張潔靜

(武漢市計(jì)量測(cè)試檢定(研究)所,湖北武漢 430050)

我國(guó)工業(yè)溫度計(jì)量發(fā)展?fàn)顩r概述

張潔靜

(武漢市計(jì)量測(cè)試檢定(研究)所,湖北武漢 430050)

本文簡(jiǎn)要介紹了工業(yè)溫度計(jì)量的種類,并概述了我國(guó)工業(yè)溫度計(jì)量的存在和發(fā)展現(xiàn)狀。

工業(yè) 溫度計(jì)量 概述

1 前言

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，溫度的計(jì)量與產(chǎn)品質(zhì)量之間有密切的關(guān)系，因此隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，溫度計(jì)量設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中起到的作用越來(lái)越大。溫度計(jì)量設(shè)備最主要的功能就是用來(lái)測(cè)量物體的冷熱程度，在工業(yè)中大多采用自動(dòng)化儀表裝置進(jìn)行溫度計(jì)量。我國(guó)較早就在工業(yè)生產(chǎn)中引入溫度計(jì)量裝置，之后在相關(guān)研究人員多年的使用和總結(jié)下，在工作原理改進(jìn)、計(jì)量校正、溫度精度控制及設(shè)備維護(hù)管理等方面都取得了較多成果。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和科技的不斷進(jìn)步，溫度計(jì)量在工業(yè)領(lǐng)域的使用也將不斷修改和完善，下面就對(duì)我國(guó)的工業(yè)溫度計(jì)量的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行簡(jiǎn)要概述。

2 工業(yè)溫度計(jì)量

工業(yè)溫度計(jì)量裝置從出現(xiàn)到廣泛應(yīng)用已經(jīng)擁有很久的歷史，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)溫度計(jì)量裝置的工作原理和工作方式都有了極大的改善。目前我國(guó)工業(yè)應(yīng)用的溫度計(jì)量裝置根據(jù)測(cè)溫方式的不同，大體上可以分為接觸式和非接觸式兩大類[1]。

2.1 接觸式測(cè)溫

接觸式測(cè)溫的工作原理就是將感溫元件與被測(cè)物體通過(guò)接觸的方式進(jìn)行充分的熱交換，在熱平衡時(shí)通過(guò)感溫元件反映的溫度值來(lái)得到被測(cè)物體的溫度。感溫元件反映溫度的方式有很多，可以通過(guò)體積變化、電阻變化、電壓變化、頻率變化及光學(xué)特性變化等多種方式。工業(yè)采用接觸式溫度測(cè)量?jī)x表最大的優(yōu)勢(shì)就在于接觸式測(cè)量具有很高的精度值，數(shù)據(jù)可靠，并且使用較為簡(jiǎn)單。但是這種測(cè)溫方式對(duì)采用感溫元件材料的耐高溫性有很高要求，不適用于工業(yè)中高溫度產(chǎn)品的檢測(cè)。金屬溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)和光纖溫度傳感器等，都屬于接觸式測(cè)溫設(shè)備。

2.2 非接觸式測(cè)溫

感溫元件不與被測(cè)物體纏身直接接觸，同樣也可以進(jìn)行測(cè)溫，這就是非接觸式的測(cè)溫方式。非接觸式測(cè)溫主要采取熱輻射的方式，實(shí)現(xiàn)感溫元件與被測(cè)物體的熱交換，從而達(dá)到測(cè)溫效果。由于非接觸式測(cè)溫設(shè)備工作時(shí)無(wú)需與被測(cè)介質(zhì)發(fā)生接觸，因此它具有很廣的測(cè)溫范圍，不易受到測(cè)溫上限和感溫元件材料的影響。但是非接觸式測(cè)溫的缺點(diǎn)是容易遭受外界因素干擾，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。非接觸式測(cè)溫裝置主要有輻射感溫器、比色高溫計(jì)、紅外溫度計(jì)等。

溫度計(jì)量裝置的種類繁多，功能各異，在使用時(shí)首先要充分掌握所需測(cè)溫裝置的原理及特性。這樣在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，相關(guān)人員才可以根據(jù)不同的生產(chǎn)需求和生產(chǎn)方式，靈活采取最適合的工業(yè)溫度計(jì)量設(shè)備，爭(zhēng)取產(chǎn)品質(zhì)量和工作利益的最大化。

3 我國(guó)工業(yè)溫度計(jì)量發(fā)展

完善的質(zhì)量體系一直是我國(guó)工業(yè)發(fā)展長(zhǎng)期堅(jiān)持的建立目標(biāo)。而在質(zhì)量體系中，計(jì)量體系是最重要的組成部分，所以加強(qiáng)計(jì)量發(fā)展，提高計(jì)量水平，創(chuàng)新計(jì)量設(shè)備，改善計(jì)量環(huán)境是提升我國(guó)工業(yè)計(jì)量體系建設(shè)的有效保障。溫度計(jì)量又是計(jì)量體系中最重要的一環(huán)，因此我國(guó)工業(yè)建設(shè)——無(wú)論是國(guó)有、大中型企業(yè)還是中小型企業(yè)，都提高了對(duì)溫度計(jì)量的重視和管理意識(shí)，加大了對(duì)溫度計(jì)量?jī)x器和設(shè)備的投入。我國(guó)工業(yè)溫度計(jì)量在近幾年得到持續(xù)而又快速發(fā)展，下面對(duì)我國(guó)工業(yè)溫度計(jì)量發(fā)展的幾個(gè)階段進(jìn)行概述。

