玻璃行業(yè)中的非接觸式測(cè)溫技術(shù)

       玻璃行業(yè)中的非接觸式測(cè)溫技術(shù)在所有工業(yè)領(lǐng)域，溫度測(cè)量是其中一種重要的物理測(cè)量方式。同樣在玻璃工業(yè)這也是生產(chǎn)工藝過(guò)程控制的必要手段。
    非接觸式測(cè)溫因其下列優(yōu)點(diǎn)正不斷地受到重視：
    - 操作簡(jiǎn)單

    - 響應(yīng)時(shí)間快

    - 不會(huì)老化，漂移最小

    - 配置靈活，價(jià)格合理

    - 不會(huì)污染玻璃溶液

    在玻璃工業(yè)中需對(duì)透明及不透明的物體進(jìn)行測(cè)溫。不透明的物體包括模具，穹頂及玻璃熔煉爐的側(cè)壁。這篇文章對(duì)玻璃行業(yè)測(cè)溫的特殊性作了簡(jiǎn)要的描述。它描述了玻璃表面溫度，玻璃內(nèi)部溫度的確定以及測(cè)溫儀在玻璃行業(yè)的其他應(yīng)用。IMPAC公司在非接觸式測(cè)溫領(lǐng)域擁有40多年的經(jīng)驗(yàn)，在玻璃行業(yè)的非接觸式測(cè)溫具有特別豐富的經(jīng)驗(yàn)。

    玻璃作為非接觸式測(cè)溫的被測(cè)物體

    玻璃是透明的可見(jiàn)物，其光譜在近紅外光譜范圍之內(nèi)，它的發(fā)射率與波長(zhǎng)和玻璃的厚度有關(guān)。顯示了窗玻璃的發(fā)射率及輔射率。當(dāng)光譜范圍在5～8μm之間時(shí)，它的發(fā)射率最高，因此玻璃的溫度在這個(gè)范圍可以可靠測(cè)得。測(cè)量值符合玻璃的表面溫度，與玻璃的厚度無(wú)關(guān)，在這個(gè)范圍而且也基本沒(méi)有輻射出現(xiàn)。為了避免測(cè)量受到周?chē)h(huán)境空氣的影響，測(cè)溫儀只采用很窄的紅外光譜帶。高質(zhì)量的測(cè)溫儀只在這個(gè)所謂環(huán)境窗的光譜范圍工作，因?yàn)槟抢锊粫?huì)因?yàn)榭諝鉂穸然蛱佳趸镆饘?duì)紅外射線的吸收，這樣就避免了因空氣濕度或測(cè)量距離的改變而造成測(cè)溫誤差。 窄帶范圍5（約5μm）用來(lái)測(cè)量表面的溫度。IMPAC所有用于這一特殊的測(cè)溫任務(wù)的測(cè)溫儀都在5.14μm的光譜范圍工作，因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)域燃燒火頭的熱廢氣不會(huì)影響到測(cè)量值。

    對(duì)于其他的應(yīng)用范圍，需要測(cè)量玻璃內(nèi)部的溫度，因?yàn)榻咏砻娴牟Ａ邮軐?duì)流的影響很大。這里需要測(cè)量的是熔化后的玻璃，就需要使用在近紅外光范圍的測(cè)溫儀。這里可以使用硅或者INGAAS。他們的光譜敏感度在環(huán)境窗的1和2。因?yàn)樵诓煌牟ㄩL(zhǎng)所達(dá)到的滲透深度也不同，測(cè)溫儀的選擇就取決于玻璃的層厚。SI的探測(cè)器所達(dá)到的滲透深度在窗玻璃為約190mm，IGA探測(cè)器可以達(dá)到290mm。另外這些深度值還和玻璃的成分有關(guān)。大約4mm的小的滲透深度在紅外光譜范圍4可以達(dá)到（ IN 5/4 plus， IE 120/39）。

    玻璃熔爐，工作槽和喂料器

    非接觸式測(cè)溫技術(shù)在玻璃熔爐，熔化槽和玻璃喂料器越來(lái)越多地取代傳統(tǒng)的熱電偶測(cè)溫。熱電偶與測(cè)溫儀相比在很高的工作溫度和侵蝕性的環(huán)境條件下很快就會(huì)老化和漂移，為了保護(hù)熱電偶，有些地方需要用鉑金屬做保護(hù)外殼，這樣成本就會(huì)上升許多。

    專門(mén)用于這一領(lǐng)域，IMPAC開(kāi)發(fā)了一種測(cè)溫儀，不需要冷卻系統(tǒng)在環(huán)境溫度達(dá)到250℃時(shí)也能工作，通過(guò)使用光纖高溫計(jì)，可以顯著地降低安裝及運(yùn)行費(fèi)用，光纖可通過(guò)牢固的不銹鋼外殼保護(hù)，最長(zhǎng)可以達(dá)到30米。所需的安裝附件如安裝支角，空氣清掃器，視管（直到1200℃均可使用），開(kāi)式或閉式的不同長(zhǎng)度的陶瓷管（最大可用到1800℃）也可以作為標(biāo)準(zhǔn)配件一起供貨。

    兩種不同的型號(hào)可以選擇，它們都是精度很高的數(shù)字式測(cè)溫儀。IS 50 – LO /GL是為雙線制技術(shù)簡(jiǎn)單電氣安裝而制作的，IS 5-LO/GL除了標(biāo)準(zhǔn)的模擬輸出外還有RS232或RS485串行接口，便于多臺(tái)儀器的現(xiàn)場(chǎng)總線連接及用PC機(jī)進(jìn)行控制。

