1.溫度測量儀器在煙草制絲生產(chǎn)線的應(yīng)用
當(dāng)前，國內(nèi)煙草行業(yè)的競爭日益激烈,，穩(wěn)定的卷煙產(chǎn)品質(zhì)量是煙草企業(yè)贏得消費(fèi)者信任的關(guān)鍵,。許多企業(yè)正在利用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)控制技術(shù)來保證生產(chǎn)質(zhì)量；智能化,、高精度的計(jì)量儀表在煙草生產(chǎn)線中得到了廣泛應(yīng)用,。
在煙草制絲生產(chǎn)線中，煙葉的潤葉,、加料及烘絲過程中,，都需要對制品進(jìn)行溫度測量和控制，以保證產(chǎn)品工藝質(zhì)量的穩(wěn)定性,。溫度測量儀器在生產(chǎn)控制過程中就顯得十分重要,。下面就溫度測量儀器在制絲線的應(yīng)用進(jìn)行探討通測儀器。

2 溫度測量的分類
溫度測量按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,。
接觸式測溫儀表比較簡單,、可靠，測量精度高,；但因測溫傳感器與被測物質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交換,，且需要一定的時(shí)間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測溫的延遲現(xiàn)象；同時(shí)受耐高溫材料的限制,，不能用于很高的溫度測量,。
非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫傳感器不需與被測物質(zhì)直接接觸,，測溫范圍廣,，不受測溫上限的限制，反應(yīng)速度比較快,；設(shè)計(jì),、安裝、調(diào)試方便,。接觸式測溫儀器一般是Pt100,、熱電偶等，非接觸式測溫儀表一般指紅外測溫儀,。

3 接觸式測溫儀器的選型與應(yīng)用
PT100,、熱電偶接觸式測溫元件在制絲生產(chǎn)線中主要用于蒸汽溫度、熱風(fēng)溫度或者料罐溫度的測量,，通過在測量設(shè)備上打孔固定,。所測量的溫度變化通測儀器不大，變化緩慢,，控制要求不高,。根據(jù)PLC的模擬量輸入模板決定電壓、電流輸入方式,，最新的Pt100,、熱電偶都帶有轉(zhuǎn)換模塊，可以直接提供4～20mA的電流,，使抗干擾性,、通用性得到提高。
熱電偶用來直接測量各種生產(chǎn)過程中0～1800℃范圍內(nèi)的流體,、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度,。它是由兩種不同成分的導(dǎo)體兩端接合成回路，當(dāng)兩接合點(diǎn)溫度不同時(shí),，就會(huì)在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流,。當(dāng)熱電偶的工作端與參照端存在溫差時(shí)，熱電偶的熱電勢將隨著測量端溫度升高而增長,，其大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關(guān),，與熱電極的長度、直徑無關(guān),。轉(zhuǎn)換器可將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢轉(zhuǎn)換為4～20mA的電流信號,。
熱電阻作為溫度測量傳感器可以直接測量各種生產(chǎn)過程中 －200℃～＋500℃范圍內(nèi)的液,、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)本身電阻也隨之變化的特性通測儀器來測量溫度,，所測的溫度是感溫元件所在測量范圍內(nèi)一定時(shí)間的平均溫度,。
如果熱電阻、熱電偶輸出為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA的電流信號,，需將SIEMENS的模擬量輸入模板的量程卡設(shè)為電流,，PLC編程中可以調(diào)用SIEMENS的標(biāo)準(zhǔn)功能FC105SCALE使模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號用于控制。
如果熱電阻沒有轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA的輸出電流信號,，熱電阻的接線可以直接與模擬量輸入模板連接,。使用時(shí)必須把SIEMENS的模擬量輸入模板的量程卡設(shè)為PT100選項(xiàng)，PLC編程中溫度值是模擬通道整數(shù)輸入值的1/10,。

4 紅外測溫儀器的選型與應(yīng)用
物體紅外輻射能量的大小及波長的分布與其表面溫度關(guān)系密切,。因此,，通過對物體自身紅外輻射的測量,，能準(zhǔn)確地確定它的表面溫度，紅外測溫儀就是利用這一原理來測量溫度的,。紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng),、光電探測器、信號放大器及信號處理,、顯示輸出等部分組成,。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定,。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號,。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路，并按照儀器內(nèi)的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值,。
紅外測溫儀在煙草制絲生產(chǎn)線中主要應(yīng)用于潤葉,、加料滾筒及烘絲機(jī)出口物料的溫度測量及控制。紅外測溫儀的品牌較多,，濟(jì)南卷煙廠制絲線主要選用美國 Raytek（雷泰）公司的產(chǎn)品,，早期的生產(chǎn)線上主要選用GP系列紅外測溫儀；“十五”技改后,，新的片煙生產(chǎn)線和制絲線均采用了小型化的MID系列低溫紅外測溫儀,。它采用微型探頭、24VDC直流電源供電,，具有多種輸出方式,、溫度顯示和參數(shù)調(diào)節(jié)，現(xiàn)場適用能力強(qiáng),。輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號連接到PLC的模擬輸入模板,，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號參與生產(chǎn)過程的PID控制,。
Raytek公司的紅外測溫儀產(chǎn)品包括便攜式、在線式和掃描式3大系列,，每一系列中又有各種型號及規(guī)格,。在不同規(guī)格的各種型號測溫儀中，正確地選擇紅外測溫儀型號對用戶來說是十分重要的,。
選擇紅外測溫儀可分為3個(gè)方面：
（1）性能指標(biāo)方面,，如溫度范圍、光斑尺寸,、工作波長,、測量精度、響應(yīng)時(shí)間等,；
（2）環(huán)境和工作條件方面,，如環(huán)境溫度、窗口,、顯示和輸出,、保護(hù)附件等；
（3）其他選擇方面,，如使用方便,、維修和校準(zhǔn)性能以及價(jià)格等，也對測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響,。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,，紅外測溫儀的最新設(shè)計(jì)和進(jìn)展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器，擴(kuò)大了選擇余地,。

