華北電力大學(xué)測(cè)量?jī)x表-第三章溫度測(cè)量2熱電阻3(編輯修改稿)
2025-01-19 16:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 來(lái)的測(cè)量誤差。 各種測(cè)溫管裝置方案的測(cè)量誤差比較 溫度計(jì)安裝在蒸汽管道不同位置上測(cè)溫的情況。該管道內(nèi)徑是 100毫米，汽壓 3MPa，汽溫為 386℃ ，流速為 30～ 35米／秒。 熱套式熱電偶1熱套式熱電偶； 2充滿(mǎn)介質(zhì)的熱套； 3保溫層； 4安裝插座二、 壁面溫度測(cè)量采用熱電偶來(lái)測(cè)量固體表面溫度（ a）點(diǎn)接觸 （ 2）面接觸 （ 3）等溫線(xiàn)接觸 （ 4）分立接觸? 測(cè)量誤差不僅僅與熱電偶測(cè)量端的接觸形式有關(guān)，而且與被測(cè)面的導(dǎo)熱能力有關(guān)，如被測(cè)固體表面為玻璃、陶瓷等，它們的導(dǎo)熱性能差，這時(shí)采用（ a）接觸形式，則誤差很大，而采用（ b）接觸形式則誤差大大減小，這是因?yàn)榻饘倨瑢?dǎo)熱性能好，當(dāng)金屬片有比較大的面積時(shí)，導(dǎo)走相同的熱量所需要的溫度差會(huì)大大減小，使熱電偶測(cè)量端溫度不致降低太多。? 如果熱電極的直徑粗，則散失熱量多，測(cè)量端溫度改變就大；直徑細(xì)，向外散失熱量少，測(cè)量端溫度改變就小。如果壁面上方氣流的速度增大，則熱電極散失熱量就多，測(cè)量端溫度改變就大；反之，也就小些。當(dāng)測(cè)量管壁表面溫度時(shí)，管壁厚度增加，則溫度誤差就小，這是由于熱電極向外導(dǎo)走熱量，很快就由管壁的其他部分補(bǔ)充了，因而測(cè)溫誤差就減小。 測(cè)量壁面溫度時(shí)要優(yōu)先考慮以下情況 :? 在強(qiáng)度允許的條件下，盡量采用直徑小、導(dǎo)熱系數(shù)低的熱電偶；? 優(yōu)先考慮等溫線(xiàn)敷設(shè)；? 被測(cè)材料為非良導(dǎo)熱體，可用面接觸方式；? 如被測(cè)材料允許，表面開(kāi)槽敷設(shè)對(duì)提高測(cè)量精度更為有利。 三、 高溫氣體溫度測(cè)量減小誤差的方式（ 1）加防輻射隔離罩；（ 2）減小測(cè)溫管的總輻射發(fā)射率；（ 3）采用雙熱電偶測(cè)溫，通過(guò)計(jì)算消除誤差；（ 4）采用抽氣熱電偶。 第五節(jié) 非接觸式測(cè)溫儀表 非接觸式測(cè)溫儀表的任何部分都不與被測(cè)對(duì)象接觸，它通過(guò)測(cè)量物體的輻射能或與輻射能有關(guān)的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，因此又稱(chēng)為輻射式測(cè)溫儀表。 特點(diǎn)： 不存在因接觸傳熱而產(chǎn)生的測(cè)溫傳熱誤差；理論上講，測(cè)溫上限不受測(cè)溫傳感器材料的限制，可高達(dá) 2023℃ 以上；動(dòng)態(tài)性能好，反應(yīng)快等 ,可測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的溫度。因低溫下物體的輻射能力很弱，因此輻射式儀表多用來(lái)測(cè) 700℃ 以上的高溫。但用紅外測(cè)量?jī)x表，也可測(cè)低達(dá) 100℃ 左右的溫度。一、輻射測(cè)溫的基本原理 ? 輻射 ? 熱輻射 ? 輻射出射度 指物體單位表面積在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)射的全部波長(zhǎng)范圍的輻射能量的總和，并以符號(hào) M表示。 ? 光譜輻射出射度 物體單位表面積單位時(shí)間內(nèi)在波長(zhǎng)λ 處的 dλ 波段內(nèi)所輻射的能量為 dM，則把 稱(chēng)為 物體在波長(zhǎng) λ 處的光譜輻射出射度（又稱(chēng)單色輻射出射度）。 ? 黑體、白體、透體、黑度（發(fā)射率） 輻射溫度探測(cè)器所能接收的熱輻射波段約為 ～40181。m，屬于可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)范圍。 