現(xiàn)代檢測技術(shù)第六章溫度檢測方法和技術(shù)

1、現(xiàn)代檢測技術(shù)第六章溫度檢測方法和技術(shù)2導(dǎo)言溫度 標(biāo)志（物體內(nèi)部分子無規(guī)則熱運(yùn)動劇烈程度）兩個物體溫度相同 熱平衡狀態(tài)(第零定律)基準(zhǔn)溫度值 比較 得待測物體的溫度36.1 溫度與標(biāo)定6.4 熱阻式測溫方法6.3 熱膨脹式測溫方法6.5 熱電式測溫方法6.2 測溫方法分類及其特點(diǎn)6.7 新型溫度傳感器及其測溫技術(shù)6.6 輻射法測溫46.1 溫標(biāo)與標(biāo)定6.1.1 溫標(biāo) 原因：目前尚難以直接測量物體內(nèi)部的分子動能，為了保證溫度量值的準(zhǔn)確和利于傳遞，需要建立一個衡量溫度的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尺度，即溫標(biāo)。經(jīng)驗溫標(biāo)，熱力學(xué)溫標(biāo)絕對氣體溫標(biāo)國際實用溫標(biāo)和國際溫標(biāo)溫標(biāo)經(jīng)歷了一個逐漸發(fā)展，不斷修改和完善的漸進(jìn)過程56.1

2、 溫標(biāo)與標(biāo)定1、經(jīng)驗溫標(biāo) 定義：根據(jù)某些物質(zhì)體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實驗方法或經(jīng)驗公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗溫標(biāo)。華氏溫標(biāo)：單位：華氏度，記作： 水的冰點(diǎn)為32，沸點(diǎn)為212 攝氏溫標(biāo)：單位：攝氏度，記作： 水的冰點(diǎn)為0 ，沸點(diǎn)為100 66.1 溫標(biāo)與標(biāo)定攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系：式中：T 華氏溫度值； t 攝氏溫度值； 局限性： 經(jīng)驗溫標(biāo)均依賴于其規(guī)定的測量物質(zhì)，測溫范圍也不能超過其上、下限(如攝氏為0、l00)。超過了這個溫區(qū)，攝氏將不能進(jìn)行溫度標(biāo)定。76.1 溫標(biāo)與標(biāo)定2、熱力學(xué)溫標(biāo)以-273.15作為零度；單位：開爾文，記作：K；它的每一度大小與攝氏溫度每一度大小相同；熱力學(xué)溫度的零度

3、即0K（或-273.15）叫絕對零度，它表示在宇宙中只能無限接近，但不可能達(dá)到的低溫的極限。86.1 溫標(biāo)與標(biāo)定3、絕對氣體溫標(biāo)從理想氣體狀態(tài)方程入手，來復(fù)現(xiàn)熱力學(xué)溫標(biāo)叫絕對氣體溫標(biāo)；若選用同一固定點(diǎn)(水的三相點(diǎn))來作參考點(diǎn)，則兩種溫標(biāo)在數(shù)值上將完全相同。96.1 溫標(biāo)與標(biāo)定4、國際實用溫標(biāo)和國際溫標(biāo)IPTS一90溫標(biāo) 重申國際實用溫標(biāo)單位仍為K； 熱力學(xué)溫度（T）與攝氏溫度（t）之間的換算關(guān)系： ；106.1 溫標(biāo)與標(biāo)定6.1.2 標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)值法溫標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值示值插值標(biāo)準(zhǔn)溫度計標(biāo)準(zhǔn)表法 用已被標(biāo)定好的更高一級精度的溫度計(傳感器)進(jìn)行標(biāo)定，獲得修正值。116.2 測溫方法分類及其特點(diǎn)測溫方式 接觸

