光測高溫計

光測高溫計

利用熾熱物體發出的光測量其溫度的一 種高溫測量儀器。是一個內部裝有一特製電燈泡的簡單望遠鏡。使用時把它直對待測物體,其物鏡將物體的發光面聚焦在燈泡的燈絲處成一明亮的像。然後調節燈絲電流,使其亮度與像的亮度等同。從這時電流的大小就可讀出熾熱物體的溫度。如果目鏡前加一紅色(或綠色)濾色片,只用紅色(或綠色)光來比較亮度,則既可使工作方便,又可提髙測量精確度。光測高溫計的測量範圍在800—3200℃之間。

簡介

光測高溫計可分為光學高溫計、全輻射高溫計、光電比色高溫計以及紅外溫度計。它們均屬非接觸式測量儀表。它們的共同特點是:不破壞被測對象的溫度場,也不受被側介質的腐蝕和毒化等影響;測量範圍寬、準確度高;便於自動記錄和遙測、遙控等。但是 容易受周圍物體輻射的影響,測量的結杲不是物體的真實溫度, 需要進行物體的黑度校正。而這些黑度校正由於物體表面狀況千差萬別而往往造成較大的誤差。

光學高溫計

光測高溫計 光測高溫計

光學高溫計是利用物體在某一單色波長(我國規定為 0.66μ下,其輻射強度(這裡是輻射亮度)與溫度的函式關係進行測溫的。在具體測溫時它是利用亮度平衡的原理。即,將體由望遠鏡系統成象在髙溫計的內附鎢絲燈的燈絲乎面上,然後用目視法調節燈絲電流以使兩者的亮度相同。最後,由燈絲迴路中的電流指示出物體的溫度。其結構原理如右圖(1.物體 2.物鏡 3.小燈泡 4.目鏡 5.紅色濾光片 6.電錶 7.滑線電阻 8.電池)。 儀器可分為光學系統和電測系統兩個基本部分。

光學系統主要由物鏡、目鏡、紅色濾光片以及灰色濾光片組成。其中,物鏡和目鏡構成望遠鏡,紅色濾光片和人眼共同保證在單色光下比較亮度。灰色濾光片起到減弱物體的亮度,以便擴大儀表的量程。

電測系統主要由鎢絲燈、電源(通常是用乾電池)、調節電 阻和測量儀表(電流表或電壓表)組成。其中,電源對整個電測 系統供電,調節電阻用以調節通過燈絲的電流改變燈絲的亮度。而測量儀表是對燈絲的電流相應地給予顯示。考慮到使用的方 便,通常表頭按溫度值來進行刻度。

光學高溫計是按絕對黑體(即黑度ε = 1)的輻射強度來分度的。而實際物體由於它的ε<1,所以通常測得的物體溫度稱之為亮度溫度。亮度溫度低於物體的真實溫度。若要知道物體的真實溫度,則需根據物體的黑度進行修正。

全輻射高溫計

光測高溫計 光測高溫計

全輻射高溫計是利用透鏡或凹面反射鏡將被測物體全部(或部分)波長的輻射強度聚集到敏感元件(如熱電堆、光敏電阻、光電池等)上,由這些元件的訊號大小測量物體的溫度。全輻射高溫計的構造原理右圖(1.物體 2.物鏡 3.限制光闌 4.熱電堆 5.目鏡 6.毫伏表)。它是根據全輻射定律製作的溫度計。輻射高溫計不同於光學高溫計,它是靠敏感元件迸行溫度測量,而無需用人眼來作亮度平衡,因而它不存在主觀誤差。它能自動、快速、指示和記錄溫度數值,所以在工業上得到廣泛的套用。

全輻射高溫計也是按黑體分度的,在測量黑體溫度時可直接讀數,在測量實際物體時,要將讀數進行修正。

當被測物體的真實溫度為T時,其全輻射能量E,等於黑體在溫度T時的全輻射能量E,則溫度r稱為被測物體的輻射溫度。

光電比色高溫計

比色溫度計又稱顏色高溫計,因為它是根據物體輻射的 “顏色”來決定物體溫度的。通常是利用輻射物體光譜成分中的“紅色”和“藍色”輻射能量的比與黑體輻射在相同兩個波長上的能量比進行溫度測量。例如,某一物體的能量比(一般稱之為紅藍比)與黑體在1000℃時的能量比恰好相同,則稱該物體的 顏色溫度TC為1000℃。

比色高溫計也是通過黑體對比來刻度的。物體的顏色溫度 是由在兩個波長λ、λ時的單色輻射黑度和所決定的。 被測物體的真實溫度和顏色溫度之間的關係可由維恩公式導出。

為了對物體的顏色溫度進行測量,顏色高溫計利用光學系統將物體的輻射分成兩束不同的光譜成分(如紅光和藍光),分別由兩個敏感元件接收,再將它們的比值對溫度進行刻度,從而得到物體的顏色溫度。這種測溫方法具有獨特的優點。因為它是利用兩個波長的能量比,所以受物體單色輻射黑度的影響很小,而且對物體至高溫計之間中間介質的光譜吸收性能的影響也很小。因此物體的色溫往往很接近於它的真實溫度而無需進行黑度修正。例如,對鎢作溫度測量時,如果它的真實溫度為2000K,則輻射高溫計測得的溫度為1428K,光學高溫計測量緒果為1875K,而顏色高溫計為2033K。由此可見,色溫最接近物體的真實溫度。這是顏色法測溫日益受到重視的根本原因。

紅外溫度計

紅外測溫是一門近幾年發展起來的新技術。它是利用測量物體紅外輻射來確定物體溫度的溫度計,其主要特點是,隨著紅外元件的問世和發展,可以用來測量700℃;以下低溫輻射,使 非接觸測溫得以向低溫方向延伸。據報導,紅外測溫儀甚至可 以測量0℃以下的物體的溫度,而且可以達到0.1℃甚至0.001℃的解析度。另外,它受中間介質的影響很小。

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