1.溫度測(cè)量?jī)x器在煙草制絲生產(chǎn)線的應(yīng)用
      當(dāng)前，國(guó)內(nèi)煙草行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)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(lái)保證生產(chǎn)質(zhì)量；智能化、高精度的計(jì)量?jī)x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(rùn)葉、加料及烘絲過(guò)程中，都需要對(duì)制品進(jìn)行溫度測(cè)量和控制，以保證產(chǎn)品工藝質(zhì)量的穩(wěn)定性。溫度測(cè)量?jī)x器在生產(chǎn)控制過(guò)程中就顯得十分重要。下面就溫度測(cè)量?jī)x器在制絲線的應(yīng)用進(jìn)行探討通測(cè)儀器。
 
      2 溫度測(cè)量的分類
      溫度測(cè)量按測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。
      接觸式測(cè)溫儀表比較簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)量精度高；但因測(cè)溫傳感器與被測(cè)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(cè)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(cè)量。
      非接觸式儀表測(cè)溫是通過(guò)熱輻射原理來(lái)測(cè)量溫度的，測(cè)溫傳感器不需與被測(cè)物質(zhì)直接接觸，測(cè)溫范圍廣，不受測(cè)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(cè)溫儀器一般是Pt100、熱電偶等，非接觸式測(cè)溫儀表一般指紅外測(cè)溫儀。
 
       3 接觸式測(cè)溫儀器的選型與應(yīng)用
      PT100、熱電偶接觸式測(cè)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(cè)量，通過(guò)在測(cè)量設(shè)備上打孔固定。所測(cè)量的溫度變化通測(cè)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(lái)直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)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(shì)將隨著測(cè)量端溫度升高而增長(zhǎng)，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(zhǎng)度、直徑無(wú)關(guān)。轉(zhuǎn)換器可將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)轉(zhuǎn)換為4～20mA的電流信號(hào)。
      熱電阻作為溫度測(cè)量傳感器可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)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(cè)儀器來(lái)測(cè)量溫度，所測(cè)的溫度是感溫元件所在測(cè)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(hào)，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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)用于控制。
      如果熱電阻沒(méi)有轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA的輸出電流信號(hào)，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(cè)溫儀器的選型與應(yīng)用
      物體紅外輻射能量的大小及波長(zhǎng)的分布與其表面溫度關(guān)系密切。因此，通過(guò)對(duì)物體自身紅外輻射的測(cè)量，能準(zhǔn)確地確定它的表面溫度，紅外測(cè)溫儀就是利用這一原理來(lái)測(cè)量溫度的。紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場(chǎng)的大小由測(cè)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(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信號(hào)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(cè)目標(biāo)的溫度值。
      紅外測(cè)溫儀在煙草制絲生產(chǎn)線中主要應(yīng)用于潤(rùn)葉、加料滾筒及烘絲機(jī)出口物料的溫度測(cè)量及控制。紅外測(cè)溫儀的品牌較多，濟(jì)南卷煙廠制絲線主要選用美國(guó) 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(cè)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(cè)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(chǎng)適用能力強(qiáng)。輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)連接到PLC的模擬輸入模板，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)參與生產(chǎn)過(guò)程的PID控制。
      Raytek公司的紅外測(cè)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(hào)及規(guī)格。在不同規(guī)格的各種型號(hào)測(cè)溫儀中，正確地選擇紅外測(cè)溫儀型號(hào)對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是十分重要的。
       選擇紅外測(cè)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(zhǎng)、測(cè)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(duì)測(cè)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(cè)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(cè)溫范圍
      測(cè)溫范圍是測(cè)溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)，美國(guó)Raytek（雷泰）產(chǎn)品測(cè)溫范圍為－50～＋3000℃，但這不是由一種型號(hào)的紅外測(cè)溫儀來(lái)完成。每種型號(hào)的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫范圍。因此，用戶的被測(cè)溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全，既不要過(guò)窄，也不要過(guò)寬，測(cè)溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波段測(cè)量精度較高。
 
       4．2 確定目標(biāo)尺寸
       紅外測(cè)溫儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀（輻射比色測(cè)溫儀）。
      單色測(cè)溫儀，在進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，被測(cè)目標(biāo)面積應(yīng)充滿測(cè)溫儀視場(chǎng)。建議被測(cè)目標(biāo)尺寸超過(guò)視場(chǎng)大小的50％為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場(chǎng)，背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測(cè)溫儀的視場(chǎng)，干擾測(cè)溫讀數(shù)，造成誤差。相反，如果目標(biāo)大于測(cè)溫儀的視場(chǎng)，測(cè)溫儀就不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域外面的背景影響。
      對(duì)于Raytek（雷泰）雙色測(cè)溫儀，其溫度是由兩個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)帶內(nèi)輻射能量的比值來(lái)確定的。因此當(dāng)被測(cè)目標(biāo)很小，沒(méi)有充滿視場(chǎng)，測(cè)量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對(duì)輻射能量有衰減時(shí)，都不會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。對(duì)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(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，或可能部分移出視場(chǎng)的目標(biāo)，在此條件下，使用雙色測(cè)溫儀是最佳選擇。煙草企業(yè)生產(chǎn)線一般采用單色測(cè)溫儀，雙色測(cè)溫儀價(jià)格較貴，一般用在高溫等特殊場(chǎng)合。
      4．3 確定光學(xué)分辨率
      光學(xué)分辨率由測(cè)溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測(cè)量光斑直徑S之比來(lái)確定。如果測(cè)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(cè)量小的目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測(cè)溫儀。光學(xué)分辨率越高，即增大D∶S比值，測(cè)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(cè)溫儀對(duì)被測(cè)溫度變化的反應(yīng)速度，它與光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。
      美國(guó)Raytek（雷泰）新型紅外測(cè)溫儀響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1ms，比接觸式測(cè)溫方法快很多。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或者測(cè)量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外測(cè)溫儀，否則達(dá)不到足夠的信號(hào)響應(yīng)，會(huì)降低測(cè)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(cè)溫儀。對(duì)于靜止的或目標(biāo)過(guò)程存在熱慣性時(shí)，測(cè)溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。因此，紅外測(cè)溫儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測(cè)目標(biāo)的情況相適應(yīng)。
      4．5 信號(hào)處理功能
      測(cè)量離散過(guò)程和連續(xù)過(guò)程不同，要求紅外測(cè)溫儀有信號(hào)處理功能，如發(fā)射率可調(diào)、峰值保持、谷值保持、平均值測(cè)量。如測(cè)量傳送帶上的煙葉溫度時(shí)，就要用平均值（5s左右）測(cè)量功能，其溫度的輸出信號(hào)傳送至控制器內(nèi)。
      4．6 環(huán)境條件
      測(cè)溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)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(cè)溫精度甚至引起測(cè)溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)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(cè)溫儀，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫。
      4．7 物體發(fā)射率對(duì)輻射測(cè)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(zhǎng)及物體的溫度之外，還與構(gòu)成物體的材料種類、熱過(guò)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(cè)溫儀的標(biāo)定
      紅外測(cè)溫儀必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測(cè)目標(biāo)的溫度。如果所用的測(cè)溫儀在使用中出現(xiàn)測(cè)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(duì)測(cè)溫儀進(jìn)行標(biāo)定。