测试技术课件温度测量温度测量流速测量.ppt

第五章 温度测量第一节 温标第二节 接触式温度计第三节 非接触式温度计第四节 气体温度计第五节 红外技术在温度测量中的应用2021/3/111 一、温标一、温标 度量温度高低的尺度，规定了温度的度量温度高低的尺度，规定了温度的零点零点和基本和基本测量单测量单位位 热力学温标热力学温标、、国际实用温标国际实用温标、、摄氏温标摄氏温标和和华氏温标华氏温标 u华华氏氏温温标标：：规规定定在在标标准准大大气气压压下下冰冰的的融融点点为为3232华华氏氏度度，，水水的的沸沸点点为为212212华华氏氏度度，，中中间间等等分分为为180180份份，，每每一一等份称为华氏一度，符号用等份称为华氏一度，符号用℉℉u摄摄氏氏温温标标：：规规定定标标准准大大气气压压下下纯纯水水的的冰冰融融点点为为0度度，，水水沸沸点点为为100度度，，中中间间等等分分为为100格格，，每每格格为为摄摄氏氏1度度，，符号为符号为℃第一节第一节 概述概述2021/3/112 由卡诺循环，工质在温度由卡诺循环，工质在温度T T1 1时吸收热量时吸收热量Q Q1 1和在温度和在温度T T2 2时放出热量时放出热量Q Q2 2 通过理想气体的关系式表达通过理想气体的关系式表达u热力学温标：热力学温标： 符号符号T T，单位，单位开尔文开尔文(K)(K)。

热力学温标热力学温标T T与摄氏温标与摄氏温标t t的关系为的关系为 热力学温标是国际单位制中热力学温标是国际单位制中7 7个基本物理单位之一个基本物理单位之一2021/3/113几种温标的对比几种温标的对比 正正 常常 体体温温 为为 37  C C ，，相相当当 于于 华华氏氏 温温 度度多多 少少 度度（（98.6））？？2021/3/114 热力学温标实用时不方便热力学温标实用时不方便 1990 1990年国际温年国际温标标(ITS-90)(ITS-90)指导思想是指导思想是应尽量与热力学温标接应尽量与热力学温标接近，温度的复现性要好近，温度的复现性要好该温标有该温标有1717个定义基个定义基准点u国际实用温标：国际实用温标：2021/3/1152021/3/116 二、温度计分类二、温度计分类 Ⅰ.Ⅰ.接触式接触式2021/3/117Ⅱ.Ⅱ.非接触式非接触式2021/3/118第二节 接触式温度计 一、膨胀式温度计一、膨胀式温度计 1.1.1.1.玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计 常用水银，常用水银，200℃200℃以下可作为以下可作为精密标准温度计精密标准温度计。

1-1-玻玻璃璃温温包包；； 2-2-毛毛细细管管；；3-3-刻刻度度标标尺尺；； 4-4-膨胀室膨胀室工作液体工作液体测温范围测温范围（（℃℃））水银水银－－3030～～750750甲苯甲苯－－9090～～100100乙醇乙醇－－100100～～7575石油醚石油醚－－130130～～2525戊烷戊烷－－200200～～2020 特点：特点：精度较高，读数直观，结构简单，价格便宜精度较高，读数直观，结构简单，价格便宜 缺点：缺点：信号不能远程传输，不能用于自动测量系统信号不能远程传输，不能用于自动测量系统2021/3/1192021/3/1110 使用玻璃管液体温度计应注意使用玻璃管液体温度计应注意: : 1)1)零点漂移零点漂移: :玻璃的热胀冷缩玻璃的热胀冷缩 2)2)露出液柱的校正露出液柱的校正: : n n为露出部分液柱所占的度数为露出部分液柱所占的度数(℃);(℃);γγ为工作液体在为工作液体在玻璃中的视膨胀系数；玻璃中的视膨胀系数；t tB B为为标定时标定时标定时标定时外露部分空气温度外露部分空气温度(℃); t(℃); tA A为使用条件下外露部分空气温度为使用条件下外露部分空气温度(℃)(℃)。

