非接触测温.ppt

第4章非接触式温度检测仪表
优点：
仪表不破坏被测介质的温度场。
敏感元件不必和被测介质达到平衡，仪表滞后小。
理论上仪表测温上限不受限制。敏感元件不必与被测介质达到同样温度值，因此测温部件不被高温破坏。
输出信号大，灵敏度高，准确度高主要内容
4.1辐射测温的基本原理
4.2单色辐射高温计
4.3辐射温度计
4.4比色高温计
4.5红外温度计
辐射波长范围：见教材p82电磁波谱

在低温时，物体辐射能量很小，主要发射的是红外线。随着温度的升高，辐射能量急剧增加，辐射光谱也向短的方向移动，在5000℃左右时。辐射光谱包括了部分可见光；到8000℃时可见光大大增加，即呈现“红热”；如果到30000℃时，辐射光谱包括更多的短波成分，使得物体呈现“白热”。

辐射测温的基本原理：观察灼热物体表面的“颜色”来大致判断物体的温度。物体分类：4.1辐射测温基本原理3、斯忒藩－波尔兹曼定律（全辐射强度定律，也称为四次方定律）
1）M0与M0λ的关系
M0是波长从0∞之间全部光谱辐射出射度的总和

2）M0的公式（斯忒潘—玻耳兹曼定律:)

物体的总的辐射出射度与温度的四次方成正比
σ斯忒藩－波尔兹曼常数,5.67032*10-8W/(m2.K4)
由于实际物体不是全辐射体，所以需修正：
1）光谱辐射出射度Mλ（普朗克定律）：

2）维恩公式

3）斯忒潘—玻耳兹曼定律
发射率ε：实际物体辐射出射度和同一温度下全辐射体的辐射出射度之比，
注意：光谱发射率ελ和发射率ε，其值在0-1之间,都不是常数,用实验的方法测定。ε与温度、该物体的特性和表面情况有关，ελ则按基尔霍夫定律还与有关。二、辐射测温的常用方法4.2单色辐射高温计 精密光学高温计用于科学实验中的精密测试；
标准光学高温计用于量值的传递，例如，在物质熔点、热容量和相变点的测定中使用。
光学高温计可用来测量800～32000C的高温。
由于采用用肉眼进行色度比较，所以测量误差与人的经验有关。
光学高温计测量的温度称为亮度温度(Ts)，被测对象为非黑体时，要通过修正才能得到非黑体的真实温度。
由普朗克定律知道，物体的光谱辐射出射率M与温度有关，而物体在高温下会发光，称亮度，因亮度L与光谱辐射出射率M成正比，故通过测物体亮度L可求物体的温度。
L=cM=cελM0c-比例常数。
2由亮度标注温度时需解决的问题：亮度温度
1）问题提出：同样亮度L，由于物体ελ不同，所以物体对应的温度是不同。因此某一亮度下仪表应对应标注何种温度？
2）解决办法：仪表标注的是黑体对应的温度Ts，即亮度温度，实际物体的真实温度要进行修正。3)亮度温度Ts：当物体在辐射波长为，温度为时T，其光谱辐射亮度L和黑体在辐射波长为，温度为Ts时的光谱辐射亮度L0相等，则把Ts称为这个物体在波长下的亮度温度。
4)由亮度温度Ts如何求物体的真实温度T
已知物体的辐射发射率ελ和亮度温度Ts，代入：WGG2-201型光学高温计1）测量时，如灯丝亮度比辐射热源（被测物体）亮度低，则灯丝就在这个背景下呈现出暗的弧线
2）如如灯丝亮度比辐射热源（被测物体）亮度高，则灯丝就在较暗的背景下呈现出亮的弧线
3）如两者亮度一样，则灯丝就隐灭在发光背景里
4）由毫安计的读数就是被测物体的亮度温度
这种光学高温计叫“隐丝式光学高温计”。
(1)问题：由于亮度超过14000C时，钨丝易发生升华，（电阻值改变，且在灯泡玻璃上形成薄膜，改变了灯丝的温度－亮度特性），造成测量误差。
(2)灰色吸收玻璃的作用：加入吸收玻璃，在14000C以上时，可减弱热源进入仪表的亮度后，再和灯丝比较，加大光学高温计的测量范围。2)红色滤光片的作用：
造成窄的光谱段，使其在波长范围0.6-0.7μm内进行亮度比较。好处:在于当被测温度变化时，对于一般的工业用光学高温计，可认为波长λ变化被忽略，一般λ＝0.66μm
4光学高温计的测温下限
由于人眼是感受件，只能看到可见光，这限制了被测物体的温度不能低于700℃（1）减少ελ的影响：
光谱发射率ελ不是常数，给测量带来误差。尽量创造全辐射体的辐射条件。
例如测量炉膛温度，可插入一根细长而有底的陶瓷管l/d>10，在充分受热后，从管口看进去管子的底部就可近似认为是全辐射体。（2）由于中间介质的影响：光学高温计不要距离被测物体太远，一般应在1—2m之内比较合适。
光学高温计和被测物体之间的灰尘、烟雾、二氧化碳等对辐射都有吸收作用，造成误差。
（3）光学高温计不宜测反射光很强的物体，容易造成大误差
（4）光学高温计的测量准确度比热电偶、热电阻低，并不能测物体内部温度。二、光电高温计WDL-31型光电高温计的工作原理3缺点：光学元件互换性很差，更换元件时，整个仪表要进行重新调整和分度。
4优