关于温度测量的国内研究现状论文

这是俺论文的第一部分，希望对你用！！！！！ 国内外温度检测技术研究现状温度是在工业、农业、国防和科研等部门中应用最普遍的被测物理量。有资料表明，温度传感器的数量在各种传感器中位居首位，约占50%左右。因此，温度测量在保证产品质量，提高生产效率，节约能源，安全生产，促进国民经济发展等诸多方面起到了至关重要的作用。 常用的温度测量方法根据测温方式的不同，温度测量通常可分为接触式和非接触式测温两大类。接触式测温的特点是感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最后达到热平衡，此时感温元件的温度与被测对象的温度必然相等，温度计就可据此测出被测对象的温度。因此，接触式测温一方面有测温精度相对较高，直观可靠及测温仪表价格相对较低等优点；另一方面也存在由于感温元件与被测介质直接接触，从而影响被测介质热平衡状态，而接触不良则会增加测温误差；被测介质具有腐蚀性及温度太高亦将严重影响感温元件性能和寿命等缺点。根据测温转换的原理，接触式测温又可分为膨胀式、热阻式、热电式等多种形式。非接触式测温的特点是感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。因此，非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布，热惯性小，测温上限可设计的很高，便于测量运动物体的温度和快速变化的温度等优点。两类测温方法的主要特点如下表所示。表 两种测温方法的主要特点方式 接触式 非接触式测量条件 感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度；被测对象不对感温元件产生腐蚀。 需准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上。测量范围 特别适合1200度、热容大、无腐蚀性对象的连续在线测温，对高于1300度以上的温度测量比较困难。 原理上测量范围可以从超高温到超低温。但1000度以下，测量误差比较大，能测运动物体或热容小的物体温度精度 工业用表通常为、、、级，实验室用表可达级。 通常为、、级响应速度 慢，通常为几十秒到几分钟 快，通常为2-3秒钟其他特点 整个测温系统结构简单、体积小、可靠、维护方便、价格低廉。仪表读数直接反映被测物体温度，可方便的组成多路集中测量与控制系统。 整个测量系统结构复杂、体积大、调整麻烦、价格昂贵；仪表读数通常反映被测物体表面温度（需进一步转换）；不易组成测温控温一体化的温度控制装置。从温度检测使用的温度计来看，主要包括以下几种：1．利用物体热胀冷缩原理制成的温度计利用物体热胀冷缩制成的温度计分为如下三大类：(1)玻璃温度计：利用玻璃感温包内的测温物质(水银、酒精、甲苯、油等)受热膨胀、遇冷收缩的原理进行温度测量。(2)双金属温度计：采用膨胀系数不同的两种金属牢固粘合在上一起制的双金属片作为感温元件，当温度变化时，一端固定的双金属片，由于两种金属膨胀系数不同而产生弯曲，自由端的位移通过传动机构带动指针指示出相应温度。(3)压力式温度计：由感温物质(氮气、水银、二甲苯、甲苯、甘油和沸点液体如氯甲烷、氯乙烷等)随温度变化，压力发生相应变化，用弹簧管压力表测出它的压力值，经换算得出被测物质的温度值。2．利用热电效应技术制成的温度检测元件利用此技术制成的温度检测元件主要是热电偶。热电偶发展较早，比较成熟，至今仍为应用最广泛的温度检测元件。热电偶具有结构简单、制作方便、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点。常用的热电偶有以下几种。(1)镍铬一镍硅，型号为WRN，分度号为K，测温范围0-900℃，短期可测1200℃。(2)镍铬—康铜，型号为WRK，分度号为F，测温范围0-600℃，短期可测800℃。(3)铂铑一铂，型号为WRP，分度号为S，在1300℃以下的使用，短期可测1600℃。(4)铂铑3旺铂铐6，型号为WRR，分度号为B，测温范围300-1600℃，短期可测1800℃。3．利用热阻效应技术制成的温度计用热阻效应技术制成的温度计可分成以下几种：(1)电阻测温元件，它是利用感温元件(导体)的电阻随温度变化的性质，将电阻的变化值用显示仪表反映出来，从而达到测温的目的。目前常用的有铂热电阻和铜热电阻。(2)半导体测温元件，它与热电阻的温阻特性刚好相反，即有很大负温度系数，也就是说温度升高时，其阻值降低。(3)陶瓷热敏元件，它的实质是利用半导体电阻的正温特性，用半导体陶瓷材料制作而成的热敏元件，常称为PCT或NCT热敏元件。PCT热敏分为突变型及缓变型二类。突变型PCT元件的温阻特性是当温度达到顶点时，它的阻值突然变大，有限流功能，多数用于保护电器。缓变型PCT元件的温阻特性基本上随温度升高阻值慢慢增大，起温度补偿作用。NCT元件特性与PCT元件的突变特性刚好相反，即随温度升高，它的阻值减小。4．利用热辐射原理制成的高温计热辐射高温计通常分为两种。一种是单色辐射高温计，一般称光学高温计；另一种是全辐射高温计，它的原理是物体受热辐射后，视物体本身的性质，能将其吸收、透过或反射。而受热物体放出的辐射能的多少，与它的温度有一定的关系。热辐射式高温计就是根据这种热辐射原理制成的。 