用于测温的光学传感器种类多样,除了分布式光纤测温系统外,还有以下几种常见的光学测温传感器:
原理:红外线是一种电磁波,具有与无线电波及可见光一样的本质。红外线的波长在0.76~100μm之间,位于无线电波与可见光之间。任何物体,只要它的温度比绝对零度高,就无一例外地发射出红外线。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度。
特点:非接触式快速测温,适用于不便于接触测温的场合。红外温度传感器可以测量一个点的温度,典型应用就是红外体温枪;也可以做成一个阵列进行红外成像,比如红外热像仪。
原理:采用光反馈原理测量物体辐射能量,以确定温度。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,始终精确跟踪被测表面,从而自动地连续显示出被测物体的温度。
特点:非接触式测温仪表,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。对于一般物体的辐射能量,可以用普朗克公式表述。
原理:以辐射体在两个不同波长的辐射能量的比值来测量温度。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。
特点:反应速度快,测量范围宽(通常为800~2000°C),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。
原理:以“黑体”辐射定律为基础,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。
特点:被测表面线度微小,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。其测温范围为室温至300°C左右,相对误差较小,温度分辨率和空间分辨率较高。
原理:利用激光技术测量目标物体表面的温度,通常基于激光束与目标物体表面相互作用时产生的热辐射或散射特性。
特点:适用于精密测量,能够提供高精度的温度数据,但设备成本较高,操作相对复杂。
原理:通过摄像头等光学设备获取图像信息,结合计算机视觉和图像处理技术进行识别和分析,从而测量物体的温度。
特点:适用于大面积或复杂形状物体的温度测量,能够提供直观的温度分布图像。
原理:利用光纤作为传感元件,通过测量光的传播特性(如光强、相位、偏振态等)随温度的变化来测量温度。
特点:具有抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温等优点,适用于恶劣环境下的温度测量。
这些光学测温传感器各有特点,适用于不同的测温场景和需求。在选择时,需要根据具体的应用场景、测量范围、精度要求、响应速度以及成本等因素进行综合考虑。