全浸入式全浸入式在使用时未能全浸，式中在使用时未能全浸，式中t tB B为温度计测量为温度计测量时的示值时的示值 部分浸入式：部分浸入式：液柱只插入一定深度，外露部分处于液柱只插入一定深度，外露部分处于环境温度下，按下式修正环境温度下，按下式修正2021/3/1111 2.2.压力式温度计压力式温度计 1)1)充充气气压压力力式式，，常常用用氮氮气气测测温温范范围围为为- -8080～～550 ℃550 ℃，压力与温度接近线性关系压力与温度接近线性关系 2)2)工工质质为为低低沸沸点点液液体体，，如如氯氯甲甲烷烷、、氯氯乙乙烷烷等等，，测测量量范范围围-20-20～～200 200 ℃℃饱饱和和蒸蒸气气压压和和饱饱和和温温度度呈呈非非线线性关系，刻度不均匀性关系，刻度不均匀 3)3)工质为工质为液体液体，如水银、二甲苯、甲醇等测温范，如水银、二甲苯、甲醇等测温范围围-40-40～～200 ℃200 ℃2021/3/1112 使使用用时时，，必必须须将将温温包包全部浸入被测物质中全部浸入被测物质中 结结构构简简单单，，价价格格便便宜宜，，抗抗振振动动。

精精度度差差，，示示值值滞滞后时间长，毛细管易损坏后时间长，毛细管易损坏 检检测测内内燃燃机机油油温温或或水水温温2021/3/1113 3.3.双金属温度计双金属温度计 测量范围测量范围-60-60～～500 ℃500 ℃ 按按结结构构形形状状，，分分螺螺旋旋形形和和盘形盘形2021/3/11142021/3/1115 二、热电阻温度计二、热电阻温度计 测量精度高，响应速度快，可以测量精度高，响应速度快，可以实现远距离实现远距离测量显示和自动记录测量显示和自动记录 常用常用铂热铂热和和铜热铜热电阻 铂热：铂热：-200-200～～500 ℃500 ℃；； 铜热：铜热：-30-30～～100 ℃100 ℃2021/3/1116WZC-111/Φ12*1000mm Cu50铜铜热电阻热电阻 WZPK2-103/B级级Φ6*515mm(0-300℃)铂铂热电阻热电阻WZP2-240/A级级3线线300/150mmE(0-300℃)隔爆隔爆2021/3/1117装配式热电阻的型号含义装配式热电阻的型号含义装配式热电阻的型号含义装配式热电阻的型号含义 2021/3/1118 三、热电偶温度计三、热电偶温度计 ( (一一) )常用热电偶的材料常用热电偶的材料 1.1.1.1.铂铑铂铑铂铑铂铑10-10-10-10-铂热电偶铂热电偶铂热电偶铂热电偶 贵金属贵金属。

特点：精度高，理化性能稳定，测温特点：精度高，理化性能稳定，测温上限上限1600℃1600℃，，适于在氧化或中性气氛中使用适于在氧化或中性气氛中使用 缺点：在高温还原介质中容易被侵蚀和污染，热电缺点：在高温还原介质中容易被侵蚀和污染，热电动势较小，灵敏度低动势较小，灵敏度低 2.2.铂铑铂铑30-30-铂铑铂铑6 6热电偶热电偶 贵金属贵金属 特点：测量精度高，测温特点：测量精度高，测温上限上限1800℃1800℃，适于在氧化，适于在氧化或中性气氛中使用或中性气氛中使用 缺点：灵敏度较低、价格昂贵缺点：灵敏度较低、价格昂贵2021/3/1119 3.3.镍铬镍铬- -镍硅热电偶镍硅热电偶 贱金属贱金属 特点：价格低廉，灵敏度较高，测温重复性好，高特点：价格低廉，灵敏度较高，测温重复性好，高温下抗氧化能力强，测温温下抗氧化能力强，测温上限可达上限可达1300℃1300℃ 缺点：在还原性介质或含硫化物气氛中易被侵蚀缺点：在还原性介质或含硫化物气氛中易被侵蚀 4.4.铜铜- -康铜热电偶康铜热电偶 贱金属贱金属。

