比色溫度計(jì)的測(cè)量原理及特點(diǎn)

發(fā)布：2018-12-18 | 點(diǎn)擊：人次

摘要：比色溫度計(jì)的測(cè)量原理及特點(diǎn)資訊由優(yōu)秀的流量計(jì)、流量?jī)x生產(chǎn)報(bào)價(jià)廠家為您提供。比色高溫計(jì)的靈敏度高、響應(yīng)快，可觀測(cè)小目標(biāo)，測(cè)暈準(zhǔn)確度高。用比色高溫計(jì)測(cè)得的溫度較光學(xué)高溫計(jì)、全輻射高溫計(jì)更接近于真實(shí)溫度?？捎糜跍y(cè)量鐵水、鋼水和熔渣等物質(zhì)的溫。更多的流量計(jì)廠家選型號(hào)價(jià)格報(bào)價(jià)歡迎您來(lái)電咨詢(xún)，下面是比色溫度計(jì)的測(cè)量原理及特點(diǎn)文章詳情。

比色高溫計(jì)的靈敏度高、響應(yīng)快，可觀測(cè)小目標(biāo)，測(cè)暈準(zhǔn)確度高。用比色高溫計(jì)測(cè)得的溫度較光學(xué)高溫計(jì)、全輻射高溫計(jì)更接近于真實(shí)溫度?？捎糜跍y(cè)量鐵水、鋼水和熔渣等物質(zhì)的溫度0

1.比色高溫計(jì)的測(cè)溫原理及特點(diǎn).

根據(jù)維恩位移定律可知，當(dāng)物體溫度發(fā)生變化時(shí)，其單色輻射功率的zui大值向波長(zhǎng)增加或減小的方向移動(dòng)，使在波長(zhǎng)Ai和人2下的亮度比發(fā)生變化，測(cè)得亮度比的變化便可測(cè)得相應(yīng)的溫度

具有相同溫度的不同物體在波長(zhǎng)A!和；12下的亮度.比不同，所以比色高溫計(jì)也是用黑體刻度的。

現(xiàn)在引人比色溫度的概念。當(dāng)溫度為r的實(shí)際物體，在兩波長(zhǎng)a,和人2下的亮度比與溫度為T(mén)s的黑體在上述兩波長(zhǎng)下的亮度比相等時(shí)，則稱(chēng)rs為該物體的比色溫度|按此規(guī)定，可得71與：Ts之間的關(guān)系為式中，?分別是波長(zhǎng)和a2下的單色發(fā)射率；c2為普朗克第_常數(shù)。

比色高溫計(jì)所指示的就是物體的比色溫度，要求得真實(shí)溫度還必須通過(guò)式（2-29)進(jìn)行修正歡由式（2_29)可知比色高溫計(jì)有如下特點(diǎn)：

1)比色溫度可小于、等于或大于真實(shí)溫度。_eAi=~2，即被測(cè)物體為灰體時(shí)，比色溫度就等于被測(cè)物體的真實(shí)溫度，這是比色高溫計(jì)的zui大優(yōu)點(diǎn)士例如：嚴(yán)重氧化的鋼鐵表面-般可近似看做灰體，這時(shí)儀表的示值即比色溫度，可認(rèn)為近似等于被測(cè)物體的真實(shí)溫度，而不需修正。

2)雖然實(shí)際物體的e值和~值變化較大，但同一物體的^^和^夂的比值變化較小。因此，比色溫度與真實(shí)溫度之差要比亮度溫度、輻射溫度與真實(shí)溫度之羞小得多，測(cè)量準(zhǔn)確度高屬

3)光路中的水蒸氣、二氧化碳和塵埃等對(duì)波長(zhǎng)和A2下的單色輻射能都有吸收，盡管吸收樣，但對(duì)單色輻射功率的比值（亮度比）影響較小為因此比色高溫計(jì)可在惡劣環(huán)境中使用

2.比色高溫計(jì)的結(jié)構(gòu)