国内外温度检测技术现状及发展趋势近年来，在温度检测技术领域，多种新的检测原理与技术的开发应用，已经取得了重大进展。新一代温度检测元件正在不断出现和完善，它们主要有以下几种：1．晶体管温度检测元件半导体温度检测元件是具有代表性的温度检测元件。半导体的电阻温度系数比金属大l~2个数量级，二极管和三极管的PN结电压、电容对温度灵敏度很高。基于上述测温原理己研制了各种温度检测元件。2．集成电路温度检测元件利用硅晶体管基极一发射极间电压与温度关系(即半导体PN结的温度特性)进行温度检测，并把测温、激励、信号处理电路和放大电路集成一体，封装于小型管壳内，即构成了集成电路温度检测元件。目前，国内外也进行了生产。3．核磁共振温度检测器 所谓核磁共振现象是指具有核自旋的物质置于静磁场中时，当与静磁场垂直方向加以电磁波，会发生对某频率电磁的吸收现象。利用共振吸收频率随温度上升而减少的原理研制成的温度检测器，称为核磁共振温度检测器。这种检测器精度极高，可以测量出千分之一开尔文，而且输出的频率信号适于数字化运算处理，故是一种性能十分良好的温度检测器。在常温下，可作理想的标准温度计之用。4．热噪声温度检测器它的原理是利用热电阻元件产生的噪声电压与温度的相关性。其特点如下：(1)输出噪声电压大小与温度是比例关系；(2)不受压力影响；(3)感温元件的阻值几乎不影响测量精确度；因此，它是可以直接读出绝对温度值而不受材料和环境条件限制的温度检测器。5．石英晶体温度检测器它采用LC或Y型切割的石英晶片的共振频率随温度变化的特性来制的。它可以自动补偿石英晶片的非线性，测量精度较高，一般可检测到℃，所以可作标准检测之用。6．光纤温度检测器光纤温度检测器是目前光纤传感器中发展较快的一种，己开发了开关式温度检测器、辐射式温度检测器等多种实用型的品种。它是利用双折射光纤的传输光信号滞后量随温度变化的原理制成的双折射光纤温度检测器，检测精度在士1℃以内，测温范围可以从绝对0℃到2000℃。7．激光温度检测器激光测温特别适于远程测量和特殊环境下的温度测量，用氮氖激光源的激光作反射计可测得很高的温度，精度达l%；用激光干涉和散射原理制作的温度检测器可测量更高的温度，上限可达3000℃，专门用于核聚变研究但在工业上应用还需进一步开发和实验。8．微波温度检测器采用微波测温可以达到快速测量高温的目的。它是利用在不同温度下，温度与控制电压成线性关系的原理制成的。这种检测器的灵敏度为250kHZ/℃，精度为1%左右，检测范围为20～1400℃。从以上材料可以看出，当前温度检测的发展趋势组合要集中在以下几个方面：a．扩展检测范围现在工业上通用的温度检测范围为一200～3000℃，而今后要求能测超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如10K以下的度检测是当前重点研究课题。b．扩大测温对象温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从工业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。C．新产品的开发利用以前的检测技术生产出适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。d．加强新原理、新材料、新加工工艺的开发。如近来已经开发的炭化硅薄膜热敏电阻温度检测器，厚膜、薄膜铂电阻温度检测器，硅单晶热敏电阻温度检测器等。e．向智能化、集成化、适用化方向发展。新产品不仅要具有检测功能，又要具有判断和指令等多功能，采用微机向智能化方向发展。向机电一体化方向发展。课题的工程背景在工业领域，温度、压力、流量是最常见的三大被检测的物理参数，其中最广泛的还是温度量的测量，随着电子技术、计算机技术的飞速发展，对现场温度的测量也由过去的刻度温度计、指针温度计向数字显示的智能温度计发展，而且，对测量的精度要求也越来越高。当然，对不同的工艺要求，其测量的精度要求不尽相同，这些是显而易见的，譬如，在测量电机的轴温时，可能测量的允许差达l℃以上，但在某些场合，温度的检测与控制需要达到很高的精度。以化工生产中联碱行业为例，联碱外冷器液氨致冷技术作为80年代中期化工部重点推广的技改项目之一，已被各联碱厂相继采用，并在生产实践中得到不断改进，已成为业内公认的一项成熟、有效的节能降耗技术。但至今仍存在外冷器生产能力偏低、运行周期短和节能效果不理想等问题。而外冷器进出口母液温差是影响外冷器生产能力和运行周期的一个重要因素，从长期的生产经验看，混合溶液每次流经外冷器时，进、出口温差以℃为宜。因此，精确测量与控制通过外冷器混合溶液的进、出口温差是指导该生产工艺的一个重要环节。事实上，由于精度要求较高，在实际生产中该环节的温差测控问题一直没能得到很好解决。经调研知，在全国范围内几乎所有化工集团的联碱行业的生产情况都如此，他们迫切希望能解决这一问题。在其它许多场合(如发酵工艺)中，温度的准确测量与控制同样具有相当强的实践指导作用。目前，虽然国内外已有很多温度测控装置，但温度测量的精度达到℃，并能适用于类似制碱工艺要求的外冷器低温差的精确检测与控制在国内尚属空白。该课题的研究能实现外冷器温差的高精度检测与控制，可推广应用到其它化工生产过程及其相关领域中需要对温差与温度进行高精度实时测控的场合。因此，研发高精度温度与温差测控系统具有很好的应用前景。