测温范围测温范围-200-200～～400℃400℃ 特点：价格低，精度高，灵敏度高特点：价格低，精度高，灵敏度高 5.5.镍铬镍铬- -康铜热电偶康铜热电偶 贱金属贱金属测温上限测温上限800 ℃800 ℃ 特点：特点：灵敏度最高，价格最便宜灵敏度最高，价格最便宜 缺点：抗氧化及抗硫化物的能力较差，适于在中缺点：抗氧化及抗硫化物的能力较差，适于在中性或还原性气氛中使用性或还原性气氛中使用2021/3/1120几种常用的我国标准型热电偶几种常用的我国标准型热电偶几种常用的我国标准型热电偶几种常用的我国标准型热电偶2021/3/1121 测量特高温度的测量特高温度的铱锗铱锗- -铱铱热电偶，热电偶，2000℃2000℃以上 测量特低温度的测量特低温度的镍铬镍铬- -金铁金铁热电偶，热电偶，2 2～～273K273K2021/3/1122钢包温度测试钢包温度测试2021/3/1123 ( (二二) )常用热电偶结构常用热电偶结构 1.1.普通工业热电偶普通工业热电偶 保护保护绝缘套管绝缘套管在测量高温时用在测量高温时用金属套管金属套管；低；低于于1000℃1000℃时用时用工业陶瓷或氧化铝工业陶瓷或氧化铝。

2021/3/1124两个两个热电极热电极2021/3/1125热电偶热电偶接点接点2021/3/1126普通普通装配型装配型热电偶的外形热电偶的外形安装螺纹安装螺纹安装法兰安装法兰2021/3/1127常见普通工业装配式热电偶的外形结构常见普通工业装配式热电偶的外形结构常见普通工业装配式热电偶的外形结构常见普通工业装配式热电偶的外形结构 2021/3/1128装配式热电偶的型号意义装配式热电偶的型号意义装配式热电偶的型号意义装配式热电偶的型号意义 2021/3/1129 2. 2.缆式热电偶缆式热电偶 单芯单芯和和双芯双芯热惯性小、热惯性小、牢固、抗振牢固、抗振 适合适合微小、狭窄场合微小、狭窄场合 缆式热电偶工作端结构缆式热电偶工作端结构(a)单芯结构；单芯结构；(b)双芯碰底型；双芯碰底型；(c)双芯不碰底型；双芯不碰底型；(d)双芯露头型；双芯露头型；(e)双芯帽型双芯帽型2021/3/1130法兰法兰缆式缆式缆式缆式热电偶可长达上热电偶可长达上百米百米薄壁金属保护套管薄壁金属保护套管( (缆式缆式) ) 2021/3/1131常见铠装热电偶的外形结构常见铠装热电偶的外形结构常见铠装热电偶的外形结构常见铠装热电偶的外形结构 2021/3/1132铠装热电偶示例铠装热电偶示例2021/3/11333.3.隔爆型热电偶隔爆型热电偶厚壁保护管厚壁保护管压铸的接线盒压铸的接线盒电缆线电缆线 接接线线盒盒采采用用压压压压铸铸铸铸而而成成的的防防爆爆结结构构，，当当接接线线盒盒内内有有放放弧弧时时，，不不会会与与外外界界环环境境的的危危险险气气体体传传爆爆。

用用于于化化学学工工业业自控系统自控系统( (易燃、易爆易燃、易爆易燃、易爆易燃、易爆等气体或蒸汽）等气体或蒸汽）2021/3/1134 4.4.4.4.薄膜热电偶薄膜热电偶薄膜热电偶薄膜热电偶 很薄可直接粘贴在被测物表面，很薄可直接粘贴在被测物表面，快速快速测表面温度测表面温度热电极为镍铬热电极为镍铬- -镍硅、铜镍硅、铜- -康铜等温度范围康铜等温度范围300℃300℃以下以下2021/3/1135热电偶的插入方式热电偶的插入方式热电偶的插入方式热电偶的插入方式 热电偶在扩大管上的安装热电偶在扩大管上的安装热电偶在扩大管上的安装热电偶在扩大管上的安装 5.5.5.5.热电偶的安装与测试热电偶的安装与测试热电偶的安装与测试热电偶的安装与测试2021/3/1136热电偶（热电阻）选用步骤流程图热电偶（热电阻）选用步骤流程图热电偶（热电阻）选用步骤流程图热电偶（热电阻）选用步骤流程图2021/3/1137 四、温度计的校验四、温度计的校验 ( (一一) )热电阻热电阻温度计的校验温度计的校验 1. 1.比较法比较法 将将标标准准温温度度计计( (水水银银、、铂铂电电阻阻) )与与被被校校热热电电阻阻温温度度计计一一起起插插入入恒恒温温源源，，在在规规定定的的几几个个温温度度点点下进行比较。

