1  式光電溫度傳感器的基本原理
1. 1  結(jié)構(gòu)原理
式光電傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖1 所示。
圖1  傳感器結(jié)構(gòu)原理示意圖
1. 2  感溫管
根據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)需要,選擇適用的感溫管,諸如耐高
溫、高壓、炸、腐蝕等技術(shù)功能要求,為此可選用剛
玉管、金屬陶瓷管、合金管等。
在測(cè)溫過程中,將感溫管的盲端被測(cè)溫介質(zhì)
或熱場(chǎng)中,感溫盲端被加熱至與被測(cè)溫度同溫,稱熱端。
盲端內(nèi)表面產(chǎn)生的熱輻射與溫度合熱輻射定律:
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)。
由于感溫管內(nèi)徑遠(yuǎn)小于管長(zhǎng), 可以認(rèn)為是黑體輻
射,ε= 1 。因此,為感溫管的互換奠定了理論基礎(chǔ)。
1. 3  光電傳感器
光電傳感器由物鏡、光欄、光電轉(zhuǎn)換器和具有溫補(bǔ)
特性的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。
感溫管盲端內(nèi)表面熱輻射光束經(jīng)物端光欄、物鏡
匯聚,再經(jīng)象端光欄照射至光電轉(zhuǎn)換器受光面,產(chǎn)生光
電信號(hào)輸出。光路如圖2 所示。
圖2  光電傳感器光路示意圖
由光欄與透鏡形成的視場(chǎng)角,只能采集盲端
很小一段內(nèi)表面的輻射光,因此,傳感器盲端深淺
測(cè)溫誤差。由于感溫管定長(zhǎng),管腔與光電轉(zhuǎn)
換器形成密封腔體,又可認(rèn)為是黑體輻射,所以形成了
式,使用條件固定,不受環(huán)境干擾的輻射測(cè)溫新方
法。光電轉(zhuǎn)換器選用硅光電池,輸出電流受環(huán)境溫度
影響嚴(yán)重,因此設(shè)計(jì)了具有溫度補(bǔ)償功能的電阻網(wǎng)絡(luò),
在- 20～ + 90 ℃范圍內(nèi)輸出信號(hào)電壓穩(wěn)定,大
地減小了附加誤差。
象端光欄置于焦點(diǎn)與象面之后,沿光軸調(diào)整光欄
4 ,可調(diào)整光電轉(zhuǎn)換器受光面接受光通量的多少,對(duì)傳
感器進(jìn)行校正。
2  式光電溫度傳感器輸出特性
式光電溫度傳感器輸出電壓信號(hào)與被測(cè)溫度
成單值函數(shù)關(guān)系,而且少受環(huán)境條件變化的影響。光
電轉(zhuǎn)換器選用硅光電池,性能穩(wěn)定,使用壽命長(zhǎng),可在高
溫條件下工作,響應(yīng)速度快,具有多方面的性。
被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換熱輻射光能量,經(jīng)光路處理后,轉(zhuǎn)換
成光電流和輸出電壓信號(hào),經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出以