江蘇蘇州智淼消防主營：全套消防檢測設備、電氣檢測設備、甲乙級防雷檢測工具、火災現(xiàn)場勘查箱、消防監(jiān)督檢查箱、二合一消防煙槍、試水/細水霧裝置、消防安全評估設備配備；提供代送檢服務。
測溫技術與儀器儀表如何滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求
作者：m.zgyzsfw.com 發(fā)布時間：2020-08-16 14:33
訪中國溫度儀表專業(yè)協(xié)會副理事長宋平
在機械熱加工領域，溫度的測試與控制技術對于保證產品的質量至關重要。隨著技術的進步，國內溫度測控設備的制造水平有了明顯的進步，一些廠家形成了自己的產品特點和優(yōu)勢。
如今，日益提高的質量要求對于相應的測溫技術與設備提出了更高要求，國內廠家做好準備了嗎？為此我們采訪了中國溫度儀表專業(yè)協(xié)會宋平副理事長。
記者：首先，請您主要介紹一下溫度測控技術的最新進展？
宋平：溫度是一個重要的物理量，在現(xiàn)代化工業(yè)生產過程中，諸如溫度、壓力、流量、物位和轉速等物理量都必須進行嚴格的測量和控制。各物理量中的溫度量為最多，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(fā)展，檢測儀表（二次儀表）已經得到迅速發(fā)展。如國內生產的數(shù)顯儀表精度達千分之一，可靠性6萬小時，浪涌、射頻、靜放電及脈沖群等EMC指標達三級以上，達到國外同等產品水平。
而相比之下，傳感器的發(fā)展比較緩慢，有許多問題需要研究與解決。目前新型溫度傳感器主要有以下幾種類型。
（1）光纖溫度傳感器。
（2）特種測溫熱敏電纜。
（3）半導體集成電路溫度傳感器。
（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(yè)的工況環(huán)境比較惡劣，對于溫度控制儀表的測試精度和可靠性要求很高。目前，國內外測溫儀器儀表生產廠家在這方面做得如何？能否滿足實際的需要？還存在哪些問題？
宋平：我國熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法國家標準（GB/T 9452——2003）明確規(guī)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、記錄儀表精度要求，以及熱處理爐有效加熱區(qū)的測定周期和儀表檢定周期在標準中都有明確的規(guī)定。
對于熱處理爐有效加熱區(qū)測溫系統(tǒng)的標準，遵照現(xiàn)行的國家標準只能對測溫系統(tǒng)各個元件分別進行檢定。但采用分立元件法檢定熱處理用測溫系統(tǒng)的誤差無法滿足熱處理行業(yè)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，會使分散性很大，所測數(shù)據(jù)不可靠，不能用于指導生產。為了保證產品質量，應采用現(xiàn)場在線整體校準測溫系統(tǒng)。
記者：采用先進的測溫標準對于熱處理爐的性能的保證至關重要 。目前，我國熱處理爐有效加熱區(qū)測定的方法主要參照標準是哪些？有何特點？
宋平：我國熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法的主要參照標準之一，為美國汽車工程師學會（SAE）的高溫測溫規(guī)范（AMS 2750C），該規(guī)范包括了溫度傳感器、儀表、熱處理設備、系統(tǒng)準確度和溫場均勻性的測試。
其特點如下：
（1）傳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）經校準的傳感器必須帶有修正值或偏差，在使用時予以修正，從而得到實際溫度。
對溫場均勻性檢測用傳感器，其修正值不應超過±2℃或0.75%t中的大者，對系統(tǒng)準確度檢測用傳感器不應超過±1℃或0.4%t中的大者。