现在测温的前沿产品应该就是五星光纤出的旋转反射式光纤测温

◆基于有线传输数字式粮情测控系统

◇基于无线数字自组织网络技术的粮情测控系统

◆基于因特网的远程视频与粮情信息检测系统

◇储油罐温度与液位监测系统

◆地上通风笼，仓储设备，简易测温设备

温湿度专家

哈尔滨新良伟业科技有限公司

（原中谷粮油信团旗下武汉新良科技开发有限公司）

2012年

CWS-901数字型粮情测控系统

（电子检温系统）

“CWS-901”是由武汉交通科技大学和原武汉新良科技开发有限公司合作开发的数字式粮情测控系统。该系统通过国家粮食储备局检测，并在世行贷款项目中得到了应用和推广。经过10年的使用，实践证明我们开发的产品使用寿命长，售后服务好，换代升级及时。

◆系统安全性高，主电源电缆采用24伏直流供电，二次变压后，到模块时采用5V直流供电，对人安全，并且完全不会引发火花，杜绝了电火灾的发生。

◆分布式控制网络系统，各控制器分散在各库房独立工作，主机和控制器之间采用双绞线进行连接，传输距离可达公里, 因此抗干扰能力极强☆抗干扰性强系统采用全隔离技术，过压过流保护，数字化传输，传输电缆金属屏蔽等措施。具有抗静电、抗电磁场、抗噪声、抗瞬间大电流、高电压冲击等抗干扰功能。容错性好。

◆该系统的温度传感器采用美国进口的数字化温度传感器DS18B20，温度传感器采用法国进口HS1101，具有精确度高，稳定，常年不漂移的特性，传感器与放大器A/D转换高度集成，因此，传感器直接输出的是数字信号，无须经过中间环节可直接进入控制器，所以精度和可靠性高、误差小、线性度好，而且不需要校正，稳定可靠。

◆防尘、防爆、防熏蒸

系统设备CWS-901智能控制器，KDF风机控制器，置于通过国家检验的DIP塑料盒内；具有良好的防尘、防爆、防熏蒸性能。

CWS-901的控制器是一个标准的，达到IEC529标准中IP67等级，不仅便于安装和拆卸，而且具有防水、防气体腐蚀、防粉尘功能。◆KDF-4是风机电源控制器，可以同时提供4路程控电源，控制多路通风风机。此外KDF控制也可发出各种报警讯号.向风机控制箱提供自动启停指令。

◆系统采用组态软件包，全屏幕多画面显示，主要内容包括：全库区仓房位置显示、库房内各测试点位置显示、报警显示、风机启/停显示和多菜单参数设定。在正常情况下，各测试点在画面上的显示为绿色符号，当画面上出现红色检测点符号时，说明这些测试点的情况出现异常，操作员可以立即进行仔细检查以便尽快排除故障，整个系统具有报表打印功能，操作简便，易懂易学。