4、式和非接觸式接觸式溫度計 非接觸式測溫 126.2 測溫方法分類及其特點(diǎn)方 式 接 觸 式 非 接 觸 式測量條件感溫元件要與被測對象良好接觸；感溫元件的加入幾乎不改變對象的溫度；被測溫度不超過感溫元件能承受的上限溫度;被測對象不對感溫元件產(chǎn)生腐蝕需準(zhǔn)確知道被測對象表面發(fā)射率；被測對象的輻射能充分照射到檢測元件上 測量范圍特別適合1200以下、熱容大、無腐蝕性對象的連續(xù)在線測溫，對高于l 300以上的溫度測量較困難原理上測量范圍可以從超低溫到極高溫，但1000以下，測量誤差大，能測運(yùn)動物體和熱容小的物體溫度精度 工業(yè)用表通常為1.0、0.5、0.2及0.1級，實驗室用表可達(dá)0.01級通常為1.

5、0、1.5、2.5級 響應(yīng)速度慢，通常為幾十秒到幾分鐘 快，通常為23秒鐘 其它特點(diǎn)整個測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠、維護(hù)方便、價格低廉，儀表讀數(shù)直接反映被測物體實際溫度；可方便地組成多路集中測量與控制系統(tǒng)整個測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、調(diào)整麻煩、價格昂貴；儀表讀數(shù)通常只反映被測物體表現(xiàn)溫度(需進(jìn)一步轉(zhuǎn)換)；不易組成測溫控溫一體化的溫度控制裝置136.3 熱膨脹式測溫方法屬于接觸式測溫方式一種基本原理：基于物體受熱時產(chǎn)生膨脹的原理，分為液體膨脹式和固體膨脹式兩類。熱膨脹式測溫方法的分類液體膨脹式玻璃溫度計液體或氣體膨脹式壓力溫度計固體膨脹式雙金屬溫度計146.3 熱膨脹式測溫方法6.3.1 玻

6、璃溫度計水銀凝固點(diǎn)：-38.9； 上限：538。酒精下限：-62；甲苯下限：-90；戊烷下限：-20l。 全浸式 局浸式較低溫度測量 156.3 熱膨脹式測溫方法6.3.2 壓力溫度計 原理：一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸汽在體積不變的條件下其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系。壓力溫度計結(jié)構(gòu)示意圖 溫度變化感溫介質(zhì)體積變化壓力變化彈簧變形指針偏轉(zhuǎn)毛細(xì)管細(xì)而長，用于傳遞壓力。長度長，溫度計響應(yīng)慢；管細(xì)，準(zhǔn)確度高。測溫范圍：-100 600油、水系統(tǒng)的溫度測量166.3 熱膨脹式測溫方法176.3 熱膨脹式測溫方法6.3.3 雙金屬溫度計 基本原理：固體長度隨溫度變化而變化，公式如下： 式中：L1固體在溫度t1

7、時的長度； L0固體在溫度t0時的長度； k固體在溫度t0、t1之間的平均線膨脹系數(shù)。 186.3 熱膨脹式測溫方法 把兩片線膨脹系數(shù)差異相對很大的金屬片疊焊在一起，構(gòu)成雙金屬片感溫元件。溫度越高線膨脹差越大彎曲角度也越大。彎曲變形196.3 熱膨脹式測溫方法感溫雙金屬元件的形狀：平面螺旋型直線螺旋型測溫范圍：-80 600精度等級：級左右雙金屬溫度計抗振性好，讀數(shù)方便，但精度不太高，只能用做一般的工業(yè)用儀表。 206.4 熱阻式測溫方法基本原理 金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化。 電阻值的變化 電信號 測溫優(yōu)點(diǎn) 靈敏度高、連續(xù)測量、遠(yuǎn)傳、無需參比溫度 穩(wěn)定性高、互換性好、準(zhǔn)確度高，基準(zhǔn)儀表

