第十章溫度測量-資料下載頁
2025-08-01 13:32本頁面
【正文】 比 。 0 ()MT04424()()TTM T TM T TTW m KT????????????8對 于 非 黑 體 的 一 般 物 體 ：式 中 ：為 溫 度 為 時 全 波 長 范 圍 的 材 料 發(fā) 射 率 ， 也 稱 為 黑 度 系 數(shù) ；為 斯 忒 潘 － 玻 耳 茲 曼 常 數(shù) ； ＝ 5 . 6 7 0 3 2 1 0為 物 體 的 熱 力 學 溫 度輻射式溫度計測溫的理論根據(jù)。 61 （三）普朗克定律（單色輻射強度定律） 1511520 )1()1(2)( 2 ???? ???? TCTkhceCehcTM ??? ???式中， c― 光速； h― 普朗克常數(shù)， 1034Js； k― 波爾茲曼常數(shù)， 1023J/K； C1― 第一輻射常數(shù)， 1016Wm2； C2― 第二輻射常數(shù)， 1012mK； T― 絕對溫度。 溫度為 T的單位面積元的 絕對黑體 ，在半球面方向所輻射的波長為 λ 的輻射出射度為 描述輻射能量在各波長上的分布關(guān)系 也可以用輻射亮度來表示 ： 00 ()() MTLT ?? ??62 （四）維恩位移定律 最大輻射波長與溫度的關(guān)系 熱輻射光譜中包含著各種波長 ， 從實驗可知 ， 物體峰值輻射波長 與物體自身的絕對溫度 T成以下關(guān)系 2897m T m K????m?63 溫度升高： 單色輻射強度隨溫度升高而增加； 總輻射能量增加； 峰值波長減小 。 每一條曲線下的面積表示該溫度下物體輻射能量的總和 ， 與溫度的四次方成正比 。 64 二、輻射溫度計 （一）全輻射溫度計 利用物體的溫度與總輻射出射度的關(guān)系來測量溫度的 。 根據(jù)斯忒潘一玻耳茲曼定律總輻射出射度為： 0404()()M T TMTT????65 采用敏感元件測量出輻射功率的大小，就可以測量出被測對象的溫度； 主要由光學系統(tǒng)、輻射接收器、測量儀表和輔助裝置組成； 可用于測量 50～ 20220C的高溫； 對物體黑度系數(shù)的估計偏差會給儀表帶來誤差； 環(huán)境溫度的變化也會使儀表產(chǎn)生誤差。 二、輻射溫度計 66 被測物與儀表之間的距離要滿足距離系數(shù)要求： L/D（ 傳感器前端面到被測對象表面的距離與被測對象的有效直徑之比 ） 進行正確瞄準 ， 使目標的像充滿接收器 ， 不能偏離 ， 否則也會產(chǎn)生誤差 。 67 應(yīng)該注意： 儀表是以絕對黑體輻射功率與溫度的關(guān)系分度的，而實際使用時，被測物體并不是黑體，這樣測出的溫度自然要低于被測物體的實際溫度。這個溫度被稱為 “ 輻射溫度 ” 。 T和 TF分別為物體的 真實溫度 和 輻射溫度 ； ?T為溫度 T時物體全輻射的發(fā)射率。因為非黑體 εT1，則 TFT 4441TFFTTTTT? ? ????68 (二 )部分輻射溫度計 為提高儀表的靈敏度 ， 熱敏元件不采用熱電堆 ， 而采用光電池 、 光敏電阻以及其它的一些 探測元件 ， 這些元件和熱電堆相比具有光譜選擇性 ， 它們 僅能對某一波長范圍的光譜產(chǎn)生效應(yīng) 。 因此它們對測量的要求是 ， 只能使工作光譜僅限于一定的光譜范圍內(nèi) 。 我們稱此類輻射溫度計為部分輻射溫度計 。 69 三、亮度溫度計 燈絲隱滅式光學溫度計 光電亮度溫度計：用光敏元件代替人眼，實現(xiàn)自動測量 。 亮度溫度計是利用物體在不同溫度下輻射的單色光亮度不同原理而測溫的。 211lnTLLTT T CTT????????為 亮 度 溫 度為 溫 度 為 時 ， 波 長 的 單 色 發(fā) 射 率根據(jù)普朗克定律： 70 燈絲隱滅式光學溫度計（示意圖） 優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單 ， 使用方便 ， 測溫范圍廣 （ 700~3200℃ ） ，一般可滿足工業(yè)測溫的準確度要求 。 缺點： 人眼觀察 ， 并需用手動平衡 ， 因此不能實現(xiàn)快速 測量和自動記錄 ， 且測量結(jié)果帶有主觀性 。 將物體輻射的單色亮度和儀表內(nèi)部的高溫燈泡燈絲亮度比較 。利用調(diào)節(jié)電阻來改變高溫燈泡的工作電流 ， 當燈絲的亮度與被測物體的亮度一致時 ， 燈泡的亮度就代表了被測物體的亮度溫度 。 71 四、顏色溫度計 顏色溫度計：通過兩個光譜能量比的方法測量溫度 ， 所以也稱為比色溫度計 。 用這種方法測量非黑體溫度時得到的 “ 顏色溫度 ” ： 絕對黑體輻射的兩個波長 和 的亮度比等于非黑體的相應(yīng)亮度變化時 ， 絕對黑體的溫度就稱為這個非黑體的顏色溫度 TC。 1? 2?注意： 根據(jù)熱輻射體的光譜發(fā)射率與波長的關(guān)系特性，顏色溫度可以小于、等于或大于真實溫度。 )11(ln1121221?????????CTTTTC72 紅外光硅光電池 10 可見光硅光電池 8 量程為 800~2022℃ ，精度為 ％ 優(yōu)點：準確度高，反應(yīng)速度快，測量范圍寬，測量溫度更接近真實溫度。
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