全輻射高溫計【知識薈萃】

1、第2章 溫度的測量,本章介紹了溫標的概念，然后按照測量方法的分類，分別介紹了各種測溫方法和儀表：包括接觸式測溫儀表、非接觸式測溫儀表、新型溫度傳感器和儀表系列溫度變送器。,返總目錄,1,行業(yè)重點,教學目錄：,2.1,概述,2.2,接觸式測溫方法及儀表,2.3,非接觸式測溫方法及儀表,2.4,新型溫度傳感器,2.5,溫度變送器,返總目錄,2,行業(yè)重點,2.1 概述,2.1.1 溫度和溫標,2.1.2 測溫方法分類,重點：幾種常用溫標的定義。 難點：各種溫標之間的換算。,重點：分類原則、各種測溫方法的優(yōu)缺點。,返本章目錄,返總目錄,3,行業(yè)重點,2.1.1 溫度和溫標,1.溫度的基本概念 溫度是表

2、征物體冷熱程度的物理量。,2.溫度的測量 3.溫標 溫標就是溫度的數(shù)值表示方法。 溫標的三要素（三個基本條件）：溫度計、固定點和內(nèi)插方程。 4.溫標的傳遞,返本節(jié)目錄,返本章目錄,4,行業(yè)重點,四種常用溫標： （1）攝氏溫標（） 攝氏溫標規(guī)定在標準大氣壓下，水的冰點為0，水的沸點為100，并將兩固定點之間等分100份，每一份稱為攝氏一度，一般用“”表示攝氏度數(shù)。 （2）華氏溫標（） 華氏溫標規(guī)定在標準大氣壓下，水的冰點為32，水的沸點為212，在這兩個固定點之間劃分180等份，每一份稱為華氏一度，用“”表示。 華氏溫標與攝氏溫標有如下關系： m=1.8n+32 式中，m、n分別表示華氏溫度值和

3、攝氏溫度值。,2.1.1 溫度和溫標,返本節(jié)目錄,返本章目錄,5,行業(yè)重點,（3）熱力學溫標（K）熱力學溫標是建立在熱力學第二定律基礎之上的一種理想溫標，它與物質(zhì)性質(zhì)無關。是純理論性的，無法直接加以實現(xiàn)。 （4）90國際溫標（ITS90） ITS90同時使用國際開爾文溫度（符號T90）和國際實用攝氏溫度（符號t90）。 T90與t90的關系為： t90 = T90273.15 式中，T90的單位是開爾文（K），t90的單位是攝氏度（）。這里攝氏度與開爾文溫度分度值相同，即溫度間隔lK等于1。,2.1.1 溫度和溫標,返本節(jié)目錄,返本章目錄,6,行業(yè)重點,例題,例2-1 已知某點溫度為10，將該

4、溫度轉換為華式溫標和90國際溫標。,解：根據(jù)各種溫標間的關系 m=1.8n+32=(1.810+32)=50 T90=t90+273.15=(10+273.15)K =283.15K,返本節(jié)目錄,返本章目錄,7,行業(yè)重點,2.1.2測溫方法分類,1.接觸式測溫,2.非接觸式測溫,膨脹式溫度計、壓力式溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計等。,光學高溫計、光電高溫計、輻射高溫計和比色高溫計等。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,見課本表2-2,8,行業(yè)重點,2.2.1 膨脹式溫度計,2.2.2 壓力式溫度計,2.2.3 熱電偶溫度計,2.2.4 熱電阻溫度計,2.2 接觸式測溫方法及儀表,2.2.5 接觸式測

5、溫實例,返本章目錄,9,行業(yè)重點,2.2.1 膨脹式溫度計,1.液體膨脹式溫度計,液體膨脹式溫度計是一種直讀式的、應用最早的溫度測量儀表，最常見的是玻璃管式溫度計。,1安全包 2標尺 3毛細管 4感溫包,圖2-1 玻璃管式溫度計,返本節(jié)目錄,返本章目錄,10,行業(yè)重點,2.固體膨脹式溫度計 （1）桿式溫度計 （2）雙金屬式溫度計,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1拉簧 2搖板 3指針 4外殼 5彈簧 6測溫管 7傳遞桿,11,行業(yè)重點,2.2.2壓力式溫度計,測量原理：是基于封閉在容器中的液體、氣體或某種低沸點的飽和蒸氣受熱后體積膨脹而使壓力發(fā)生變化的性質(zhì)。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1溫包 2毛細管

