第六章温度检测技术2.ppt

* 信息采集技术 6.6 辐射法测温 任何物体,温度超过绝对零度,以电磁波的形式辐射能量。 与物体本身温度有关的传播热能的辐射－－热辐射。 对被测物体热辐射能量进行检测(测温度)－－辐射式温度计。 辐射式温度计：感温元件不与被测物体（介质）直接接触； 不受被测物体（介质）高温、腐蚀等影响； 感温元件不会破坏被测物体的温度场； 方便地用于测量运动的物体。 6.6.1辐射测温的基本原理 辐射式温度计感温元件－－波长范围：0.3～40um; 可见光－－0.3～0.72um； 红外光－－ 0.72 ～1000um。 电子信息工程系 信息采集技术 绝对黑体－－任何温度下，全部吸收任何辐射能量。 选择吸收体－－温度、波长有关。 灰 体－－波长无关。 辐射测温的物理基础： 普朗克热辐射定律和斯忒藩－珀尔慈曼定律。 任何实际物体的总辐射亮度与温度的四次方成正比；通过 测量物体的热辐射就可得到该物体的温度，这就是辐射测温的 基本原理。 L—光辐射亮度； ε(T)—实际物体的全发射率； σ—斯忒藩－珀尔慈曼常数； T —热力学温度。 电子信息工程系 信息采集技术 6.6.2 光谱辐射式温度计 1、光学高温计 光学高温计是非接触测试温度的装置，可测量的温度范围 为1000－3000K，精度通常为1.0和1.5级。 工作原理：使用简单的光学装置，类似于单目望远镜，对照要 被测量热灯丝的背景测量温度。 电子信息工程系 信息采集技术 亮度温度总比物体的实际温度低。 WGG2型光学高温计是非接触式测量高温的仪表，当被测量 的温度高於热电偶所能使用的范围，以及热电偶不可能安装或 不适宜安装的场所，用光学高温计一般可以满足这个要求。它 广泛地用来测量冶炼、浇铸、轧钢、玻璃熔窖、锻打、热处理 等温度，是冶金、化工和机械等工业生产过程中不可缺少的温 度测量仪表之一。 WGG2型光学高温计能在环境温度10-50℃,相 对湿度不大於85%的情况下连续工作,物镜与目标 之间的距离不小于700mm,标尺长度不小于90mm。 净重约1.8kg。 电子信息工程系 信息采集技术 2、光电高温计 光电高温计克服了光学高温计的主要缺点，采用硅光电池作 为仪表的光敏元件。 适用于工业生产流程中快速测量静止或运动中的物体表面温 度。如冶金、机械工业中的熔炼、热成型加工、热处理、玻璃 制品工业、纺织工业织成物热定型、橡胶工业中旋 转、滚筒表 面、半导体材料单晶、多晶拉制等方面的测温。输出统一线性 信号，可以与各种记录仪、调节器和电子计算机联用，进行自 动记录调节控制。 光电高温计与光学高温计比较，优点有： 灵敏度高、精确度高、使用波长范围不受限制、 光电探测器的响应时间短、便于自动测量和控制。 电子信息工程系 信息采集技术 3、辐射温度计 根据全辐射定律，基于被测物体的辐射热效 应进行工作。 电子信息工程系 信息采集技术 辐射温度计在使用上远不及光学温度计普遍, 并有进一步被淘汰的趋势。 电子信息工程系 信息采集技术 6.6.3 比色高温计 当温度升高时,绝对黑体辐射能量的光谱分布要发生变化。 把根据测量两个光谱能量比来测量物体温度的方法称为比 色测温法。 电子信息工程系 信息采集技术 6.6.4 红外测温 1、红外辐射 红外辐射俗称红外线, 它是一种不可见光, 由于是位于可见 光中红色光以外的光线, 故称红外线。它的波长范围大致在 0.72～1000um,频率4×1014 ～3×1011；工程上又把红外线所占 据的波段分为四部分,即近红外、中红外、远红外和极远红 外。  红外辐射的物理本质是热辐射。一个炽热物体向外辐射的 能量大部分是通过红外线辐射出来的。物体的温 度越高, 辐射出来的红外线越多, 辐射的能量就 越强。而且,红外线被物体吸收时, 可以显著地转 变为热能。 电子信息工程系 信息采集技术 2、红外测温的特点 （1）非接触测量：用于远距离高速运动物体、 带电体、高温及高压物体。 电子信息工程系 信息采集技术 （2）反应速度快：反应时间为毫秒级。 （3）灵敏度高：检测物体温度微小变化。 （4）准确度高：不破坏温度场，测出温度比较真实。 （5）测温范围广：零下几十度到零上几千摄氏度。 （6）用于所有温度测量场合。 3、红外测温原理 全辐射测温－－测量物体所辐射出来的全波段辐射能量来 决定物体的温度。 组成：光学系统：透射式、反射式； 调制器：交变辐射； 红外传感器：接