溫度測(cè)量方法匯總

1、溫度測(cè)量方法溫度是度量物體熱平衡條件下冷熱程度的物理量,它反映了物體內(nèi)部微粒無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能,是國(guó)際單位制中的7個(gè)根本物理量之一.由于在很多情況下,不能直接測(cè)量,故是種特殊量.自然界中,很多物質(zhì)的物理屬性以及眾多的物理效應(yīng)均與溫度有關(guān),因此人們利用他們隨溫度的變化規(guī)律來(lái)間接測(cè)量溫度.根據(jù)感溫元件與被測(cè)介質(zhì)接觸與否,溫度測(cè)量方法可分為：接觸式和非接觸式.接觸式測(cè)溫方法是通過傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等傳熱方式感受被測(cè)介質(zhì)的溫度.此方法雖然簡(jiǎn)單、方便,但其間的熱阻及感溫元件的熱慣性都會(huì)影響測(cè)溫的迅速、準(zhǔn)確.非接觸式測(cè)溫法的感溫元件不與被測(cè)物體相接處,目前最常用的是輻射法,它直接利用被測(cè)對(duì)象的輻射能與溫

2、度的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)測(cè)量其溫度.與接觸式測(cè)溫方法相比,非接觸式測(cè)溫法具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快.2、適合特殊場(chǎng)合.3、測(cè)溫范圍理論上無(wú)上限,其下線也隨技術(shù)開展在向中低溫?cái)U(kuò)展.由于非接觸式測(cè)溫法必須獲得被測(cè)量對(duì)象的熱輻射強(qiáng)度,因此存在以下缺點(diǎn)：1、受中間介質(zhì)影響大.2、接收到的輻射能常常不能直接得出被測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度,需要進(jìn)行修正.對(duì)應(yīng)于兩種測(cè)溫方法,測(cè)溫儀器亦分為接觸式和非接觸式兩大類：接觸式儀器又可分為：膨脹式溫度計(jì)包括液體和固體膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)卜電阻式溫度計(jì)包括金屬熱電阻溫度計(jì)和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)卜熱電式溫度計(jì)包括熱電偶和P-N結(jié)溫度計(jì)以及其它原理的溫度計(jì).非接觸式溫度計(jì)又可分為輻

3、射溫度計(jì)、亮度溫度計(jì)和比色溫度計(jì),由于它們都是以光輻射為根底,故也按統(tǒng)稱為輻射溫度計(jì).熱電偶測(cè)溫的應(yīng)用原理熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一.其優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量精度高.因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸,不受中間介質(zhì)的影響.測(cè)量范圍廣.常用的熱電偶從-50+1600C均可邊續(xù)測(cè)量,某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269C如金鐵饃銘,最高可達(dá)+2800C如鴇-銖.構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便.熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成,而且不受大小和開頭的限制,外有保護(hù)套管,用起來(lái)非常方便.1、熱電偶測(cè)溫根本原理將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái),構(gòu)成一個(gè)閉合回路.當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間

4、便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng).熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的.2、熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成1熱電偶的種類常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類.所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶,它有與其配套的顯示儀表可供選用.非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,一般也沒有統(tǒng)一的分度表,主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量.標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國(guó)從1988年1月1日起,熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶.2熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證

5、熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離.3、熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償由于熱電偶的材料一般都比擬貴重特別是采用貴金屬時(shí),而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn),為了節(jié)省熱電偶材料,降低本錢,通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端自由端延伸到溫度比擬穩(wěn)定的限制室內(nèi),連接到儀表端子上.必須指出,熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極,使熱電偶的冷端移動(dòng)到限制室的儀表端子上,它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響,不起補(bǔ)償作用.因此,還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端