6、3基座 4拉桿 5外殼 6扇形齒輪 7彈簧管 8齒輪軸 9刻度盤10指針,12,行業(yè)重點,重點：熱電偶的基本定律應用、冷端溫度補償、熱電偶的選型、安裝。 難點：冷端溫度補償、熱電偶的選型。 組成:由熱電偶、連接導線和顯示儀表（電位差計或動圈儀表）組成。 優(yōu)點：結構簡單、制造方便、測量范圍寬（271.152800）、熱慣性小、精度高、適于遠距離測量和便于自動控制等。,2.2.3熱電偶溫度計,返本節(jié)目錄,返本章目錄,13,行業(yè)重點,2.2.3熱電偶溫度計,1.熱電偶的測溫原理,2.熱電偶回路特性,3.熱電極材料,4.熱電偶的種類,5.熱電偶的結構形式,6.熱電偶的冷端溫度補償,7.熱電偶的實用測溫

7、電路,8.熱電偶的校驗,返本節(jié)目錄,返本章目錄,14,行業(yè)重點,1.熱電偶的測溫原理,熱電效應：把兩種不同材料的金屬導體（或半導體）A和B連接成閉合回路，若兩個接點溫度t與t0不相等，則回路中就會產(chǎn)生熱電動勢，這一現(xiàn)象稱為熱電效應（塞貝克效應）。,參比端（冷端或自由端）,熱電勢,熱電極A,熱電極B,測量端（熱端或工作端）,返本節(jié)目錄,返本章目錄,15,行業(yè)重點,（1）溫差電動勢 ：,t UA(t),t0 UA(t0),UA(t,t0),tt0 EA(t,t0)=VA(t)-VA(t0),1.熱電偶的測溫原理,返本節(jié)目錄,返本章目錄,16,行業(yè)重點,（2）接觸電動勢,1.熱電偶的測溫原理,返本節(jié)

8、目錄,返本章目錄,17,行業(yè)重點,（3）熱電偶回路的總電動勢,返本節(jié)目錄,返本章目錄,18,行業(yè)重點,結論： 1）熱電偶回路熱電動勢的大小，只與組成熱電偶的導體材料及兩端溫度有關，而與熱電偶的長度、熱電極直徑無關。 2）若組成熱偶回路的兩熱電極材料相同，無論兩接點溫度如何，由于兩導體的電子密度相同，則不能形成接觸電動勢，而兩個溫差電動勢大小相等，方向相反，回路中不能產(chǎn)生熱電動勢。 3）如果熱電偶兩接點溫度相同，熱電偶回路總電動勢為零。 4）兩個熱電極材料確定后，熱電偶的熱電動勢只與兩端溫度有關。,19,行業(yè)重點,2.熱電偶回路特性,（1）中間導體定律 在熱電偶回路中引入第三種導體，只要第三種導

9、體兩端的溫度相同，則此第三種導體的引入不會影響熱電偶回路的熱電動勢。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,20,行業(yè)重點,中間導體定律具有如下實用價值：,2.熱電偶回路特性,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1顯示儀表 2連接導線 3熱電極A 4熱電極B 5液態(tài)金屬 6固態(tài)金屬,21,行業(yè)重點,（2）中間溫度定律,中間溫度定律具有如下實用價值：,1）為在熱電偶回路中應用補償導線提供了理論依據(jù)。 2）為制定和使用熱電偶分度表奠定了基礎。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,22,行業(yè)重點,例2-2 用鎳鉻鎳硅（K型）熱電偶測量爐溫，熱電偶的冷端溫度為40，測得的熱電動勢為35.72mV，問被測爐溫為多少?,解：查K型熱電偶分度表

10、知E(40,0)=1.611mV 測得：E(t,40)=35.72mV 則： E(t,0)=E(t,40)+E(40,0)=(35.72+1.611)mV=37.33mV 查分度表知t=900.1，則被測爐溫為900.1。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,23,行業(yè)重點,（3）標準電極定律,實用價值：只要知道某兩種金屬導體分別與標準電極相配的分度表，就可以計算出這兩種導體組成的熱電偶的分度表。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,24,行業(yè)重點,3.熱電極材料,1）熱電動勢及熱電動勢率要大，保證足夠的靈敏度。 2）熱電特性最好是線性或近似線性的單值函數(shù)關系。 3）能在較寬的溫度范圍內(nèi)使用，物理、化學性質(zhì)要穩(wěn)定。

