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红外测温方法的工作原理及测温自己总结的
22页1、红外测温方法的工作原理及测温(自己总结的)红外测温方法的工作原理及测温仪(北京化工大学信息科学及技术学院) 摘要:本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理,从发射率、 距离系数、环境等几个方面,探讨和分析了测温误差的原因,以及基于红 外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择 及应用简要的说明。关键词:黑体辐射、红外测温仪、温度测量Infrared Thermometer and the working principle of InfraredTemperature measurement(College of Science and Technology,Beijing University of Chemical Technology)Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main fa
2、ctors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment. Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application.Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement0 引言在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在, 就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 751 OOum的 红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热 程度的一个物理量,是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数,许多 生
3、产工艺过程均要求对温度进行监视和控制,特别是在化工、食品等行业 生产过程中,温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接 触式测温仪表如热电偶、热电阻等,因要及被测物质进行充分的热交换, 需经过一定的时间后才能达到热平衡,存在着测温的延迟现象,故在连续 生产质量检验中存在一定的使用局限。目前,红外温度仪因具有使用方便, 反应速度快,灵敏度高,测温范围广,可实现在线非接触连续测量等众多 优点,正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点,其 中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。表1常用测温方法对比测温方法温度传感器测温范围(C)精度()接触式热电偶-20018000.2 1.0热电阻-503000.1 0.5非接触式红外测温-5033001其它示温材料-35200011 红外测温仪的工作原理及特点1.1 黑体辐射及红外测温原理一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能 量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布及它的表面温度有 着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能 准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温
4、所依据的客观基础。黑体辐射定律:黑体是一种理想化的辐射体,它吸收所有波长的辐射 能量,没有能量的反射和透过,其表面的发射率为1,其它的物质反射系 数小于1,称为灰体。应该指出,自然界中并不存在真正的黑体,但是为 了弄清和获得红外辐射分布规律,在理论研究中必须选择合适的模型,这 就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型,从而导出了普朗克黑体辐 射的定律,即以波长表示的黑体光谱辐射度,这是一切红外辐射理论的出 发点,故称黑体辐射定律。由于黑体的光谱辐射功率Pb(入T)及绝对温度T之间满足普朗克定理:P (尢 T )=5bexp cX T - 1其中,Pb(入T)黑体的辐射出射度;入一波长;T绝对温度;cl、c2辐射常数。式(1)说明在绝对温度T下,波长入处单位面积上黑体的辐射功率为也是单波段红外测温仪的设计依据。(2)随着温度升高,辐射峰值向短波方向移动(向左),并满足维恩位移定 理T*入m二2897.8 um*K,峰值处的波长入m及绝对温度T成反比,虚 线为入m处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波 处,低温测温仪多工作在长波处。(3)辐射能量随温度的变化率,短波处比长
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