測溫技術與儀器儀表如何滿足現代工業的需求

 在機械熱加工領域，溫度的測試與(yu) 控製技術對於(yu) 保證產(chan) 品的質量至關(guan) 重要。隨著技術的進步，國內(nei) 溫度測控設備的製造水平有了明顯的進步，一些廠家形成了自己的產(chan) 品特點和優(you) 勢。 

       如今，日益提高的質量要求對於(yu) 相應的測溫技術與(yu) 設備提出了更高要求，國內(nei) 廠家做好準備了嗎？為(wei) 此我們(men) 采訪了中國溫度儀(yi) 表專(zhuan) 業(ye) 協會(hui) *副理事長。 

    記者：首先，請您主要介紹一下溫度測控技術的新進展？ 
   *：溫度是一個(ge) 重要的物理量，在現代化工業(ye) 生產(chan) 過程中，諸如溫度、壓力、流量、物位和轉速等物理量都必須進行嚴(yan) 格的測量和控製。各物理量中的溫度量為(wei) 多，估計占總量的50%以上，所以溫度測量是一項重大的課題。隨著微電子及計算機技術的發展，檢測儀(yi) 表（二次儀(yi) 表）已經得到迅速發展。如國內(nei) 生產(chan) 的數顯儀(yi) 表精度達千分之一，可靠性6萬(wan) 小時，浪湧、射頻、靜放電及脈衝(chong) 群等EMC指標達三級以上，達到國外同等產(chan) 品水平。 

    而相比之下，傳(chuan) 感器的發展比較緩慢，有許多問題需要研究與(yu) 解決(jue) 。目前新型溫度傳(chuan) 感器主要有以下幾種類型。 
    （1）光纖溫度傳(chuan) 感器。 
    （2）特種測溫熱敏電纜。 
    （3）半導體(ti) 集成電路溫度傳(chuan) 感器。 
    （4）石英溫度計。 
    （5）聲學溫度計。 
    （6）熱噪聲溫度計。 
    （7）核四級共振溫度計（NQR溫度計）。 
    （8）示溫、感溫材料。 
    記者：熱處理、鑄造、鍛壓等行業(ye) 的工況環境比較惡劣，對於(yu) 溫度控製儀(yi) 表的測試精度和可靠性要求很高。目前，國內(nei) 外測溫儀(yi) 器儀(yi) 表生產(chan) 廠家在這方麵做得如何？能否滿足實際的需要？還存在哪些問題？ 

    *：我國熱處理爐有效加熱區測定方法國家標準（GB/T 9452——2003）明確規定了熱處理爐按保溫精度（爐溫均勻性）分六類。其中控溫指示精度、記錄儀(yi) 表精度要求，以及熱處理爐有效加熱區的測定周期和儀(yi) 表檢定周期在標準中都有明確的規定。 

    對於(yu) 熱處理爐有效加熱區測溫係統的標準，遵照現行的國家標準隻能對測溫係統各個(ge) 元件分別進行檢定。但采用分立元件法檢定熱處理用測溫係統的誤差無法滿足熱處理行業(ye) 大部分工藝要求。因此若工廠購入的熱電偶未經檢定就直接使用，會(hui) 使分散性很大，所測數據不可靠，不能用於(yu) 指導生產(chan) 。為(wei) 了保證產(chan) 品質量，應采用現場在線整體(ti) 校準測溫係統。 

    記者：采用先進的測溫標準對於(yu) 熱處理爐的性能的保證至關(guan) 重要 。目前，我國熱處理爐有效加熱區測定的方法主要參照標準是哪些？有何特點？ 

    *：我國熱處理爐有效加熱區測定方法的主要參照標準之一，為(wei) 美國汽車工程師學會(hui) （SAE）的高溫測溫規範（AMS 2750C），該規範包括了溫度傳(chuan) 感器、儀(yi) 表、熱處理設備、係統準確度和溫場均勻性的測試。 

其特點如下： 
    （1）傳(chuan) 感器使用前必須校準，其量值可溯源到美國國家標準和技術研究院。 
    （2）經校準的傳(chuan) 感器必須帶有修正值或偏差，在使用時予以修正，從(cong) 而得到實際溫度。 
對溫場均勻性檢測用傳(chuan) 感器，其修正值不應超過±2℃或0.75%t中的大者，對係統準確度檢測用傳(chuan) 感器不應超過±1℃或0.4%t中的大者。 

用於(yu) 溫場均勻性和係統準確度檢測用廉金屬熱電偶的校準周期為(wei) 3個(ge) 月，貴金屬熱電偶校準周期為(wei) 6個(ge) 月。 

    （3）溫場均勻性是表征熱處理爐內(nei) 溫度分布狀態的技術指標。它與(yu) 爐體(ti) 的結構及耐火與(yu) 保溫材料等因素有關(guan) ，也與(yu) 加熱方式等工藝參數密不可分。對該參數的要求隻注重爐內(nei) 溫場均勻一致的程度，是一個(ge) 相對的概念，並不追求溫度的實際值。 