下进行比较 2 2两点法两点法 工工业业热热电电阻阻温温度度计计只只校校验验0 0℃℃时时的的R R0 0和和1O0℃1O0℃时时R R100100，并检查，并检查R R100100/R/R0 0是否符合规定是否符合规定2021/3/1138 校校验验R R100100/R/R0 0时时，，把把标标准准热热电电阻阻温温度度计计( (材材料料与与被被校校验验温温度度计计一一样样) )的的电电阻阻作作标标准准电电阻阻；；被被标标定热电阻作为未知电阻定热电阻作为未知电阻，采用，采用半桥方式半桥方式 (R(R100100/R/R0 0) )B B为标准热电阻值为标准热电阻值( (由标准查得由标准查得);); A AK K为水沸点槽内时的电桥读数为水沸点槽内时的电桥读数; ; A A0 0为冰点槽内时电桥读数为冰点槽内时电桥读数 先先在在冰冰点点槽槽内内放放置置30min30min进进行行电电桥桥平平衡衡，，然然后后在在水水沸沸点点槽槽内内放放置置30min30min再再进进行行电电桥桥平平衡衡用用下式计算下式计算R R100100/R/R0 02021/3/1139 ( (二二) )热电偶热电偶温度计的校验温度计的校验 标准铂铑标准铂铑10-10-铂热电偶进行三点铂热电偶进行三点( (金、银、锌金、银、锌凝固点温度凝固点温度) )分度；分度； 其余热电偶在下表温度点校验。

其余热电偶在下表温度点校验2021/3/1140 调节电炉温度，稳定各校验点调节电炉温度，稳定各校验点±10℃10℃内内，每个温度点，每个温度点应至少测量应至少测量4 4次2021/3/1141 五、接触式温度测量误差五、接触式温度测量误差 ( (二二) )安装误差安装误差 1.1.感温元件安装的基本要求感温元件安装的基本要求 感温元件应迎着被测介质的流向插入感温元件应迎着被测介质的流向插入( (图图a)a)，或迎着被测介质的流向斜插，或迎着被测介质的流向斜插( (图图b)b)，至少正交，至少正交( (图图c)c)，，避免形成顺流避免形成顺流2021/3/1142 不用保护管时，插入不用保护管时，插入深度深度不应小于热电偶丝不应小于热电偶丝直径的直径的5050倍倍; ; 测定液体时，插入深测定液体时，插入深度应是保护管直径的度应是保护管直径的9 9～～1212倍倍; ; 在直径小的管道上安在直径小的管道上安装感温元件时，可装感温元件时，可装置装置扩大管扩大管2021/3/1143 2.2.安装方式不同引起误差实例安装方式不同引起误差实例 a a 插入过浅，误差最大插入过浅，误差最大; ;b b 可可测得真实温度测得真实温度；； c c和和d d 介于两者之间。