8、缺點(diǎn) 電源激勵、自熱現(xiàn)象216.4 熱阻式測溫方法6.4.1 鉑電阻測溫1、概述 特點(diǎn)：電阻率大；電阻溫度關(guān)系 非線性；測溫范圍廣，精度高；氧化性介質(zhì)中、高溫下，物理、化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 鉑的純度：用百度電阻比W100表示，W100R100R0 W100 純度 電阻反應(yīng)越明顯226.4 熱阻式測溫方法 鉑電阻分度號：分度號是用以確定各種溫度傳感器在測溫范圍內(nèi)隨溫度變化準(zhǔn)確對應(yīng)的電壓或電阻關(guān)系的數(shù)列，通常用K、E、T、Cu50、Pt10、Pt100等字母數(shù)字來表示。 產(chǎn)品名稱分度號測量范圍鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）熱電偶K2501200鐵-康銅熱電偶J2001100鎳鉻-康銅熱電偶E250800銅-康銅熱電

9、偶T250400銅熱電阻Cu50 50150鉑熱電阻Pt10600850 鉑熱電阻Pt100200600236.4 熱阻式測溫方法 測溫范圍： -200850當(dāng)-200t0時當(dāng)0t850時 246.4 熱阻式測溫方法Pt100熱電阻溫度-阻值對照表 256.4 熱阻式測溫方法2、熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻感溫元件用來感受溫度的電阻器，是熱電阻的核心部分，由電阻絲及絕緣骨架構(gòu)成。266.4 熱阻式測溫方法鉑電阻測溫計熱電阻276.4 熱阻式測溫方法3、熱電阻的引線形式 內(nèi)引線是熱電阻出廠時自身具備的引線，其功能是使感溫元件能與外部測量及控制裝置相連接。兩線制、三線制及四線制三種286.4 熱阻式測溫方法

10、 兩線制兩線制熱電阻測量電橋示意圖 兩線制熱電阻測量電橋等效原理圖 296.4 熱阻式測溫方法 三線制三線制熱電阻測量電橋示意圖 三線制熱電阻測量電橋等效原理圖 粗細(xì)要相同，長度要相等，阻值要一致 306.4 熱阻式測溫方法123316.4 熱阻式測溫方法 四線制 四線制熱電阻測量電橋示意圖 四線制熱電阻測量電橋等效原理圖 6.4 熱阻式測溫方法336.4 熱阻式測溫方法其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表 346.4 熱阻式測溫方法6.4.2 銅電阻和熱敏電阻測溫1、銅電阻特點(diǎn)：電阻 溫度關(guān)系 線性；價格低廉 電阻率較低而體積較大，熱響應(yīng)

11、慢測溫范圍： -40120（工業(yè)用銅熱電阻-分度號 分別為Cu50和Cul00 ）當(dāng)-50t150時，電阻與溫度的關(guān)系為： 356.4 熱阻式測溫方法366.4 熱阻式測溫方法376.4 熱阻式測溫方法2、半導(dǎo)體熱敏電阻特點(diǎn)：缺點(diǎn)：電阻 溫度關(guān)系 指數(shù)變化； 互換性差；穩(wěn)定性較差；優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高（10-100倍）；體積小結(jié)構(gòu)簡單； 響應(yīng)速度快；價格低廉；適于遠(yuǎn)傳測溫范圍： 0150（普遍）386.4 熱阻式測溫方法396.4 熱阻式測溫方法406.4 熱阻式測溫方法416.4 熱阻式測溫方法熱敏電阻三大特性：溫度特性，伏安特性，安時特性426.4 熱阻式測溫方法NTC熱敏電阻的溫度特性 436

12、.4 熱阻式測溫方法熱敏電阻的安時特性 安時特性是指熱敏電阻在不同的外加電壓下，阻值達(dá)到穩(wěn)定量值所需的時間 446.4 熱阻式測溫方法熱敏電阻的伏安特性 伏安特性是描述通過熱敏電阻的電流I與其兩端之間的電壓V的關(guān)系 456.4 熱阻式測溫方法熱敏電阻測量電路466.4 熱阻式測溫方法476.4 熱阻式測溫方法486.5 熱電式測溫方法6.5.1 熱電偶測溫 特點(diǎn)：測溫范圍寬、精度較高、性能穩(wěn)定、電信號1、測溫基本原理 工作端或熱端 參比端或冷端 熱電極熱電極熱電效應(yīng) 熱電勢 溫差電勢、接觸電勢496.5 熱電式測溫方法接觸電勢示意圖 導(dǎo)體材料不同電子密度不同 電子擴(kuò)散接觸電勢 數(shù)量級：10-2

