第6次讲稿-非接触测温仪表my

1、2-4 2-4 非接触式测温方法和仪表非接触式测温方法和仪表辐射测温基本原理辐射测温基本原理 单色辐射高温计单色辐射高温计 全辐射高温计全辐射高温计 比色高温计比色高温计 概概 述述 l 非非接触式测温方法：接触式测温方法： 利用物体利用物体辐射能辐射能随随温度温度变化的性质变化的性质，通过测量物体的辐射能或与辐射能有关通过测量物体的辐射能或与辐射能有关的信号来实现温度测量。的信号来实现温度测量。 用这种方法测温时，感受件不需与被用这种方法测温时，感受件不需与被测介质相接触。测介质相接触。l 非接触式测温方法的优点：非接触式测温方法的优点： 1）感受件不需与被测介质相接触，仪表不）感受件不需与

2、被测介质相接触，仪表不会破坏被测介质的温度场；会破坏被测介质的温度场； 2）从理论上讲仪表的测温上限不受限制，）从理论上讲仪表的测温上限不受限制，可达可达2000 以上以上 ； 3）测温过程中，仪表的滞后小，动态性能）测温过程中，仪表的滞后小，动态性能好，反应快；好，反应快； 4）输出信号大、灵敏度和准确度高。）输出信号大、灵敏度和准确度高。 l 通常用来测量高于通常用来测量高于700的温度。的温度。l 辐射式测温仪表分类：辐射式测温仪表分类： 普朗克定律普朗克定律 光学、光电、比色高温计光学、光电、比色高温计 和红外测温仪和红外测温仪 全辐射定律全辐射定律 全辐射高温计全辐射高温计l 辐射测

3、温过程：辐射测温过程： 热辐射源热辐射源（被测介质）（被测介质） 传输通道传输通道（空气、真空、光纤）（空气、真空、光纤） 热辐射接收和处理装置热辐射接收和处理装置一、辐射测温基本原理一、辐射测温基本原理l 热辐射：热辐射： 任何物体的温度高于绝对零度（任何物体的温度高于绝对零度（0 K）时）时就有能量释出，其中以热能方式向外发就有能量释出，其中以热能方式向外发射的那一部分称为热辐射。射的那一部分称为热辐射。l 全辐射体全辐射体热辐射与温度的关系热辐射与温度的关系 （1）普朗克定律：）普朗克定律：全辐射体（黑体）全辐射体（黑体）的的光谱辐射出射度光谱辐射出射度M0与其与其波长波长和和温度温度T

4、的的关系：关系： 151) 1(2TcoeCM一种在任何温度下对投射到其上的任何一种在任何温度下对投射到其上的任何波长的热辐射均能全部吸收的物体波长的热辐射均能全部吸收的物体 单位表面积、单位时间内单位表面积、单位时间内所辐射的能量所辐射的能量 普朗克函数曲线图：普朗克函数曲线图： 当当 T 3000K 时，可用维恩公式代替，时，可用维恩公式代替，误差在误差在1%以内。以内。 维恩公式维恩公式： TcoeCM251 单色辐射（光学、光电）高温计单色辐射（光学、光电）高温计 的理论依据的理论依据 （2 2）全辐射体辐射定律）全辐射体辐射定律 （斯忒藩波尔兹曼定律）（斯忒藩波尔兹曼定律）000dM

5、M25110(1)CTCed40T 全色辐射高温计的理论依据全色辐射高温计的理论依据 波长波长从从0 0之间的全部光谱辐射之间的全部光谱辐射出射度的总和出射度的总和M0l 实际物体的热辐射特性实际物体的热辐射特性 0MM（同一（同一 T、下）下）0MM0MM（2）实际物体的发射率）实际物体的发射率：0MM（同一（同一 T 下）下）（1）实际物体的光谱发射率）实际物体的光谱发射率 ：n 实际物体的实际物体的随波长随波长而变化，但总小于而变化，但总小于1。 多数非金属多数非金属 ； 而多数金属而多数金属；n 若某物体的若某物体的不随波长不随波长而变化而变化灰体灰体二、单色辐射高温计二、单色辐射高温