實(shí)際工作中,，主要考慮以下幾點(diǎn)：

4．1 確定測溫范圍
測溫范圍是測溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)，美國Raytek（雷泰）產(chǎn)品測溫范圍為－50～＋3000℃,，但這不是由一種型號的紅外測溫儀來完成,。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍。因此,，用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確,、周全，既不要過窄,，也不要過寬,，測溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波段測量精度較高。

4．2 確定目標(biāo)尺寸
紅外測溫儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀（輻射比色測溫儀）,。
單色測溫儀,，在進(jìn)行測溫時(shí)，被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場,。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50％為好,。如果目標(biāo)尺寸小于視場,，背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測溫儀的視場，干擾測溫讀數(shù),，造成誤差,。相反，如果目標(biāo)大于測溫儀的視場,，測溫儀就不會(huì)受到測量區(qū)域外面的背景影響,。
對于Raytek（雷泰）雙色測溫儀，其溫度是由兩個(gè)獨(dú)立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的,。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,，沒有充滿視場，測量通路上存在煙霧,、塵埃,、阻擋對輻射能量有衰減時(shí)，都不會(huì)對測量結(jié)果產(chǎn)生影響,。對于目標(biāo)細(xì)小,，又處于運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)之中的目標(biāo)；有時(shí)在視場內(nèi)運(yùn)動(dòng),，或可能部分移出視場的目標(biāo),，在此條件下,，使用雙色測溫儀是最佳選擇,。煙草企業(yè)生產(chǎn)線一般采用單色測溫儀，雙色測溫儀價(jià)格較貴,，一般用在高溫等特殊場合,。
4．3 確定光學(xué)分辨率
光學(xué)分辨率由測溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比來確定。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,，而又要測量小的目標(biāo),，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。光學(xué)分辨率越高,，即增大D∶S比值,，測溫儀的成本也越高。
4．4 確定響應(yīng)時(shí)間
響應(yīng)時(shí)間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度,，它與光電探測器,、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。
美國Raytek（雷泰）新型紅外測溫儀響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1ms,，比接觸式測溫方法快很多,。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或者測量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀,，否則達(dá)不到足夠的信號響應(yīng),，會(huì)降低測量精度,。然而，并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀,。對于靜止的或目標(biāo)過程存在熱慣性時(shí),，測溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。因此,，紅外測溫儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng),。
4．5 信號處理功能
測量離散過程和連續(xù)過程不同，要求紅外測溫儀有信號處理功能,，如發(fā)射率可調(diào),、峰值保持、谷值保持,、平均值測量,。如測量傳送帶上的煙葉溫度時(shí)，就要用平均值（5s左右）測量功能,，其溫度的輸出信號傳送至控制器內(nèi),。
4．6 環(huán)境條件
測溫儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響，應(yīng)加以考慮并適當(dāng)解決,，否則會(huì)影響測溫精度甚至引起測溫儀的損壞,。當(dāng)環(huán)境溫度過高，存在灰塵,、煙霧和蒸汽時(shí),，可選用廠商提供的保護(hù)套、水冷卻,、空氣冷卻系統(tǒng),、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測溫儀,，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測溫,。
4．7 物體發(fā)射率對輻射測溫的影響
影響發(fā)射率的主要因素有材料種類、表面粗糙度,、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等,。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外，還與構(gòu)成物體的材料種類,、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān),。因此，必須引入一個(gè)與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù),，即發(fā)射率,。該系數(shù)表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在0和小于1的數(shù)值之間,。煙草制品的發(fā)射率一般取缺省值0.95即可,。
4．8 紅外輻射測溫儀的標(biāo)定
紅外測溫儀必須經(jīng)過標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測目標(biāo)的溫度,。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差，則需退回廠家或維修中心重新標(biāo)定,?？梢愿鶕?jù)規(guī)定定期對測溫儀進(jìn)行標(biāo)定。