現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù) 6溫度檢測(cè)技術(shù)課件

下一頁(yè)返回第6章溫度檢測(cè)技術(shù)6.1溫標(biāo)與標(biāo)定6.2測(cè)溫方法分類及其特點(diǎn)6.3熱膨脹式測(cè)溫方法6.4熱阻式測(cè)溫方法6.5熱電式測(cè)溫方法6.6輻射法測(cè)溫6.7新型溫度傳感器及其測(cè)溫技術(shù)上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.1溫標(biāo)與標(biāo)定

6.1.1溫標(biāo)

溫度是表征物體或系統(tǒng)冷熱程度的物理量，是物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。

溫標(biāo)是衡量溫度高低的尺度。

溫標(biāo)有經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)（華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)）、熱力學(xué)溫標(biāo)和絕對(duì)氣體溫標(biāo)。

1、經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)

根據(jù)某些物質(zhì)的體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

（1）華氏溫標(biāo)

華氏溫標(biāo)是把水、冰、鹽混合物所形成的溫度規(guī)定為0度、健康人的體溫定為100度。

按照這一規(guī)定，純水的冰點(diǎn)溫度為32華氏度，水的沸點(diǎn)定為212華氏度，把水銀溫度計(jì)從0度到100度按照水銀的體積膨脹距離分為100份，每份為華氏度

華氏溫標(biāo)的單位符號(hào)是OF。

（2）攝氏溫標(biāo)

攝氏溫標(biāo)規(guī)定水的冰點(diǎn)為0度、沸點(diǎn)為100度，其間分100等分，每一等分為一度。

攝氏溫標(biāo)的單位符號(hào)是℃。T（OF）=32+9t（OC）/5上一頁(yè)下一頁(yè)返回

4、國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)和國(guó)際溫標(biāo)

國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)是經(jīng)國(guó)際協(xié)議產(chǎn)生的。

第一個(gè)國(guó)際溫標(biāo)是1927年第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上決定采用的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)（IPTS-68）。

1989年7月第77屆國(guó)際計(jì)量委員會(huì)批準(zhǔn)建立了新的國(guó)際溫標(biāo)，簡(jiǎn)稱ITS-90。其主要內(nèi)容是：

（1）重申國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)單位仍為K，1K等于水的三相點(diǎn)是溫度值的1/273.16。

（2）把水的三相點(diǎn)時(shí)溫度值定義為0.01℃，同時(shí)相應(yīng)地把絕對(duì)零度修訂為-273.15℃，因此有

t90(℃)=T90(K)-273.15使用時(shí)通常將角標(biāo)90去掉。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

溫度計(jì)的標(biāo)定方法有標(biāo)準(zhǔn)值法和標(biāo)準(zhǔn)表法。

標(biāo)準(zhǔn)值法就是用適當(dāng)?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊?guó)際溫標(biāo)定義的固定溫度點(diǎn)作標(biāo)準(zhǔn)值；

把被標(biāo)定的溫度計(jì)（或傳感器）依次置于這些標(biāo)準(zhǔn)溫度值之下，記錄下溫度計(jì)的相應(yīng)示值（或傳感器的輸出）；

利用國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定的內(nèi)插公式對(duì)溫度計(jì)（傳感器）的分度進(jìn)行對(duì)比記錄，從而完成對(duì)溫度計(jì)的標(biāo)定。

6.1.2標(biāo)定

標(biāo)定后的溫度計(jì)可作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

標(biāo)準(zhǔn)表法是把被標(biāo)定的溫度計(jì)（傳感器）與已被標(biāo)定好的更高一級(jí)精度的溫度計(jì)（傳感器）緊靠在一起，共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，分別把槽溫調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點(diǎn)，比較和記錄兩者的讀數(shù)，獲得一系列對(duì)應(yīng)差值，經(jīng)多次升溫、降溫，重復(fù)測(cè)試，若這些差值穩(wěn)定，即可把記錄下的這些差值作為被標(biāo)定溫度計(jì)的修正值，完成對(duì)被標(biāo)定溫度計(jì)的標(biāo)定。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

非接觸法測(cè)溫是測(cè)溫敏感元件不直接與被測(cè)對(duì)象接觸，通過輻射和對(duì)流實(shí)現(xiàn)熱交換而達(dá)到測(cè)溫的目的。

非接觸法測(cè)溫的優(yōu)點(diǎn)是不破壞原有溫場(chǎng)，并且便于對(duì)運(yùn)動(dòng)物體測(cè)量或采用掃描的方法測(cè)出溫場(chǎng)的分布。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