比色高溫計(jì)按其結(jié)構(gòu)可分為單通道式和雙通道式兩種。丨下面以wds—n型比色高溫計(jì)務(wù)例，介紹雙通道式比色高溫計(jì)的結(jié)構(gòu)原理。它采用兩個(gè)光電器件（硅光電池）分別接收兩種不同波長(zhǎng)的單色輻射功率廠其光路系統(tǒng)如圖2_61所示p被測(cè)對(duì)象的輻射能經(jīng)物鏡4聚焦于通孔反射鏡5，由透鏡6形成平行光投射到分光鏡7上。分光鏡使長(zhǎng)波（紅外）部分透過(guò)，而將短波（或可見(jiàn)光）部分反射。長(zhǎng)波部分與短波部分分別由帶有紅外濾光片和可見(jiàn)光濾光片的硅光電池8、9所吸收，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸至測(cè)暈電路。通孔反射鏡邊緣鍍絡(luò)拋光，除開(kāi)口處外，其他部分均能將人射光反射到反射鏡1,再經(jīng)倒像鏡2、目鏡3供人眼貓雙通道式比色高溫計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但兩個(gè)硅光電池要保持特性|致且不發(fā)生時(shí)變是比棚細(xì)

輻射測(cè)溫在:i程測(cè)溫中占有很重要的地位I但如前所述，大部分輻射溫度計(jì)都不能測(cè)得真實(shí)溫度I如欲求得真實(shí)溫度，必須通過(guò)被測(cè)表面發(fā)射率進(jìn)行修正。但發(fā)射率很難測(cè)準(zhǔn)，這就給修正造成了很大困難j而用前置反射器輻射溫度計(jì)測(cè)溫時(shí)，可基本_消除發(fā)射率的影響為只要被測(cè)表面的發(fā)射率大于0.6(無(wú)需知道確切值）就可直接測(cè)得真實(shí)溫度’而不需進(jìn)行任何修正。

前置反射器輻射溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖2_62所示，被測(cè)對(duì)象6表面與半球反射器5組成密閉空腔，從被測(cè)對(duì)象表面輻射出的能量經(jīng)反射器內(nèi)表面的多次反射后，經(jīng)過(guò)透鏡4聚集從反

射器頂部的小孔2照射到熱電堆1上。這樣，熱電堆接收到的輻射非常接近于被測(cè)物體同溫度下的黑體輻射，此時(shí)黑體刻度儀表的示值即為被測(cè)物體的真實(shí)溫度

如果反射器內(nèi)表面玷污將產(chǎn)^測(cè)量誤暴，因此必須經(jīng)常保持內(nèi)表面清潔。另外，該儀器只適用于間斷測(cè)—不能連續(xù)測(cè)溫。

1.非接觸式測(cè)溫的干擾分析

輻射溫度計(jì)在測(cè)溫過(guò)程中，常常會(huì)受到外界的干擾這些干擾大致可分為光路中的干擾、外來(lái)光.擾以及黑度變化干擾等幾類(lèi)此外，在輻射溫度計(jì)本體的信號(hào)變換和處理過(guò)程中不可避免地還會(huì)出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)、溫度變化和電磁等方面的干擾。下面只討論前胃種干擾。

(1)光路中的干擾，般把被測(cè)表面與輻射溫度計(jì)之間在測(cè)量上所必須通過(guò)的路徑稱(chēng)為光路。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行輻射測(cè)溫時(shí)，周?chē)h(huán)境中經(jīng)常存在著濃度不定的多原子氣體，如水蒸氣、二氧化碳和臭氧等。這些氣體對(duì)輻射能的吸收是有選擇性的，即對(duì)某些波長(zhǎng)下的輻射能有吸收能力，而對(duì)另一些波長(zhǎng)下的輻射能則是透明的_

由于光路中的這些氣體介質(zhì)對(duì)來(lái)自被測(cè)物體的輻射能有選擇性的吸收，從而減弱了人射到輻射溫度計(jì)中的能量，造成測(cè)量誤差。若光路中存在的吸收氣體越多，溫度計(jì)與被測(cè)表面之間的距離越遠(yuǎn)，被測(cè)物體發(fā)_出的輻射能被衰減的就越多，誤差也就越大。