11、4）要有高的電導率、小的電阻溫度系數(shù)及小的導熱系數(shù)。 5）復制性要好，即用同一種材料制成的熱電偶其熱電特性要一致，這樣便于制作統(tǒng)一的分度表。 6）材料組織要均勻，具有良好的韌性，焊接性能好，以便熱電偶的制作。 7）資源要豐富，價格低廉。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,25,行業(yè)重點,4.熱電偶的種類標準化熱電偶,1）鉑銠10鉑熱電偶（S型） 2）鉑銠13鉑熱電偶（R型） 3）鉑銠30鉑銠6熱電偶（B型） 4）鎳鉻鎳硅熱電偶（K型） 5）鎳鉻硅鎳硅熱電偶（N型） 6）鎳鉻康銅（E型） 7）鐵康銅（J型） 8）銅康銅（T型）,返本節(jié)目錄,返本章目錄,26,行業(yè)重點,5.熱電偶的結構形式,（1）裝配式熱電

12、偶 （2）鎧裝型熱電偶 （3）薄膜型熱電偶 （4）快速微型熱電偶,鎧裝型熱電偶可 長達上百米,返本節(jié)目錄,返本章目錄,27,行業(yè)重點,6.熱電偶的冷端溫度補償,（1）補償導線法,補償導線：在100以下的溫度范圍內(nèi)，熱電特性與所配熱電偶相同且價格便宜的導線，稱為補償導線。 補償導線的作用：就是延長熱電極，即將熱電偶的冷端延伸到溫度相對穩(wěn)定區(qū)。 補償導線的型號： 延伸型補償導線用于廉金屬熱電偶； 補償型補償導線用于貴金屬熱電偶和某些非標準熱電偶。 補償導線的使用注意事項：,返本節(jié)目錄,返本章目錄,28,行業(yè)重點,6.熱電偶的冷端溫度補償,例2-3,用鎳鉻鎳硅熱電偶測量某一實際為1000的對象溫度。

13、所配用儀表在溫度為20的控制室里，設熱電偶冷端溫度為50。當熱電偶與儀表之間用補償導線或普通銅導線連接時，測得溫度各為多少?又與實際溫度相差多少?,返本節(jié)目錄,返本章目錄,29,行業(yè)重點,6.熱電偶的冷端溫度補償,解：查K型熱電偶分度表，得E(1000,0)=41.269mV，E(50,0)=2.022mV，E(20,0)=0.798mV。 若用補償導線，儀表測得熱電動勢值為 E(1000,20)=E(1000,0) E(20,0)=40.471mV 查分度表得對應的溫度為979.6 若用銅導線，儀表測得熱電動勢值為 E(1000,50)=E(1000,0) E(50,0)=39.247mV

14、查分度表得對應的溫度為948.4 兩種方法測得的溫度相差31.2，測量誤差分別為20.4和51.6。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,30,行業(yè)重點,6.熱電偶的冷端溫度補償,（2）冷端恒溫法,1）冰浴法 2）恒溫箱法 3）恒溫室法,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1-冰水混合物 2-冰點器 3-水銀 4-試管 5-蓋 6-銅導線 7-顯示儀表,31,行業(yè)重點,6.熱電偶的冷端溫度補償,（3）計算校正法,1）準確計算校正法 根據(jù)中間溫度定律，對測得熱電動勢進行修正。 適用于實驗室中用直流電位差計來測溫的情況。 2）近似計算校正法 K的取值： K型熱電偶，在01000范圍內(nèi)，K1； S型熱電偶，在8001300

15、，K=0.60.5,返本節(jié)目錄,返本章目錄,32,行業(yè)重點,6.熱電偶的冷端溫度補償,例2-4,用分度號為S的鉑銠10鉑熱電偶測爐溫，其冷端溫度為30，而直流電位差計測得的熱電動勢為9.481mV，試求被測溫度。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,33,行業(yè)重點,6.熱電偶的冷端溫度補償,例2-5,解：在l000左右，鉑銠10鉑熱電偶的校正系數(shù)可近似取0.55，因此按式（2-9）可得爐溫t為 t= t+Ktn= (991 + 0.5530)= 1007.5 與例2-4相比可以看出，近似計算法僅比準確計算方法相差1。這說明此種方法在一些精度要求不高的現(xiàn)場是可以使用的。,用S型熱電偶測爐溫，其冷端溫度為30