熱膨脹式測(cè)溫方法是利用物體受熱后體積膨脹的原理設(shè)計(jì)的溫度計(jì)。

按膨脹基體可分為液體膨脹式玻璃溫度計(jì)、液體或氣體膨脹式壓力溫度計(jì)及固體膨脹式雙金屬溫度計(jì)。

玻璃液體溫度計(jì)簡(jiǎn)稱玻璃溫度計(jì)，是一種直讀式儀表。

玻璃溫度計(jì)最常用的液體是水銀（汞），其凝點(diǎn)是-38.9℃，測(cè)溫上限為538℃。6.3熱膨脹式測(cè)溫方法

6.3.1玻璃溫度計(jì)

玻璃溫度計(jì)又分為全浸式和局浸式兩大類。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

壓力溫度計(jì)是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸氣在體積不變的條件下，其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理來實(shí)現(xiàn)測(cè)溫功能的。

壓力溫度計(jì)由充有感溫介質(zhì)的溫包、傳遞壓力的毛細(xì)管、壓力敏感元件的彈簧管以及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、指針、刻度盤等部分組成。

6.3.2壓力溫度計(jì)上一頁(yè)下一頁(yè)返回

在一端固定的情況下，如果溫度升高，下面線膨脹系數(shù)較大的金屬片B因熱膨脹而伸長(zhǎng)；

上面線膨脹系數(shù)較小的金屬片A卻幾乎不變；

致使雙金屬片向上翹。溫度越高，產(chǎn)生的線膨脹差別越大，引起的彎曲角度也越大。

采用不同的雙金屬材料，其測(cè)溫范圍就不同。

雙金屬溫度計(jì)不僅可用于測(cè)量溫度，還可方便地用作簡(jiǎn)單的溫度控制裝置。

雙金屬溫度計(jì)的感溫雙金屬元件的形狀有平面螺旋型和直線螺旋型兩大類。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

熱阻式測(cè)溫是利用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而達(dá)到測(cè)溫的目的。

常用熱電阻有鉑電阻、銅電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。

鉑金屬的主要優(yōu)點(diǎn)是物理化學(xué)性能極為穩(wěn)定，且有良好的工藝性，易于提純，可以制成極細(xì)的鉑絲或極薄的鉑箔。

1、概述6.4熱阻式測(cè)溫方法

6.4.1鉑電阻測(cè)溫

熱電阻經(jīng)電橋電路轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

在-200℃~0℃的范圍內(nèi)：Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100℃)t3]

在0℃~850℃的范圍內(nèi)：Rt=R0(1+At+Bt

2)A—常數(shù)，為3.96847×10-3

/℃；B—常數(shù)，為-5.847×10-7

/℃2；C—常數(shù)，為-4.22×10-12

/℃4。

它的缺點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)較小，且價(jià)格較貴。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

2、熱電阻的結(jié)構(gòu)

熱電阻主要由電阻體、內(nèi)引線、保護(hù)管、絕緣管和接線盒等組成。

3、熱電阻的引線形式

（1）兩線制

在熱電阻感溫元件的兩端各連一根導(dǎo)線的形式。

優(yōu)點(diǎn)：配線簡(jiǎn)單，安裝費(fèi)用低；

缺點(diǎn)：引線及外接導(dǎo)線的電阻帶來附加誤差。

電阻體是由電阻絲在絕緣骨架上繞制而成。

常用的骨架材料有云母、玻璃、石英、陶瓷等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

（2）三線制

在熱電阻感溫元件的一端連接兩根引線、另一端連接一根引線。

接入電橋時(shí)，內(nèi)引線和外接導(dǎo)線的電阻位于電橋相鄰兩臂上，可以消除引線電阻的影響。

（3）四線制

在熱電阻感溫元件的兩端各連接兩根引線。

這種引線方式不僅可以消除內(nèi)引線電阻的影響，還可以通過開關(guān)的切換，改變熱電阻中的電流方向，消除測(cè)量過程中的寄生電勢(shì)影響。兩線制接線電路圖上一頁(yè)下一頁(yè)返回

1、銅電阻

銅電阻的優(yōu)點(diǎn)是溫度系數(shù)比較大，易于提純，價(jià)格便宜。

銅電阻的缺點(diǎn)是易于氧化，不適于在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作，電阻率小，機(jī)械強(qiáng)度差等。