    （4）測溫係統的準確度或測溫精度則是表征測溫係統的指示值對實際值或真值的偏離程度，因此對傳(chuan) 感器的精度等級要求高，它與(yu) 熱電偶、補償(chang) 導線及儀(yi) 表的精度有關(guan) 。而控溫精度與(yu) 測溫精度也不同，它是表征對工業(ye) 爐窯溫度波動的控製能力。例如，真空熱處理爐的控溫精度為(wei) （900 ±0.5）℃，表明該爐溫可控製在899.5～900.5℃之間波動。 

    美國對零件熱處理爐和原料熱處理爐都有嚴(yan) 格的技術要求。實踐證明，隻有對測溫準確度嚴(yan) 格要求，才能保證滿足熱處理行業(ye) 對工藝溫度的要求。 

   記者：先進測溫技術和儀(yi) 器的應用，對控製和提高產(chan) 品質量至關(guan) 重要。熱處理、鑄造、鍛造生產(chan) 企業(ye) 如何根據企業(ye) 實際情況配置相關(guan) 設備，在這方麵您有哪些建議？ 

    *：在美國國家能源部、金屬學會(hui) 、熱處理學會(hui) 製定的2020年設想和遠期目標——美國熱處理技術發展路線圖（Heat Treament Technologe-Roadmap），要求消耗減少80%，生產(chan) 成本降低75%，熱處理爐壽命提高10倍，熱處理爐價(jia) 格降低50%，熱處理生產(chan) 環境汙染為(wei) 0等。我國GB/T 9452－2003熱處理爐有效加熱區域測定方法參考國內(nei) 外相關(guan) 標準，其主要參照之一就是AMS 2750C。這就要求我們(men) 做好以下工作： 

    （1）齊全與(yu) 完善資料：AMS 2750D，AMS 2750C以及美國材料和實驗學會(hui) 等有關(guan) 熱電偶方麵的技術資料。 

    （2）相應的的接插件。在執行AMS 2750D時是在爐子生產(chan) 停頓下進行的盡可能快的檢測，這是SAT（係統準確度測試）和TUS（溫度均勻性測試）測量應注意的。 

    （3）符合AMS 2750D的校準。我們(men) 可提供國家認可實驗室校準的熱電偶，按AMS 2750D要求，校準點間隔<140℃，將示值誤差以修正值辦法處理，提高係統的準確度；爐溫均勻性，要求熱電偶一致。 

    （4）解決(jue) 耐高溫鎧裝熱電偶的材料問題。 

    記者：隨著世界經濟一體(ti) 化進程的加快，元器件采購渠道的拓展，為(wei) 我國測控設備生產(chan) 企業(ye) 同國外企業(ye) 競爭(zheng) 創造了很好的條件。目前，在競爭(zheng) 中國內(nei) 企業(ye) 所處的地位怎樣？在自主創新方麵國內(nei) 企業(ye) 做得如何？ 

  
    *：元器件采購渠道的通暢，以及特殊領域如核電站測溫儀(yi) 表等，為(wei) 國內(nei) 產(chan) 品的設計與(yu) 生產(chan) 提供了極大的便利，縮小了與(yu) *產(chan) 品的距離，這在二次儀(yi) 表方麵尤為(wei) 突出。目前國內(nei) 測控設備生產(chan) 企業(ye) 所用的集成電路如放大器、數模/模數轉換器、CPU、控製芯片等還是大量依靠進口，這也在一定程度上製約了國內(nei) 產(chan) 品的發展。但現在一個(ge) 好的跡象就是國家有關(guan) 部委和集團已給予了高度的重視，並采取了相應的措施。國內(nei) 通信與(yu) 計算機領域的元器件發展迅速就是一個(ge) 很好的佐證。 

    記者：請您展望一下熱工檢測與(yu) 控製技術未來的發展趨勢？ 

    *：作為(wei) 一名僅(jin) 僅(jin) 從(cong) 事溫度儀(yi) 表設計與(yu) 生產(chan) 企業(ye) 的科研人員，對於(yu) 熱工檢測與(yu) 控製技術未來的發展趨勢，實在不敢妄下推測，但有一點我堅信，我們(men) 正努力的追趕並縮小與(yu) 先進*的差距。 

    目前，國家、地方政府與(yu) 上級集團給予相關(guan) 企業(ye) 極大的支持，投入了大量的資金用於(yu) 技術開發與(yu) 設備改造。例如，上海自動化儀(yi) 表股份有限公司從(cong) 2006年到目前為(wei) 止，僅(jin) 核電儀(yi) 表的研製費用就投入了數千萬(wan) 元，並取得了良好的經濟效果。為(wei) 此，相信通過業(ye) 界的共同努力，我國的熱工檢測與(yu) 控製技術必將獲得快速發展。