介于两者之间2021/3/1144 3.3.3.3.热电偶与被测表面接触方式不同引起的误差热电偶与被测表面接触方式不同引起的误差热电偶与被测表面接触方式不同引起的误差热电偶与被测表面接触方式不同引起的误差 点接触式点接触式点接触式点接触式：：测量误差最大测量误差最大 面接触式面接触式面接触式面接触式：接点与金属薄片焊接后，与被测面接触接点与金属薄片焊接后，与被测面接触 等温线接触式等温线接触式等温线接触式等温线接触式：接点固定后沿被测表面等温线绝缘敷：接点固定后沿被测表面等温线绝缘敷设至少设至少2020倍线径的距离倍线径的距离测量误差最小测量误差最小 分立接触式分立接触式分立接触式分立接触式：两热电极分别与被测表面接触两热电极分别与被测表面接触2021/3/1145 ( (三三) )辐射引起的误差辐射引起的误差 感温元件感温元件辐射传热产生的辐射传热产生的误差误差ΔtΔtf f为为T Tk k————感温元件的热力学温度；感温元件的热力学温度；T T0 0————容器内壁的热力学温度；容器内壁的热力学温度；C C————辐射传热系数；辐射传热系数；h——h——气体向感温元件表面的传热系数。

气体向感温元件表面的传热系数u减少测量误差措施：减少测量误差措施： 采用表面光滑的保护套管采用表面光滑的保护套管，以减少辐射传热系数，以减少辐射传热系数C C；； 改善对流传热条件，以增大气体向感温元件表面的改善对流传热条件，以增大气体向感温元件表面的传热系数传热系数h h2021/3/1146 当当T Tk k→→T T0 0时，时，ΔtΔtf f→→0 0；故；故在感温元件周围应在感温元件周围应加一热容量小的薄防辐射隔离罩加一热容量小的薄防辐射隔离罩，以减小误差以减小误差2021/3/1147 ( (四四) )热传导引起的误差热传导引起的误差 保护套管顶部热量会保护套管顶部热量会流向温度较低的管壁流向温度较低的管壁，存在热，存在热传导误差传导误差ΔtΔtp pt t为被测介质温度为被测介质温度；；t t0 0为保护套管座处的管壁温度为保护套管座处的管壁温度；；L L为插入为插入深度深度；；h h为被测介质向感温元件的为被测介质向感温元件的传热系数传热系数；；λλ为感温元件材料的为感温元件材料的热传导率热传导率；；S S为感温元件为感温元件外周围外周围长长；；f f为感温元件为感温元件截面积截面积；；coshxcoshx为为x x的双曲余弦。

的双曲余弦2021/3/1148 ( (五五) )高速气流的温度测量误差高速气流的温度测量误差 感温元件的感温元件的指示值介于静温指示值介于静温T T0 0和总温和总温T T* *之间之间，称有，称有效温度效温度T Tr r ，定义恢复系数，定义恢复系数r r 因气流运动引起的温度测量误差为因气流运动引起的温度测量误差为 κ为气体的等墒指数为气体的等墒指数;Ma;Ma为气流的马赫数为气流的马赫数2021/3/1149 恢复系数越低，马赫数越高恢复系数越低，马赫数越高，测温，测温误差越大误差越大提高恢复系数提高恢复系数( (接近于接近于1)1)，可减小误差可减小误差恢复系数的测定：恢复系数的测定： 1-1-稳压箱；稳压箱； 2-2-待测热电偶待测热电偶；； 3-3-总温热电偶；总温热电偶； 4-4-总压管；总压管；5-5-压力计；压力计； 6-6-冰瓶；冰瓶； 7-7-切换开关；切换开关； 8-8-电位差计；电位差计； 9-9-喷管喷管2021/3/1150 ( (六六) )感温元件的响应感温元件的响应 接触式靠接触式靠热交换热交换热交换热交换测温，因测温，因热惯性热惯性而存在而存在时滞时滞 1)1)1)1)感温元件的热惯性感温元件的热惯性感温元件的热惯性感温元件的热惯性: : 2)2)2)2)指示仪表的机械惯性指示仪表的机械惯性指示仪表的机械惯性指示仪表的机械惯性: :当当t=t= τ时感温元件感受的温度时感温元件感受的温度T Tτ为为2021/3/1151 影响时间常数的因素影响时间常数的因素：感温元件的质量、比：感温元件的质量、比热容、插入的表面积和表面传热系数等。