6、溫度t0w時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響.在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配,極性不能接錯(cuò),補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100C.4、熱電偶類型：鉗銬10-鉗熱電偶S型鉗銬10-鉗熱電偶S型熱電偶為貴金屬熱電偶,其正極SP的名義化學(xué)成分為鉗銬合金,其中含鉗90%,含銬10%,負(fù)極SN為純鉗.它的長(zhǎng)期最高使用溫度為1300C,短期最高使用溫度為1600CoS型熱電偶在熱電偶系列中準(zhǔn)確度高,穩(wěn)定性好,測(cè)溫溫區(qū)寬,使用壽命長(zhǎng),它的物理、化學(xué)性能良好,熱電勢(shì)穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好,適于氧化和惰性氣氛中.它的缺乏之處是熱電勢(shì)、熱電勢(shì)率較小,靈敏度低,高溫下機(jī)械強(qiáng)度差,對(duì)污染很敏感,材料昂貴.鉗銬13-

7、鉗熱電偶R型鉗銬13-鉗熱電偶R型熱電偶為貴金屬熱電偶,其正極RP的名義化學(xué)成分為鉗銬合金,其中含鉗為87%,含銬為13%,負(fù)極RN為純鉗,長(zhǎng)期使用最高溫度為1300C,短期使用最高溫度為1600C,R型熱電偶的綜合性能與S型熱電偶相當(dāng),國(guó)外英、美等國(guó)研究發(fā)現(xiàn)R型熱電偶的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性比S型熱電偶好,R型熱電偶缺乏之處與S型熱電偶類似.鉗銬30-鉗銬6熱電偶B型鉗銬30-鉗銬6熱電偶B型熱電偶為貴金屬熱電偶,其正極BP的名義化學(xué)成分為鉗銬合金,其中含銬量30%,負(fù)極BN也為鉗銬合金,含銬量為6%,該熱電偶長(zhǎng)期最高使用溫度為1600C,短期最高使用溫度為1800CoB型熱電偶的準(zhǔn)確度高,穩(wěn)定性能

8、好,測(cè)溫溫區(qū)寬,使用壽命長(zhǎng),測(cè)溫上限高,它適用于氧化性和惰性氣氛中,也可短期用于真空中,但不適用于復(fù)原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸氣氣氛中.B型熱電偶的參考端一般不須用補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行補(bǔ)償,這是由于在050c范圍內(nèi)其熱電勢(shì)小于3m.B型熱電偶缺乏之處是熱電勢(shì)率更小,靈敏度更低,高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降,抗污染水平差,貴金屬材料昂貴等.饃銘-饃硅熱電偶K型饃銘-饃硅熱電偶K型熱電偶是目前用量最大的廉金屬熱電偶,正極KP的名義化學(xué)成分為：Ni：Cr=90：10,負(fù)極KN的名義化學(xué)成分為：Ni：Si=97:3,其使用溫度范圍為-2001300C.K型熱電偶具有線性度好,熱電動(dòng)勢(shì)較大,靈敏度較高,穩(wěn)定性和均勻性較

9、好,抗氧化性能強(qiáng),價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),能用于氧化性、惰性氣氛中,但是它不能直接在高溫下用于硫、復(fù)原性或復(fù)原、氧化交替的氣氛中和真空中.饃銘硅-饃硅熱電偶N型饃銘硅-饃硅熱電偶N型熱電偶為廉金屬熱電偶,是一種最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶,正極NP的名義化學(xué)成分：Ni：Cr：Si=84.4：14.2：1.4,負(fù)極NN的名義化學(xué)成分為：Ni：Si：Mg=95.5:4.4:0.1,其使用溫度范圍為-2001300C.N型熱電偶具有線性度好,熱電動(dòng)勢(shì)較大,靈敏度較高,穩(wěn)定性和均勻性較好,抗氧化性能強(qiáng),價(jià)格廉價(jià),不受短程有序化影響等優(yōu)點(diǎn),其綜合性能優(yōu)于K型熱電偶,缺點(diǎn)是在高溫下不能直接用于硫,復(fù)原性或復(fù)原、氧化交替