16、，顯示儀表的指示值為991，試求爐溫。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,34,行業(yè)重點,6.熱電偶的冷端溫度補償,（4）儀表機械零點調(diào)整法,用熱電偶測溫時，若t0=tn0，要使指示值不偏低，可先將顯示儀表指針調(diào)整到相當于熱電偶冷端溫度tn的位置上。,應用于：一些精度要求不高、冷端溫度不經(jīng)常變化的情況下。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,35,行業(yè)重點,6.熱電偶的冷端溫度補償,（5）補償電橋法,補償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動勢來補償熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電動勢變化。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,36,行業(yè)重點,7.熱電偶的實用測溫電路,（1）工業(yè)用熱電偶測溫的基本線路 （2）熱電偶的串聯(lián),1）熱電偶的

17、正向串聯(lián),若將多支熱電偶的測量端置于同一測量點上構成熱電堆（如輻射溫度計），測量微小溫度變化或輻射能時，可大大提高靈敏度。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,37,行業(yè)重點,7.熱電偶的實用測溫電路,2）熱電偶的反向串聯(lián),將兩支同型號的熱電偶反接起來，可以測量兩點間的溫差。 注意：用這種差動電路測量溫差時，兩支熱電偶的熱電特性必須相同且成線性，否則會引起測量誤差。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,38,行業(yè)重點,7.熱電偶的實用測溫電路,（3）熱電偶的并聯(lián),三支同型號的熱電偶的并聯(lián)線路，此時輸入到顯示儀表的電動勢值為：E=(E1+E2 +E3)/3。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,39,行業(yè)重點,8.熱電偶的校驗,（

18、1）溫度校驗點,各種不同型號的熱電偶必須在表2-7規(guī)定的校驗點進行校驗，且每個溫度校驗點應控制在10范圍內(nèi)。 表2-7 工業(yè)用熱電偶校驗點溫度,返本節(jié)目錄,返本章目錄,40,行業(yè)重點,8.熱電偶的校驗,2）校驗用儀器與設備,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1、調(diào)壓變壓器 6、切換開關 2、管式電爐 7、直流電位差計 3、標準熱電偶 8、鎳塊 4、被校熱電偶 9、試管 5、冰點槽,41,行業(yè)重點,8.熱電偶的校驗,（3）校驗方法,熱電偶插入爐中的深度一般為300mm，熱電偶的冷端置于冰點槽中以保持其為0。用自耦變壓器來調(diào)節(jié)爐溫，當達到預定校驗點溫度10以內(nèi)，并且每分鐘變化不超過0.2時，便可開始讀數(shù)。

19、在每一個校驗點上的讀數(shù)不應少于四次。當同時校驗幾支熱電偶時，其讀數(shù)順序：標準被檢l被檢2被檢n被檢n被檢2被檢1標準標準被檢l的循環(huán)順序讀數(shù)，再進行數(shù)據(jù)處理。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,42,行業(yè)重點,8.熱電偶的校驗,（4）數(shù)據(jù)處理,熱電偶校驗后進行數(shù)據(jù)處理時，一定要考慮標準熱電偶本身的測量值也有一定誤差，必須考慮這部分誤差后計算出測量點的真實溫度。,例2-6 在1000下，測得被校K型熱電偶的熱電動勢之算術平均值為41.347mV ，二等標準S型熱電偶的熱電動勢之算術平均值為9.601mV。該標準熱電偶證書上寫明，在測量端為1000、冷端為0時的熱電動勢為9.624mV。求此被校K型熱電偶在

20、1000時的誤差，并驗證是否合格。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,43,行業(yè)重點,8.熱電偶的校驗,解：查S型熱電偶的分度表，E(1000,0)=9.585mV，則該標準熱電偶的修正值為9.6249.585= 0.039mV， 因此要把標準熱電偶熱電動勢的算術平均值減去修正值： 9.6010.039=9.562mV。 再查S型熱電偶的分度表得998，即真實溫度。 從K型熱電偶的分度表中查得41.347mV相當于1002，所以此被校熱電偶在1000時的誤差為： 1002998= 4。 被校K型熱電偶在401300的溫度范圍內(nèi)，允許偏差為0.75%|t|，所以 49980.75%=7.5。此熱電偶在該校