表示出水蒸氣、二氧化碳和臭氧的吸收帶及吸收帶的疊加結(jié)果|在波長(zhǎng)為1.8~2.8(xm、3.0~5.5(xm和8~14(xm三個(gè)波段內(nèi)輻射能被吸收的較少，稱(chēng)為大氣窗口一些輻射溫度計(jì)的工作波長(zhǎng)都選擇在這三個(gè)大錢(qián)窗口的某一波段上，以減少光路中吸收性氣體對(duì)輻射能的吸收，減少測(cè)量誤差。

若被測(cè)表面上停有水膜或在光路中有水蒸氣存在，經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，用工作波

長(zhǎng)較短的輻射溫度計(jì)來(lái)測(cè)量可減少測(cè)量誤差，如用硅光電池光電高溫計(jì)等。

另外，由于光路中懸浮著的塵埃對(duì)輻射能的散射和無(wú)選擇性的吸收，同樣會(huì)減弱人射到溫度計(jì).的輻射能，從而造成測(cè)量誤差。在必要時(shí)，對(duì)于光路中的水膜、水蒸氣和塵?？捎们鍧?、干燥的壓縮空氣進(jìn)行吹掃。

(2)外來(lái)光干擾在用輻射溫度計(jì)測(cè)量物體表面溫度時(shí)，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)往往還存在作為輻射源的其他一些物體，也向外輻射能量。這些達(dá)到被測(cè)物體表面上的能量，一部分被吸收，另一部分被反射出去而混人測(cè)量光中，混人到測(cè)量光的這部分光就是所謂的外來(lái)光干擾，如圖2-64所示，這樣就給_量帶來(lái)了誤差。被測(cè)表面黑度越小，外部光源溫度越高，則這個(gè)誤差也就越大。

為防止外來(lái)光干擾，減小測(cè)量誤差，在可能的條件下，可用改變測(cè)量方向的方法來(lái)躲過(guò)外來(lái)光（包括晝光）照射到被測(cè)表面上碧但對(duì)于一些固定的難以避免的外部光源，應(yīng)設(shè)置遮蔽裝置，為防止遮蔽裝置內(nèi)表面與被測(cè)表面之間發(fā)生多次反射，遮蔽裝置的內(nèi)表面輯涂黑。遮蔽裝置在可能的情況下應(yīng)盡量靠近被測(cè)表面有時(shí)為防止遮蔽裝置本身溫度過(guò)高而成為新的外部光源，擎采用空氣或水等對(duì)其進(jìn)行冷卻，以降低它的輻射。

(3)黑度變化的影響一般輻射溫度計(jì)用黑體溫度刻度。但實(shí)際被測(cè)物體往往都是非黑體’并且黑度《和都不是常數(shù)，隨著許多因素（如波長(zhǎng)、表面狀態(tài)及溫度等）的變化’這種變化有時(shí)是很大的，這給測(cè)量帶來(lái)很不利的影響|為消除或減小由于黑度變化產(chǎn)生的測(cè)量誤差，可采取以下措施：

1)在被測(cè)表面上涂巳知黑度的涂料。涂涂料時(shí)先將被測(cè)表面磨粗，.分幾次涂，但不宜過(guò)厚，否則會(huì)因?yàn)闊醾鲗?dǎo)而產(chǎn)生測(cè)量誤差|這種方法zui高適用溫度為

2)人為創(chuàng)造黑體輻射的條件。如在允許的條件下，在被測(cè)表面上開(kāi)一小圓孔只要圓

孔內(nèi)壁溫度基本均勻，就形成了,個(gè)黑體空腔。在測(cè)量爐膛或熔融金屬溫度時(shí)，可插入一根細(xì)長(zhǎng)而有底的陶瓷管，在充分受熱后，從管口#進(jìn)去，管底就是近似黑體了。如圖2-66所示,用輻射溫度計(jì)對(duì)準(zhǔn)小孔或陶瓷管底部，可測(cè)得物體的真實(shí)溫度_

