[发明专利]一种基于材料电导率-温度特性的非接触式测温方法与装置

说明书

一种基于材料电导率‑温度特性的非接触式测温方法与装置，涉及温度检测技术领域，该装置包括电源模块、高频信号发生电路、感温探头、检测线圈、检测电路和计算机，电源模块为高频信号发生电路和检测电路供电，高频信号发生电路产生高频信号，驱动检测线圈产生交变电磁场，在感温探头表面形成涡流场，反作用于检测线圈产生的原磁场，从而改变检测线圈的交流阻抗，检测电路再测量检测线圈的交流阻抗，计算机根据检测电路传送的数据计算出感温探头的电导率，并利用预先标定好的温度与电导率的变化关系反演推导出感温探头的实时温度。本发明所涉非接触式测温方法与装置不仅检测灵敏度高，测量准确，抗干扰能力强，且不易受被测设备内部环境的影响。

技术领域

本发明涉及温度检测技术领域，尤其指一种基于材料电导率-温度特性的非接触式测温方法与装置。

背景技术

传统的测温方法主要是接触式测温，例如热电偶、热电阻测温，经过多年的研究和发展，接触式测温方法已经发展得较为成熟，在工业上得到广泛应用。但是接触式测温直接与被测对象近距离接触，在高温的工作环境下，测量装置易发生老化、损坏等问题，导致测温结果不准确。

非接触式测温方法不需要与被测对象接触，不会干扰温度场，具有原理简单、动态响应特性好、安装便捷的特点，广泛应用于电站锅炉、回转窑、燃料电池等工业现场。因此，研究非接触式测温技术在工业中的应用具有重要意义。

现有的非接触式测温技术中，主要采用红外测温技术，基本原理是根据测出物体表面的辐射能，并转换成电信号从而反映物体表面的温度。该技术在工业炉窑中广泛应用，用红外线扫描装置，能实时得到回转窑窑体表面温度，通过分析窑内壁温度和窑体表面温度存在的函数关系，可得到窑内的温度，具有稳定可靠、安装简单等优点。但这种技术也存在一定的不足，主要表现为：通过测量回转窑表面的温度来反应窑内温度，具有严重的滞后性，准确度不高；红外测温仪离回转窑有一定的距离，其测量的精度受温度检测点坐标、检测时间、周围的环境温度等多种因素影响。

磁学测温是非接触式测温方法中一种利用被测对象电磁特性(电导率、磁导率)与温度特性之间关系进行测温的技术。在现有技术中，铂电阻温度计原理与之相似，标准铂电阻温度计是根据金属铂的电阻随温度变化的规律来测量温度的。温度计的感温元件是由高纯铂丝以无应力结构绕制而成的四端电阻器。当温度变化时感温铂丝能自由膨胀和收缩，通过测量温度计感温元件的电阻，利用温标的内插公式，计算获得相应的温度值。基于金属铂电阻率与温度稳定的线性关系，将金属铂作为电路的感温元件，能够检测到1300℃高温，且准确度较高。但是，铂电阻温度计是接触式测量，只能对单点测温，且价格昂贵，制造工艺复杂，不耐震动，石英玻璃外保护管易破碎，因此不适合工业炉窑内部温度测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测精度和灵敏度高的基于材料电导率-温度特性的非接触式测温方法与装置，该方法根据非铁磁性金属在不同温度下电导率会发生变化的特性来实现非接触式测温，整个测温过程简单、易操作，能够有效避免容器内部复杂的环境影响测温结果。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方法：一种基于材料电导率-温度特性的非接触式测温装置，包括电源模块、高频信号发生电路、感温探头、检测线圈、检测电路和计算机；

所述电源模块分别与高频信号发生电路、检测电路连接，所述检测线圈分别与高频信号发生电路、检测电路连接，所述检测电路的输出端与计算机连接，所述感温探头为非铁磁性金属，其安装于被测设备内部；

所述电源模块用于给高频信号发生电路和检测电路供电；

所述高频信号发生电路用于产生高频信号，驱动检测线圈产生交变电磁场；

所述检测线圈用于产生交变电磁场，使感温探头表面形成涡流场；

所述检测电路用于测量检测线圈的交流阻抗；

所述计算机用于接收、处理检测电路发送的数据，计算出感温探头的电导率和温度。