21、驗點合格。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,44,行業(yè)重點,2.2.4熱電阻溫度計,1.熱電阻,2.半導體熱敏電阻,重點：標準化熱電阻型號、選型，接線制。 難點：接線制。,重點：熱敏電阻的特性及分類 。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,45,行業(yè)重點,1.熱電阻,（1）熱電阻的材料與溫度的關系,電阻溫度系數(shù)與電阻比W100=R100/R0 的關系,可見： W100越大，電阻絲的純度越高，值越大；W100越小，電阻絲的雜質(zhì)越多，值越小，而且不穩(wěn)定。因此，熱電阻常用純金屬制成。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,電阻溫度系數(shù)是指溫度每變化1的電阻值的相對變化量，用來表示：,若導體的電阻與溫度的關系是線性的，則可用下式表示：

22、,46,行業(yè)重點,1.熱電阻,（2）熱電阻的測溫原理,當溫度發(fā)生改變時，熱電阻的阻值隨之變化。通過變化的電阻值可間接地測得溫度的變化量，這就是熱電阻的測溫原理。這種電阻隨溫度變化的特性可用如下三種方法表示： 1）列表法 （分度表 ） 2）作圖法（特性曲線 ） 3）數(shù)學表示法,返本節(jié)目錄,返本章目錄,47,行業(yè)重點,1.熱電阻,（3）熱電阻的結構,普通工業(yè)用鉑電阻和銅電阻由電阻體、引出線、絕緣管、保護管和接線盒等組成。,1）電阻體（無感雙繞法）,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1-外殼或絕緣體 2-鉑絲 3-骨架 4-引出線,48,行業(yè)重點,（3）熱電阻的結構,2）熱電阻的引出線 ：,兩線制。方式簡單，

23、費用低引線電阻以及引線電阻的變化會帶來附加誤差。 三線制?？梢暂^好地消除引線電阻的影響，測量準確度高于兩線制，所以應用較廣。 四線制。精度高，但是麻煩。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1、熱電阻 2、引出線 3、接線盒 4、連接線 5、顯示儀表,49,行業(yè)重點,（4）標準化熱電阻,1）鉑電阻,優(yōu)點：鉑是一種貴金屬，具有準確度高、穩(wěn)定性好、性能可靠以及抗氧化性很強。在259.3467961.78的溫域內(nèi)以鉑電阻溫度計作為標準儀器。 缺點：鉑電阻的電阻值與溫度為非線性關系，電阻溫度系數(shù)比較小， 。 工業(yè)用鉑電阻溫度計的使用范圍：200850 分度號： Pt10 、 Pt100,返本節(jié)目錄,返本章目錄,5

24、0,行業(yè)重點,（4）標準化熱電阻,2）銅電阻,優(yōu)點：價格低廉，具有較大的電阻溫度系數(shù)，材料容易提純，具有較好的復制性，容易加工成絕緣的銅絲，銅的電阻值與溫度的關系在測量范圍內(nèi)幾乎是線性的。 缺點：易氧化，氧化后即失去其線性關系。 工業(yè)用銅電阻溫度計的使用范圍：50150 分度號： Cu50 、Cu100,返本節(jié)目錄,返本章目錄,51,行業(yè)重點,（6）熱電阻的校驗方法,Rt= (Ut/UN) RN,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1-加熱恒溫器 2-被檢驗電阻體 3-標準溫度計 4-毫安表 5-標準電阻 6-分壓器 7-雙刀雙擲切換開關 8-電位差計,將電阻體從保護管中抽出后，放入恒溫器中，使之達到檢驗

25、點溫度并保持恒溫，然后調(diào)節(jié)分壓器使毫安表指示約為4mA。將切換開關倒向標準電阻RN的一邊，讀出電位差計示值UN；然后立即將切換開關倒向被測熱電阻Rt的一邊，讀出電位差計的示值Ut。,52,行業(yè)重點,2.半導體熱敏電阻,1）負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC 2）正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC 3）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻CTR,（1）熱敏電阻的特性及分類,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1、概念：用金屬氧化物或半導體材料作為電阻體的溫敏元件。,其中： PTC、 CTR一般是利用其在特定溫度下電阻值急劇變化的特性構成溫度開關器件； NTC一般用于溫度檢測。,53,行業(yè)重點,2.半導體熱敏電阻,（2）熱敏電阻的結構,返本節(jié)目