感温热容、插入的表面积和表面传热系数等感温元件的质量和比热容越小，响应越快元件的质量和比热容越小，响应越快 在测量瞬时温度时必须用时间常数小的感温在测量瞬时温度时必须用时间常数小的感温元件元件2021/3/1152其他一些温度测量方法其他一些温度测量方法 示温涂料示温涂料( (变色涂料变色涂料) )装满热水后图案变得装满热水后图案变得清晰可辨清晰可辨2021/3/1153变色涂料在电脑内部温度中的示温作用变色涂料在电脑内部温度中的示温作用CPU散热风扇散热风扇低温时低温时显示蓝色显示蓝色温度升高后变为红色温度升高后变为红色2021/3/1154第三节 非接触式温度计 接触式温度计：接触式温度计：结构简单、可靠性好、测量精度高；结构简单、可靠性好、测量精度高；传感器须受被测介质腐蚀、氧化等作用传感器须受被测介质腐蚀、氧化等作用，且，且会破坏被会破坏被测温度场分布测温度场分布 非非接接触触式式：：基基于于热热辐辐射射；；不不会会破破坏坏被被测测介介质质温温度度场场，，动态响应好动态响应好适于适于非稳态非稳态热力过程测量、热力过程测量、高温测量高温测量。

2021/3/1155红外线辐射温度计外形红外线辐射温度计外形激光仅用于瞄准激光仅用于瞄准2021/3/1156热辐射基本概念热辐射基本概念 低低温温时时，，物物体体辐辐射射能能量量小小，，主主要要发发射射红红外外线线温温度度升升高高，，辐辐射射能能量量增增加加，，辐辐射射光光谱谱向向短短波波方方向移动Ø500500℃℃左右时，辐射光谱包括部分左右时，辐射光谱包括部分可见光可见光；；Ø800800 ℃ ℃时可见光大大增加，即呈现时可见光大大增加，即呈现““红热红热””；；Ø30003000 ℃℃时时，，辐辐射射光光谱谱包包括括更更多多的的短短波波成成分分，，使得物体呈现使得物体呈现““白热白热”” 辐辐射射测测温温的的基基本本原原理理：：观观察察灼灼热热物物体体表表面面的的““颜色颜色””来大致判断物体的温度来大致判断物体的温度2021/3/1157辐射能的分配：辐射能的分配：n当物体接受到辐射能量以后，根据物体本身的当物体接受到辐射能量以后，根据物体本身的性质，会发生部分能量性质，会发生部分能量吸收吸收、、透射透射和和反射反射 α―α―吸收率；吸收率；τ ―τ ―透射率；透射率；ρ ―ρ ―反射率。

反射率 Q—Q—辐射能辐射能 单位焦耳单位焦耳(J)(J)2021/3/1158物体分类：物体分类：u黑体（绝对黑体）黑体（绝对黑体）：照射到物体上的辐射能：照射到物体上的辐射能全部被吸收全部被吸收，既无反射也无透射既无反射也无透射u透明体：透明体：照射到物体上的辐射能照射到物体上的辐射能全部透射全部透射过过去，既无吸收又无反射去，既无吸收又无反射u镜体、白体：镜体、白体：照射到物体上的辐射能照射到物体上的辐射能全部反全部反射射出去镜体出去镜体————若物体表现平整光滑，反射若物体表现平整光滑，反射具有一定规律具有一定规律；绝对白体；绝对白体————若反射若反射无一定规无一定规律律2021/3/1159n在自然界中黑体、白体和透明体都是不存在的一在自然界中黑体、白体和透明体都是不存在的一般固体和液体的般固体和液体的透射率透射率ττ值很小或等于零，气体的值很小或等于零，气体的ττ值较大一般工程材料，值较大一般工程材料，ττ＝＝0 0而而α+ρα+ρ =1 =1，称，称为为灰体 n从传热学角度看，可以人为制造黑体从传热学角度看，可以人为制造黑体2021/3/1160 一、热辐射理论基础一、热辐射理论基础 由普朗克定律，绝对黑体的由普朗克定律，绝对黑体的单色辐射出射度单色辐射出射度M M0 0λ为为 c c1 1为普朗克第一辐射常量；为普朗克第一辐射常量；c c2 2普朗克第二辐普朗克第二辐射常量；射常量；λ为波长；为波长；T T为黑体的热力学温度。