銅熱電阻的使用范圍是-50℃~150℃。

6.4.2銅電阻和熱敏電阻測(cè)溫

在-50℃~150℃的范圍內(nèi)：Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)

銅電阻的W(100)≥1.425。R0取50Ω（Cu50）和100Ω（Cu100）兩種。

2、半導(dǎo)體熱敏電阻

熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的熱敏器件。

按電阻與溫度的特性，可分為：

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）；

正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）；

臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）。

PTC型和CTR型熱敏電阻在一定溫度范圍內(nèi)，阻值隨溫度的變化而劇烈變化，因此適合于制造位式作用的溫度傳感器。

NTC型熱敏電阻在一定溫度范圍內(nèi)，阻值將隨溫度的升高而減小，適合制造連續(xù)作用的溫度傳感器。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

（1）熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)：

電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為熱電阻的10倍。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可以測(cè)量點(diǎn)溫度。

電阻率高，熱慣性小，適合動(dòng)態(tài)測(cè)量。

標(biāo)稱電阻有幾歐到十幾兆歐之間的不同型號(hào)和規(guī)格，能很好地與各種電路匹配，遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)幾乎無(wú)需考慮連線電阻的影響。

（2）熱敏電阻的主要缺點(diǎn)：

阻值與溫度的關(guān)系為非線性；

元件的一致性差，互換性差；

元件容易老化，穩(wěn)定性差；上一頁(yè)下一頁(yè)返回

7、熱電偶的結(jié)構(gòu)

熱電偶是由熱電極、絕緣材料、保護(hù)套管和接線盒等部分組成。

與熱電阻的結(jié)構(gòu)相類似。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

熱電偶的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；所選擇的兩根導(dǎo)線材質(zhì)適當(dāng)時(shí)可測(cè)高達(dá)1000℃以上的高溫；尺寸小，可用來測(cè)量小空間的溫度；動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；電動(dòng)勢(shì)信號(hào)便于傳送。

2、熱電偶的基本原理

熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成。

接觸電勢(shì)是當(dāng)兩種不同的金屬A和B緊密連接，并處于溫度為T的環(huán)境中，由于兩種金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子密度不同，在連接點(diǎn)處就會(huì)發(fā)生電子擴(kuò)散現(xiàn)象，其過程與PN結(jié)的形成過程一樣，在A、B兩金屬接觸面形成一個(gè)穩(wěn)定的電位差。其表達(dá)式為上一頁(yè)下一頁(yè)返回e—電子電荷電量，e=1.6×10-19C；k—玻爾茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K；NA(T)、NB(T)—材料A、B在溫度T時(shí)的自由電子密度。

接觸電勢(shì)的數(shù)值取決于兩種金屬的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度，而與金屬的形狀及尺寸無(wú)關(guān)。

溫差電勢(shì)是當(dāng)一種金屬的兩端溫度不同時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)高溫端自由電子的動(dòng)能比低端自由電子的動(dòng)能大。高溫端自由電子的擴(kuò)散速度比低溫端自由電子的擴(kuò)散速率大，使得高溫端因失去一些電子而帶正電、低溫端因得到電子而帶負(fù)電，從而兩端形成一定的電位差。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

如果其中一個(gè)溫度（如T0）為常數(shù)時(shí)，

當(dāng)熱電偶回路的一個(gè)端點(diǎn)保持溫度不變，則熱電偶回路總的熱電勢(shì)只是另一端溫度的單值函數(shù)。

對(duì)于確定的熱電偶和確定的冷端溫度，可通過測(cè)量得到的回路總的熱電勢(shì)，確定工作端的溫度。

◆必須由兩種不同材質(zhì)構(gòu)成熱電偶。

◆熱電偶A、B兩連接點(diǎn)的溫度相等，回路總電勢(shì)為零。

◆熱電偶A、B的熱電勢(shì)只與連接點(diǎn)溫度有關(guān)，與材料A、B的中間各處溫度無(wú)關(guān)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

3、熱電偶基本定律

（1）中間導(dǎo)體定律

在由導(dǎo)體A、B組成的熱電偶中接入第三導(dǎo)體C時(shí)，只要保持第三導(dǎo)體兩端溫度相等，接入導(dǎo)體后回路總電動(dòng)勢(shì)不變。

在回路中引入各種儀表和連接導(dǎo)線，只要保證兩接點(diǎn)溫度一致，就可以對(duì)熱電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行測(cè)量，而不影響熱電偶的輸出。