輻射出射度 M與光譜輻射出射度 Mλ 之間存在如下關(guān)系： (1)普朗克公式定律 普朗克定律給出了 全輻射體 的光譜輻射出射度與溫度的關(guān)系，這是光學(xué)高溫計(jì)和光電高溫計(jì)等的理論基礎(chǔ)。 在溫度 T＜ 3000K和可見(jiàn)光波長(zhǎng)（波長(zhǎng) λ 較?。┓秶摴娇梢院?jiǎn)化成維恩公式 對(duì)實(shí)際物體式中 M—— 實(shí)際物體的光譜輻射出射度； ε λ —— 實(shí)際物體在波長(zhǎng) λ 下的光譜發(fā)射率（光譜黑度）。 （ 2）斯忒藩一玻爾茲曼定律 可見(jiàn)，全輻射體的輻射出射度 M0 是溫度的單值函數(shù)，二者一一對(duì)應(yīng)，這是輻射高溫計(jì)的理論依據(jù)。 實(shí)際物體的全輻射出射度為 M＝ εM 0＝ εσT 4 式中 M—— 實(shí)際物體的全輻射出射度； ε—— 實(shí)際物體的全輻射發(fā)射率（發(fā)射率）。 實(shí)際物體的光譜發(fā)射率 ε λ 和發(fā)射率 ε 均小于 1，各種物體的 ε λ 和 ε 值一般只能通過(guò)實(shí)測(cè)求得。 3. 輻射測(cè)溫的常用方法 輻射測(cè)溫一般有下面三種方法： （ 1）亮度測(cè)溫 它是通過(guò)測(cè)量目標(biāo)在某一波段的輻射亮度來(lái)獲得目標(biāo)的溫度。按這種方法工作的測(cè)溫儀表稱(chēng)為亮度測(cè)溫儀，它所測(cè)出的溫度是目標(biāo)的亮度溫度。 （ 2）全輻射測(cè)溫 它是通過(guò)測(cè)量物體發(fā)出的全輻射能量（ =0～ ∞ ）來(lái)測(cè)量物體的溫度。按這種方法工作的測(cè)溫儀表稱(chēng)為輻射測(cè)溫儀，它所測(cè)出的是目標(biāo)的輻射溫度，在數(shù)值上它完全遵從斯忒藩 玻耳茲曼定律的四次方關(guān)系。 （ 3）比色測(cè)溫 所謂比色測(cè)溫，就是利用兩組（或多組）帶寬很窄的不同單色濾光片，搜集兩個(gè)（或多個(gè)）相近波段內(nèi)的輻射能量，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后在電路上進(jìn)行比較，由此比值確定目標(biāo)溫度。按這種方法工作的測(cè)溫儀表稱(chēng)為比色測(cè)溫儀，它所測(cè)出的是目標(biāo)的比色溫度。 二、光學(xué)高溫計(jì) 1. 理論依據(jù)： 普朗克定律。 在可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍（ ～ ）內(nèi)，高溫物體的熱輻射以光的形式表現(xiàn)出來(lái)，輻射的強(qiáng)度與光的亮度之間有一定的關(guān)系。在某一波長(zhǎng)下的光譜輻射亮度（又稱(chēng)單色亮度）與同一波長(zhǎng)下的光譜輻射出射度成正比。對(duì)全輻射體其關(guān)系為 對(duì)實(shí)際物體有 結(jié)論：在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的某一波長(zhǎng)下，對(duì)一個(gè)確定的物體（可近似認(rèn)為已固定不變），其光譜輻射亮度（即單色亮度）與溫度之間存在單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用這個(gè)性質(zhì)即可測(cè)溫。 但直接測(cè)光譜輻射亮度較難實(shí)現(xiàn)，光學(xué)高溫計(jì)采用了的亮度比較的方法。 2. 結(jié)構(gòu) 國(guó)產(chǎn) WGGZ型光學(xué)高溫計(jì)是一種使用較廣的隱絲式光學(xué)高溫計(jì)。 由光學(xué)系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)兩部分組成。 光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡、目鏡、燈泡、紅色濾光片、灰色吸收玻璃等。 電氣系統(tǒng)包括燈泡、電源、調(diào)整電阻及測(cè)量線(xiàn)路。 l一物鏡； 2— 灰色吸收玻璃； 3一燈泡； 4一目鏡；
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