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温度计量技术综述 引言 温度是描述物体冷热程度的物理量，是国际单位制中七个基本物理量之一。随着科学技术水平的不断提高，温度计量技术也得到了不断地发展。 随着高温、超高温、超低温等非常态实验室及工程应用的增多和武器型号、重大设备及精密制造技术的发展，对温度测量的要求越来越高，我们必须不断地探求新的温度计量方法来满足不同的需要 。 温度计量的发展历史 温度的概念最早是由2世纪的医生加连提出来的。 16世纪末，伽利略和他的几位学生发明了世界上第一支温度计-空气温度计 。 1665年，玻义耳等人建议采用单一固定点的检定温度计 。 1714年，德国人华伦海特发明了水银温度计。 温度计量的发展历史 1742年，摄尔修斯建立了百度温标 ，以冰点为100度，沸点为0度。1750年，他接受斯托墨的建议，把上述的两定点对调，这才成了现在的摄氏温标即百度温标。 1848年，英国科学家开尔文以热力学第二定律中的卡诺原理为依据提出开尔文温标。 1927年第7届国际计量大会公布了1927年国际温标（ITS-27），这是第一个国际温标 。 温度计量的研究现状 温度计量主要分成两大类：接触式测量和非接触式测量。 传统的热电偶、热电阻等测温方法技术成熟、结构简单、使用方便，所以受到广泛的应用。但是随着工程上精度要求的提高，我们必须研制出新型的、准确度高的，实用性强的温度计量方法。 温度计量的研究现状 近几年，我国温度计量取得了长足的发展，主要在以下几个方面 ： （1）薄膜温度传感器的发展； （2）热电耦材料性能的提高； （3）辐射测温技术； （4）特殊场合温度测量 。 温度计量的新技术 分布式光纤温度传感器系统（DTS）是近几年发展起来的一项新技术，并且得到较快发展。 DTS的特点： （1）分布式的、连续的、功能性光纤测温技术； （2）可以实时测量空间温度场分布； （3）光纤既是传输媒体也是传感媒体； （4）利用光纤后向拉曼散射的温度效应对温度场进行实时测量； （5）利用光时域反射技术对测量点进行精确定位。 温度计量的新技术 光纤散射： 光在光纤中传输由于光纤存在成分和密度的不均匀性导致光纤中不均匀的折射率分布，使光在光纤中发生散射，其中后向散射包括瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射三种类型，其频谱如下图所示： 光纤中的后向散射光谱 温度计量的新技术 DTS系统的组成： 系统逻辑组成 温度计量的新技术 DTS测温原理： 测温系统主要采用拉曼分布式光纤温度传感器作为其温度信号载体，其在实际测温过程主要利用了基于光纤中的自发拉曼散射温度效应原理，采用具有光时域反射（OTDR）技术的分布式光纤传感器检测技术来实现对有一定跨度的分布式温度信号进行动态测量分析。 散射光特性 温度计量的新技术 DTS测温原理： DTS系统中分布式光纤传感器的温度信号测量公式为： h为普朗克系统；c为光波光速；μ为光波传输过程中的偏移量；k为波尔兹曼系数；θ为提供温度精确度的定标区温度值；T为系统采集到的绝对温度值。 温度计量的新技术 DTS的优点： （1）测量距离最长可达到30Km，测量精度也可以达到0.5摄氏度范围内； （2）温度信号空间定位精度最高可达到0.25m范围内，对温度信号的分辨率最高也可以达到0.01摄氏度范围内。 温度计量的新技术 DTS的应用： （1）在大型露天煤矿中的应用 露天煤矿动力系统电缆隧道，电缆沟等需要进行实时在线的温度监测。在所需探测的部位，使用DTS就能对其进行实时在线监控，并把结果显示在PC机上。 测温光缆敷设 光缆敷设俯视示意图 温度计量的新技术 DTS的应用： （2）在港口皮带机系统和筒仓温度监测中的应用 日照港在散粮系统皮带机及斗提机上布置、安装皮带机滚筒轴承及托辊轴承的分布式光纤温度监测系统。对皮带机沿线的托辊、轴承及斗提机的滚筒轴承温度进行实时监测。 系统报警截图（托辊轴承） 温度计量的新技术 日照港采用分布式光纤测温预警系统对8个木薯干筒仓内的温度和容积情况进行实时监控。 筒仓温度监测图 系统截图 结论 由于温度对系统的影响比较大，所以许多工业生产过程都需要对温度进行监测。这就需要我们充分了解温度计量的技术与方法，不断提高测量精度，扩大测量范围，加快响应时间，使温度计量领域有一个更大的发展。 谢 谢 ！