《非接触测温》PPT课件

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1、第4章非接触式温度检测仪表敏感元件不需要与被测介质接触，称非接触测温方法。高温测量中应用最广泛，主要应用行业为冶金、铸造、热处理以及玻璃、陶瓷和耐火材料等工业生产过程中。任何物体处于绝对零度以上时，都会以一定波长电磁波的形式向外辐射能量。非接触式温度仪表就是利用物体的辐射能量随其温度而变化的原理制成的。测量时，只需把温度计光学接收系统对准被测物体，而不必与物体接触，因此可以测量运动物体的温度并不会破坏物体的温度场。此外，由于感温元件只接收辐射能，不必达到被测物体的实际温度，从理论上讲，它没有上限，可以测

2、量高温。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℃

3、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。辐射能的分配当物体接受到辐射能量以后，根据物体本身的性质，会发生部分能量吸收、透射和反射α―吸收率；τ―透射率；ρ―反射率。物体分类：黑体（绝对黑体）：照射到物体上的辐射能全部被吸收，既无反射也无透射。透明体：照射到物体上的辐射能全部透射过去，既无吸收又无反射。镜体、白体：照射到物体上的辐射能全部反射出去。若物体表现平整光滑，反射具

4、有一定规律，则该物体称之为“镜体”；若反射无一定规律，则该物体称为“绝对白体”或者简称为“白体”。4.1辐射测温基本原理一、热辐射测温的基本定律1、普朗克定律（单色辐射强度定律）辐射出射度M：离开辐射源表面一点处的面单元上的辐射能量除以该单元面积，称为该点的辐射出射度，单位为瓦/米2(W/m2)。全幅射体的光谱辐射出射度M0λ（单位：w/m3）与波长λ和温度T关系为波长；c1=3.7413*10-16(w.m2)第一辐射常数为普朗克第c2=1.4388*10-2(m.K)，第二辐射常数2、使用条件：温

5、度低于3000K，波长较短的可见光范围内，用维恩公式代替普朗克定律，误差不超过1%维恩公式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)上式就是辐射式温度计测温的理论根据。全辐射强度定律是单色辐射强度定律在全波长内积分的结果。由于实际物体不是全辐射体，所以需修正：1）光谱辐射出射

6、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1、亮度测温定义：测出物体在某一波段上的辐射亮度，确定被测物体的温度。使用滤光片优点：结构简单、使用方便、灵敏度高、抗干扰。缺点：有一定偏差2、全辐射测温定义：测出物体在整个波长范围内的辐射能量，确定被测物体的辐

7、射温度。斯忒潘—玻耳兹曼定律（四次方定律）优点：灵敏度低缺点：容易受环境干扰，偏差较大。3、比色测温定义：测出物体在两个特定相近波长范围上的辐射能量之比，确定被测物体的比色温度。优点：灵敏度较高，偏差小，中高温测量，抗干扰能力强。缺点：结构复杂，价格昂贵。4.2单色辐射高温计光学高温计光电高温计1）应用普朗克定律制作的单色辐射高温计2）应用辐射定律制作的辐射高温计3）当温度变化时，光谱辐射出射度的增长要比辐射出射度的增长要快得多。单色辐射高温计的灵敏度高精密光学高温计用于科学实验中的精密测试；标准光学高

8、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。一、光学高温计由普朗克定律知道，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