10、的氣氛中和真空中.饃銘-銅饃康銅熱電偶E型饃銘-銅饃熱電偶E型熱電偶又稱饃銘-康銅熱電偶,是一種廉金屬熱電偶,其正極EP為饃銘10合金,化學(xué)成分與KP相同,負(fù)極EN為銅饃合金,名稱化學(xué)成分為55%銅,45%的饃以及少量的鉆、鎰、鐵等元素,該熱電偶的使用溫度為-200900C.E型熱電偶電動(dòng)勢(shì)之大,靈敏度之高屬所有熱電偶之最,宜制成熱電堆,測(cè)量微小的溫度變化.對(duì)于高濕度氣氛的腐蝕不甚靈敏,宜于濕度較高的環(huán)境.E型熱電偶還具有穩(wěn)定性好,抗氧化性能優(yōu)于銅-康銅,鐵-康銅熱電偶,價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),能用于氧化性、惰性氣氛中,缺點(diǎn)是不能直接在高溫下用于硫或其他復(fù)原性氣氛中,熱電均勻性較差.鐵-銅饃康銅熱電偶

11、J型鐵-銅饃熱電偶J型熱電偶又叫鐵-康銅熱電偶,是一種價(jià)格低廉的廉金屬熱電偶,它的正極JP的名義化學(xué)成分為純鐵,負(fù)極JN是銅饃合金,其名義化學(xué)成份為55%的銅和45%的饃以及少量但卻十分重要的鉆、鐵、鎰等元素,盡管它也叫康銅,但卻不同于饃銘-康銅和銅-康銅的康銅,故不能用EN或TN來(lái)替換.鐵-康銅熱電偶覆蓋測(cè)量溫區(qū)為-210C1200C,但常用的溫度范圍為0c750C.J型熱電偶線性度好,熱電動(dòng)勢(shì)較大,靈敏度較高,穩(wěn)定性和均勻性較好,價(jià)格廉價(jià),它可用于真空、氧化、復(fù)原和惰性氣氛中,但正極鐵在高溫下氧化較快,故使用溫度受到限制,不能無(wú)保護(hù)直接在高溫下用于硫化氣氛中.銅-銅饃康銅熱電偶T型銅-銅饃

12、熱電偶T型熱電偶,又叫銅-康銅熱電偶,是一種最正確的測(cè)量低溫的廉金屬熱電偶,正極TP是純銅,負(fù)極TN是銅饃合金,它與饃銘-康銅的康銅EN通用,與鐵-康銅的康銅JN不能通用.銅一康銅熱電偶測(cè)量溫區(qū)為-200350C.T型熱電偶具有線性度好,熱電動(dòng)勢(shì)大,靈敏度高,穩(wěn)定性和均勻性好,價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),特別是在-2000c溫區(qū)使用,穩(wěn)定性更好,年穩(wěn)定性小于土3科v,在低溫可作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行低溫量值傳遞.缺點(diǎn)是正極銅在高溫下抗氧化性能差,上限溫度受到限制.其他非標(biāo)準(zhǔn)分度熱電偶1鴇銖系熱電偶鴇銖熱電偶是在20世紀(jì)6070年代開展起來(lái)的難熔金屬熱電偶.鴇銖系熱電偶有WRe5-WRe20、W-WRe26、WRe3-W

13、Re25、WRe5-WRe26幾種,美國(guó)ASTME230-2002標(biāo)準(zhǔn)中已正式將鴇銖5-鴇銖26熱電偶定為標(biāo)準(zhǔn)分度熱電偶,分度號(hào)為Co我國(guó)目前可以提供商品化的WRe3-WRe25、WRe5-WRe26熱電偶.與鉗銬等貴金屬熱電偶相比,鴇銖熱電偶價(jià)格低廉,因此近幾年來(lái)開展很快.為解決氧化氣氛下的使用問題,抗氧化鴇銖熱電偶受到了普遍關(guān)注,主要是采用熱電偶絲材料鍍膜或采用高致密保護(hù)套管隔絕等技術(shù),可以延長(zhǎng)鴇銖熱電偶在氧化氣氛下的使用時(shí)間,在一定程度上取代鉗銬等貴金屬熱電偶,這將使將使鴇銖熱電偶得到更廣泛的應(yīng)用.鴇銖熱電偶使用時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：z熱電動(dòng)勢(shì)：在800c以下,其微分電勢(shì)隨溫度的升高而降低,

