《熱工信號處理技術(shù)》課件第6章 非接觸測溫方法

1、第6章 非接觸測溫方法非接觸測溫方法是根據(jù)被測對象的輻射出射度與溫度有單值函數(shù)關(guān)系進行。非接觸式測溫儀表大致分成兩類：光學輻射式高溫計 包括單色光學高溫計、光電高溫計、（全）輻射高溫計和比色高溫計等；紅外輻射溫度計 包括全紅外輻射型、單色輻射型和比色輻射型等。 光學高溫計 輻射溫度計感溫器 輕型輻射溫度計 重型輻射溫度計6.1 輻射測溫理論基礎(chǔ)1 全輻射體輻射與溫度的關(guān)系普朗克定律：全輻射體的光譜輻射出射度M0與波長和溫度T之間的關(guān)系有 -波長（m）；e-自然對數(shù)的底；c1-普朗克第一輻射常數(shù)，3.741310-16(Wm2)；c2-普朗克第二輻射常數(shù)，1.438810-2(mK)。維恩公式

2、在溫度低于3000K時，普朗克公式簡化為維恩公式，維恩偏移定律 光譜輻射出射度峰值處的波長m和溫度T之間的關(guān)系為 mT=2897 mK 斯忒藩-玻耳茲曼定律 全輻射體的輻射出射度和熱力學溫度的關(guān)系為 M0=T4 W/m2 -斯忒藩-玻耳茲曼常數(shù)， 5.6703210-8W/(m2K4)。2 灰體、實際物體輻射與溫度的關(guān)系 在相同溫度下，灰體和實際物體的輻射能力均低于全輻射體。有 灰體：光譜發(fā)射率、發(fā)射率小于1的常數(shù)， 不隨波長變化； 實際物體：光譜發(fā)射率、發(fā)射率均不是常數(shù)，其值在0與1之間。6.2 單色輻射式光學測溫原理 由普朗克或維恩公式知，物體在某一波長下的光譜輻射出射度與溫度有單值函數(shù)關(guān)

3、系，通過測量光譜輻射出射度可求出溫度。根據(jù)這一原理制成的高溫計稱為單色輻射高溫計。1 測量原理 物體在高溫狀態(tài)下具有一定的亮度，有 物體的亮度也反映了物體溫度的高低。2 亮度測量 采用“亮度比較”的測量方法測量亮度。a 燈絲亮度低于輻射熱源亮度；b 燈絲亮度高于輻射熱源亮度；c 兩者亮度相同。 燈絲亮度隱滅時，電流值反映了燈絲的亮度、溫度T1，也反映了熱源的亮度。 但是否有T2（熱源的溫度）=T1？ 當燈絲1熱源2，顯然，T1T2， 即電流值不代表熱源的實際溫度。 為了通用，光學高溫計按全輻射體溫度刻度。3 亮度溫度 當物體在輻射波長為，溫度為T時，其光譜輻射亮度L和全輻射體在輻射波長為，溫度

4、為Ts時的光譜輻射亮度L0相等，則把Ts稱為該物體在波長為時的亮度溫度。 物體和全輻射體的亮度分別為 當L=L0時，得 01，亮度溫度Ts真實溫度T。4 燈絲隱滅式光學高溫計結(jié)構(gòu) 1物鏡 2 目鏡 3 紅色濾光片 4 燈絲 5 光闌 6 變阻器 7 吸收玻璃 8 毫安計單色光的形成 光學高溫計的工作光譜段=0.6-0.7m,重心位置的波長=0.66m。5 應(yīng)注意的事項非全輻射體的影響 中間吸收介質(zhì)的影響 高溫計與對象在12米內(nèi)；被測對象 不宜測量反射光很強的物體。 在上述的影響因素中，不準確帶來的附加誤差較大； 人眼的主觀誤差約4。6.3 輻射式測溫原理 根據(jù)物體的輻射出射度測量物體溫度的溫度

5、計稱為輻射溫度計。1 測量原理 由全輻射定律M0=T4知，只要測出全輻射體的輻射出射度M0就可以求出溫度T。 輻射溫度計采用一塊十字形鎳箔作為近似全輻射體，當鎳箔吸收輻射后，本身溫度升高到相應(yīng)溫度。利用熱電堆測出鎳箔溫度，反推出被測溫度。 輻射溫度計是按全輻射體溫度刻度，在測量實際物體溫度時得到的是物體的輻射溫度。輻射溫度：當被測物體的真實溫度為T時，其輻射出射度M等于全輻射體在溫度Tp時的輻射出射度M0,溫度Tp稱為被測物體的輻射溫度。 M=T4，M0=Tp4，令M=M0，有 0輻射溫度Tp。2 結(jié)構(gòu) 1 物鏡 2 光闌 3 玻璃泡 4 熱電堆 5 灰色濾光片 6 目鏡 7 鎳箔 8 云母片

6、 9 顯示儀表 3 使用輻射溫度計應(yīng)注意的事項被測物體的直徑D和被測物體到溫度計的距離L之比（D/L）有一定的限制； 中間吸收介質(zhì)的影響； 水蒸氣、CO2等對輻射有較強的吸收，不同介質(zhì)對各波長輻射的吸收率不同，測量距離不可太遠。輻射溫度計受中間吸收介質(zhì)的影響要比光學高溫計更大些。環(huán)境溫度的影響；使用時環(huán)境溫度不宜太高，以免引起熱電堆參比端溫度增高而增加測量誤差。 如，被測物體溫度為1000，環(huán)境溫度為50時，輻射溫度計指示值偏低約5； 環(huán)境溫度為80時，指示值偏低10； 環(huán)境溫度高于100時，須加冷卻水套降溫。6.4 比色測溫法 利用物體兩個不同波長下的光譜輻射出射度之比進行測溫。1 測量原理 由維恩位移定律mT=常數(shù)，當全輻射體溫度變化時，光譜輻射出射度最大的m變化，使得波長1、2的亮度比發(fā)生變化。 測出亮度比的變化， 可求得相應(yīng)的溫度。由維恩定律，對于全輻射體有得全輻射體溫度2 比色溫度 當被測物體的L1T/L2T=全輻射體的L01Ts/L02Ts時，Ts稱為被測物體的