3.1 光學(xué)高溫計(jì)

最早的溫度計(jì)是由伽利略發(fā)明的空氣溫度計(jì)[2]，他根據(jù)熱脹冷縮的原理，通過(guò)空氣體積的變化帶動(dòng)試管中水位的變化從而指示溫度的高低。隨后人們對(duì)空氣溫度計(jì)進(jìn)行了許多研究和改良，但都沒(méi)有解決它定義的隨意性，而由于空氣溫度計(jì)過(guò)窄的測(cè)溫范圍，使其并不適用于工業(yè)溫度計(jì)量。

我國(guó)最早使用的非接觸工業(yè)測(cè)溫設(shè)備為光學(xué)高溫計(jì)，它具有非接觸測(cè)溫設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛使用于金屬冶煉、鍛造、軋鋼、玻璃陶瓷等工業(yè)高溫生產(chǎn)過(guò)程的溫度測(cè)量。

3.2 輻射溫度計(jì)

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，輻射溫度計(jì)在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中使用的范圍越來(lái)越廣，初步統(tǒng)計(jì)2000年以后我國(guó)每年新加的輻射溫度計(jì)總量均超過(guò)了一萬(wàn)臺(tái)。尤其是非典時(shí)期，我國(guó)在工業(yè)生產(chǎn)中新投入的輻射溫度計(jì)數(shù)量超過(guò)了十萬(wàn)臺(tái)。由于工業(yè)中使用輻射溫度計(jì)工作波長(zhǎng)絕大部分都在紅外波段，因此這種輻射溫度計(jì)也叫做紅外溫度計(jì)。隨著紅外溫度計(jì)的不斷普及，我國(guó)工業(yè)使用的過(guò)去老式的光學(xué)高溫計(jì)逐漸退出了人們的視野，被工業(yè)市場(chǎng)所淘汰。

3.3 溫度變送器

信息時(shí)代改變了人們的生活方式，也極大影響了工業(yè)發(fā)展的生產(chǎn)方式，信息技術(shù)的發(fā)展使得工業(yè)生產(chǎn)儀器和溫度計(jì)量設(shè)備越來(lái)越趨于自動(dòng)化系統(tǒng)。工業(yè)溫度計(jì)量裝置主要用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)和控制，而在自動(dòng)化系統(tǒng)中溫度計(jì)量裝置又是系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)組成部分，這就要求它還要具備系統(tǒng)要求的其他功能和特性。目前的工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)基于現(xiàn)場(chǎng)總線控制，而所有工業(yè)所需的現(xiàn)場(chǎng)儀表，包括溫度計(jì)量?jī)x器都要接到現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行控制[3]。這就要求溫度計(jì)必須具有統(tǒng)一的輸出信號(hào)，這種工作方式使得傳統(tǒng)意義的溫度計(jì)變成了溫度變送器。溫度變送器是現(xiàn)代化的數(shù)字儀器，需要具有通信功能和一定的自我補(bǔ)償功能，在特殊條件下還需要具有現(xiàn)場(chǎng)模擬指示。目前這種基于現(xiàn)場(chǎng)總線的溫度變送器已經(jīng)具有可以適應(yīng)不同總線的儀器類型，我國(guó)已經(jīng)研制出熱電偶和熱電阻溫度變送器，并成功使用到運(yùn)用總線技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，適用范圍和發(fā)展前景十分廣闊。

3.4 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

溫度時(shí)計(jì)量方法的一個(gè)基本量，在工業(yè)上對(duì)溫度測(cè)量的研究和發(fā)展較早，與其他工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)相比，溫度計(jì)量已較為成熟，基本可以滿足現(xiàn)階段的工業(yè)發(fā)展。同時(shí)在ITS-90實(shí)施以來(lái)，我國(guó)大致已經(jīng)妥善解決為制定90溫標(biāo)而提出的問(wèn)題，目前正處于措施實(shí)施的穩(wěn)定期和新技術(shù)的突破期，因此我國(guó)未來(lái)工業(yè)溫度計(jì)量的發(fā)展，大致集中在幾個(gè)方向，首先是如何將ITS-90妥善全面準(zhǔn)確的運(yùn)用到工業(yè)溫度計(jì)量設(shè)備中;其次是加強(qiáng)我國(guó)工業(yè)溫度計(jì)量的科技水準(zhǔn)，將高新信息技術(shù)統(tǒng)一到溫度計(jì)量中去;最后是對(duì)特殊環(huán)境下工業(yè)生產(chǎn)的測(cè)溫場(chǎng)合進(jìn)行重點(diǎn)探索和研究。

[1]王魁漢.溫度測(cè)量技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)及特殊與實(shí)用測(cè)溫技術(shù)[J].自動(dòng)化儀表,Vol.22,No.8,2001.

[2]陳桂生.高溫固定點(diǎn)的國(guó)際研究趨勢(shì)與發(fā)展[J].中國(guó)測(cè)試技術(shù),2007,7.

[3]韓隆恒.氣動(dòng)試驗(yàn)中低溫等離子體的溫度計(jì)量及展望[J].流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量,2009(1)：135-137.