1. 课题背景

氧气含量的监测与控制在工业生产、医疗及生态环境等领域都有着极为重要的作用。在炼焦领域，焦炉煤气回收系统氧含量的多少直接决定整个生产流程能否安全运行，而焦炉煤气氧含量在线分析仪所使用的数字型顺磁性氧传感器是基于对磁化率的直接测量，由于氧气的体积磁化率是和温度有关的函数，被测气体温度的变化以及周围环境温度的变化都会影响到该传感器的测量精度，所以必须将温度控制在该传感器的要求之内，以维持检测部件在恒温条件下工作，保证传感器的测量精度。

温度是指能够表示物体冷热变化程度的一种物理量。作为工农业生产及日常生活中最普遍最重要的参数之一，温度与热力学、物理、化学、流体力学等学科都密不可分。在工农业生产中往往需要对温度进行实时监测，对温度的控制与测量更是广泛应用于军工领域^[1] ,温度测量和控制的准确性直接影响产品质量^[2]。温度控制分为两个环节：分别是温度测量和温度控制，只有在实现准确的温度测量的基础上才能实现精确的温度控制^[3]。

2. 研究现状

温度测量方法主要分为接触式和非接触式两大类^[4]，前者是让温度传感器直接与待测物体直接接触，感知被测物体温度的变化，后者是检测物体放射出的红外线来达到测温的目的。

最常用的非接触式温度传感器的敏感元件是基于黑体辐射的基本定律，主要用于测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速对象的表面温度，也可以用于测量温度场的分布。原则上其测量上限不受限于感温元件的耐温程度，但是因其测量精度不高，所以主要用于测量1800摄氏度以上的高温。

接触式传感器的检测单元与被测对象有着良好的接触，其结构简单、稳定可靠、测量精度高、成本低，可以很方便的测量出物体的真实温度，但是其滞后现象一般比较大，因此不适于测量小物体、腐蚀性强的物体以及运动物体的温度，这类传感器主要有热膨胀式温度计、热电阻式温度传感器、热电偶温度传感器等。在实际工业生产过程中，用的比较多的是热电阻式温度传感器和热电偶温度传感器^[5]。

我国对于温度测控技术的研究比较晚。在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，但该技术仅限于对温度的单项环境因子控制。在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比仍有较大差距。

国外对温度测控技术研究的较早，从模拟式组合仪表到分布式控制系统到现在的计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统，一些国家在实现自动化的基础上向完全自动化、无人化的方向发展。

当前工业常用的是PID控制算法。但是随着生产的发展，对控制的实时性与精度要求越来越高，被控对象也越来越复杂，单纯采用常规PID控制器已经很难满足复杂系统的要求，因此也出现了许多新的控制算法以及和PID相结合形成的智能PID控制算法，未来技术更加成熟时，这些智能控制算法可能会被大规模采用。