14、但是在1500c以上,其微分電勢(shì)均比S型熱電偶高；z使用溫度：它的最高使用溫度達(dá)2800c,但是在高于2300c時(shí),一致性較差,一般使用在2000c以下；z使用氣氛：由于鴇銖熱電偶電極易發(fā)生氧化,因此適用于惰性或枯燥空氣中使用.另外在含碳?xì)夥罩幸咨煞€(wěn)定的碳化物,會(huì)降低其靈敏度并引起脆斷,并且在有氫氣存在的情況下,會(huì)加速碳化；z絕緣與保護(hù)套管：為防止高溫下因化學(xué)反響引起熱電動(dòng)勢(shì)變化,可采用Y2O3或BN作絕緣材料.保護(hù)管采用氧化鈕(Y2O3)管、鴇管、鋁管、鋁管或鋁管等.(2)鉗銬系和鉞銬系非標(biāo)準(zhǔn)分度熱電偶由于在航空航天或一些其他領(lǐng)域,需要測(cè)量的溫度超過了B型熱電偶的最高使用溫度,而這些場(chǎng)合或

15、需要長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量,或需要在氧化氣氛下快速測(cè)量,提出了用PtRh40-PtRh20或鉞銬熱電偶進(jìn)行測(cè)溫.在鉗銬系熱電偶中,PtRh40-PtRh20熱電偶穩(wěn)定性最高,最高使用溫度可到達(dá)1850Co美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)給出鉞60銬-鉞的極限使用溫度為2100C,鉞50銬-鉞和鉞40銬-鉞熱電偶的極限使用溫度為2150c,但由于鉞在氧化氣氛中容易被氧化蒸發(fā),因此在空氣中只能短期使用到極限溫度.熱電阻測(cè)溫的應(yīng)用原理熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器.它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高,性能穩(wěn)定.其中鉗熱是阻的測(cè)量精確度是最高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀.1、熱電阻測(cè)溫原理及材料熱電阻測(cè)

16、溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的.熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用最多的是鉗和銅,此外,現(xiàn)在已開始采用甸、饃、鎰和銬等材料制造熱電阻.2、熱電阻的特點(diǎn)：測(cè)量精度高；有較大的測(cè)量范圍；易于使用在自動(dòng)測(cè)量和遠(yuǎn)距離測(cè)量中.3、熱電阻材料的特點(diǎn)：高且穩(wěn)定的溫度系數(shù)和大的電阻率；良好的輸出特性(近似線性)；使用范圍內(nèi)物理化學(xué)性能穩(wěn)定；良好的工藝性.4、熱電阻的結(jié)構(gòu)(1)精通型熱電阻從熱電阻的測(cè)溫原理可知,被測(cè)溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來(lái)測(cè)量的,因此,熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會(huì)給溫度測(cè)量帶來(lái)影響.為消除引線電阻的影響同般采用三線制或四線制,有關(guān)具

17、體內(nèi)容參見本篇第三章第一節(jié)(2)鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體,它的外徑一般為(j)2(j)8mm最小可達(dá)()mm與普通型熱電阻相比,它有以下優(yōu)點(diǎn)：體積小,內(nèi)部無(wú)空氣隙,熱慣性上,測(cè)量滯后?。粰C(jī)械性能好、耐振,抗沖擊；能彎曲,便于安裝使用壽命長(zhǎng).(3)端面熱電阻端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計(jì)端面,它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度,適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度.(4)隔爆型熱電阻隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接

18、線盒內(nèi),生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)引超爆炸.隔爆型熱電阻可用于BlaB3c級(jí)區(qū)內(nèi)具有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的溫度測(cè)量.5、熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成.必須注意以下兩點(diǎn)：熱電阻和顯示儀表的分度號(hào)必須一致為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響,必須采用三線制接法.具體內(nèi)容參見本篇第三章.(2)鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體,它的外徑一般為.2()8mm最小可達(dá)(mm.與普通型熱電阻相比,它有以下優(yōu)點(diǎn)：體積小,內(nèi)部無(wú)空氣隙,熱慣性上,測(cè)量滯后小；機(jī)械性能好、耐振,抗沖擊；能彎曲,便于安裝使用壽命長(zhǎng).(3)端面熱電阻端面熱電阻感溫元

