔焊，齒此交流接觸器經(jīng)常造成故障、損壞。近幾年來(lái)，采用晶閘箐、飽和電抗器等元件應(yīng)用在爐溫控制中，既取代了接觸器，又可以使電爐的輸人功率變?yōu)檫B續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了爐溫連續(xù)控制，爐溫波動(dòng)范囤減小，提高了控制質(zhì)量?！?/p>

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作者單位：西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院05級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)（2）班