比色温度计的测温原理

  仪器网 ·  2012-07-14 23:41  ·  36141 次点击
通过测量被测物体在两个不同指定波长下的光谱辐射亮度之比来实现测温的仪表,被称作比色温度计或颜色温度计。因为实际物体的光谱发射率E入受环境的影响较大,但对同一种物体6A.与6A:比值的变化却很小,因而可以减小黑度变化、尘埃吸收及散射所产生的影响。此外用比色温度计测得的温度较全辐射温度计和亮度温度计更接近于真实温度,且测温准确度高、响应快、可用于测址小目标的温度。目前,比色温度计已广泛应用于冶金、水泥、玻璃等工业部门,用来测盆铁液、钢水、熔渣及回转窑中水泥等温度。
测温原理
A基本原理
式(2-45)给出了黑体在两个指定波长[attach]50309[/attach]
:和[attach]50310[/attach]
(实际上是两个波段[attach]50309[/attach]
+d[attach]50309[/attach]
和[attach]50310[/attach]
+d[attach]50310[/attach]
)上单色辐射亮度的比值tP(T)与温度的系,对于非黑体则有
[attach]50311[/attach]
由上式可知,只要测得被测物体在两个指定波长[attach]50309[/attach]
和[attach]50310[/attach]
上单色辐射亮度的比值P(T)并确定对应的光谱发射率,就可求得被测物体的真实溢度T,即有
[attach]50312[/attach]
B颜色温度
为具有通用性,比色温度计是按黑体刻度的,用这种刻度的温度计去测量实际物体,所得
到的温度示值被称作被测物体的“颜色温度”。在两个指定波长[attach]50309[/attach]
和[attach]50310[/attach]
下,若黑体在温度为T.时单色辐射亮度之比[attach]50313[/attach]
和实际物体在温度为T时的单色辐射亮度之比[attach]50314[/attach]
相等,即[attach]50313[/attach]
=[attach]50314[/attach]
则称T为被测物体的颜色温度,两者的关系用下式表示
[attach]50315[/attach]
由式(2-120)可见:
(1)根据被测物体的光谱发射率与波长的关系特性,颜色溢度Tc可小于、等于或大于真实温度To
(2)大多数被测物体的颜色温度要比亮度温度和辐射温度更接近于真实温度。
(3)当E入=E入时,即被测物体为灰体时,颜色温度就等于被测物体的真实温度,这是比色温度计的最大优点。例如,严重氧化的钢铁表面一般可近似看作灰体,这时仪表的示值即颜色温度可认为近似等于被测物体的真实温度,而不需修正。
(4)对大多数金属材料,光谱发射率随波长的增大而减小。[attach]50316[/attach]
,反之亦然,此时,颜色温度总是大于真实温度,即[attach]50317[/attach]
波长的选择是决定比色温度计准确度的重要因素。如果被测物体在对应仪表所选的两个波长入c1和入c2下,其光谱发射率E入c1和E入c2。在数值上非常接近,则发射率的变化对仪表示值的影响很小,因此测量的准确度高。如严重氧化的不锈钢,1200K时在入=0.6um附近光谱发射率均为0.8,若将两个波长入c1和入c2。选择在此波段,则可在比色运算中将光谱发射率抵消。相反,若其中一个波长与周围介质的吸收峰相对应,或受反射光的干扰,则用比色温度计测量时,其准确度甚至低于全辐射温度计。
来源:《热工测量仪表》,转载请注明出处-仪器信息网(www.cncal.com)

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