19、件由特殊處理的電阻絲材繞制,緊貼在溫度計(jì)端面,它與一般軸向熱電阻相比,能更正確和快速地反映被測(cè)端面的實(shí)際溫度,適用于測(cè)量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度.(4)隔爆型熱電阻隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒,把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影電阻體的斷路修理必然要改變電阻絲的長(zhǎng)短而影響電阻值,為此更換新的電阻體為好,假設(shè)采用焊接修理,焊后要校驗(yàn)合格后才能使用.6、常用的熱電阻：鉗熱電阻(200C850c)：Rt=R01+At+Bt2+C(t-100)t3式中R0、Rt溫度為0及tC時(shí)的鉗電阻的電阻值；A、B、C常數(shù)值,其中：A=3.9684710-3C-1B=5.84710-7C-2C=4.

20、2210-12C-4優(yōu)點(diǎn)：物理化學(xué)性質(zhì)極穩(wěn)定,良好的工藝性,精度高(做基準(zhǔn)熱電阻)缺點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)小,價(jià)格昂貴,非線性誤差大銅熱電阻(-50150C)Rt=R0(1+a)式中R0、Rt溫度為0及tC時(shí)銅電阻的電阻值；a銅電阻的溫度系數(shù)a=4.28899X10-3C-1我國(guó)工業(yè)用鉗電阻分度號(hào)為Cu50、Cu100優(yōu)點(diǎn)：良好的輸出特性,電阻溫度系數(shù)高缺點(diǎn)：電阻率低,測(cè)溫范圍窄其他熱電阻饃：-50100C,非線性嚴(yán)重,材料提取困難,穩(wěn)定性好.鐵：-50150C,易氧化,化學(xué)性能不好,線性,電阻率及靈敏度高.紅外輻射測(cè)溫技術(shù)1 .原理所有的物體都是由不斷震動(dòng)的原子構(gòu)成,原子的能量越高,振動(dòng)的頻率越大

21、.所有微粒的震動(dòng),包括這些原子,生成電磁波譜.物體的溫度越高,微粒的震動(dòng)就越快,因此光譜的輻射能量就越高.結(jié)果,所有物體都不停的以自身的波長(zhǎng)頻率向外輻射.一切高于絕對(duì)零度的物體都存在紅外輻射現(xiàn)象,物體紅外輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布情況,都與物體的外表溫度有關(guān).通過對(duì)物體外表輻射能量的測(cè)定,并通過一定的信號(hào)轉(zhuǎn)換,最終確定物體的外表溫度,這就是紅外輻射測(cè)溫技術(shù)的根本原理.2 .特點(diǎn)紅外線測(cè)溫儀可以測(cè)量所有目標(biāo)物體釋放的紅外能量,具有響應(yīng)快的特點(diǎn).通常被用于測(cè)量移動(dòng)和間歇性目標(biāo),真空狀態(tài)下的目標(biāo),由于惡劣環(huán)境空間限制以及平安威脅無(wú)法由人接觸的目標(biāo).盡管在有些情況下使用其它設(shè)備也可以完成,但本錢相

22、對(duì)較高.3 .輻射測(cè)溫的根本方法3.1 紅外測(cè)溫(全輻射式測(cè)溫)由斯蒂芬-玻爾茲曼定律知全輻射出射度IIMo(JLJT5djL=crT40(3.17)式中：T為黑體輻射常數(shù),b=5.7X10-8Wm2K-4.當(dāng)絕對(duì)黑體與黑體的總輻射亮度相等時(shí),絕對(duì)黑體的溫度叫做非黑體的輻射溫度.實(shí)際上,真正的黑體是不存在的,對(duì)于實(shí)際情況,輻射力和光譜輻射力可分別表示為E=Eb3.15E入=eXEX3.16eYTYctT4=.邛(3.18)由式3.15和3.18可知,只要測(cè)出全波長(zhǎng)總輻射出度,那么被測(cè)物體的溫度就可以確定.測(cè)量的溫度Tr與實(shí)際溫度T之間的關(guān)系式為：（3.（19）式中：物體的發(fā)射率；入一一物體光譜

