三波长温度测量方法.doc

三波长温度测量方法 符泰然 , 程晓舫 , 陆少松 , 王安全 (中国科学技术大学 热科学和能源工程系 ,安徽 合肥 230026) 摘要 : 对短波段内的发射率函数建立了一种普适性模型 ,这种普适性发射率模型只需选择三个波长即可构造 封闭的温度测量方程 ,解决了辐射测温中温度与发射率相互耦合的问题 ,从而实现了实际温度的准确测量 。在测 量数据处理上 ,采用分量形式 ,消除了测量光学系统的影响 ,使其无需标定且计算简单 。 关键词 : 计量学 ; 温度测量 ; 辐射 ; 波长 ; 发射率 文章编号 : 100021158 (2004) 0220123204 中图分类号 : BT942 文献标识码 : A A Met ho d fo r Te mp erat ure Me a s ure me nt by Tri2Wa vele ngt h FU Tai2ran , CHENG Xiao2fang , LU Shao2song , WANG An2quan (Department of Thermal Science and Energy Engineering , University of Science and Technology of China , Hefei , Anhui 230026 , China) Abstract : A universal model of emissivity function is established in a short2band. According to this model of emissivity , the equations of temperature measurement can be developed by choosing tri2wavelength , and the coupling effect of temperature and emissivity of the measured object will be solved , so that the true temperature can be accurately determined in measurement . In dealing with the measured data , the effect of optical measuring parameters has been avoided with the ratio2radiation , the temperature measurement system is realized by simple calculation and without any additional rectification. Key words : Metrology ; Measurement of temperature ; Radiation ; Wavelength ; Emissivity 与式 (1) 不同 ,式 (3) 出现发射率这个未知参数 , 数学上不封闭 ,因此无法计算被测物体的温度 。对 式 (3) 实施波长积分 ,其数学表述在形式上依旧保持 不变 ,即 引 言 1 1900 年 ,Planck 提出了著名的黑体辐射定律 E ( T) = εEb ( T) (4) c1 Eb (λ, T) = (1) λ5 [ exp ( c ΠλT - 1) ] 式 3 、4 ( ) ( ) 在测量中形成封闭的数学条件 ,是辐 2 此定律建立了温度的非接触测量的原理 ,只需测得 黑体的光谱发射功率 ,就能计算出黑体的温度 。 对一般物体 ,引入发射率定义 ,其光谱发射功率 可以写为 射测温学中理论研究的重要内容 。 将发射率和温度这两个未知参数合并为一个参 数 ,由此计算所得 的 温 度 称 为 假 设 温 度 , 如 亮 度 温 度 、颜色温度 、辐射温度等 。这种以黑体温度作为仪 器刻度的解决方案为商用辐射测温仪器普遍采用 。 显然 ,假设温度并不反映被测物体的实际温度 ,并且 假设温度和实际温度之间的温度差也无从知晓 。 引入已知辐射 ,并使该辐射与被测物体发出的 E (λ, T) = ε(λ, T) Eb (λ, T) 测量时 ,鉴于温度被“冻结”,式 (2) 可以精确写为 (2) c1 E (λ, T) = ε(λ) (3) λ5 [exp ( c ΠλT - 1) ] 2 辐射产生叠加 ,由此就可写出具有数学封闭条件的 辐射测量方程 ,使被测物体的真实温度和发射率同 时得到求解 ,例如谱线反转法 、吸收发光法[ 1 ] 等 。这 种测温