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Cassification
光電溫度傳感器系統(tǒng)工作原理:光源經驅動發(fā)射的光,經光束器和透鏡,聚焦進輸入光纖,子啊輸入光纖另一端值液芯,由于液芯波導探頭的溫度變化,使其折射率發(fā)生變化,從而只透射出一部分光,這部分光再從輸出光纖送到光電探測器,給電信號處理裝置的輸入端提供一個電信號,光源分束器的另一束光用同樣的透鏡和光電探測器變成電信號,然后輸送到信號處理裝置的另一輸入端,信號處理裝置由轉換器和除法器組成,其主要是溫度相關輸入量作比較運算,以使正比于溫度的輸入量與光源強度變化無關,電信號經過A/D轉換器,后輸入計算機進行信號分析與處理。
化工廠對藥液進行生產配置時,需及時掌握藥液的溫度并進行處理,在這種易燃、易爆、高壓的環(huán)境中,采用液芯波導探頭的光電溫度傳感器,對正在加工的藥液進行溫度的遠距離測量,并應用計算機系統(tǒng)對信號加以控制與處理,可以使整個吸入的遙測性能得到明顯改善。
光電溫度傳感器的基本原理:
光電溫度傳感器感溫管
根據(jù)使用現(xiàn)場需要,選擇適用的感溫管,諸如耐高溫、高壓、防炸、抗腐蝕等技術功能要求,為此可選用剛玉管、金屬陶瓷管、耐高溫合金管等。在測溫過程中,將感溫管的盲端插入被測溫介質或熱場中,感溫盲端被加熱至與被測溫度同溫,稱熱端。盲端內表面產生的熱輻射與溫度符合熱輻射定律:
E=εδT4(1)式中:δ為斯蒂芬為波爾茲曼常數(shù),其大小為5.67×10-8W/m2·K4;ε為黑度系數(shù)。由于光電溫度傳感器感溫管內徑遠小于管長,可以認為是黑體輻射,ε=1.因此,為感溫管的互換奠定了理論基礎。
光電溫度傳感器由物鏡、光欄、光電轉換器和具有溫補特性的負載網絡構成。感溫管盲端內表面熱輻射光束經物端光欄、物鏡匯聚,再經象端光欄照射至光電轉換器受光面,產生光電信號輸出。光路如圖2所示。圖2光電溫度傳感器光路示意圖由光欄與透鏡形成一定的視場角,只能采集盲端很小一段內表面的輻射光,因此,傳感器盲端插入深淺不會造成測溫誤差。由于感溫管定長,管腔與光電轉換器形成密封腔體,又可認為是黑體輻射,所以形成了插入式,使用條件固定,不受環(huán)境干擾的輻射測溫新方法。光電轉換器選用硅光電池,輸出電流受環(huán)境溫度影響嚴重,因此設計了具有溫度補償功能的電阻網絡,保證在-20~+90℃范圍內輸出信號電壓穩(wěn)定,極大地減小了附加誤差。象端光欄置于焦點與象面之后,沿光軸調整光欄。可調整光電轉換器受光面接受光通量的多少,對傳感器進行校正。