Методы и средства измерения неэлектрических величин

2. Датчик на основе поглощения  света полупроводником. Известны  также волоконно-оптические датчики,  работа которых основана на  оптических свойствах некоторых  полупроводников. Используемый полупроводник  имеет граничную длину волны  спектра оптического поглощения. Для света с более короткой  длиной волны, чем у проводника, поглощение усиливается, причем  по мере роста температуры  граничная длина волны отодвигается  в сторону более длинных волн (около 3 нм/К). При подаче на полупроводниковый кристалл луч от источника света, имеющего спектр излучения в окрестности указанной границы спектра поглощения, интенсивность света, проходящего через светочувствительную часть датчика, с повышением температуры будет падать. По выходному сигналу детектора, указанным методом можно регистрировать температуру.

Используя данный метод можно мерить температуру в интервале от 30 до 300 °С с погрешностью ±0,5 °С.

3. Датчик на основе флуоресценции.  Данный датчик устроен следующим  образом. На торец оптического  волокна светочувствительной части  нанесено флуоресцентное вещество. Флуоресцентное излучение, возникающее  под воздействием ультрафиолетовых  лучей, проводимых оптическим  волокном, принимается этим же  волокном. Температурный сигнал  выявляется путем вычисления  отношения соответствующих значений  интенсивности флуоресцентного  излучения для сигнала с длиной  волны, сильно зависящего от  температуры к интенсивности  сигнала с другой длиной волны,  слабо зависящего от температуры.

Область измеряемых температур таким  датчиком находится в пределах от -50 до 200 °С с погрешностью ±0,1 °С.

температура измерение термометр

Использование волоконно-оптических датчиков, при всей своей привлекательности, позволяет производить измерение  температуры только в локальной  точке объекта, что несколько  сужает область их применения.

 

 

Бесконтактное измерение  температуры расплавов металлов

 

        При использовании пирометров в металлургии удается точно определять температуру в замкнутом пространстве высокотемпературных печей и в результате этого улучшать качество выпускаемой продукции. Если стенки печи или объект контроля измеряют через технологические отверстия, то с помощью пирометров частичного излучения или визуальных пирометров в большинстве случаев удается достаточно точно измерить температуру стенок печи или объекта, если его температура близка к температуре стенок печи, причем правильные результаты получают лишь в том случае, если в поле зрения пирометра нет оказывающих влияния на точность измерения газов, паров или твердых частиц, поглощающих излучение.

 

Однако если нужно определить температуру  свободно излучающих тел или температуру  расплава металла вне закрытой печи (в индукционной печи, при выпуске  из закрытой печи, в ковше, при отборе пробы ложкой или при разливке из вагранки), то полученная с помощью  пирометров частичного излучения или  визуальных пирометров температура  значительно (на 60…200ºC) ниже действительной.

 

В реальных условиях промышленных измерений  коэффициент теплового излучения  расплавов металлов зависит от следующих  факторов:

-  материал расплава;

           -  температура расплава;

           - спектральный диапазон, в котором производятся измерения температуры;

 

           -   степень покрытия поверхности расплава пленкой окисла и шлака;

           -    градиент температур между расплавом металла, окислом и шлаком;

           -    угол визирования поверхности расплава.

 

Для того чтобы избавиться от проблем  измерения температуры бесконтактным  способом, связанных с неопределенностью  и нестабильностью коэффициента теплового излучения часто целесообразно  применять имитаторы черного  тела, погружаемые в расплав металла  и поэтому имеющие ту же самую  температуру.

