如何改善KEYENCE光電傳感器(qi)時間常數和(he)滯后

　　傳(chuan)(chuan)感器時間(jian)常數和(he)滯后與(yu)KEYENCE光電傳(chuan)(chuan)感器的熱容(rong)量和(he)熱阻有關，除選用時間(jian)常數、滯后小的溫(wen)度傳(chuan)(chuan)感器外，還應保證(zheng)合理插入深度和(he)正確(que)安裝方法，才能保證(zheng)溫(wen)度測量準確(que)性、溫(wen)度控制(zhi)(zhi)系(xi)統的穩定性和(he)控制(zhi)(zhi)質量。

　　KEYENCE光電(dian)傳感器時間常數和滯(zhi)后

　　實(shi)踐證明(ming)熱電偶、熱電阻、雙金(jin)屬溫(wen)(wen)(wen)度計當(dang)被(bei)測溫(wen)(wen)(wen)度突然發生變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)時(shi)(shi)(shi)(shi)，其輸(shu)出會延(yan)(yan)遲一段時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)，這段延(yan)(yan)遲時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)△τ一般叫(jiao)做(zuo)純(chun)滯后(hou)或純(chun)時(shi)(shi)(shi)(shi)延(yan)(yan)。在(zai)延(yan)(yan)遲△τ后(hou)，會以(yi)近似于指數(shu)曲線(xian)的規(gui)律變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)，如忽略△τ，并以(yi)介質溫(wen)(wen)(wen)度變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)做(zuo)計時(shi)(shi)(shi)(shi)起點，則上述曲線(xian)符(fu)合T=△T（1-e-t/τ），此式中T為(wei)(wei)溫(wen)(wen)(wen)度；△T為(wei)(wei)溫(wen)(wen)(wen)度變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)；t為(wei)(wei)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)；τ為(wei)(wei)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)常數(shu)。時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)常數(shu)及時(shi)(shi)(shi)(shi)反應曲線(xian)起點的切線(xian)與(yu)平(ping)衡(heng)溫(wen)(wen)(wen)度交點A所對應的時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)，也(ye)就是輸(shu)出變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)63.2%△T所需要的時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)。

　　正確認識和對待溫(wen)度(du)傳(chuan)感器的(de)時(shi)間(jian)常(chang)數和滯后，是一(yi)個很重(zhong)要的(de)問題(ti)(ti)。其關系到能(neng)否(fou)正確測量(liang)溫(wen)度(du)，及時(shi)反映被測量(liang)溫(wen)度(du)的(de)變化(hua)。其對溫(wen)度(du)控制(zhi)系統的(de)穩定(ding)性及控制(zhi)質量(liang)好壞，具有舉足輕重(zhong)的(de)作用(yong)，所以是一(yi)個不(bu)容忽視的(de)問題(ti)(ti)。

　　如何(he)改善KEYENCE光電傳感器的時(shi)間常數和滯后(hou)

　　KEYENCE光電傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器時間常數和(he)滯后的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)(xiao)，取決于元(yuan)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)熱(re)容量(liang)(liang)(liang)(liang)和(he)熱(re)阻。因為溫度傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器升(sheng)溫需要吸(xi)收一定(ding)的(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)(liang)(liang)，其變化(hua)1℃所(suo)需要的(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)(liang)(liang)就是(shi)溫度傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器的(de)(de)(de)熱(re)容量(liang)(liang)(liang)(liang)，熱(re)容量(liang)(liang)(liang)(liang)越小(xiao)(xiao)越好。溫度傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器傳(chuan)(chuan)(chuan)熱(re)又需要克(ke)服(fu)熱(re)阻，這和(he)元(yuan)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)、大(da)小(xiao)(xiao)都有直接的(de)(de)(de)關系。金屬(shu)是(shi)熱(re)的(de)(de)(de)良(liang)導體，熱(re)阻的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)(xiao)常受溫度傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器的(de)(de)(de)氣隙、絕緣物、保護套管(guan)的(de)(de)(de)影響。

　　KEYENCE光電傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間常數和(he)滯(zhi)后較(jiao)大，通常可(ke)到幾十秒到幾分鐘(zhong)，因此對(dui)測量(liang)和(he)控制溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)影響是(shi)(shi)很大的(de)(de)(de)，尤其是(shi)(shi)對(dui)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)控制系統的(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)有(you)很大的(de)(de)(de)影響。所以在現場(chang)應(ying)用中，除應(ying)該選擇時(shi)(shi)(shi)間常數和(he)滯(zhi)后較(jiao)小的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)外，還應(ying)該注意溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)方(fang)式。即安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)時(shi)(shi)(shi)要(yao)有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)插入深度(du)(du)(du)，尤其是(shi)(shi)熱(re)電阻(zu)，插入深度(du)(du)(du)不夠往(wang)往(wang)會造成較(jiao)大的(de)(de)(de)誤(wu)差(cha)；再(zai)就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)工藝管道(dao)較(jiao)細時(shi)(shi)(shi)，一(yi)定要(yao)局(ju)部加粗管道(dao)，或(huo)者盡量(liang)吧溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)管道(dao)的(de)(de)(de)彎頭(tou)上，要(yao)使溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)對(dui)著流體(ti)的(de)(de)(de)流動方(fang)向；測量(liang)氣液相(xiang)介質的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)時(shi)(shi)(shi)，最(zui)好測量(liang)液相(xiang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，因為液相(xiang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)動態特性(xing)(xing)及(ji)穩定性(xing)(xing)優于氣相(xiang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)；必要(yao)時(shi)(shi)(shi)還可(ke)以采取(qu)在保(bao)護(hu)管與熱(re)元件間填(tian)充金屬屑或(huo)其它導熱(re)材(cai)料（鎧(kai)裝(zhuang)(zhuang)熱(re)電偶(ou)或(huo)鎧(kai)裝(zhuang)(zhuang)鉑電阻(zu)就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)在保(bao)護(hu)管和(he)元件之間填(tian)充高純度(du)(du)(du)氧(yang)化鋁粉），對(dui)于熱(re)電偶(ou)還可(ke)以采用露(lu)端式或(huo)接殼式熱(re)電偶(ou)。