13、10-3V 接觸電勢506.5 熱電式測溫方法接觸電勢示意圖 由物理學(xué)可知，導(dǎo)體A、B在接觸點(diǎn)1、2的接觸電勢EAB(T)和EAB(T0) 分別為： 可以得出回路中總的接觸電勢為：總接觸電勢只與導(dǎo)體A、B的性質(zhì)和兩接觸點(diǎn)的溫差有關(guān)。當(dāng)T=T0時，盡管兩接觸點(diǎn)處都存在接觸電勢，但回路中總接觸電勢等于零。 516.5 熱電式測溫方法溫差電勢示意圖 導(dǎo)體材料兩端溫度不等溫差電勢 數(shù)量級：10-5 V 溫差電勢T1T212526.5 熱電式測溫方法溫差電勢示意圖 當(dāng)導(dǎo)體A、B兩端的溫度分別為T和T0，且TT0時，導(dǎo)體A、B各自的溫差電勢分別為 ： 可以得出回路中總的溫差電勢為：536.5 熱電式測溫方

14、法結(jié)論：兩熱電極材料確定 總電勢僅僅與 (T、T0)有關(guān)546.5 熱電式測溫方法回路的熱電勢是兩個接點(diǎn)的溫度函數(shù)之差： 當(dāng)冷端（自由端）溫度T0固定不變時，即f(T0)=常數(shù)。此時： 熱電偶測溫基本公式 標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶分度表：將自由端溫度保持為0，通過實驗建立熱電勢與溫度之間的數(shù)值關(guān)系 556.5 熱電式測溫方法2、熱電偶分類及特性566.5 熱電式測溫方法3、熱電偶結(jié)構(gòu) 普通工業(yè)用熱電偶 普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護(hù)套管和接線盒等部分組成。576.5 熱電式測溫方法 鎧裝熱電偶熱電偶絲、絕緣材料 緊壓 金屬保護(hù)管特點(diǎn)：測溫范圍 -200 160響應(yīng)速度快撓性好使用壽命長機(jī)械強(qiáng)度、耐

15、壓性能好外徑尺寸范圍寬 8mm 長度可以做得很長 500m586.5 熱電式測溫方法596.5 熱電式測溫方法 薄膜熱電偶 薄膜熱電偶是由兩種薄膜熱電極材料用真空蒸鍍、化學(xué)涂層等辦法蒸鍍到絕緣基板上而制成的一種特殊熱電偶，薄膜熱電偶的熱接點(diǎn)可以做得很?。杀〉剑哂袩崛萘啃?、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，熱響應(yīng)時間達(dá)到微秒級，適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動態(tài)溫度測量。直接粘貼或壓著在被測物表面，測其表面溫度 606.5 熱電式測溫方法日本千野薄膜熱電偶 616.5 熱電式測溫方法類型性能特點(diǎn)典型時間常數(shù)應(yīng)用范圍普通熱電偶結(jié)構(gòu)簡單、安裝空間小，接線方便，已做成標(biāo)準(zhǔn)型式。但時間滯后大，動態(tài)響應(yīng)慢

16、，安裝較困難。分級測量氣體、蒸汽、液體等介質(zhì)的溫度等實時性要求不高、但要快速拆卸的環(huán)境。鎧裝熱電偶熱慣性??；有良好的柔性，便于彎曲；抗振性能好；動態(tài)響應(yīng)快。秒級測量狹小的對象上各點(diǎn)的溫度或?qū)崟r性要求較高的場合薄膜熱電偶厚度很薄，達(dá)微米級。熱慣性小，動態(tài)響應(yīng)最快。毫秒級適用于各種物體表面溫度的測量。如汽輪機(jī)葉片表面溫度測量，火箭、飛機(jī)噴嘴的溫度，鋼錠、軋輥等表面溫度測量等。626.5 熱電式測溫方法4、熱電偶三大基本定律 中間溫度定律 中間導(dǎo)體定律 標(biāo)準(zhǔn)電極定律636.5 熱電式測溫方法 中間溫度定律 中間溫度定律：指當(dāng)熱電偶兩個接點(diǎn)的溫度分別為T和T0時，所產(chǎn)生的熱電勢等于該熱電偶兩接點(diǎn)溫度為