用于溫場均勻性和系統(tǒng)準確度檢測用廉金屬熱電偶的校準周期為3個月，貴金屬熱電偶校準周期為6個月。
（3）溫場均勻性是表征熱處理爐內溫度分布狀態(tài)的技術指標。它與爐體的結構及耐火與保溫材料等因素有關，也與加熱方式等工藝參數(shù)密不可分。對該參數(shù)的要求只注重爐內溫場均勻一致的程度，是一個相對的概念，并不追求溫度的實際值。
（4）測溫系統(tǒng)的準確度或測溫精度則是表征測溫系統(tǒng)的指示值對實際值或真值的偏離程度，因此對傳感器的精度等級要求高，它與熱電偶、補償導線及儀表的精度有關。而控溫精度與測溫精度也不同，它是表征對工業(yè)爐窯溫度波動的控制能力。例如，真空熱處理爐的控溫精度為（900 ±0.5）℃，表明該爐溫可控制在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格的技術要求。實踐證明，只有對測溫準確度嚴格要求，才能保證滿足熱處理行業(yè)對工藝溫度的要求。
記者：先進測溫技術和儀器的應用，對控制和提高產品質量至關重要。熱處理、鑄造、鍛造生產企業(yè)如何根據(jù)企業(yè)實際情況配置相關設備，在這方面您有哪些建議？
宋平：在美國國家能源部、金屬學會、熱處理學會制定的2020年設想和遠期目標——美國熱處理技術發(fā)展路線圖（Heat Treament Technologe-Roadmap），要求消耗減少80%，生產成本降低75%，熱處理爐壽命提高10倍，熱處理爐價格降低50%，熱處理生產環(huán)境污染為0等。我國GB/T 9452－2003熱處理爐有效加熱區(qū)域測定方法參考國內外相關標準，其主要參照之一就是AMS 2750C。這就要求我們做好以下工作：
（1）齊全與完善資料：AMS 2750D，AMS 2750C以及美國材料和實驗學會等有關熱電偶方面的技術資料。
（2）相應的的接插件。在執(zhí)行AMS 2750D時是在爐子生產停頓下進行的盡可能快的檢測，這是SAT（系統(tǒng)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，提高系統(tǒng)的準確度；爐溫均勻性，要求熱電偶一致。
（4）解決耐高溫鎧裝熱電偶的材料問題。
記者：隨著世界經濟一體化進程的加快，國際元器件采購渠道的拓展，為我國測控設備生產企業(yè)同國外企業(yè)競爭創(chuàng)造了很好的條件。目前，在競爭中國內企業(yè)所處的地位怎樣？在自主創(chuàng)新方面國內企業(yè)做得如何？
宋平：元器件采購渠道的通暢，以及特殊領域如核電站專用測溫儀表等，為國內產品的設計與生產提供了極大的便利，縮小了與國外先進產品的距離，這在二次儀表方面尤為突出。目前國內測控設備生產企業(yè)所用的集成電路如放大器、數(shù)模/模數(shù)轉換器、CPU、控制芯片等還是大量依靠進口。
這也在一定程度上制約了國內產品的發(fā)展。但現(xiàn)在一個好的跡象就是國家有關部委和集團已給予了高度的重視，并采取了相應的措施。國內通信與計算機領域的元器件發(fā)展迅速就是一個很好的佐證。
記者：請您展望一下熱工檢測與控制技術未來的發(fā)展趨勢？
宋平：作為一名僅僅從事溫度儀表設計與生產企業(yè)的科研人員，對于熱工檢測與控制技術未來的發(fā)展趨勢，實在不敢妄下推測，但有一點我堅信，我們正努力的追趕并縮小與先進國家產品的差距。
目前，國家、地方政府與上級集團給予相關企業(yè)極大的支持，投入了大量的資金用于技術開發(fā)與設備改造。例如，上海自動化儀表股份有限公司從2006年到目前為止，僅核電儀表的研制費用就投入了數(shù)千萬元，并取得了良好的經濟效果。為此，相信通過業(yè)界的共同努力，我國的熱工檢測與控制技術必將獲得快速發(fā)展。