　　在不少工程應用中，我們發(fa)現(xian)(xian)使(shi)用中的(de)溫度傳感(gan)(gan)器套管會(hui)發(fa)生(sheng)破(po)裂(lie)現(xian)(xian)象，這會(hui)影響(xiang)著生(sheng)產機器運行的(de)安全(quan)，嚴重的(de)時候還會(hui)發(fa)生(sheng)事(shi)故(gu)。通過對(dui)傳感(gan)(gan)器套管破(po)裂(lie)現(xian)(xian)象的(de)調(diao)查(cha)，查(cha)找原(yuan)因(yin)(yin)，我們發(fa)現(xian)(xian)導致溫度傳感(gan)(gan)器套管破(po)裂(lie)的(de)原(yuan)因(yin)(yin)主要有以下(xia)幾個(ge)方面(mian)：

　　(1)KEYENCE光電(dian)傳感(gan)器套管受高速流體沖擊，載負過大，應力超過極限，導致套管破裂；

　　(2)KEYENCE光電傳感器套(tao)管(guan)本身的加工(gong)缺(que)陷(xian)，導致應力集中，容(rong)易(yi)造成套(tao)管(guan)斷裂(lie)；

　　(3)管道振動過大，造成溫度傳感器套管疲(pi)勞損壞；

　　(4)流(liu)體流(liu)經KEYENCE光電傳(chuan)感器套管(guan)時(shi)，誘(you)發(fa)溫度(du)傳(chuan)感器套管(guan)振(zhen)動，即溫度(du)傳(chuan)感器套管(guan)固有頻(pin)率和流(liu)體旋渦脫落頻(pin)率產生共振(zhen)。這種(zhong)共振(zhen)現(xian)象會導致溫度(du)傳(chuan)感器套管(guan)損(sun)壞速度(du)加快(kuai)，以(yi)致斷裂。

　　綜合以(yi)(yi)上幾種易導(dao)致(zhi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器套管破裂的情形，我們連同熱控專業(ye)和金屬(shu)專業(ye)進行研究，發現通(tong)過(guo)以(yi)(yi)下(xia)幾種方式，可以(yi)(yi)減(jian)少溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器套管破裂現象的發生。

　　(1)嚴格控制傳感(gan)器套(tao)管的(de)(de)插(cha)入深度(du)。隨著(zhu)插(cha)入深度(du)的(de)(de)增加(jia)，保護套(tao)管的(de)(de)受力(li)成平方倍的(de)(de)增加(jia)。所以(yi)，我們測量(liang)溫度(du)的(de)(de)時候只需將溫度(du)傳感(gan)器套(tao)管插(cha)入到流(liu)體(ti)的(de)(de)等溫區(qu)，而(er)無(wu)需插(cha)到管道的(de)(de)中心點(dian)，這(zhe)樣有利于(yu)縮短溫度(du)表袋(dai)懸臂的(de)(de)長度(du)，達(da)到減小其(qi)端點(dian)的(de)(de)振幅的(de)(de)效果。

　　(2)在保證必要的(de)傳(chuan)感(gan)器套(tao)(tao)管(guan)(guan)強度情況(kuang)下，優化選取溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器套(tao)(tao)管(guan)(guan)的(de)直(zhi)(zhi)(zhi)徑。因為當溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器套(tao)(tao)管(guan)(guan)的(de)直(zhi)(zhi)(zhi)徑增(zeng)(zeng)加時，表(biao)袋受力呈線性增(zeng)(zeng)加，所以在選取表(biao)袋直(zhi)(zhi)(zhi)徑的(de)時候，既要合理保證套(tao)(tao)管(guan)(guan)的(de)強度，又要盡可(ke)能錯(cuo)開(kai)共振危險區。

　　(3)改變橫截面(mian)形狀(zhuang)，將(jiang)其表面(mian)加工成結構型(xing)式(shi)，使流(liu)體(ti)不產(chan)生漩渦脫落(luo)現象。

　　(4)嚴(yan)格控(kong)制檢(jian)修質(zhi)量(liang)，做好傳感(gan)器套管材質(zhi)檢(jian)查(cha)，同時還(huan)要(yao)做好探傷檢(jian)查(cha)，嚴(yan)防(fang)焊口裂(lie)(lie)縫、斷(duan)裂(lie)(lie)等異(yi)常事故的發(fa)生。

　　(5)系統投運時，避免(mian)發(fa)生管(guan)道上(shang)閥門(men)突然全(quan)開情況。在(zai)(zai)剛(gang)投運開啟(qi)閥門(men)的瞬(shun)間，溫度(du)傳(chuan)感(gan)器套管(guan)將承受很大(da)的單向力(li)，因此在(zai)(zai)系統剛(gang)投運時，要緩慢(man)地(di)開啟(qi)閥門(men)，讓系統壓(ya)力(li)逐漸上(shang)升，盡可(ke)能減小溫度(du)傳(chuan)感(gan)器套管(guan)正面(mian)和(he)背面(mian)的壓(ya)力(li)差(cha)，避免(mian)套管(guan)因單向受力(li)過大(da)而(er)導(dao)致套管(guan)斷裂事故發(fa)生。