17、T、T1和T1、T0時所產(chǎn)生的熱電勢之代數(shù)和，即： T1稱為中間溫度 646.5 熱電式測溫方法應(yīng)用：可以根據(jù)該定律，在冷端溫度為任一恒定值時，利用熱電偶分度表求出工作端的被測溫度值。例子 用鎳鉻鎳硅K型熱電偶測量爐溫，當(dāng)冷端溫度T1=30時，測得熱電勢E(T,T1，求實際爐溫。 解答：由T1=30 查分度表得，根據(jù)中間溫度定律得: E(T,0)=E(T,30)+E(30,0)= 39.17+1.2 = 40.37(mv) 則查表得爐溫T=976。 656.5 熱電式測溫方法 中間導(dǎo)體定律 中間導(dǎo)體定律 ：在熱電偶回路中，只要接入的第三導(dǎo)體兩端溫度相同，則對回路的總的熱電勢沒有影響。 應(yīng)用：在

18、熱電偶測溫回路中，接入導(dǎo)線和測量儀表。666.5 熱電式測溫方法 標(biāo)準(zhǔn)電極定律 標(biāo)準(zhǔn)電極定律：如果已知熱電偶的兩個電極A、B分別與另一電極C組成的熱電偶的熱電勢為EAC(T,T0)和EBC(T,T0) ，則在相同接點(diǎn)溫度(T,T0)下，由A、B電極組成的熱電偶的熱電勢 EAB(T,T0) 為：電極C稱為標(biāo)準(zhǔn)電極 676.5 熱電式測溫方法應(yīng)用：在工程測量中，由于純鉑絲的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，易提鈍，所以目前常將純鉑絲作為標(biāo)準(zhǔn)電極。標(biāo)準(zhǔn)電極定律為熱電偶電極的選配提供了方便。 例子 鉑銠30鉑熱電偶的EAC(1084.5 , 0)=13,976mv, 鉑銠6鉑熱電偶的EBC， 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極定

19、律，鉑銠30鉑銠6熱電偶的EAB。 686.5 熱電式測溫方法4、熱電偶溫度測量 補(bǔ)償導(dǎo)線 定義：絕緣層導(dǎo)線 熱電偶 熱電特性相同 作用：延長熱電偶的冷端 遠(yuǎn)離熱源、溫度較恒定 特點(diǎn)：不能消除參比端不為0的影響 須將參比端的溫度修正到0696.5 熱電式測溫方法706.5 熱電式測溫方法 參比端處理 熱電偶分度表 熱電偶參比端為0 實驗室條件：冰水混合物，電子式恒溫槽 工業(yè)測溫現(xiàn)場：很難保持參比端為0 解決方法：中間溫度定律 + 軟件補(bǔ)償716.5 熱電式測溫方法 在工業(yè)現(xiàn)場實際測量溫度時，智能化儀器增加一路測量參比端（冷端）： 1、通過補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶冷端置于一個溫度變動范圍不大的現(xiàn)場正常環(huán)

20、境中； 2、在這個環(huán)境中可采用價格十分低廉的銅電阻或半導(dǎo)體集成溫度傳感器等測量環(huán)境溫度。726.5 熱電式測溫方法例：用K型熱電偶測爐溫，測得參比端溫度t138，測得測量端和冷端間的熱電動勢E(t,38)，求實際爐溫。解：由K型分度表查得E(38,0)1.53 mV， 則 E(t,0)E(t,t1)+ E(t1,0) 29.90 +1.53 =31.43 mV 查K型分度表，31.43 mV 755 討論: 若參比端不作修正 則 E(t,38 )29.90 mV 查K型分度表, 29.90 mV 718 755 718 37 相對誤差 5%736.5 熱電式測溫方法746.5 熱電式測溫方法7

