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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,6,章 非接触测温方法,非接触测温方法是根据被测对象的辐射出射度与温度有单值函数关系进行。,非接触式测温仪表大致分成两类：,光学辐射式高温计 包括单色光学高温计、光电高温计、（全）辐射高温计和比色高温计等；,红外辐射温度计 包括全红外辐射型、单色辐射型和比色辐射型等。,光学高温计,辐射温度计感温器,轻型辐射温度计,重型辐射温度计,6.1,辐射测温理论基础,1,全辐射体辐射与温度的关系,普朗克定律：全辐射体的光谱辐射出射度,M,0,与,波长,和温度,T,之间的关系有,-,波长（,m,）；,e-,自然对数的底；,c,1,-,普朗克第一辐射常数，,3.7413,10,-16,(W,m,2,),；,c,2,-,普朗克第二辐射常数，,1.4388,10,-2,(m,K),。,维恩公式 在温度低于,3000K,时，普朗克公式简化为维恩公式，,维恩偏移定律 光谱辐射出射度峰值处的波长,m,和温度,T,之间的关系为,m,T=2897,m,K,斯忒藩,-,玻耳兹曼定律 全辐射体的辐射出射度和热力学温度的关系为,M,0,=,T,4,W/m,2,-,斯忒藩,-,玻耳兹曼常数，,5.67032,10,-8,W/(m,2,K,4,),。,2,灰体、实际物体辐射与温度的关系,在相同温度下，灰体和实际物体的辐射能力均低于全辐射体。有,灰体：,光谱,发射率,、发射率,小于,1,的常数，,不随波长变化；,实际物体：光谱发射率,、发射率,均不是常数，其值在,0,与,1,之间。,6.2,单色辐射式光学测温原理,由普朗克或维恩公式知，物体在某一波长下的光谱辐射出射度与温度有单值函数关系，通过测量光谱辐射出射度可求出温度。根据这一原理制成的高温计称为单色辐射高温计。,1,测量原理,物体在高温状态下具有一定的亮度，有, 物体的亮度也反映了物体温度的高低。,2,亮度测量,采用“亮度比较”的测量方法测量亮度。,a,灯丝亮度低于辐射热源亮度；,b,灯丝亮度高于辐射热源亮度；,c,两者亮度相同。,灯丝亮度隐灭时，电流值反映了灯丝的亮度、温度,T,1,，也反映了热源的亮度。,但是否有,T,2,（热源的温度）,=T,1,？,当灯丝,1,热源,2,，显然，,T,1,T,2,，,即电流值不代表热源的实际温度。,为了通用，光学高温计按全辐射体温度刻度。,3,亮度温度,当物体在辐射波长为,，温度为,T,时，其光谱辐射亮度,L,和全辐射体在辐射波长为,，温度为,T,s,时的光谱辐射亮度,L,0,相等，则把,T,s,称为该物体在波长为,时的亮度温度。,物体和全辐射体的亮度分别为,当,L,=L,0,时，得,0,1,，,亮度温度,T,s,真实温度,T,。,4,灯丝隐灭式光学高温计,结构,1,物镜,2,目镜,3,红色滤光片,4,灯丝,5,光阑,6,变阻器,7,吸收玻璃,8,毫安计,单色光的形成,光学高温计的工作光谱段,=0.6-0.7,m,重心位置的波长,=0.66,m,。,5,应注意的事项,非全辐射体的影响,中间吸收介质的影响 高温计与对象在,12,米内；,被测对象 不宜测量反射光很强的物体。,在上述的影响因素中，,不准确带来的附加误差较大；,人眼的主观误差约,4,。,6.3,辐射式测温原理,根据物体的辐射出射度测量物体温度的温度计称为辐射温度计。,1,测量原理,由全辐射定律,M,0,=,T,4,知，只要测出全辐射体的辐射出射度,M,0,就可以求出温度,T,。,辐射温度计采用一块十字形镍箔作为近似全辐射体，当镍箔吸收辐射后，本身温度升高到相应温度。利用热电堆测出镍箔温度，反推出被测温度。,辐射温度计是按全辐射体温度刻度，在测量实际物体温度时得到的是物体的辐射温度。,辐射温度：当被测物体的真实温度为,T,时，其辐射出射度,M,等于全辐射体在温度,T,p,时的辐射出射度,M,0,温度,T,p,称为被测物体的辐射温度。,M=,T,4,，,M,0,=,T,p,4,，令,M=M,0,，有,0,辐射温度,T,p,。,2,结构,1,物镜,2,光阑,3,玻璃泡,4,热电堆,5,灰色滤光片,6,目镜,7,镍箔,8,云母片,9,显示仪表,3,使用辐射温度计应注意的事项,被测物体的直径,D,和被测物体到温度计的距离,L,之比（,D/L,）有一定的限制；,中间吸收介质的影响；,水蒸气、,CO,2,等对辐射有较强的吸收，不同介质对各波长辐射的吸收率不同，测量距离不可太远。辐射温度计受中间吸收介质的影响要比光学高温计更大些。,环境温度的影响；使用时环境温度不宜太高，以免引起热电堆参比端温度增高而增加测量误差。,如，被测物体温度为,1000,，环境温度为,50,时，辐射温度计指示值偏低约,5,；,环境温度为,80,时，指示值偏低,10,；,环境温度高于,100,时，须加冷却水套降温。,6.4,比色测温法,利用物体两个不同波长下的光谱辐射出射度之比进行测温。,1,测量原理,由维恩位移定律,m,T=,常数，当全辐射体温度变化时，光谱辐射出射度最大的,m,变化，使得波长,1,、,2,的亮度比发生变化。,测出亮度比的变化，,可求得相应的温度。,由维恩定律，对于全辐射体有,得全辐射体温度,2,比色温度,当被测物体的,L,1T,/L,2T,=,全辐射体的,L,0,1Ts,/L,0,2Ts,时，,T,s,称为被测物体的比色温度。,按定义可求出,热电偶温度计与辐射类温度计的比较：,热电偶温度计,原始投资低,输出较大范围内近似线性,不需辅助设施,无光线通道问题,更适合于低温测量,辐射温度计,不影响对象,无测温上限,响应快,(1ms-1s),寿命长,
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