江蘇智淼消防主營：全套消防檢測設備、消防安全評估設備軟件、甲乙級防雷檢測裝置、電氣檢測設備、火災現(xiàn)場勘查/消防監(jiān)督檢查箱、二合一消防煙槍、試水/細水霧裝置,產品提供帶送檢服務；江蘇消防檢測設備官網：http://m.zgyzsfw.com/；服務熱線：4006-598-119。
在機械熱加工領域，溫度的測試與控制技術對于保證產品的質量至關重要。隨著技術的進步，國內溫度測控設備的制造水平有了明顯的進步，一些廠家形成了自己的產品特點和優(yōu)勢。
如今，日益提高的質量要求對于相應的測溫技術與設備提出了更高要求，國內廠家做好準備了嗎？為此我們采訪了中國溫度儀表專業(yè)協(xié)會宋平副理事長。
記者：首先，請您主要介紹一下溫度測控技術的最新進展？
宋平：溫度是一個重要的物理量，在現(xiàn)代化工業(yè)生產過程中，諸如溫度、壓力、流量、物位和轉速等物理量都必須進行嚴格的測量和控制。各物理量中的溫度量為最多，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(fā)展，檢測儀表（二次儀表）已經得到迅速發(fā)展。如國內生產的數(shù)顯儀表精度達千分之一，可靠性6萬小時，浪涌、射頻、靜放電及脈沖群等EMC指標達三級以上，達到國外同等產品水平。
而相比之下，傳感器的發(fā)展比較緩慢，有許多問題需要研究與解決。目前新型溫度傳感器主要有以下幾種類型。
（1）光纖溫度傳感器。
（2）特種測溫熱敏電纜。
（3）半導體集成電路溫度傳感器。
（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(yè)的工況環(huán)境比較惡劣，對于溫度控制儀表的測試精度和可靠性要求很高。目前，國內外測溫儀器儀表生產廠家在這方面做得如何？能否滿足實際的需要？還存在哪些問題？
宋平：我國熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法國家標準（GB/T 9452——2003）明確規(guī)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、記錄儀表精度要求，以及熱處理爐有效加熱區(qū)的測定周期和儀表檢定周期在標準中都有明確的規(guī)定。
對于熱處理爐有效加熱區(qū)測溫系統(tǒng)的標準，遵照現(xiàn)行的國家標準只能對測溫系統(tǒng)各個元件分別進行檢定。但采用分立元件法檢定熱處理用測溫系統(tǒng)的誤差無法滿足熱處理行業(yè)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，會使分散性很大，所測數(shù)據(jù)不可靠，不能用于指導生產。為了保證產品質量，應采用現(xiàn)場在線整體校準測溫系統(tǒng)。
記者：采用先進的測溫標準對于熱處理爐的性能的保證至關重要 。目前，我國熱處理爐有效加熱區(qū)測定的方法主要參照標準是哪些？有何特點？
宋平：我國熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法的主要參照標準之一，為美國汽車工程師學會（SAE）的高溫測溫規(guī)范（AMS 2750C），該規(guī)范包括了溫度傳感器、儀表、熱處理設備、系統(tǒng)準確度和溫場均勻性的測試。
其特點如下：
（1）傳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）經校準的傳感器必須帶有修正值或偏差，在使用時予以修正，從而得到實際溫度。
對溫場均勻性檢測用傳感器，其修正值不應超過±2℃或0.75%t中的大者，對系統(tǒng)準確度檢測用傳感器不應超過±1℃或0.4%t中的大者。
用于溫場均勻性和系統(tǒng)準確度檢測用廉金屬熱電偶的校準周期為3個月，貴金屬熱電偶校準周期為6個月。
