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国内温度计量的发展漫谈

作者: 发布时间:2020-01-17 10:47:54 阅读: 46 次

 

 

摘要:温度是表征物体冷热程度的物理量,而温度计量仪器则是用于准确的判断和测量温度的仪器。从1593年伽利略发明台温度计量仪器到现在一般的家用温度计,温度计量技术及基于其原理制造的温度计不断发展。我国的温度计量技术也顺应全球的发展趋势,取得了许多不错的成绩。本文着重介绍了我国温度计量技术领域的现状和发展进步,并对相关的温度测试仪表的发展做了一些介绍。

关键词:温度计量技术;温度计

 

我国在温度计量技术领域的发展相对国外发达起步较晚,但是经过多年来的不断发展,还是取得了很多优异的成绩,研发出了一系列成熟的温度测量仪器。我国温度计量技术的发展大略可以从以下六个方面来介绍:

1.温度固定点研究

温度固定点的研究发展是温度计量技术发展的一个重要方面。近年来,为了更为方便的传递温度标准,人们开始着手研究两类不同于温标定义点的固定点。一类是高温非定义固定点,这种固定点中的研究热点是金属碳共晶点,并且其将来可能代替温度灯作为温度传递标准;另一类是小型实用固定点,比如水三相点等,这类固定点虽然温度不确定度比较高,但是相对于比较校准法的不确度来说,其实用性还是较高的。

2.玻璃液体、双金属和压力式测温

玻璃液体、双金属和压力式测温均是利用物质热胀冷缩的特性来实现温度测量的。玻璃液体温度计原理是当被测物体的温度变化时,玻璃容器中感温液体的体积随之变化而表现出被测物体的温度。在我国,一般的家用或者医用体温计就是一种利用玻璃液体测温原理研制的温度计量仪器,由于其价格便宜,测量精度较高,所以使用较为广泛。另外,基于玻璃液体温度计发展而来的高精度数字温度计的应用也开始逐渐普及,其测量精度等各项参数均优于传统的玻璃液体温度计。

工业上,测量中、低温现场时可以利用双金属测温方式。双金属温度计可以测量工业生产过程中液体或者气体介质的温度。其是利用两种金属随着温度的改变膨胀程度不同的原理制成的。

在工程应用中,人们一般利用压力式测温的方式测量一些对铜无腐蚀的介质。压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸气压力和温度之间的变化关系来测量温度的。其有结构简单、耐腐蚀性较高以及具有防爆性等优点。

3.热电阻及热电偶测温

 工业上,石英保护管标准铂电阻温度计由于其精度很高,常作为传递温度标准的标准仪器,但是其精度常常比工业铂热电阻高出很多,所以将它作为传递链要求并不合适。因此,很多时候人们常常利用工业铂热电阻作为标准仪器,这种仪器经过人们多年的研究发现其稳定性非常好。在我国,工业铂热电阻温度计量仪器在温度计量系统中还未得到认可,但是很多计量单位或者公司已经开始使用这种稳定性优异的温度计量仪器了。

工业上使用的热电偶材料主要是由两种纯金属组成的,这种材料的均匀性和稳定性较好,远远优于一些合金材料。最开始人们使用铂-铑合金热电偶作为热电偶的材料,但是随着对热电偶要求的提高,这种材料的性能已经到达极限而无法满足人们的需要,于是在80年代,人们开始研究热稳定性较好的铂-金的相关特性。随后,90年代,人们又将目光转向了热稳定性更为优异的铂-钯,但是其在多大的温度范围可以作为温度传递标准人们还未达成共识。另外,由于热电耦温度计量仪器常常要在恶劣的环境中使用,因此其保护问题就成为了一个不得不研究的问题。目前,我国的东北大学长期从事这方面的研究,并已经取得了一定的研究成果。

4热敏电阻测温

    热敏电阻测温也是一种较为常见的测温方式,其与热电阻测温有所不同。热敏电阻是半导体,与金属导体不同,随着温度升高,电阻内自由电子数目的增加程度会超过自由电子迁移率的下降程度,从而导致其电阻值随着温度的升高而降低。

5.辐射测温

在工程上应用,测量温度的方式分为接触式测温和非接触式测温两种,由于工作环境等原因,一般采用非接触式测温的方式。近年来,在温度测量领域兴起了一种非接触测温方式——辐射测温,其可以在各种恶劣的环境下高精度测量物体的温度而被广泛应用。辐射测温是利用被测物体可以向外界不断释放红外线辐射能量的原理来测量温度的。

研究这项温度测量技术,首先要解决其温度标准的问题,即建立辐射标准。这项工作可以从以下几个方面展开:一是研制一个的辐射温度计作为标准仪器;二是确定辐射温度计温标和其温度表示的关系;三是建立以标准工业铂电阻温度计为标准的比较黑体。

然后辐射测温技术需要解决的问题是其技术标准、校正和测试方法等无论是国际上还是国内都没有统一,也没有相关的标准进行约束。

最后,研究辐射测温技术的难点在于消除发射率的影响。被测对象的发射率是造成辐射测温更大大的误差,因此,人们开始花费大量精财力物力研究这个问题。从20世纪90年代以来,人们利用先进的计算机技术和成熟的硅列阵元件,成功的减少了被测对象的发射率。

辐射测温工程上一般应用于测量一些金属的温度,比如测量焊接时焊缝的温度、钢坯的温度以及热轧带钢的表面温度等。

6.光纤测温

在实际工业生产中,有些地方由于生产环境恶劣,很多常规测温技术无法正常应用。这时就可以利用光纤测温技术来解决这个问题。光纤测温技术的应用一般有两个方面:

,利用拉曼反向散射效应测量温度分布。这种方式主要是利用光纤可以改变反向散射光的强度来测定温度分布,从而可以用于检测地下输送油气的管道的泄漏位置。目前我国已有部分地域利用这种技术检测管道的泄漏问题。

第二,利用荧光衰减时间法测量温度。这项技术是把可以发出荧光的材料制成灵敏元件,再通过光纤传输荧光,并通过测量荧光时间来测量温度。

此外,随着信息技术的广泛应用,工业上的温度测量仪器一般已不再是单独用于测温的仪器,而是作为工业过程自动化系统的一部分进行相关工作。

通过对我国温度计量技术发展的研究可以发现,随着我国经济和科学技术的飞速发展,科学研究和工业对于温度计量技术的要求越来越高。因此,不断发展我国的温度计量技术,研发出更为可靠、稳定的温度计量仪器,提高温度计量仪器的测量精度、测力范围以及测量的智能化等,才能促进社会稳定快速的发展。

 

参考文献

[1]王魁汉,温度测量技术的最新动态及特殊与实用测温技术[J].自动化仪表, 2011,22(8).

[2]吴钦炜,信息时代智能检测仪表[J].工业仪表与自动化学术会议论文集,1999.

[3]张克,朱江,温度计量漫谈热电偶[J].中国计量2012.