21、56.5 熱電式測溫方法測溫范圍（）精度靈敏度復(fù)現(xiàn)性導(dǎo)線影響熱電阻-200+850高 較高好中熱電偶-190+1820中低好高熱電阻、熱電偶性能比較766.5 熱電式測溫方法6.5.2 集成溫度傳感器AD590原理：晶體管P-N結(jié)其正向壓降隨溫度升高而降低測溫范圍：-50150 對 RW 的調(diào)整輸出 VT = 1mv/776.5 熱電式測溫方法特點(diǎn)： 外接線簡單 對外接電壓要求非常低 非線性誤差較小 良好的互換性786.5 熱電式測溫方法796.6 輻射法測溫法熱輻射：任何物體，其溫度超過絕對零度，都會以電磁波的形式向周圍輻射能量。 電磁波是由物體內(nèi)部帶電粒子在分子和原子內(nèi)振動產(chǎn)生 與物體本身

22、溫度有關(guān)、傳播熱能的輻射，稱為熱輻射。 輻射式溫度計： 檢測熱輻射能量 溫度非接觸測量，不破壞原來溫度場 測量運(yùn)動物體的溫度 806.6 輻射法測溫法6.6.1 幅射測溫的基本原理輻射式感溫元件工作在可見光和紅外光區(qū)域可見光的光譜很窄 0.3 紅外光譜相對較廣 0.72 l000m 感溫元件使用波長 0.3 40m816.6 輻射法測溫法絕對黑體如果某一個物體在任何溫度下，均能全部吸收輻射到它上面的任何輻射能量，則稱之為絕對黑體。 基爾霍夫定律 選擇吸收體：與溫度有關(guān)，還與波長有關(guān)； 灰體：與溫度有關(guān)，不與波長有關(guān)； 826.6 輻射法測溫法輻射測溫的兩個物理基礎(chǔ)普朗克(Ptanck)熱輻射定

23、律斯蒂潘一玻耳茲曼(StefanBoltzmann)定律 1）普朗克(Ptanck)熱輻射定律 絕對黑體的光譜輻射亮度L(,T)與其波長、熱力學(xué)溫度T的關(guān)系： C12c2h普朗克第一輻射常數(shù)，C13.74l 810-16Wm2 C2hc/k普朗克第二輻射常數(shù)，C21.43878610-2mK 維恩公式 836.6 輻射法測溫法曲線峰值點(diǎn)的波長m和溫度T滿足維恩位移定律 黑體的光譜輻射曲線846.6 輻射法測溫法2）斯蒂潘一玻耳茲曼(StefanBoltzmann)定律 絕對黑體總的輻出度或亮度與其熱力學(xué)溫度的四次方成正比： 實際物體的發(fā)射率低于絕對黑體，輻射亮度公式：式中:(T)實際物體的全發(fā)

24、射率通過測量物體的輻射亮度就可得到物體的溫度適合所有非黑體的實際物體856.6 輻射法測溫法6.6.2 光譜輻射溫度計光譜輻射出射度輻射亮度物體的溫度光學(xué)高溫計； 光電高溫計； 硅輻射溫度計866.6 輻射法測溫法1、光學(xué)高溫計特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡單，使用方便測溫范圍：1000 K3500 K精度等級：級和級亮度溫度：讀出的不是該物體實際溫度，而是這個物體此時相當(dāng)于絕對黑體的溫度876.6 輻射法測溫法亮度溫度 定義：在波長為、溫度為T時，某物體的輻射亮度L與溫度為TL的絕對黑體的亮度L0相等，則稱TL為這個物體在波長為時的亮度溫度。式中：C1 ：普朗克第一輻射常數(shù)，C2 ：普朗克第二輻射常數(shù)， ：