26、錄,返本章目錄,（3）熱敏電阻的特點,電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，電阻率大；互換性差，部分產(chǎn)品穩(wěn)定性不好。,54,行業(yè)重點,2.2.5接觸式測溫實例,1.固體表面溫度的測量,（1）熱電偶與被測表面的接觸形式,返本節(jié)目錄,返本章目錄,55,行業(yè)重點,2.2.5接觸式測溫實例,2.管道中流體溫度的測量,主要誤差：導熱誤差 。 （1）感溫元件的安裝要求 1）把感溫元件的外露部分用保溫材料包起來。 2）感溫元件應逆著介質(zhì)流動方向傾斜安裝，至少應正交，切不可順流安裝。 3）感溫元件應有足夠的插入深度。 4）感溫元件應與被測介質(zhì)充分接觸 。 5）應使測溫管或保護管的壁厚和外徑盡量小一些。,返本節(jié)目錄,返本章

27、目錄,56,行業(yè)重點,2.2.5接觸式測溫實例,（2）應用實例分析,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1-蒸汽管道 2-保溫層,（a）中，熱電偶逆著氣流方向沿管道中心插得很深，熱電偶外露部分很短，在安裝部位有保溫層，測量誤差很小。,（b）熱電偶插到管道中心，外露部分有保溫層，測量誤差為-1 。,（c）熱電偶保護管的直徑及壁厚都較大，插入深度超過管道中心，誤差增大到-2 。,（d）沒插到管道中心，誤差為-15 。,（e）熱電偶安裝部位的管道沒有保溫層，外露部分多，誤差達到-45 ,57,行業(yè)重點,2.3非接觸式測溫方法及儀表,重點：基本概念、黑體輻射定律，各種溫度計的原理、結構、使用 。 難點：基本概念。

28、,2.3.1輻射測溫的基礎理論 2.3.2光學高溫計 2.3.3光電高溫計 2.3.4全輻射高溫計 2.3.5比色高溫計 2.3.6前置反射器輻射溫度計 2.3.7非接觸式測溫實例,返本章目錄,58,行業(yè)重點,2.3.1輻射測溫的基礎理論,1.基本概念,（1）輻射能 所有物體，溫度高于熱力學零度，都會以電磁波的形式向外發(fā)射輻射能。 （2）熱輻射 輻射測溫技術最關心是物體所能吸收的，在吸收時可以重新轉換為熱能的那些射線，這部分電磁波為熱輻射。 （3）輻射功率：物體在單位時間內(nèi)從單位面積向半球空間發(fā)射的全部波長的總輻射能量。符號W，單位W/m2。 （4）單色輻射功率：物體在一定波長下的輻射功率。用

29、符號W表示，單位為W/m2m。 （5）發(fā)射率 （6）單色發(fā)射率,返本節(jié)目錄,返本章目錄,59,行業(yè)重點,2.3.1輻射測溫的基礎理論2.輻射能的分配,當輻射能投射到物體表面時，一般情況下，其中的一部分被物體吸收，一部分被反射，另一部分可透過物體 。 式中，、分別是吸收率、反射率、透射率。 1）=1的物體稱為絕對黑體，簡稱為黑體。 2）=1的物體稱為絕對鏡白體，簡稱白體；或絕對鏡體，簡稱鏡體。 3）=1的物體稱為絕對透明體，簡稱為透明體。 4）對于一般工程材料來講，=0而+=1，稱為灰體。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,60,行業(yè)重點,2.3.1輻射測溫的基礎理論3.黑體輻射定律,（1）普朗克定律,返