23、發(fā)射率；T實(shí)際物體真實(shí)溫度K;Tr黑體溫度,即實(shí)際物體的輻射溫度K;T所有波長(zhǎng)的實(shí)際物體的總發(fā)射率.不同的物體,其全輻射率差異很大.在條件下,根據(jù)式3.18可以通過測(cè)量實(shí)際物體的輻射溫度計(jì)算出實(shí)際溫度.3.2亮度測(cè)溫單色輻射測(cè)溫當(dāng)實(shí)際物體非黑體在某一波段下的單色輻射出射度同絕對(duì)黑體在同一波長(zhǎng)下的單色幅射度相等時(shí),那么該該黑體的溫度稱為實(shí)際物體的亮度溫度,表達(dá)式為：（3.（20）在常用的溫度與波長(zhǎng)范圍內(nèi),式3.18可以用維恩公式表示為（3.（21）由式3.20可知,知道波長(zhǎng)為入的光譜發(fā)射率和用高溫計(jì)測(cè)得的亮度溫度T1后,就可以用式3.20求出實(shí)際物體的真實(shí)溫度To物體的光譜發(fā)射e入,T越小,亮度

24、溫度T1與真實(shí)溫度T之間的差距越大.由于01,因此物體的亮度溫度T1WT.亮度測(cè)溫法,靈敏度較高,它是目前應(yīng)用較廣泛的輻射測(cè)溫方法,但是它要依賴入,T來(lái)修正T1,而往往e入,T的大小決定于材料的性質(zhì)、外表形狀、溫度和光的波長(zhǎng),很難精確得到.e入,T的準(zhǔn)確度將影響系統(tǒng)得測(cè)量精度,所以亮度測(cè)溫法還存在很多缺乏.3.3比色測(cè)溫雙色輻射測(cè)溫比色式輻射溫度計(jì)是根據(jù)物體在兩個(gè)相鄰波長(zhǎng)下的輻射能量密度之比來(lái)確定物體溫度的.單位面積物體在半球方向、單位時(shí)間的輻射通量由普朗克公式3.12給出.在T3000K,并且入較小入2Wm時(shí),維恩近似成立：M九T=eIZIC|1expIC12/XT3.22取波長(zhǎng)入1和入2處

25、輻射率的比值,可得取丁=(3.23)(3.(23)考慮兩波長(zhǎng)處的帶寬相等,并將(入1)簡(jiǎn)記e1,可得T=貓&(3-24)In7?(T)5In-In-兒一(3.(24)雙波長(zhǎng)測(cè)溫方法就是假設(shè)e1等于2,于是所測(cè)得的溫度TS(比色溫度)為：.式T),、Ts二-(325)In(T)-5ln(-)(3.(25)物體真實(shí)溫度與比色溫度的誤差為：2；=皿?)仔狗7Ts右一又1)工(3.(26)對(duì)一輻射體,測(cè)出在兩波長(zhǎng)處輻射能量的比值R(T),再利用公式(3.14)確定其溫度的方fl法稱為雙波長(zhǎng)測(cè)溫法,所得溫度為TS.如果從其它途徑獲知的值,那么可利用公式(3.25)得到物體的真實(shí)溫度.對(duì)于存金屬外表,隨波

