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温度检测技术文献综述

温度检测技术文献综述

1温度检测的意义

温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、

煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误

就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义

就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了

广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产

能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对

生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从

而提高企业的生产效率。

2接触式测温方法原理及特点

接触式测温方法包括膨胀式测温、电量式测温和接触式光电、热色测温等几大类。

接触测温法在测量时需要与被测物体或介质充分接触，一般测量的是被测对象和传感

器的平衡温度，在测量时会对被测温度有一定干扰。

2.1电量式测温方法

电量式测温方法主要利用材料的电势、电阻或其它电性能与温度的单值关系进行

温度测量，包括热电偶温度测量、热电阻和热敏电阻温度测量、集成芯片温度测量等。

热电偶的原理是两种不同材料的金属焊接在一起，当参考端和测量端有温差时，

就会产生热电势，根据该热电势与温度的单值关系就可以测量温度。热电偶具有结构

简单，响应快，适宜远距离测量和自动控制的特点，应用比较广泛。热电阻是根据材

料的电阻和温度的关系来进行测量的，输出信号大，准确度比较高，稳定性好，但元

件结构一般比较大，动态响应较差，不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。热敏电阻

是一种电阻值随温度呈指数变化的半导体热敏感元件，具有灵敏度高、价格便宜的特

点，但其电阻值和温度的关系线性度差，且稳定性和互换性也不好。

石英温度传感器是以石英晶体的固有频率随温度而变化的特性来测量温度的。石

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英晶体温度传感器稳定性很好，可用于高精度和高分辨力的测量场合。随着电子技术

的发展，可以将感温元件和相关电子线路集成在一个小芯片上，构成一个小型化、一

体化及多功能化的专用集成电路芯片，输出信号可以是电压、频率，或者是总线数字

信号，使用非常方便，适用于便携式设备。

2.2接触式光电测温方法

接触式光电测温方法主要是指通过接触被测对象，将温度变化引起的热辐射或其

他光电信号引出，通过光电转换器件检测该信号，从而获得测温结果的方法。这种方

法不像电量式测量方法容易受到电磁的干扰，可以在电磁环境下进行温度测量；可以

避免像非接触式辐射温度计那样容易受到被测对象表面发射率和中间介质的影响。缺

点是也会干扰被测对象的温度，带来接触式测温方法引起的一些误差。

光纤式温度测量技术近年来发展迅速，根据光纤所起的作用，可分为两类：一类

是利用光纤本身具有的某种敏感功能测量温度，属于功能型传感器；另一类，光纤仅

仅起到传输光信号的作用，必须在光纤端面配合其他敏感元件才能实现测量，称为传

输型传感器。从信号检测的原理分类，可分为相干型和强度型两种：相干型光纤传感

器检测受温度影响后光纤中光相位和偏振的变化，光路比较复杂，对光器件、光纤的

要求比较高；而强度型则检测光强随温度的变化，结构相对简单，性能可靠，成本较

低。基于不同的原理，有很多种光纤温度传感器，适用于不同的测温场合。

3非接触式测温方法原理及特点

非接触式测温方法不需要与被测对象接触，因而不会干扰温度场，动态响应特性

一般也很好，但是会受到被测对象表面状态或测量介质物性参数的影响。非接触测温

方法主要包括辐射式测温、光谱法测温、激光干涉式测温以及声波测温方法等。

3.1辐射式测温方法

辐射式测温方法是以热辐射定律为基础的，由于实际物体往往是非黑体，因此，

引入了辐射温度、亮度温度和颜色温度等表观温度的概念，基于以上三种表观温度测

量方法的高温计分别称为全辐射高温计、亮度式高温计和比色式高温计。全辐射高温

计结构相对简单，但受被测对象发射率和中间介质影响比较大，测温偏差较大，不适

合用于测量低发射率目标。亮度温度计结构也比较简单，灵敏度比较高，受被测对象

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