为黑体的热力学温度Ø当波长当波长λ确定后，只要测定相应波长的确定后，只要测定相应波长的M M0 0 λ值，值，便可求出温度便可求出温度T T2021/3/1161 温度升高，单色辐温度升高，单色辐射出射度增加、峰值射出射度增加、峰值向短波长方向移动向短波长方向移动2021/3/1162 所有波长全部辐射出射度所有波长全部辐射出射度M M0 0的总和为的总和为 σ0 0为斯忒藩为斯忒藩- -玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数 上式为绝对黑体上式为绝对黑体全辐射全辐射定律2021/3/1163 二、单色辐射式光学高温计二、单色辐射式光学高温计 利用亮度利用亮度比较测温：温度比较测温：温度高于高于700℃会发出可会发出可见光，其见光，其单色亮度单色亮度B0 λ 与单色辐射出射度与单色辐射出射度M0 λ成成正比正比 代入维恩位移公式式，得代入维恩位移公式式，得 当当温温度度为为T Ts s黑黑体体的的亮亮度度B B 0λ与与温温度度为为T T实实际际物物体的亮度体的亮度B B λ相等时，得相等时，得2021/3/1164 T Ts s为为被被测测物物体体亮亮度度温温度度，，亮亮度度温温度度要要比比物物体体的的实实际际温温度低度低。

须须根根据据单单色色黑黑度度系系数数ελ用用上上式式修修正正或或根根据据光光学学高高温温计计修正曲线修正曲线修正2021/3/1165 单色辐射式：单色辐射式：灯丝隐灭式灯丝隐灭式和和光电光电高温计 1. 1.灯丝隐灭式光学高温计灯丝隐灭式光学高温计 精度高精度高，用，用作作基准仪器基准仪器2021/3/1166 可调电阻可调电阻7 7调整灯丝电流改变灯丝亮度调整灯丝电流改变灯丝亮度 调整目镜调整目镜4 4的位置以清晰地看到灯丝；的位置以清晰地看到灯丝；调整物调整物镜镜1 1使被测物体成像在灯丝平面上使被测物体成像在灯丝平面上2021/3/1167Ø若若灯丝亮度比被测物体的亮度低，灯丝亮度比被测物体的亮度低，则灯丝在则灯丝在背景上背景上呈现暗的弧线呈现暗的弧线( (图图a);a);Ø反之，显现出反之，显现出亮的弧线亮的弧线( (图图b);b);Ø当当亮度相等亮度相等时，灯丝时，灯丝隐灭隐灭在物像的背景里在物像的背景里(c).(c).2021/3/1168 2.2.光电高温计光电高温计 隐丝式易有隐丝式易有误差误差，且测量不连续，，且测量不连续，无法自动记录无法自动记录。

采用采用光电器件光电器件作为敏感元件感受辐射的亮度变化作为敏感元件感受辐射的亮度变化2021/3/1169Ø被测物体辐射能量被测物体辐射能量→→物镜聚焦物镜聚焦→→遮光板孔遮光板孔→→滤光片滤光片→→光电器件光电器件Ø反馈灯反馈灯→→遮光板孔遮光板孔→→光电器件遮光板前的光电器件遮光板前的调制片调制片交替打开和遮住上、下两孔交替打开和遮住上、下两孔，使被测物体和反馈灯的，使被测物体和反馈灯的辐射能量交替地投射到光电器件上辐射能量交替地投射到光电器件上2021/3/1170 当两辐射能量不相等时，光电器件就产生一个当两辐射能量不相等时，光电器件就产生一个脉冲脉冲光电流光电流I I( (与两个与两个单色辐射能量之差成比例单色辐射能量之差成比例) )，当反馈灯，当反馈灯的亮度与被测物体的亮度相等时，的亮度与被测物体的亮度相等时，I I为零u主要特点：主要特点：①①采用光器件代替人眼的观察；采用光器件代替人眼的观察；②②可可使使参参考考辐辐射射源源在在选选定定的的波波长长范范围围内内的的亮亮度度自自动动跟踪被测物体的辐射亮度；跟踪被测物体的辐射亮度；③③参参考考辐辐射射源源选选用用钨钨丝丝灯灯泡泡，，能能保保持持较较高高的的稳稳定定性性，，故具有较高的精度和连续测量的特性；故具有较高的精度和连续测量的特性；④④设计了手动值修正环节，可显示物体的真实温度；设计了手动值修正环节，可显示物体的真实温度；⑤⑤采用新型光敏元件，测量范围宽采用新型光敏元件，测量范围宽(200(200～～16001600℃℃) )。