3)利用前置反射器輻射溫度計(jì)來(lái)測(cè)真實(shí)溫度。如前所述，在不需知道被測(cè)表面黑度值（但需大于0.6)的情況下，應(yīng)用這種溫度計(jì)即可測(cè)得物體的真實(shí)溫度。

4)減小由于黑度變化產(chǎn)生的測(cè)量誤差。溫度相同的實(shí)際物體表面，由于該表面上的黑度各處都不相同，所以輻射溫度計(jì)的輸出就會(huì)發(fā)生變化。在實(shí)際應(yīng)用中通常利用過(guò)去測(cè)的平均黑度值進(jìn)行修正，而對(duì)其變化部分并沒(méi)有給予考慮&為了減小由黑度變化所產(chǎn)生的測(cè)量誤差，采用工作波長(zhǎng)較短的輻射溫度計(jì)測(cè)量效果較好。2.熱軋帶鋼表面溫度的測(cè)量

在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，輻射測(cè)溫儀表的抗干擾能力和可靠性都不是很高，因而限制了它的廣泛應(yīng)用。近些年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，輻射測(cè)溫儀表的性能和可靠性有了很大改善，出現(xiàn)了各種高性能的輻射測(cè)溫儀表，因此它在工業(yè)（特別是冶金工業(yè)）中的應(yīng)用在逐年增加。這里以冶金3：業(yè)生產(chǎn)中的熱乳帶鋼表面的溫度測(cè)量為例，簡(jiǎn)介輻射測(cè)溫儀表的應(yīng)用。

用輻射溫度計(jì)測(cè)熱軋帶鋼表面溫度的方法已被廣泛采用。如圖2-67所示，從zui初加熱爐出來(lái)的鋼坯zui后到卷取機(jī)之前的整個(gè)軋制線如加熱爐出口、粗軋機(jī)的人口和出口、精軋機(jī)的人口和出口以及在卷取機(jī)前都設(shè)有輻射溫度計(jì)，用以測(cè)量各階段帶鋼的表面溫度。用此溫度信號(hào)來(lái)控制軋制速度、軋輥壓力和冷卻水流筆等。從輻射測(cè)溫的角度來(lái)觀察熱軋帶鋼生產(chǎn)有如下特點(diǎn)：

1)乳制速度高，每分鐘超過(guò)lOOOmj為了能正確地測(cè)量出帶鋼長(zhǎng)度方向上的溫度分布，需要選擇響應(yīng)速度快的輻射溫度計(jì)。

2)在整個(gè)軋制過(guò)程中，被軋制材料溫度變化很大，一般為500~1300t。

3)由于乳制和冷卻多次反復(fù)進(jìn)行，所以被軋材料的黑度經(jīng)常變化，周?chē)乃魵鉂舛却蠖乙步?jīng)常變化。

4)帶鋼表面某些局部經(jīng)常有水膜，而且水膜的大小和地點(diǎn)變化無(wú)常，也常有鱗片狀的銹、渣和灰塵附著在帶鋼的表面。

分析上述測(cè)溫條件和特點(diǎn)以后，就要考慮選擇適當(dāng)?shù)妮椛錅囟扔?jì)|由I*硅光電池光電高溫計(jì)的響應(yīng)速度快，工作波長(zhǎng)在lpm左右，在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)既躲過(guò)了水蒸氣的主要吸收峰，而且水膜透過(guò)率也高，還可減小由于黑度變化和光路中吸收介質(zhì)所產(chǎn)生的測(cè)量誤差，因此，測(cè)量帶鋼表面溫度的儀表大多選用硅光電池光電高溫計(jì)。但是這類(lèi)儀#容易受太陽(yáng)、鎢絲燈等外來(lái)光干擾，在安裝上應(yīng)予以注意。,^

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