（2）標(biāo)準(zhǔn)電極定律

當(dāng)溫度為T、T0時(shí)，由導(dǎo)體A、B組成的熱電偶的熱電勢(shì)等于由導(dǎo)體A、C組成的熱電偶的熱電勢(shì)和由導(dǎo)體C、B組成的熱電偶的熱電勢(shì)的代數(shù)和，即上一頁(yè)下一頁(yè)返回EAB(T,T0)=EAC(T,T0)+ECB(T,T0)導(dǎo)體C稱為標(biāo)準(zhǔn)電極，一般為純鉑。

只要知道一些材料與標(biāo)準(zhǔn)熱電極相配的熱電動(dòng)勢(shì)，就可以用此定律求出任何兩種材料配成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)。

（3）中間溫度定律

在熱電偶回路中，兩結(jié)點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為T、T1和T1、T0時(shí)熱電勢(shì)的代數(shù)和，即EAB(T,T0)=EAB(T,T1)+EAB(T1,T0)上一頁(yè)下一頁(yè)返回

根據(jù)這一定律，只要給出自由端為0℃時(shí)的熱電勢(shì)和溫度的關(guān)系，就可以求出兩結(jié)點(diǎn)在任意溫度時(shí)的熱電勢(shì)，即EAB(t,t1)=EAB(t,0)+EAB(0,t1)

4、熱電偶測(cè)溫原理和方法

如果熱電偶兩個(gè)電極的材料確定后，熱電偶的熱電勢(shì)就只與熱電偶兩端溫度有關(guān)。

如果使參考端溫度T0恒定不變，則對(duì)給定材料的熱電偶，其熱電勢(shì)就只與工作端溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即EAB(T,T0)=f(T)上一頁(yè)下一頁(yè)返回

5、熱電偶參比端的處理

（1）0℃恒溫法

把熱電偶的參比端直接放在環(huán)境溫度為0℃的容器中。

一般是在一個(gè)大氣壓下，把純凈水和冰混合，其混合物溫度即為0℃。

適合于實(shí)驗(yàn)室中使用，不適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中使用。

（2）計(jì)算修正法

將參比端溫度保持在某一恒定不變的溫度tH，根據(jù)中間溫度定律，將測(cè)到的熱電勢(shì)EAB(t，tH)換算到參比端t0=0℃時(shí)的熱電勢(shì)EAB(t，t0)，即EAB(t，t0)=EAB(t，tH)+EAB(tH，t0)上一頁(yè)下一頁(yè)返回

（4）冷端的延伸

工業(yè)測(cè)溫時(shí)，被測(cè)點(diǎn)與指示儀表之間往往有很長(zhǎng)的距離；

為了避免冷端溫度受被測(cè)點(diǎn)溫度變化的影響，也需要使熱電偶的冷端遠(yuǎn)離工作端。

熱電偶材料昂貴，熱電偶尺寸不易過長(zhǎng)。

用一種專用導(dǎo)線（稱為補(bǔ)償導(dǎo)線）將熱電偶的冷端延伸出來。

但應(yīng)注意：

▲補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性在一定范圍內(nèi)與所配用的熱電偶的熱電特性相同。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

▲補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的兩個(gè)連接點(diǎn)的溫度必須相同，且不得超過規(guī)定的范圍。

▲補(bǔ)償導(dǎo)線的正負(fù)極以其絕緣層的顏色來區(qū)分。在使用時(shí)，一定要使補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的同性電極相接，切不可接反。

不同的熱電偶要求配用不同的冷端溫度補(bǔ)償導(dǎo)線。

6、熱電偶常用測(cè)溫線路

（1）測(cè)量某點(diǎn)溫度的基本電路A

A、B為熱電偶；B

C、D為補(bǔ)償線；CD

t0為使用補(bǔ)償線后冷端溫度；t0t0

補(bǔ)償線一直延伸到配用儀表的接線端子。用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量某低溫箱溫度，把熱電偶直接與電位差計(jì)相連接。在某時(shí)刻，從電位差計(jì)測(cè)得熱電電勢(shì)為-1.19mv，此時(shí)電位差計(jì)所處的環(huán)境溫度為15℃，試求該時(shí)刻溫箱的溫度是多少度？由Ｋ型分度表查得E（15，0）＝0．60mv）（1）E（t，0）＝E（t，ti）＋E（t0，0）＝（-1.19mv＋0.60）mv＝-0.59mv（2）再查Ｋ型分度表，由-0.59mv查得實(shí)際爐溫-5℃。（3）上一頁(yè)下一頁(yè)返回

