藍(lán)寶石光纖溫度傳感器系統(tǒng)原理分析

　　4 測試方法

　　4.1熔煉過程中的探頭設(shè)置

　　在熔煉過程中，金屬液體始終處于流動(dòng)狀態(tài);可以認(rèn)為在這個(gè)溫度場中，金屬液體各處的溫度基本一致。將探頭放置于溶液表面下10cm左右處，通過熱輻射測出溶液溫度。

　　4.2在熱處理加熱爐系統(tǒng)中的探頭設(shè)置

　　在加熱爐中，被處理的工件與爐壁進(jìn)行熱交換。輻射換熱量表示為

　　ε1、ε2分別為工件和爐壁的黑度，φ21為角系數(shù)。當(dāng)熱平衡時(shí)候，T1=T2，Q12=0。兩者之間沒有了熱交換，這時(shí)候就可以測出工件的溫度。將探頭安置于爐壁，外接光纖測出工件的加熱溫度。

　　4.3凝固過程中的溫度測量

　　鑄件在凝固過程中，它的內(nèi)溫度場為不穩(wěn)定溫度場。在鑄件截面上某一點(diǎn)，不同時(shí)刻，溫度是不同的;在同一瞬間，鑄件截面上各點(diǎn)的溫度也不同。其溫度場是坐標(biāo)(x，y，z)和時(shí)間t的函數(shù)

　　T=(x，y，z，t)

　　為了測出鑄件在凝固過程的溫度場，研究溫度場和等溫面的變化，進(jìn)一步進(jìn)行仿真模擬，提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率，有必要對凝固過程進(jìn)行多點(diǎn)測量。光纖溫度傳感器能夠快速響應(yīng)溫度變化，測量精度高，可以準(zhǔn)確的反映溫度場的情況。在測量中，將探頭安置于所測點(diǎn)，通過微機(jī)來觀察和描繪溫度場。

　　4.4光纖連接

　　為了使光通道的可拆性成為可能，便于多點(diǎn)測量，為測試提供便利的測試接口，同時(shí)盡可能的降低連接過程中的光損耗，在光纖接口處采用可以拔插的光纖連接器，實(shí)現(xiàn)從光源到光纖、光纖到光纖以及光纖到探測器之間的光耦合。考慮到在熱加工環(huán)境下使用，光纖連接器必須可靠、堅(jiān)固耐用、可維修、插入損耗小等因素，采用SC型單芯光纖連接器。這種連接器的法蘭盤中有卡簧，接口是矩形結(jié)構(gòu)，在插入中很容易對準(zhǔn)，適宜于高密度安裝，提高了操作性、損耗的穩(wěn)定性以及封裝密度。在連接中還可以采用小型封裝連接器SFF，使在較小的空間內(nèi)使用成為可能。

　　5 結(jié)論

　　在熔煉爐的加熱過程中，用鉑銠熱電偶和光纖高溫探頭對同一個(gè)溫區(qū)進(jìn)行測試;在整個(gè)溫度區(qū)域的測試過程中，對比測試結(jié)果，光纖高溫探頭與鉑銠熱電偶測試結(jié)果基本相符。光纖高溫傳感器的使用壽命長，重復(fù)性好，性能價(jià)格比高，完全可以在生產(chǎn)中替代鉑銠熱電偶，目前已經(jīng)部分應(yīng)用于生產(chǎn)過程中。