    玻璃點(diǎn)滴的測(cè)量

    原則上玻璃點(diǎn)滴的溫度只有通過(guò)非接觸式測(cè)溫技術(shù)才能獲得。由于節(jié)拍時(shí)間很短，就需要使用響應(yīng)時(shí)間很快的測(cè)溫儀，而且還必須能測(cè)量玻璃點(diǎn)滴的內(nèi)部溫度，因?yàn)椴ＡУ谋砻鏈囟仁墉h(huán)境條件影響很大，因此測(cè)量表面溫度會(huì)不準(zhǔn)確。玻璃的滲透深度是由測(cè)溫儀的光譜范圍確定的，在選擇的時(shí)候要根據(jù)玻璃的種類(lèi)和點(diǎn)滴的大小決定。通常情況下溫度借助于最大數(shù)值儲(chǔ)存器短時(shí)間保持并顯示。

    顯示了ISQ5型數(shù)字式紅外測(cè)溫儀，帶不銹鋼冷卻外罩，它測(cè)量的是在全自動(dòng)玻璃瓶生產(chǎn)線中的點(diǎn)滴的玻璃內(nèi)部溫度，響應(yīng)時(shí)間是10毫秒。

    玻璃模具溫度的測(cè)量

    測(cè)量玻璃模具的溫度也需要很快的響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)椴Ａ＞咭院芸斓乃俣却蜷_(kāi)和關(guān)閉。因?yàn)檫@里所要測(cè)量的是金屬物體的溫度，因此測(cè)溫儀的光譜靈敏度應(yīng)該在短波紅外范圍，響應(yīng)時(shí)間要在1至2毫秒之間。在這方面IMPAC公司都可以提供在線式或便攜式測(cè)溫儀，究竟選用哪一種需根據(jù)生產(chǎn)工藝決定。在線式采用IGA 5或IGA120或便攜式IGA8 plus 。測(cè)溫范圍在250 – 1300 ℃之間，為了對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體該測(cè)溫儀可選用激光導(dǎo)向燈或望遠(yuǎn)對(duì)準(zhǔn)鏡頭。除了0 – 20mA或者4-20mA的測(cè)量值輸出外還可以選擇串聯(lián)接口（RS232或RS485），這樣就可以通過(guò)電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。該儀器還可以選擇方便的安裝支架和冷卻外罩等。

    平板玻璃生產(chǎn)中的溫度測(cè)量

    對(duì)于平板玻璃的測(cè)溫我們也有合適的光譜范圍在5μm的測(cè)溫儀，也就是說(shuō)只測(cè)量玻璃的表面溫度。在平板玻璃的生產(chǎn)線中該測(cè)量方法被用在浮法池和冷卻區(qū)。正如上面提到的，在這個(gè)光譜范圍輻射率很低，這樣熱射線的輻射實(shí)際上對(duì)測(cè)量也不會(huì)、帶來(lái)影響。

    IMPAC 為該測(cè)溫任務(wù)提供堅(jiān)固型的雙線制數(shù)字式測(cè)溫儀IN5/5或者完全數(shù)字化的IN5/5 plus， 該型號(hào)測(cè)溫儀除了常見(jiàn)的模擬輸出（0/4 – 20mA）以外還可以通過(guò)串聯(lián)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)總線。這里我們也可以提供便于安裝及長(zhǎng)期使用的附件，如冷卻外罩，安裝附件，空氣或保護(hù)氣清掃器等。

    玻璃再加工和燈泡生產(chǎn)

    玻璃表面溫度在燈泡生產(chǎn)、平板玻璃的折彎和退火及熱燒成形過(guò)程中是令人感興趣的過(guò)程參數(shù)。在這里溫度的測(cè)量也應(yīng)該與玻璃的厚度無(wú)關(guān)，因此也應(yīng)該使用光譜靈敏度在5μm的測(cè)溫儀。這里使用IN5/5或者IN5/5plus是比較合適的選擇。通過(guò)選擇三種不同的合適的鏡頭，測(cè)量光點(diǎn)可以達(dá)到較大或較小。

    假如要求測(cè)溫速度特別快的話，比如在玻璃彎曲爐中或玻殼生產(chǎn)線，IE120/51的響應(yīng)時(shí)間只有10毫秒。另外還帶有一個(gè)可聚焦的鏡頭，以便最佳適應(yīng)測(cè)溫任務(wù)。

    對(duì)于小的加工設(shè)備的特殊應(yīng)用（比如汽車(chē)燈泡的制造），就需要測(cè)溫儀本身的尺寸很小，而且測(cè)量光點(diǎn)也要很小。；IN300/5的直徑只有25毫米，長(zhǎng)度為120毫米，是光譜范圍在5.14μm的最小的測(cè)溫儀，測(cè)量光點(diǎn)為2.5毫米。

    便攜式測(cè)溫儀的應(yīng)用

    便攜式測(cè)溫儀主要在設(shè)備調(diào)試，生產(chǎn)工藝過(guò)程控制測(cè)量以及維修保養(yǎng)的時(shí)候使用。

    IN15用來(lái)測(cè)量冷卻區(qū)，涂層工藝以及尋找爐壁熱滲透而使用。它的光譜范圍是8 – 14μm，測(cè)溫范圍是-32 – 900 ℃。

    IN 15/5在光譜范圍5.14工作，因此150 – 1800℃之間的所有玻璃表面溫度測(cè)量都可以使用。
    所有的15系列測(cè)溫儀都帶有激光導(dǎo)向燈，用來(lái)準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體，選用聚焦鏡頭小至2.2毫米的物體也可以被測(cè)溫。

    IS8 plus和IGA 8 plus用來(lái)測(cè)量玻璃模具、玻璃喂料器或玻璃熔爐中的玻璃溫度。它們的光譜范圍在0.6和1.1及1.45至1.8um，測(cè)溫范圍在600 和2500℃或者300 – 1300 ℃。