AD590是一種電流型溫度變換器，以電流作為輸出量指示溫度。

它是二端器件，使用非常方便。

它是一種高阻電流源，不需要考慮傳輸線上電壓信號(hào)損失和噪聲干擾問題，特別適合做遠(yuǎn)距離測(cè)量或控制應(yīng)用。

也特別適用多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)，而不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換開關(guān)所引入的附加電阻造成的誤差。

6.5.2集成溫度傳感器AD590

溫度的變化引起電流的變化，通過調(diào)整可變電阻RW，使輸出UT=1mV/K。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

物體受熱激勵(lì)了原子中帶電粒子，使一部分熱能以電磁波的形式向空間傳播，傳播的能量稱為熱輻射。

能對(duì)被測(cè)物體熱輻射能量進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而確定被測(cè)物體溫度的儀表，稱為輻射式溫度計(jì)。

輻射式溫度計(jì)的感溫元件使用的波長(zhǎng)范圍為0.3~40μm。

如果某一物體在任何溫度下，均能全部吸收輻射到它上面的任何輻射能量，則稱此物體為絕對(duì)黑體。6.6輻射法測(cè)溫

6.6.1輻射測(cè)溫的基本原理

對(duì)輻射能的吸收（輻射）不僅與溫度有關(guān)，而且還與波長(zhǎng)有關(guān)的物體稱為選擇吸收體。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

吸收輻射能的本領(lǐng)只與波長(zhǎng)有關(guān)的物體稱為灰體。

絕對(duì)黑體吸收系數(shù)L0=1，反射系數(shù)β0=0。

具有最大吸收本領(lǐng)的物體，在其受熱后也將具有最大的輻射本領(lǐng)。

絕對(duì)黑體在任意溫度向外輻射的輻射出射度（也稱輻出度）最大。

其他物體的輻出度總是小于絕對(duì)黑體的。

在同一溫度T，某一物體在全波長(zhǎng)范圍的積分輻出度M（T）與絕對(duì)黑體在全波長(zhǎng)范圍的積分輻出度M0（T）之比，稱為該物體的全輻射率（或稱全輻射系數(shù)）ε(T)，其值在0~1之間。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

在任一溫度T和某個(gè)波長(zhǎng)λ下，物體的輻出度M(λ,T)與黑體在此波長(zhǎng)的輻出度M0(λ,T)之比稱為光譜發(fā)射率或光譜發(fā)射系數(shù)，用ε(λ,T

)表示。反射系數(shù)透射系數(shù)

反射系數(shù)和透射系數(shù)不全為零的物體稱為非黑體。

絕對(duì)黑體的光譜輻射亮度為稱為普朗克定律。

c1=3.7418×10-16W·m2；c2=1.438786×10-2m·K。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

當(dāng)c2/(λT)≥1時(shí)，

由黑體的光譜輻射曲線圖看出：

每條曲線均有一個(gè)極大值，而且這個(gè)極值是隨著溫度升高而向波長(zhǎng)短的方向移動(dòng)；

不同溫度下的曲線，其曲線峰值點(diǎn)的波長(zhǎng)λm和溫度T均滿足維恩位移定律。稱為維恩公式。

若能測(cè)出波長(zhǎng)λm，就可得到黑體的溫度T。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

實(shí)驗(yàn)和理論分析表明，黑體的總輻射能為

σ=5.67032×10-8W/m2·K4上一頁(yè)下一頁(yè)返回

光譜輻射溫度計(jì)有光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、硅輻射溫度計(jì)等。

1、光學(xué)高溫計(jì)

測(cè)溫范圍：1000K~3500K；

精度為1.0級(jí)和1.5級(jí)。

6.6.2光譜輻射溫度計(jì)

亮度溫度：在波長(zhǎng)為λ、溫度為T時(shí)，某物體的輻射亮度L與溫度為TL的絕對(duì)黑體的亮度L0λ相等，則稱TL這這個(gè)物體在波長(zhǎng)為λ時(shí)的亮度溫度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

光學(xué)高溫計(jì)通常采用0.66±0.01μm的單一波長(zhǎng)。

光學(xué)高溫計(jì)有燈絲隱滅式光學(xué)高溫計(jì)、恒定亮度式光學(xué)高溫計(jì)和光電亮度式光學(xué)高溫計(jì)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

燈絲隱滅式光學(xué)高溫計(jì)是由人眼對(duì)熱輻射體和高溫計(jì)燈泡在單一波長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。

