温度传感器在工业中的应用

红外温度传感器在工业中的应用

随着工业生产的发展，温度测量与控制十分重要，温度参数的准确测量对输出品质、生产效率和安全可靠的运行至关重要。目前，在热处理及热加工中已逐渐开始采用先进的红外温度计等非传统测温传感器，来代替传统的热电偶、热电阻类的热电式温度传感器，从而实现生产过程或者重要设备的温度监视和控制。

基本原理

温度传感器基本原理，最常用的非接触式温度传感器基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。

在水泥制造生产中的应用

红外温度传感器在水泥制造生产中有着广泛的应用。据调查目前我国每年因红窑事故造成的直接经济损失达2000万元，间接损失达3亿元。用常规的方法很难对非匀速旋转的水泥胴体进行测温，国际上先进的办法是在窑尾预热平台上安装一套红外扫描测温仪，系统的软件部分主要由数据采集滤波、同步扫描控制、数据通讯处理等，红外辐射测温仪按预定的扫描方式，实现对窑胴体轴向每一个测量段成的温度的测量，在一个扫描周期内，红外温度传感器将在扫描装置的驱动下，将每一个测量元表面的红外辐射转换成温度相关的电信号，送进数据采集装置作为数据采集，同步装置保证数据采集与回转窑的旋转保持严格同步，要让测量的温度值与测量元下确对应，测温仪由扫描起点扫描到终点后，即对窑胴体表面各测量元完成了一次逐元温度检测后，立即快速返回扫描起点，开始下一扫描周期的检测，数据经微机处理后，给出反映窑内状况的图像，文字信息，必要时可以发射声光报警。为保证测量的精度，定要考虑物体的发射率，周围环境影响。红外测温仪要垂直对准窑胴体的表面，因因水汽，尘埃，烟雾的影响，要采取加装水冷，风吹扫装置。意义：1.生产过程中对产品的质量监控与监视，只要温度控制在设定值内，产品质量会有保证，过低过高都浪费能源；2.在线安全的检测可以起到保护人以及设备安全；3.降低能耗，节约能源。

在热处理行业中的应用

红外温度传感器可以广泛的应用于钢铁生产过程中，对生产过程的温度进行监控，对于提高生产率和产品质量至重要。红外温度传感器可精确地监视每个阶段，使钢材在整个加工过程中保持正确的冶金性能。红外温度传感器可以帮助钢铁生产过程中提高产品质量和生产率、降低能耗、增强人员安全、减少停机时间等。

红外温度传感器在钢铁加工和制造过程中主要应用在连铸、热风炉、热轧、冷轧、棒材和线材轧制等过程中。

红外温度传感器传感头有数字和模拟输出两种，发射率可调。—这对于发射率变化金属材料尤其重要。要生产出优质的产品和提高生产率，在炼钢的全过程中，精确测温是关键。连铸将钢水变为扁坯、板坯或方坯时，有可能出现减产或停机，需精确的实时温度监测，配以水嘴和流量的调节，以提供合适的冷却，从而确保钢坯所要求的冶

金性能，最终获得优质产品、提高生产率和延长设备寿命。所选传感头的型号由生产过程和传感头安放位置决定。如安装在恶劣的环境中，视线受到灰尘、水雾或蒸汽的阻挡，光纤双色传感头和一体化比色测温探头是最佳选择。如需要铸坯边缘到边缘的温度分布图，可使用行扫描式红外测温仪。热轧的类型以及轧制过程中轧机的数量和类型随所加工的产品的类型而变化。为了消除控制冷却区内蒸汽和灰尘对测温的影响，使用比色测温仪即使在目标的能量被阻挡95%的情况下仍可准确测温。在热轧过程中，通常冷却的钢板由卷取机卷成钢卷，以便运输至冷轧或其它设备处。为保持层流冷却区合理冷却，在卷取机处需要准确测温。该点的温度是至关重要的，因为其决定成卷前的钢材是否被合理的冷却。否则不合理的冷却可能改变钢材的冶金性能以致造成废品。由于该点温度较低且钢材以75～100 英尺/秒的速度在运行，因此就需要一种具有快速响应时间的低温系列的红外测温仪。有些轧钢厂成卷方法是在粗轧之后热钢成卷，运到工厂的其它地方。然后热轧开卷，并送入精轧，经冷却，然后在卷取机上重新成卷。在热轧开卷之处，准确测量及监视温度非常重要，因为操作人员依此正确设置精轧机轧辊的参数。经常在完成精轧冷却之后进行成卷，钢卷被运至本厂另一个厂区冷轧或运至其它工厂。冷轧使钢材成为更薄而更平整的产品，这时钢材是在大约94℃轧制或在环境温度下完成的。在各精轧机之间安装的测温仪使操作员根据检测的温度变化来对轧机进行调整。

在有些生产过程中，如高速轧制和振动的细棒或线材产品的温度测量是很困难的，高性能红外双色测温仪就可以解决这个问题。当目标偏离视场或局部受阻挡（灰尘、蒸汽、障碍物等）的情况下，双测温仪仍能精确测温。热风炉为高炉提供高温稳定的热风，为了安全操作，需监测热风炉拱顶温度。目前，我国热风炉拱顶温度测量大多采用热电偶。由于热电偶的使用环境（高温，高压）和结构的限制，在温度波动大、振动及安装方式等诸多因素的影响下，造成热电偶寿命短、测量准确度不稳定、维护麻烦等缺点。一种专用于热风炉拱顶温度测量的红外测温保护装置可以取代热电偶测温方法以避免由此方法所带来的诸多缺点，用户使用结果证明该装置运行稳定、可靠、效果良好。

在电力方面的作用

1.连接器-电连接部位会逐渐放松连接器，由于反复的加热(膨胀)和冷却(收缩)产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触式红外测温探头HE-155K可以迅速确定表明有严重问题的温升。

2.电动机-为了保持电动机的寿命期，检查供电连接线和电路断路器(或者保险丝)温度是否一致。

3.电动机轴承-检查发热点，在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。

4.电动机线圈绝缘层-通过测量电动机线圈绝缘层的温度，延长它的寿命。

5.各相之间的测量-检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同。

6.变压器-空冷器件的绕组可直接用非接触式红外测温探头HE-155K测量以查验过高的温度，任何热点都表明变压器绕组的损坏。

7.不间断电源-确定UPS输出滤波器上连接线的发热点。一个温度低的点表明可能直流滤波线路是开路。

8.备用电池-检查低压电池以确保连接正确。与电池接头接触不良可能会加热到足以烧毁电池芯棒。

9.镇流器-在镇流器开始冒烟之前检查出它的过热。

在生活中的具体应用

1. 冰箱中的温度传感器。当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动；而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止冰箱温度的控制是通过温度传感器实现的。