什么是IFM光電傳感器建模和建模的重要性

　　一方面，IFM光電傳感器是多學(xué)科的密集技術(shù)，涉及的知識內容遍及許多基礎科學(xué)和技術(shù)科學(xué)。各種敏感效應的傳感器種類(lèi)繁多，被測參數、測量范圍千差萬(wàn)別，敏感元件結構復雜多樣

　　另一方面，IFM光電傳感器的研究工作本身還具有很強的工程性，實(shí)用性。這要求傳感器的建模也要充分體現這一點(diǎn)

　　第一個(gè)階段：由實(shí)際問(wèn)題本質(zhì)特征建立傳感器物理模型。此階段主要針對傳感器的基本工作原理進(jìn)行。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔、明確、反映了傳感器的物理本質(zhì)，模型中的每一項都具有鮮明的物理意義。

　　第二個(gè)階段：由IFM光電傳感器的物理模型建立其數學(xué)模型。此階段主要根據傳感器的基本工作原理，針對傳感器的敏感元件進(jìn)行。其特點(diǎn)是包含了傳感器的幾何結構參數、物理參數、邊界條件及其他約束條件；物理特征含蓄，具有較強的抽象性。

　　第三個(gè)階段：求解數學(xué)模型。物理模型的建立對傳感器整個(gè)建模工作至關(guān)重要，它既依賴(lài)于對傳感器工作機理的理解，又依賴(lài)于已有的實(shí)際工作經(jīng)驗；數學(xué)模型的建立主要取決于傳感器相關(guān)的技術(shù)基礎和數學(xué)基礎，它是保證模型準確、可靠的關(guān)鍵；數學(xué)模型的求解直接影響到整個(gè)建模工作的成效和應用價(jià)值。

　　IFM光電傳感器正確使用熱電偶不但可以準確得到溫度的數值，保證產(chǎn)品合格，而且還可節省熱電偶的材料消耗，既節省資金又能保證產(chǎn)品質(zhì)量。安裝不正確，熱導率和時(shí)間滯后等誤差，它們是熱電偶在使用中的主要誤差。

　　IFM光電傳感器安裝不當引入的誤差

　　IFM光電傳感器的位置及插入深度不能反映爐膛的真實(shí)溫度等，換句話(huà)說(shuō)，熱電偶不應裝在太靠近門(mén)和加熱的地方，插入的深度至少應為保護管直徑的8～10倍；熱電偶的保護套管與壁間的間隔未填絕熱物質(zhì)致使爐內熱溢出或冷空氣侵入，因此熱電偶保護管和爐壁孔之間的空隙應用耐火泥或石棉繩等絕熱物質(zhì)堵塞以免冷熱空氣對流而影響測溫的準確性；熱電偶冷端太靠近爐體使溫度超過(guò)IFM光電傳感器；熱電偶的安裝應盡可能避開(kāi)強磁場(chǎng)和強電場(chǎng)，所以不應把熱電偶和動(dòng)力電纜線(xiàn)裝在同一根導管內以免引入干擾造成誤差；熱電偶不能安裝在被測介質(zhì)很少流動(dòng)的區域內，IFM光電傳感器當用熱電偶測量管內氣體溫度時(shí)，必須使熱電偶逆著(zhù)流速方向安裝，而且充分與氣體接觸。

　　IFM光電傳感器絕緣變差而引入的誤差

　　IFM光電傳感器如熱電偶絕緣了，保護管和拉線(xiàn)板污垢或鹽渣過(guò)多致使熱電偶極間與爐壁間絕緣不良，在高溫下更為嚴重，這不僅會(huì )引起熱電勢的損耗而且還會(huì )引入干擾，由此引起的誤差有時(shí)可達上。

　　熱惰性引入的誤差

　　由于熱電偶的熱惰性使儀表的指示值落后于被測溫度的變化，在進(jìn)行快速測量時(shí)這種影響尤為突出。所以應盡可能采用熱電極較細、保護管直徑較小的熱電偶。測溫環(huán)境許可時(shí)，甚至可將保護管取去。由于存在測量滯后，用熱電偶檢測出的溫度波動(dòng)的振幅較爐溫波動(dòng)的振幅小。測量滯后越大，熱電偶波動(dòng)的振幅就越小，與實(shí)際爐溫的差別也就越大。當用時(shí)間常數大的熱電偶測溫或控溫時(shí)，儀表顯示的溫度雖然波動(dòng)很小，但實(shí)際爐溫的波動(dòng)可能很大。為了準確的測量溫度，應當選擇時(shí)間常數小的熱電偶。時(shí)間常數與傳熱系數成反比，與熱電偶熱端的直徑、材料的密度及比熱成正比，如要減小時(shí)間常數，除增加傳熱系數以外，的辦法是盡量減小熱端的尺寸。使用中，通常采用導熱性能好的材料，管壁薄、內徑小的保護套管。在較精密的溫度測量中，使用無(wú)保護套管的裸絲熱電偶，但熱電偶容易損壞，應及時(shí)校正及更換。

　　熱阻誤差

　　高溫時(shí)，如保護管上有一層煤灰，塵埃附在上面，則熱阻增加，阻礙熱的傳導，這時(shí)溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差。

　　上述三個(gè)階段在IFM光電傳感器的建模工作中缺一不可，應緊緊圍繞著(zhù)實(shí)際傳感器的工作機理進(jìn)行。

　　IFM光電傳感器中的彈性敏感元件，研究其在被測量作用下的力學(xué)行為：包括位移、應變、應力或者振動(dòng)特性；

　　建立包括傳感器敏感單元幾何結構參數、物理參數、邊界條件在內的，傳感器彈性敏感元件的位移、應變、應力或者振動(dòng)特性與被測量之間的函數關(guān)系，即敏感結構的力學(xué)和數學(xué)模型；

　　不同于第二部分中的傳感器特性（針對輸入輸出特性，相當于把傳感器整體作為一個(gè)“黑匣子”，用來(lái)評估傳感器總體性能。它不能告訴我們傳感器敏感結構的幾何參數、物理參數以及邊界條件如何影響傳感器的性能，自然也不會(huì )提供從傳感器敏感結構的細節方面來(lái)改善其性能的辦法。

　　IFM光電傳感器敏感機理的理論基礎；在傳感器原理分析、結構設計、樣機研制中有重要作用

　　能充分、準確地揭示出傳感器的工作機理

　　能有效地指導傳感器，特別是敏感結構幾何參數、邊界結構的優(yōu)化設計過(guò)程

　　提高針對性，縮短樣機研制過(guò)程和利于處理不同物理量之間的耦合等

　　建模的復雜性