6、计1 1、测温原理：、测温原理： 物体在高温状态下会发光，具有物体在高温状态下会发光，具有一定的亮度。一定的亮度。 物体在波长物体在波长下的亮度下的亮度L和它的光和它的光谱辐射出射度谱辐射出射度M成正比。成正比。n 全辐射体：全辐射体： )(51002sTCeCCCMLn 实际物体：实际物体： )(512TCeCCCML不同使得仪表无法统一分度；不同使得仪表无法统一分度；故故仪表按全辐射体亮度与温度的关系式来分度仪表按全辐射体亮度与温度的关系式来分度。2 2、亮度温度、亮度温度）（）（sTLTL0 在波长为在波长为的单色辐射中，若的单色辐射中，若物体在温度物体在温度T时的亮度时的亮度L和和全辐

7、射体在温度全辐射体在温度Ts时的亮时的亮度度L0 0相等，则把相等，则把Ts称为被测物体在波长称为被测物体在波长时的亮度温度。时的亮度温度。n 被测物体实际温度被测物体实际温度T和亮度温度和亮度温度Ts之间之间的关系：的关系： 1ln112CTTS 0 1，测到的亮度温度总是低于物体真实测到的亮度温度总是低于物体真实温度的，即温度的，即 Ts T 。3 3、灯丝隐灭式光学高温计（、灯丝隐灭式光学高温计（亮度对比法亮度对比法）1-物镜物镜(接受热源接受热源); 2-吸收玻璃吸收玻璃; 3-高温计标准灯高温计标准灯; 4-目镜目镜; 5-红色滤光片红色滤光片; 6-测量电表测量电表; 7-滑线电阻

8、滑线电阻 4 4、使用注意事项：、使用注意事项：（1 1）非全辐射体（）非全辐射体（）的影响。）的影响。 物体物体不是常数，它和波长、物体表面情况及不是常数，它和波长、物体表面情况及温度高低有关，是最大误差源。为消除其影响，可温度高低有关，是最大误差源。为消除其影响，可人为创造全辐射体的条件。人为创造全辐射体的条件。（2 2）中间介质的影响。）中间介质的影响。（3 3）反射光的影响。）反射光的影响。五、光电高温计五、光电高温计（1 1）既可使用可见光，又可使用红外光谱，）既可使用可见光，又可使用红外光谱，有利于测低温。有利于测低温。（2 2）准确度高、灵敏度高。）准确度高、灵敏度高。（3 3）

9、可以连续、自动测量和记录，信号可以）可以连续、自动测量和记录，信号可以远传。远传。 ITS90规定：从规定：从961.78以上温度用光电以上温度用光电代替光学高温计作为标准仪器。代替光学高温计作为标准仪器。三、全辐射高温计三、全辐射高温计1 1、测温原理：、测温原理： 依据全辐射定律，依据全辐射定律，40400TMTM或 若物体在温度为若物体在温度为T时的总辐射出射度与全辐时的总辐射出射度与全辐射体在温度为射体在温度为Tp时的总辐射出射度相等，时的总辐射出射度相等，则把则把Tp称为实际物体的辐射温度。称为实际物体的辐射温度。)()(0pTMTM2 2、辐射温度、辐射温度n 被测物体实际温度被测物体实际温度T和辐射温度和辐射温度Tp之间之间的关系的关系 ：pTT41 0 1，测到的辐射温度总是低于物体真实测到的辐射温度总是低于物体真实温度的，即温度的，即 Tp T；非金属：；非金属：T Tc cT） 3 3、双通道比色高温计、双通道比色高温计1-物镜物镜; 2-反射镜反射镜; 3-倒像镜倒像镜; 4-目镜目镜; 5-人眼人眼; 7-分光镜分光镜; 9-场镜场镜; 10-视场光栏视场光栏;6-红外滤光片红外滤光片硅光电池硅光电池E1; 8-可见光滤光片可见光滤光片硅