30、本節(jié)目錄,返本章目錄,為輻射波長，單位為um；T為黑體的熱力學溫度，單位為K；Wb 為黑體的單色輻射功率，單位為W/m2.um，它是波長和熱力學溫度T的函數(shù)，C1為普朗克第一常數(shù)， C1=3.7415*108 Wm-2.um4 ； C2為普朗克第二常數(shù)， C2=1.4388*104 um .K 。,61,行業(yè)重點,（2）維恩位移定律,當溫度升高時，單色輻射功率也隨之增大，其增大程度因波長不同而不同。當溫度升高時，單色輻射功率的最大值向短波方向移動。,62,行業(yè)重點,（3）斯蒂芬玻爾茲曼定律,將普朗克定律公式在整個波長范圍內(nèi)積分，得到波長在0范圍內(nèi)黑體的輻射功率Eb為：,為斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)，

31、=5.6697*10-8W/m2.K4,63,行業(yè)重點,2.3.2光學高溫計,1.光學高溫計的工作原理,受熱物體亮度大小也反映了物體溫度的高低。但因為各種物體的單色發(fā)射率是不相同的，因此即使它們亮度相同，而溫度卻不一定相同。 光學高溫計用黑體的溫度來進行儀表刻度 。 亮度溫度TL ：在波長為的光線中，物體在溫度T時的亮度與黑體在溫度為TL時的亮度相等，則稱TL為這個物體在波長為時的亮度溫度。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,64,行業(yè)重點,2.3.2光學高溫計,2.光學高溫計的結構,返本節(jié)目錄,返本章目錄,1-物鏡 2-吸收玻璃 3-燈泡 4-目鏡 5-紅色濾光片 6-指示儀表 7-可調(diào)電阻,65,行

32、業(yè)重點,2.3.2光學高溫計,3.光學高溫計的使用,例2-6 用光學高溫計測量有氧化層表面光滑的鋼板溫度，光學高溫計的讀數(shù)為1250， 0.66=0.8求鋼板的真實溫度。,解：根據(jù)鋼板表面狀態(tài)在表2-10中查出單色發(fā)射率0.66=0.8，在圖2-54中，從橫坐標為1250、0.66=0.8，查出24，此值即為修正值。 T=(1250+24) =1274,返本節(jié)目錄,返本章目錄,66,行業(yè)重點,2.3.3光電高溫計,光學高溫計在測量時要靠手動平衡亮度，用人眼判斷亮度是否平衡，所以不能連續(xù)測溫，在應用上受到了一定限制。 光電高溫計可以自動平衡亮度，它是在光學高溫計基礎上發(fā)展起來的自動連續(xù)測溫儀表。

33、,返本節(jié)目錄,返本章目錄,67,行業(yè)重點,2.3.4全輻射高溫計,1.全輻射高溫計的測溫原理,輻射溫度 ：,返本節(jié)目錄,返本章目錄,被測目標的輻射能用透鏡收集起來，經(jīng)光欄在涂黑的熱點堆熱接點上成像。熱點堆將輻射能轉變?yōu)闊犭妱觿莺笏偷斤@示儀表，由顯示儀表進行指示或記錄被測物體的溫度。,1-透鏡 2-可調(diào)光欄 3-固定光欄 4-熱點堆受光面,68,行業(yè)重點,2.3.4全輻射高溫計,全輻射高溫計的使用,1）正確連接線路和外接電阻。 2）環(huán)境溫度不許高于100，否則應冷卻。 3）隨著感溫器到被測物體的距離L的不同，對被測物體的大?。ㄍǔＶ钢睆紻）有一定的限制值，感溫器要與被測表面垂直。 4）顯示儀表上

34、讀數(shù)為輻射溫度，要修正得到物體的真實溫度。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,69,行業(yè)重點,2.3.5比色高溫計,1.比色高溫計的測溫原理及特點,根據(jù)維恩位移定律，測得亮度比的變化便可測得相應的溫度。 比色溫度 ： 特點： 1）比色溫度可小于、等于或大于真實溫度。 2）與真實溫度之差小得多，測量準確度高。 3）比色高溫計可在惡劣環(huán)境中使用。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,70,行業(yè)重點,2.3.6前置反射器輻射溫度計,只要被測表面的發(fā)射率大于0.6（無需知道確切值）就可直接測得真實溫度，而不需進行任何修正。,返本節(jié)目錄,返本章目錄,71,行業(yè)重點,2.3.7非接觸式測溫實例,1.非接觸式測溫的干擾分析,（1）光路中的干擾：在波長為1.82.8m、3.05.5m和814m三個波段內(nèi)輻射能被吸收的較少，稱為大氣窗口。 （2）外來光干擾 ：改變測量方向的方法來躲過外來光