插入式光电温度传感器在炼铁高炉上的应用———插入式光电温度传感器在炼铁高炉上的应用

在许多生产过程中采用铂铑热电偶测温，由于铂铑热电偶在高温、高压和有害介质条件下工作，偶丝很快会变脆、损坏，在炼铁高炉上，使用寿命约为三个月或更短，影响生产的正常进行，同时因铂铑为贵金属，造成相当大的成本消耗。为此，试用天津市多家光电高新技术公司开发生产的插入式光电温度传感器及配套仪表，取得满意效果。   1  插入式光电温度传感器的基本原理   1.1 结构原理   插入式光电传感器的结构原理如图1所示。     1.2 感温管   根据使用现场需要，选择适用的感温管，诸如耐高温、高压、防炸、抗腐蚀等技术功能要求，为此可选用刚玉管、金属陶瓷管、耐高温合金管等。在测温过程中，将感温管的盲端插入被测温介质或热场中，感温盲端被加热至与被测温度同温，称热端。盲端内表面产生的热辐射与温度符合热辐射定律：     由于感温管内径远小于管长，可以认为是黑体辐射，ε=1 。因此，为感温管的互换奠定了理论基础。   1.3 光电传感器   光电传感器由物镜、光栏、光电转换器和具有温补特性的负载网络构成。   感温管盲端内表面热辐射光束经物端光栏、物镜汇聚，再经象端光栏照射至光电转换器受光面，产生光电信号输出。光路如图2所示。     由光栏与透镜形成一定的视场角，只能采集盲端很小一段内表面的辐射光，因此，传感器盲端插入深浅不会造成测温误差。由于感温管定长，管腔与光电转换器形成密封腔体，又可认为是黑体辐射，所以形成了插入式，使用条件固定，不受环境干扰的辐射测温新方法。光电转换器选用硅光电池，输出电流受环境温度影响严重，因此设计了具有温度补偿功能的电阻网络，保证在-20~+90℃范围内输出信号电压稳定，极大地减小了附加误差。   象端光栏置于焦点与象面之后，沿光轴调整光栏4，可调整光电转换器受光面接受光通量的多少，对传感器进行校正。   2 插入式光电温度传感器输出特性   插入式光电温度传感器输出电压信号与被测温度成单值函数关系，而且极少受环境条件变化的影响。光电转换器选用硅光电池，性能稳定，使用寿命长，