热工测量仪表-第4章非接触测温

第四章非接触测温方法和仪表,感受件不需要与被测介质接触，称非接触测温方法基本原理：黑体的辐射出射度与温度有单值函数关系，通过测全辐射体的辐射出射度对应出温度（辐射高温计）。优点：仪表不破坏被测介质的温度场感温件不必和被测介质达到平衡，仪表滞后小。理论上仪表测温上限不受限制。感受元件不必与被测介质达到同样温度值，因此测温部件不被高温破坏。输出信号大，灵敏度高，准确度高,第四章非接触测温方法和仪表,主要内容第一节辐射测温的基本原理第二节单色辐射高温计第三节辐射温度计第四节比色高温计第五节红外温度计,第一节辐射测温基本原理,一、黑体的光谱辐射出射度M0和辐射出射度M01光谱辐射出射度M01）全幅射体的辐射出射度M0（单位：w/m3）与波长和温度T有关（普朗克定律）为波长；c1，c2为普朗克第一，第二辐射常数3.7413*10-16(w.m2)1.4388*10-2(m.K)2）使用条件：温度低于3000K，波长较短的可见光范围内，用维恩公式代替普朗克定律，误差不超过1%,维恩公式,第一节辐射测温基本原理,规律：a)T上升，M0增大。b)T高，M0的峰值对应的波长变短。M0的峰值处的辐射波长m与T的关系遵循维恩偏移定律：mT=2897m.k,3）光谱辐射出射度M0图,一、黑体的光谱辐射出射度M0和辐射出射度M01光谱辐射出射度M0,第一节辐射测温基本原理,2黑体辐射出射度M01）M0与M0的关系M0是波长从0之间全部光谱辐射出射度的总和2）M0的公式（斯忒潘玻耳兹曼定律:)物体的总的辐射出射度与温度的四次方成正比斯忒藩波尔兹曼常数,5.67032*10-8W/(m2.K4),一、黑体的光谱辐射出射度M0和辐射出射度M0,第一节辐射测温基本原理,二、灰体的光谱辐射出射度M和辐射出射度M1）灰体的定义：如果物体的辐射光谱是连续的，且在所以波长下常数，则该物体称为灰体。2）灰体的发射率：灰体的辐射出射度和通一温度下全辐射体的辐射出射度之比，3）灰体的M（普朗克定律）M（斯忒潘玻耳兹曼定律）,是小于1的常数。,第一节辐射测温基本原理,由于实际存在的物体，其特性并不完全像灰体，所以需修正：1）光谱辐射出射度M（普朗克定律）：2）辐射出射度M（斯忒潘玻耳兹曼定律）注意：光谱发射率和发射率，其值在0-1之间,都不是常数,用实验的方法测定。与温度、该物体的特性和表面情况有关，则按基尔霍夫定律还与有关。,三、实际物体的光谱辐射出射度M和辐射出射度M,第一节辐射测温基本原理,四、单色辐射高温计和辐射温度计1）应用普朗克定律制作的单色辐射高温计2）应用辐射定律制作的辐射高温计3）当温度变化时，光谱辐射出射度的增长要比辐射出射度的增长要快得多。单色辐射高温计的灵敏度高,第二节单色辐射高温计,光学高温计光电高温计,一、光学高温计,由普朗克定律知道，物体的光谱辐射出射率M与温度有关，而物体在高温下会发光，称亮度，因亮度L与光谱辐射出射率M成正比，故通过测物体亮度L可求物体的温度。L=cM=cM0c-比例常数。2由亮度标注温度时需解决的问题：亮度温度1）问题提出：同样亮度L，由于物体不同，所以物体对应的温度是不同。因此某一亮度下仪表应对应标注何种温度？2）解决办法：仪表标注的是黑体对应的温度Ts，即亮度温度，实际物体的真实温度要进行修正。,第二节单色辐射高温计,1基本工作原理：,3)亮度温度Ts：当物体在辐射波长为，温度为时T，其光谱辐射亮度L和黑体在辐射波长为，温度为Ts时的光谱辐射亮度L0相等，则把Ts称为这个物体在波长下的亮度温度。4)由亮度温度Ts如何求物体的真实温度T已知物体的辐射发射率，将维恩公式代入：,一、光学高温计,第二节单色辐射高温计,2由亮度标注温度时需解决的问题：亮度温度,两者的亮度相等，故：,注：02则0，TTs比色温度高于物体实际温度。对于其它物体，视1和2的大小而定。,2）比色高温计和单色辐射高温计、辐射温度计相比较，测量准确度更高。因为实际物体一般1和2的比值变化相对要比和的单位变化小得多，3）比色高温计可在周围环境较恶劣下测温中间介质加水蒸汽，二氧化碳、灰尘等对波长1和2的单色辐射强度均有吸收，尽管吸收律不一定相同，但对单色辐射强度比值的影响比较小,第四节比色高温计,二比色高温计的特点：,第四节比色高温计,国产WDS-II双通道光电比色高温