（3）溫場均勻性是表征熱處理爐內溫度分布狀態(tài)的技術指標。它與爐體的結構及耐火與保溫材料等因素有關，也與加熱方式等工藝參數(shù)密不可分。對該參數(shù)的要求只注重爐內溫場均勻一致的程度，是一個相對的概念，并不追求溫度的實際值。
（4）測溫系統(tǒng)的準確度或測溫精度則是表征測溫系統(tǒng)的指示值對實際值或真值的偏離程度，因此對傳感器的精度等級要求高，它與熱電偶、補償導線及儀表的精度有關。而控溫精度與測溫精度也不同，它是表征對工業(yè)爐窯溫度波動的控制能力。例如，真空熱處理爐的控溫精度為（900 ±0.5）℃，表明該爐溫可控制在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格的技術要求。實踐證明，只有對測溫準確度嚴格要求，才能保證滿足熱處理行業(yè)對工藝溫度的要求。
記者：先進測溫技術和儀器的應用，對控制和提高產品質量至關重要。熱處理、鑄造、鍛造生產企業(yè)如何根據(jù)企業(yè)實際情況配置相關設備，在這方面您有哪些建議？
宋平：在美國國家能源部、金屬學會、熱處理學會制定的2020年設想和遠期目標——美國熱處理技術發(fā)展路線圖（Heat Treament Technologe-Roadmap），要求消耗減少80%，生產成本降低75%，熱處理爐壽命提高10倍，熱處理爐價格降低50%，熱處理生產環(huán)境污染為0等。我國GB/T 9452－2003熱處理爐有效加熱區(qū)域測定方法參考國內外相關標準，其主要參照之一就是AMS 2750C。這就要求我們做好以下工作：
（1）齊全與完善資料：AMS 2750D，AMS 2750C以及美國材料和實驗學會等有關熱電偶方面的技術資料。
（2）相應的的接插件。在執(zhí)行AMS 2750D時是在爐子生產停頓下進行的盡可能快的檢測，這是SAT（系統(tǒng)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，提高系統(tǒng)的準確度；爐溫均勻性，要求熱電偶一致。
（4）解決耐高溫鎧裝熱電偶的材料問題。
記者：隨著世界經濟一體化進程的加快，國際元器件采購渠道的拓展，為我國測控設備生產企業(yè)同國外企業(yè)競爭創(chuàng)造了很好的條件。目前，在競爭中國內企業(yè)所處的地位怎樣？在自主創(chuàng)新方面國內企業(yè)做得如何？
宋平：元器件采購渠道的通暢，以及特殊領域如核電站專用測溫儀表等，為國內產品的設計與生產提供了極大的便利，縮小了與國外先進產品的距離，這在二次儀表方面尤為突出。目前國內測控設備生產企業(yè)所用的集成電路如放大器、數(shù)模/模數(shù)轉換器、CPU、控制芯片等還是大量依靠進口。
這也在一定程度上制約了國內產品的發(fā)展。但現(xiàn)在一個好的跡象就是國家有關部委和集團已給予了高度的重視，并采取了相應的措施。國內通信與計算機領域的元器件發(fā)展迅速就是一個很好的佐證。
記者：請您展望一下熱工檢測與控制技術未來的發(fā)展趨勢？
宋平：作為一名僅僅從事溫度儀表設計與生產企業(yè)的科研人員，對于熱工檢測與控制技術未來的發(fā)展趨勢，實在不敢妄下推測，但有一點我堅信，我們正努力的追趕并縮小與先進國家產品的差距。
目前，國家、地方政府與上級集團給予相關企業(yè)極大的支持，投入了大量的資金用于技術開發(fā)與設備改造。例如，上海自動化儀表股份有限公司從2006年到目前為止，僅核電儀表的研制費用就投入了數(shù)千萬元，并取得了良好的經濟效果。為此，相信通過業(yè)界的共同努力，我國的熱工檢測與控制技術必將獲得快速發(fā)展。
江蘇智淼消防主營：全套消防檢測設備、消防安全評估設備軟件、甲乙級防雷檢測裝置、電氣檢測設備、火災現(xiàn)場勘查/消防監(jiān)督檢查箱、二合一消防煙槍、試水/細水霧裝置,產品提供帶送檢服務；江蘇消防檢測設備官網：http://m.zgyzsfw.com/；服務熱線：4006-598-119。