此種高溫計(jì)又稱為目視光學(xué)高溫計(jì)或簡(jiǎn)稱光學(xué)高溫計(jì)。

調(diào)節(jié)物鏡1使物體的像落在燈泡3內(nèi)的燈絲平面上。

調(diào)節(jié)目鏡4使燈絲和物體的像能清晰地看到。

逐漸調(diào)節(jié)滑動(dòng)電位器，使燈絲亮度和背景亮度達(dá)到一致，燈絲便隱沒在背景中。

表頭6便指示出被測(cè)物體的亮度溫度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

灰色吸收玻璃2的作用是擴(kuò)大光學(xué)高溫計(jì)的量程。用于測(cè)量1400℃以上的高溫。

當(dāng)燈絲亮度溫度超過1400℃時(shí)，由于燈絲過熱發(fā)生氧化進(jìn)而使燈絲的電阻發(fā)生變化，致使電流與亮度溫度的關(guān)系偏離原標(biāo)定值；

1400℃以上的高溫，使燈泡的金屬絲要升華，將在玻璃泡上沉積形成灰暗的薄膜，改變?cè)炼忍匦远鴰頊y(cè)量誤差。

光學(xué)高溫計(jì)有兩個(gè)刻度：一個(gè)是不加灰色吸收玻璃的刻度；另一個(gè)是加灰色玻璃的刻度。

紅色濾光片5的作用是濾除人眼不敏感的光譜段，僅讓中心光譜波長(zhǎng)為λ=0.66μm的窄波段通過。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

2、光電高溫計(jì)

光電高溫計(jì)是采用硅光電池作為儀表的光敏元件，代替人眼睛感受被測(cè)物體輻射亮度的變化，并將此亮度信號(hào)按比例轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)濾波放大后送檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理，最后顯示被測(cè)物體的亮度溫度。

被測(cè)物體17輻射的輻射能由物鏡1聚集、經(jīng)光闌2和遮光板6上的孔3、透過裝于板6上的紅色濾光片，照射到硅光電池4上；

反饋燈15發(fā)出的輻射能通過遮光板上的孔5和紅色濾光片也照射到硅光電池4上。

在遮光板6的前面裝有每秒振動(dòng)50次的光調(diào)制器7，它交替地打開和遮住孔3和孔5。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

被測(cè)物體的輻射能和反饋燈的輻射能交替地照射到硅光電池4上。

當(dāng)兩個(gè)能量不相等時(shí)，硅光電池將產(chǎn)生一個(gè)與兩個(gè)輻射亮度差成正比的脈沖光電流，經(jīng)前置放大13放大、再經(jīng)主放大器14進(jìn)一步放大后，輸出電流驅(qū)動(dòng)反饋燈15。

反饋燈15的輻射能隨驅(qū)動(dòng)電流的改變而相應(yīng)變化。

直到被測(cè)物體和反饋燈照射到硅光電池上的輻射能相等為止。

這時(shí)硅光電池4產(chǎn)生的脈沖電流為0，流經(jīng)反饋燈的電流經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成電壓后由電位差計(jì)16自動(dòng)指示和記錄被測(cè)物體的亮度溫度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

透鏡10、反射鏡11和觀察孔12組成人工觀察瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其作用是使光電高溫計(jì)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體。

3、輻射溫度計(jì)

由于硅光電池和反饋燈等光電器件的特性離散性大，所以光電器件的互換性差，因此在使用、維修時(shí)若要更換光電器件，就必須對(duì)整個(gè)儀表重新進(jìn)行調(diào)整和標(biāo)定（刻度）。

輻射溫度計(jì)是根據(jù)全輻射定律，基于被測(cè)物體的輻射熱效應(yīng)進(jìn)行工作的。

它通常由輻射敏感元件、光學(xué)系統(tǒng)、顯示儀表及輔助裝置等幾部分組成。

輻射溫度計(jì)是按絕對(duì)黑體進(jìn)行測(cè)試分度的，稱為被測(cè)物體的輻射溫度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

輻射溫度：某物體溫度為T時(shí)的總輻射能與溫度為TF的絕對(duì)黑體的總輻射能相等，則稱TF為這個(gè)物體的輻射溫度。

（1）敏感元件有光電型和熱敏型兩種：

a、光電型常用的有光電倍增管、硅光電池、鍺光電二極管等。

優(yōu)點(diǎn)是：響應(yīng)速度極快。

缺點(diǎn)是：特性曲線一致性差，互換性差。上一頁(yè)下一