◆防雷击

系统设计过压过流和光电隔离电路加上采用专业避雷厂家生产的数据保护器，形成多级保护，具有较强的抗雷击性能。

◆性价比高

由于系统结构简单，运行稳定可靠，故障率低，性能价格比高。

CWS-901系统主要性能指标：

系统硬件容量（最大测点数）                      32768点

检测范围

测温范围（℃）                             -40℃—＋60℃

测湿范围（%RH）                            20%—99%RH

检测误差

温度误差（±℃）                           ≤±℃

湿度误差（±%RH）                          ±4%RH

重复误差（五次以上测量结果与平均值的最大差值）

温度重复误差（±℃）                       ≤±℃

湿度重复误差（±%RH）                      ≤±4%RH

温度采集速度（点/秒）                           ≥30点/秒

最大通讯距离（Km）                              ≥ Km

系统使用寿命（年）                              ≥8 年

是否能够自动控制通风Yes/No                      YES.;’;

CWS-901无线数字粮情测控系统

（无线数字通信）

CWS-901无线数字粮情测控系统由温度模块CWS-901与无线模块CWS-1020L组成。

CWS-1020L低功率无线数传模块，是一种远距离无线数据传输产品，它体积小，功耗低，稳定性及可靠性极高，能方便为用户提供双向的数据信号传输、检测和控制。

1、500MW的发射功率，高接收灵敏-118DBM（9600bps）。

2、ISM频段工作频率，无需申请频点

载频频率433MHZ

3高抗干扰能力和低误码率

基于FSK/GFSK的调制方式，采用高效通信协议，在信道误码率为10-2时，可得到实际误码率10-5-10-6。

4、传输距离远

2KM（BER=10-5@9600BPS，标配10CM天线，空旷地，天线高度）

5、高速无线通讯和大的数据缓冲区。

6、智能数据控制

7、低功耗,三种休眠模式

接收电流<25MA,发射电流<300MA,休眠时电流<20UA.

8、高可靠性,体积小、重量轻。采用高性能、低功耗单片机，外围电路少，可靠性高，故障率低。

温室自动控制系统是专门为农业温室、农业、环境控制、气象观测开发生产的环境自动控制系统。1、温室自动控制系统国外研究现状 .科学家成功开发了一系列计算机软件，硬件，实现了温室供水，施肥和环境自动化控制。英国农业部对温室发展也很重视，科学家们先后进行了温室环境与作物生理，温室环境因子的计算机优化，温室节能，温室自动控制，温室作物栽培与产后处理的研究。另外，国外温室正致力于高科技发展。遥测技术，网络技术，控制局域网已逐渐应用予温室的控制与管理中。世界发达国家如荷兰，美国，英国等大力发展集约化的温室产业，已经研制成功对温室内温度，湿度，光照，气体交换，滴灌，营养液循环等实现计算机自动控制的现代化高科技温室，甚至于育苗，移栽，清洗，包装等也实现了机械化，自动化。 2、温室自动控制系统国内研究现状。从目前的研究情况来看，我国的温室自动控制系统科研水平跟国外比仍有较大差距，主要表现在以下几个方面：一是尚未建立温室结构的国家标准，研究者给出的控制系统大都有较强针对性。由于温室结构千差万别，执行机构各不相同，对于控制系统的优劣缺乏横向可比性。二是缺乏与我国气候特点相适应的温室自动控制软件。目前我国引进温室自动控制系统大多投资大，运行费用过高，并且控制系统中所侧重考虑的环境参数与我国的气候特点存在矛盾，如荷兰由于温度变化很小，故降温，通风问题考虑很少，而采光问题考虑得较多，如果将这种温室应用于我国新疆地区，肯定不合适，因为新疆的温差变化大。三是我国综合环境控制技术的研究刚刚起步，目前仍然停留在研究单个环境因子调控技术的阶段，而实际上，温室内的日照量，气温，地温，空气湿度，土壤湿度，CO浓度等环境因素，是在相互影响，相互制约的状态中对作物的生长产生影响的，环境因素的空间变化，时间变化都很复杂。此外，优化值的设定是一项复杂的工作，作物生长是多因素综合作用的结果，当我们改变某一环境因子时，常会把其他环境因子变到一个不适宜的水平，因此，将温室内的物理模型，作物的生长模型，温室生产的经济模型结合起来，进行作物生长环境参数的优化研究，开发一套与我国温室生产现状相适应的环境控制软件是很重要的。

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