最常见的三种光电测温传感器介绍

光电温度计是非接触式的测温仪表,它采用光反馈原理测量物体辐射能量,以确定温度。此仪表可用于在工业生产流程中快速测量静止或运动物体的表面温度。

  1.光电温度

  光电温度计是非接触式的测温仪表,它采用光反馈原理测量物体辐射能量,以确定温度。此仪表可用于在工业生产流程中快速测量静止或运动物体的表面温度。现以WDL-31型光电温度计为例,进行概要介绍。

  对于一般物体的辐射能量,可以用普朗克公式表述:


  WDL-31型光电温度计就是根据该原理设计的。对已知辐射系数的物体,在选定的波长范围内,用所测得的物体表面的辐射能量转换为电模拟量来确定温度。下图为测量原理示意图。它用一个参比灯的辐射能量与被测物体进行比较,由光敏元件和电子线路自动鉴别和调节,始终精确踉踪被测表面,从而自动地连续显示出被测物体的温度。


WDL-31型光电温度计原理图

  其光学系统如下图所示,由瞄准、检测和参比三部分组成。


WDL-31型光电温度计光学系统

  2.光电比色高温计

  WDS型光电比色高温计也是非接触式高温测量仪表。可测温度范围目前为800〜2000°C,其精度为0.5%,响应速度由光敏器件及二次仪表记录而定。它是以辐射体在两个不同波长的辐射能量的比值来测量温度的。它的独特优点是:反应速度快,测量范围宽,测量温度较接近真实温度,测量环境如粉尘、水气、烟雾等对其测量结果影响较小。

  如下图所示,被测对象经物镜成像于光阑,通过光导混合均匀后,投射在分光镜上。分光镜使长波(红外)部分透射,而使短波(可见光)部分反射。透过分光镜的辐射能再经滤光片将其短波部分滤掉,被作为红外接收元件的硅光电池所接收,并转换成电信号输出;反射出来的短波部分经滤光片将长波部分滤掉,被作为可见光接收元件的硅光电池所接收,同样转换成电信号输出,同时记录下两个光电信号,进行比较得出光电信号比,从而求出相对应的辐射温度。在该传感器的光阑前置一平行平面玻璃,将一部分光线反射至瞄准反射镜上,再至圆柱反射镜、目镜和棱镜,以便观察系统能清晰地看到被瞄准的测量对象。


WDS型光电比色高温计原理图

  3.红外显微测温仪

  该测温仪也是使用光电传感器的,整机由光机单元和电子线路单元组成。它的特点是被测表面线度微小,而且是非接触式快速测量,尤其适用于对半导体器件管芯的温度分布测量。其原理也是以“黑体”辐射定律为基础。对全部波长范围内,物体的积分辐射通量密度与其温度的4次方成正比:


  式中,K一物体辐射系数;σ——斯忒藩-玻耳兹曼常量。

  上式表明了物体表面温度与热辐射能大小的对应关系。利用光学系统把选定目标的辐射能,聚焦到红外探测器上,探测器将红外辐射转变为电信号,其电信号就是该物体的温度信息。HCX-1型红外显微测温仪用锑化铟作为光电转换器件。其测温范围为室温〜300°C,相对误差±4%,温度分辨率1°C,空间分辨率为直径49μm圆斑,工作距离为40mm,测量响应时间10-5s,探测器致冷形式为液氮致冷。

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