25、物體的光譜發(fā)射率，TL ：實際物體的亮度溫度(K)， T ：實際物體的真實溫度(K)。 真實物體l，故TL T886.6 輻射法測溫法基本工作原理：紅色單色光，土 的單一波長物體光譜輻射亮度L 標(biāo)準(zhǔn)光源光譜輻射亮度比較溫度燈絲隱滅式光學(xué)高溫計恒定亮度式光學(xué)高溫計光電亮度式光學(xué)高溫計896.6 輻射法測溫法燈絲隱滅式光學(xué)高溫計 由人眼對熱輻射體和高溫計燈泡在單一波長附近的光譜范圍的輻射亮度進(jìn)行判斷，調(diào)節(jié)燈泡的亮度使其在背景中隱滅或消失而實現(xiàn)溫度測量的。國產(chǎn)WGGZ型光學(xué)高溫計 906.6 輻射法測溫法2、光電高溫計 916.6 輻射法測溫法特點(diǎn)： 靈敏度高：光學(xué)高溫計靈敏度最佳值為0.5，而光電

26、高 溫計卻能達(dá)到0.005 精確度高：至少比光學(xué)高溫計提高一個數(shù)量級 使用波長范圍不受限制：可見光與紅外光范圍均可應(yīng)用 光電探測器的響應(yīng)時間短 便于自動測量與控制 光電器件的互換性差：若要更換硅光電池和反饋燈，必須對整個儀表重新進(jìn)行調(diào)整和標(biāo)定926.6 輻射法測溫法6.6.3 比色高溫計黑體的光譜輻射曲線936.6 輻射法測溫法比色溫度定義：絕對黑體輻射的兩個波長1和2的亮度比等于被測輻射體在相應(yīng)波長下的亮度比時，絕對黑體的溫度就稱為被測輻射體的比色溫度。比色高溫計：測量兩個光譜能量比（兩波長下的亮度比） 物體溫度特點(diǎn)：準(zhǔn)確度通常較高； 適合在較惡劣環(huán)境下工作。 946.6 輻射法測溫法溫度測

27、量 絕對黑體對應(yīng)于波長1與2的光譜輻射亮度之比R：1和2為比色高溫計出廠時統(tǒng)一標(biāo)定的定值956.6 輻射法測溫法966.6 輻射法測溫法比色溫度計測量溫度更接近真實溫度，環(huán)境的粉塵，水氣，煙霧等對測量結(jié)果的影響小。可用于冶金、水泥、玻璃等工業(yè)部門。 976.6 輻射法測溫法6.6.4 紅外測溫1、紅外輻射 紅外輻射俗稱紅外線，是一種人眼看不見的光線。紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射 物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，紅外輻射的能量就越強(qiáng) 986.6 輻射法測溫法2、紅外測溫原理斯蒂芬玻爾茲曼定律 式中：W - 物體單位面積所發(fā)射的輻射功率，數(shù)值上 等于物體的全波輻射出射度； - 物體表面的法向比

28、輻射率； - 斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)； T - 物體的絕對溫度(K)。996.6 輻射法測溫法紅外輻射測溫儀結(jié)構(gòu)原理圖6.6 輻射法測溫法 特點(diǎn)：非接觸測溫反應(yīng)速度快靈敏度高準(zhǔn)確度較高應(yīng)用范圍廣泛1016.6 輻射法測溫法6.6 輻射法測溫法6.6.5 紅外成像測溫儀非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介夜視技術(shù)簡介1非制冷型紅外探測器2技術(shù)路線3實際視頻4103104非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介夜視技術(shù)簡介105非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介1、主動式紅外 主動式采用紅外探照燈照射目標(biāo)，接收反射的紅外輻射形成圖像。106非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介2、微光夜視直視微光：將在夜間或低照度下攝取的微弱的

