在钢铁、玻璃、水泥等流程工业中,生产线温度动辄500℃以上,却仍需对料位、钢坯位置、火焰状态进行“毫米级”实时监测。工业高温传感器因此成了“眼睛”,但现场工程师常发现同一款传感器,在常温标定距离条件下,到了更高温的环境却“看不见”或“看错”十几毫米。检测距离为何被高温“偷走”? 首先,空气声速随温度升高而增大。超声波传感器靠“时差×声速”算距离,热空气密度梯度造成声线弯曲,使回波能量衰减,相当于把有效量程缩短了。
红外温度传感器则受“空气吸收”与“视场角覆盖”双重限制。
激光测距看似“不怕热”,但高温物体自带1–3µm以上的连续辐射,恰好落在雪崩光电二极管的敏感区。以1300℃钢坯为例,其辐射亮度比20℃背景高5个数量级,即使窄带滤光片也只能把干扰降低30 dB,结果30 m标称量程在800℃时退到18 m,且需加装2%透过率的衰减片才能避免探测器饱和。
电感式与电容式传感器虽无光学路径,却面临“热胀失调”。
如何给“缩水”的距离“补回来”?
1.现场动态补偿
在传感器内部植入温度芯片,实时修正声速、发射功率或谐振频率。
2.波长与波段“躲着走”
选用窄线宽激光,配合锁相放大,可把高温背景噪声压低,使其在高温环境仍保持精度。
3.结构“隔离热”
把敏感元件移至隔热腔,用耐高温光纤或波导把“光”或“波”引出来。
综上,高温对传感器检测距离的限制并非单一因素,而是声速、空气吸收、热辐射、材料特性和电参数共同作用的结果。只有把“物理模型+实时补偿+结构隔离”做成系统工程,才能让工业高温传感器在烈焰旁依然“看得远、测得准”。