什么是IFM光电传感器建模和建模的重要性

　　什么是IFM光电传感器建模和建模的重要性

　　一方面，IFM光电传感器是多学科的密集技术，涉及的知识内容遍及许多基础科学和技术科学。各种敏感效应的传感器种类繁多，被测参数、测量范围千差万别，敏感元件结构复杂多样

　　另一方面，IFM光电传感器的研究工作本身还具有很强的工程性，实用性。这要求传感器的建模也要充分体现这一点

　　第一个阶段：由实际问题本质特征建立传感器物理模型。此阶段主要针对传感器的基本工作原理进行。其特点是简洁、明确、反映了传感器的物理本质，模型中的每一项都具有鲜明的物理意义。

　　第二个阶段：由IFM光电传感器的物理模型建立其数学模型。此阶段主要根据传感器的基本工作原理，针对传感器的敏感元件进行。其特点是包含了传感器的几何结构参数、物理参数、边界条件及其他约束条件；物理特征含蓄，具有较强的抽象性。

　　第三个阶段：求解数学模型。物理模型的建立对传感器整个建模工作至关重要，它既依赖于对传感器工作机理的理解，又依赖于已有的实际工作经验；数学模型的建立主要取决于传感器相关的技术基础和数学基础，它是保证模型准确、可靠的关键；数学模型的求解直接影响到整个建模工作的成效和应用价值。

　　IFM光电传感器正确使用热电偶不但可以准确得到温度的数值，保证产品合格，而且还可节省热电偶的材料消耗，既节省资金又能保证产品质量。安装不正确，热导率和时间滞后等误差，它们是热电偶在使用中的主要误差。

　　IFM光电传感器安装不当引入的误差

　　IFM光电传感器的位置及插入深度不能反映炉膛的真实温度等，换句话说，热电偶不应装在太靠近门和加热的地方，插入的深度至少应为保护管直径的8～10倍；热电偶的保护套管与壁间的间隔未填绝热物质致使炉内热溢出或冷空气侵入，因此热电偶保护管和炉壁孔之间的空隙应用耐火泥或石棉绳等绝热物质堵塞以免冷热空气对流而影响测温的准确性；热电偶冷端太靠近炉体使温度超过IFM光电传感器；热电偶的安装应尽可能避开强磁场和强电场，所以不应把热电偶和动力电缆线装在同一根导管内以免引入干扰造成误差；热电偶不能安装在被测介质很少流动的区域内，IFM光电传感器当用热电偶测量管内气体温度时，必须使热电偶逆着流速方向安装，而且充分与气体接触。

　　IFM光电传感器绝缘变差而引入的误差

　　IFM光电传感器如热电偶绝缘了，保护管和拉线板污垢或盐渣过多致使热电偶极间与炉壁间绝缘不良，在高温下更为严重，这不仅会引起热电势的损耗而且还会引入干扰，由此引起的误差有时可达上。

　　热惰性引入的误差

　　由于热电偶的热惰性使仪表的指示值落后于被测温度的变化，在进行快速测量时这种影响尤为突出。所以应尽可能采用热电极较细、保护管直径较小的热电偶。测温环境许可时，甚至可将保护管取去。由于存在测量滞后，用热电偶检测出的温度波动的振幅较炉温波动的振幅小。测量滞后越大，热电偶波动的振幅就越小，与实际炉温的差别也就越大。当用时间常数大的热电偶测温或控温时，仪表显示的温度虽然波动很小，但实际炉温的波动可能很大。为了准确的测量温度，应当选择时间常数小的热电偶。时间常数与传热系数成反比，与热电偶热端的直径、材料的密度及比热成正比，如要减小时间常数，除增加传热系数以外，的办法是尽量减小热端的尺寸。使用中，通常采用导热性能好的材料，管壁薄、内径小的保护套管。在较精密的温度测量中，使用无保护套管的裸丝热电偶，但热电偶容易损坏，应及时校正及更换。

　　热阻误差

　　高温时，如保护管上有一层煤灰，尘埃附在上面，则热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。

　　上述三个阶段在IFM光电传感器的建模工作中缺一不可，应紧紧围绕着实际传感器的工作机理进行。

　　IFM光电传感器中的弹性敏感元件，研究其在被测量作用下的力学行为：包括位移、应变、应力或者振动特性；

　　建立包括传感器敏感单元几何结构参数、物理参数、边界条件在内的，传感器弹性敏感元件的位移、应变、应力或者振动特性与被测量之间的函数关系，即敏感结构的力学和数学模型；

　　不同于第二部分中的传感器特性（针对输入输出特性，相当于把传感器整体作为一个“黑匣子”，用来评估传感器总体性能。它不能告诉我们传感器敏感结构的几何参数、物理参数以及边界条件如何影响传感器的性能，自然也不会提供从传感器敏感结构的细节方面来改善其性能的办法。

　　IFM光电传感器敏感机理的理论基础；在传感器原理分析、结构设计、样机研制中有重要作用

　　能充分、准确地揭示出传感器的工作机理

　　能有效地指导传感器，特别是敏感结构几何参数、边界结构的优化设计过程

　　提高针对性，缩短样机研制过程和利于处理不同物理量之间的耦合等

　　建模的复杂性