29、光學(xué)圖像通過像增強(qiáng)器件轉(zhuǎn)換為增強(qiáng)的光學(xué)圖像。 微光電視：通過微光電視攝像管將低照度下的圖像進(jìn)行增強(qiáng)，并產(chǎn)生視頻信號，在觀察屏上顯示。107非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介108非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介3、紅外熱成像 是一種波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，即把紅外輻射能轉(zhuǎn)換為可見光，利用景物自身各部分輻射的差異以獲得圖像的細(xì)節(jié)。制冷紅外熱成像技術(shù) 非制冷紅外熱成像技術(shù)109非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介非制冷型紅外探測器 非制冷紅外探測器又稱為熱探測器，是將熱輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟茸兓⒓右詸z測的裝置，其主要熱探測機(jī)理可分為以下幾種：電阻測輻射熱計：利用電阻的熱效應(yīng)測溫；熱電探測器：利用熱釋電效應(yīng)測溫；鐵電測輻射熱計：利用鐵電熱輻射效

30、應(yīng)（場增強(qiáng)熱電效應(yīng)）測溫；溫差電探測器：利用熱電效應(yīng)測溫。110非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介電阻測輻射熱計熱電探測器鐵電測輻射熱計溫差電探測器響應(yīng)率高高高低需要偏置是否是否直流響應(yīng)是否否是需要斬波器否是是否非制冷熱探測器的原理以及類型的比較 111非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介公司名稱規(guī)格Raytheon視覺系統(tǒng)公司640480320240BAE系統(tǒng)公司320240160120640480DSR技術(shù)公司320240320240以色列SCD 320240 384288公司名稱規(guī)格Raytheon商用紅外公司 320240FLIR系統(tǒng)公司320240160120320120法國ULIS 320240加拿大N

31、O160120112非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介技術(shù)路線 紅外熱成像系統(tǒng)主要完成紅外圖像信號的采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理、視頻合成等功能，同時為紅外焦平面陣列（UFPA）提供驅(qū)動電路和溫度穩(wěn)定電路。113非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介115非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介紅外圖像特點(diǎn) 紅外熱圖像對人眼而言，分辨率低、分辨潛力差；紅外圖像空間相關(guān)性強(qiáng)、對比度低、視覺效果模糊；紅外圖像的清晰度低于可見光圖像；紅外圖像存在多種多樣的噪聲，比如熱噪聲、散粒噪聲、1/f噪聲、光子電子漲落噪聲等；紅外圖像的非均勻性，表現(xiàn)為圖像的固定空間噪聲、串?dāng)_、畸變等。 116非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介紅外圖像后

32、續(xù)處理方法 非均勻校正：焦平面的非均勻性常常引起紅外視頻圖像的非均勻性，通常采用溫度標(biāo)定算法對其進(jìn)行校正，包括一點(diǎn)標(biāo)定算法、二點(diǎn)標(biāo)定算法，多點(diǎn)標(biāo)定算法，高通濾波校正算法，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正方法；盲元檢測與補(bǔ)償：盲元是指焦平面陣列中的響應(yīng)過高或過低的像素，表現(xiàn)為紅外輸出圖像中將出現(xiàn)大量的亮點(diǎn)或暗點(diǎn)，嚴(yán)重影響圖像的性能；117非制冷紅外熱成像技術(shù)簡介紅外圖像 紅外視頻紅外與微光的比較1186.7 新型溫度傳感器及其測溫技術(shù)6.7.1 石英晶體溫度傳感器及測溫技術(shù)1、工作原理 固有頻率 隨溫度而變化式中：f 固有振動頻率；n 諧波次數(shù)； b 振子的厚度； 密度；C 彈性常數(shù)。1196.7 新型溫度傳感器及其測溫技術(shù)石英振子的頻率與溫度的近似關(guān)系：式中：f0：在溫度t0時的頻率； ft ：在溫度t時的頻率； t0 ：基準(zhǔn)參考溫度; ，、 ： 一、二、三次冪的溫度系數(shù)。1206.7 新型溫度傳感器及其測溫技術(shù)2、石英晶體傳感器結(jié)構(gòu) 1-石英片