 

Имитаторы черного тела могут иметь  достаточно разнообразное исполнение:

- труба с открытым концом, погружаемым в расплав;

- труба с запаянным концом, погружаемым в расплав (дно может быть плоским или коническим);

- полый конус, погружаемый в расплав;

- болванка материала в твердом состоянии, погружаемая в расплав (коэффициент теплового излучения материала болванки по возможности должен стремиться к единице);

- стакан из тугоплавкого материала, свободно плавающий по поверхности расплава;

 

Из всех перечисленных типов  имитаторов наиболее достоверные результаты измерений могут быть получены при  использовании трубы с запаянным  концом, погружаемым в расплав (схема измерения приведена на рис. 6). Это связано с тем, что:

- в поле зрения прибора отсутствует пыль, пар или испарения, как это было бы при использовании трубы с открытым концом, болванки металла или стакана из тугоплавкого материала;

- труба может погружаться в расплав под любым углом и угол визирования не влияет на показания пирометра, как это было бы при использовании металлической болванки или стакана;

- так как труба погружена в расплав, градиент температур между расплавом, окислом или шлаком также не будет влиять на показания пирометра;

- изготовление имитатора в виде трубы с запаянным дном технологически не представляет трудности в отличие от изготовления полого конуса.

 

Пирометр инфракрасный Питон-201-1800 предназначен для использования  в качестве инфракрасного датчика  с цифровой индикацией и аналоговым выходом 4…20мА, 0…5В при измерении  температуры поверхностей твердых (в том числе сыпучих тел) и  расплавов различных материалов по их собственному тепловому излучению бесконтактным способом.

 

К аналоговому выходу прибора может  подключаться любое индикаторное (амперметр, вольтметр, цифровой индикатор или  самописцы различного исполнения) или  исполнительное устройство (регулятор) с нагрузкой до 250 Ом или током  не менее 3мА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Температура является одним из основных параметров, подлежащих контролю со стороны  систем автоматического управления металлургическими процессами. В  условиях агрессивных сред и высоких  температур, наиболее подходящими для  использования являются фотоэлектрические  пирометры. Они позволяют контролировать температуру от 100 до 6000 0С и выше. Одним из главных достоинств данных устройств является отсутствие влияния  температурного поля нагретого тела на измеритель, так как в процессе измерения они не вступают в непосредственный контакт друг с другом. Так же фотоэлектрические пирометры обеспечивают непрерывное автоматическое измерение  и регистрацию температуры, что  позволяет использовать их в системах автоматического управления процессами без дополнительных затрат на приобретение и обслуживание устройств сопряжения.

Представленный в работе обзор  люминесцентных методов измерения  температуры по сравнению с бесконтактными методами обладает теми же преимуществами, что и оптические методы. В то же время он является менее сложным при организации процесса изучения температуры и не менее точным по сравнению с другими оптическими методами. Кроме того, использование свойств люминесценции делает возможным разработку методов измерения температурных полей объектов сложной геометрической формы.

Из вышеприведенного обзора очевидна необходимость дальнейшей разработки и совершенствования технологий измерения температуры с использованием люминесцентных методов.

 

 

Список использованных источников

 

1. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы.
2. Чистяков С.Ф., Радун Д.В. Теплотехнические измерения и приборы
3. Измерения в промышленности: Справ. Изд.
4. Никоненко В.А., Сильд Ю.А., Иванов И.А. Разработка системы метрологического обеспечения измерительных тепловизионных приборов.

Размещено на Allbest.ru

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   РЕФЕРАТ

 

Курсовая  работа: 37 стр., 7 рис.,  4 источника.

 

Объектом  и предметом исследования является: Методы и средства измерения неэлектрических величин

Цель  работы: Рассказать , что является неэлектрическими величинами,  и какими методами лучше измерить ту или иную величину.

 

 

 

       Автор подтверждает, что приведенный в работе расчетно-аналитический материал правильно и объективно отражает состояние исследуемого процесса, а все заимствованные из литературных и других источников теоретические, методологические и методические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.

                                                              ____________________________

 

                                                             (подпись студента)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧЕБНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

“ФИНАНСОВО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ”

РЕЦЕНЗИЯ

на курсовую работу

(регистрационный  № 10-17)

Студента: Чернышова  Александра Александровича

Факультет: “Управление качеством”

Курс : 3-ий

Дисциплина: “ Методы и средства измерений , испытаний и контроля ”

Оценка Подпись  преподавателя-рецензента

__________________________

Текст рецензии:

 

 

 

 

 

 

Королёв 2013