26、長(zhǎng)的增加而減小,即對(duì)入1入2時(shí),有1V2,此時(shí)TST,測(cè)溫偏高.對(duì)于金屬氧化物及非金屬材料,隨波長(zhǎng)的增加而升高,即入入2時(shí),有e1Ve2,此時(shí)TST,測(cè)溫偏低.對(duì)于黑體或灰體,為常數(shù),即&2,此時(shí)TST.這種測(cè)溫精度高,抗干擾水平強(qiáng),所以比色測(cè)溫是輻射測(cè)溫中提升測(cè)溫精度的有效方法.3.4多波長(zhǎng)輻射測(cè)溫當(dāng)采用超過兩個(gè)波長(zhǎng)來(lái)測(cè)量溫度時(shí),都稱作多波長(zhǎng)測(cè)溫,目前有一些特殊場(chǎng)合已經(jīng)開始嘗試三波長(zhǎng)方法,近年來(lái)也有很多學(xué)校核科研單位開始研究多波長(zhǎng)的理論和方法,取得了一定成果,但儀器都處于實(shí)驗(yàn)室階段.由于其實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜,目前其實(shí)用化還有一定困難.4.輻射測(cè)溫方法的比擬(1)全輻射溫度、亮溫度恒小于物體外表的真實(shí)

27、溫度.實(shí)際上,由于紅外探測(cè)器的光譜響應(yīng),光學(xué)系統(tǒng)透射比,大氣介質(zhì)的吸收等因素的限制,所謂全輻射測(cè)溫是不可能的.在亮溫度測(cè)量中,也同樣存在著光學(xué)系統(tǒng)效率低下的輻射能量損失.色溫度測(cè)量和前兩者不同,它的測(cè)量取決于輻射功率之比.因此,上述諸因素的影響甚微.(2)由上述分析還可知,對(duì)于發(fā)射率較小的物體,全輻射測(cè)溫和亮溫度測(cè)溫相對(duì)誤差都較大.對(duì)于發(fā)射率較高的材料,三種測(cè)溫法均適宜.而雙波長(zhǎng)輻射測(cè)溫(3)全輻射測(cè)溫和亮溫度測(cè)溫都必須知道被測(cè)物體發(fā)射率的絕對(duì)值.那么只要知道兩個(gè)波長(zhǎng)處光譜發(fā)射率之比值.(4)為了減少色溫度的相對(duì)誤差,在所選兩個(gè)特征波長(zhǎng)入1和入2處材料之發(fā)射率宜接近.對(duì)于隨入變化緩慢的物體,雙

28、波長(zhǎng)輻射測(cè)溫誤差也較小.特別是對(duì)于灰體,其發(fā)射率ATS為常數(shù),那么,AT當(dāng)然,還存在其它誤差來(lái)源.光譜方法測(cè)溫方法非接觸的光譜測(cè)溫方法主要適用于高溫火焰和氣流溫度的測(cè)量.它主要通過檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)的激發(fā)光譜信號(hào)進(jìn)行溫度測(cè)量.當(dāng)單色光線照射透明物體時(shí),會(huì)發(fā)生光的散射現(xiàn)象.散射光包括彈性散射和非彈性散射,彈性散射中的瑞利散射和非彈性散射的拉曼散射的光強(qiáng)都與介質(zhì)的溫度有關(guān).相比而言,拉曼散射光譜測(cè)溫技術(shù)的實(shí)用性更好,其主要應(yīng)用之一就是測(cè)量高溫氣體的溫度.由于自發(fā)拉曼散射的信號(hào)微弱和非相干性,對(duì)于許多具有光亮背景和熒光干擾的實(shí)際體系,它的應(yīng)用受到一定的限制.與自發(fā)拉曼光譜相比,受激拉曼散射能大幅度提升測(cè)量的信噪比,常用的方法是相干反斯托克斯拉曼散射(CARS).它可使收集到的有效散射光信號(hào)強(qiáng)度比自發(fā)拉曼散射提升好幾個(gè)數(shù)量級(jí),同時(shí)還具有方向性強(qiáng)、抗噪聲和熒光性能好、脈沖效率高和所需脈沖輸入能量小等優(yōu)點(diǎn).適合于含有高濃度顆粒的兩相流場(chǎng)非清潔火焰的溫度診斷.但是,CARS法的整套測(cè)量裝置價(jià)格十分昂貴,其信號(hào)的處理相當(dāng)復(fù)雜,限制了其使用.受激熒光光譜法