2021/3/1171 三、全辐射高温计三、全辐射高温计 根据绝对黑体全辐射定律，根据绝对黑体全辐射定律，基准温度基准温度T T1 1的黑体辐射的黑体辐射出射度出射度(M(M0 0) )1 1与与未知温度未知温度T Ts s的黑体辐射出射度的黑体辐射出射度M M0 0关系关系 温度为温度为T T T T的物体全辐射出射度的物体全辐射出射度M M等于等于温度为温度为T Ts s的绝对的绝对黑体全辐射出射度黑体全辐射出射度M M0 0时，温度时，温度T Ts s为被测物体的辐射温度为被测物体的辐射温度发射率发射率ε =M/M=M/M0 0 2021/3/1172 所有波长全辐射能所有波长全辐射能→→物镜聚焦物镜聚焦→→光阑光阑→→热电堆热电堆( (多多只微型热电偶串连只微型热电偶串连) )由目镜观察瞄准物体由目镜观察瞄准物体2021/3/1173 适适于于环环境境条条件件恶恶劣劣的的工工业业现现场场中中使使用用，，如如烟烟雾雾、、水水蒸蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现场气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现场红色红色黄色黄色 四、比色高温计四、比色高温计2021/3/1174比色温度计比色温度计2021/3/1175 维恩定律：维恩定律：维恩定律：维恩定律：波长波长λ1和和λ2的亮度比值随温度而变化，的亮度比值随温度而变化，测量亮度比确定黑体的温度，比色温度测量亮度比确定黑体的温度，比色温度T Ts s 测得两个波长下的亮度比测得两个波长下的亮度比B B0 0λ1和和B B0 0λ2 ，可求出，可求出T Ts s。

物体实际温度和比色温度的关系为物体实际温度和比色温度的关系为2021/3/1176 1.1.单通道光电比色高温计单通道光电比色高温计 被测物体辐射能被测物体辐射能→→物镜组物镜组1 1聚焦聚焦→→通孔成像镜通孔成像镜2 2→→硅硅光电池光电池5 5同步电机同步电机4 4带动调制盘带动调制盘3 3转动，盘上两种不同转动，盘上两种不同颜色滤光片，交替通过两种波长的光，使接收器颜色滤光片，交替通过两种波长的光，使接收器5 5输出输出两个相应的电信号两个相应的电信号2021/3/1177 2.2.双通道比色高温计双通道比色高温计 分光镜分光镜7 7把辐射能分成不同波长两路：把辐射能分成不同波长两路： 红外光红外光透过分光镜透过分光镜7 7投射到投射到硅光电池硅光电池6 6上上; ; 可见光可见光被分光镜被分光镜7 7反射到反射到硅光电池硅光电池1010上 利用两个硅光电池输出信号的差值，求得被测物体利用两个硅光电池输出信号的差值，求得被测物体的比色温度的比色温度2021/3/1178测温仪表选用的基本原则测温仪表选用的基本原则 仪表精度仪表精度/ /范围范围全量程全量程3030％～％～7070％，％，最高不得超过最高不得超过90% 90% 接触式测温接触式测温 细小细小/ /运动物体测温运动物体测温 辐射高温计辐射高温计热电偶、热电热电偶、热电阻阻 光学高温计光学高温计辐射高温计辐射高温计光电高温计光电高温计比色高温计比色高温计现场接触式测温现场接触式测温 现场环境条件现场环境条件 玻璃温度计玻璃温度计压力式温度计压力式温度计双金属温度计双金属温度计半导体温度计半导体温度计高精度高精度/ /无振无振集中集中/ /指示清晰指示清晰有振有振/ /指示清晰指示清晰 间断表面温度间断表面温度2021/3/1179个人观点供参考，欢迎讨论。