建筑環(huán)境測試技術(shù)-3-溫度測量講解課件

3溫度測量

?溫度測量概述

?膨脹式溫度計

?熱電偶測溫

?熱電阻測溫

?非接觸式測溫

3.1溫度測量概述

3.1.1溫度與溫標(biāo)

一、溫度

?溫度是表征物體冷熱程度的物理量。

?溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量，標(biāo)志著系統(tǒng)內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度。

二、溫標(biāo)

溫標(biāo)是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)和測量溫度的基本單位。各種溫度計的刻度數(shù)值均由溫標(biāo)確定。

溫標(biāo)的三要素：溫度計、固定點(diǎn)和內(nèi)插函數(shù)。

?經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)

?熱力學(xué)溫標(biāo)

?國際溫標(biāo)

?經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)

華氏溫標(biāo)

以水銀為測溫介質(zhì)，規(guī)定水沸點(diǎn)為212度，氯化氨和冰的混合物為0度，兩固定點(diǎn)間等分212格，每格為華氏1度，符號為℉。

1714Fahrenheit攝氏溫標(biāo)

攝氏溫標(biāo)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰融點(diǎn)為0度，水沸點(diǎn)為100度，中間等分為100格，每格為攝氏1度，符號為℃。1740Celsius??5CF329???類似的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)還有蘭氏、列氏等

?經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)在于它的局限性和隨意性

?熱力學(xué)溫標(biāo)

熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開氏溫標(biāo)（K）或絕對溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動停止時的溫度為絕對零度。它建于熱力學(xué)基礎(chǔ)，體現(xiàn)出溫度僅與熱量有關(guān)而與測溫物質(zhì)的任何物理性質(zhì)無關(guān)的理想溫標(biāo)，已由國際權(quán)度大會采納作為國際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。

熱力學(xué)中卡諾定理指出：一個理想的卡諾機(jī)，當(dāng)它工作于溫度為T2的熱源與溫度為T1的冷源之間，它從熱源中吸收的熱量Q2與向冷源中放出的熱量Q1，應(yīng)遵循以下關(guān)系：

這就是建立熱力學(xué)溫標(biāo)的物理基礎(chǔ)。如果指定了一個定點(diǎn)溫度數(shù)值，就可以通過熱量比求得未知溫度值。熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的三相點(diǎn)為273.16K。

2211TQQT??1122TQTQ?ssTQQT???

國際溫標(biāo)

?為了使用方便，國際上經(jīng)協(xié)商，決定建立一種既使用方便，又具有一定科學(xué)技術(shù)水平的溫標(biāo)，這就是國際溫標(biāo)的由來。

?具備的條件：

?盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo)

?復(fù)現(xiàn)精度高，各國均能以很高的準(zhǔn)確度復(fù)現(xiàn)同樣的溫標(biāo)，確保溫度量值的統(tǒng)一

?用于復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計，使用方便，性能穩(wěn)定

?

國際溫標(biāo)

?

ITS-27，第七屆國際計量大會決定

?ITS-48?IPTS-68?ITS-90

1）固定點(diǎn)

2）標(biāo)準(zhǔn)儀器

?0.65~5.2K，3He和4He蒸氣壓溫度計

?3.0~24.6K，3He或4He氣體溫度計

?13.8K~962℃，鉑電阻溫度計

?~962℃以上，光學(xué)或光電高溫計

3）內(nèi)插公式

?溫度不能“直接”

測量，而是借助于物質(zhì)的某些物理特性是溫度的函數(shù)，通過對某些物理特性變化量的測量“間接”

地獲得溫度值。

?按工作原理來劃分，也根據(jù)溫度范圍（高溫、中溫、低溫等）或儀表精度（基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)等）來劃分。

?根據(jù)溫度測量儀表的使用方式，通?？煞诸悶榻佑|法與非接觸法兩大類。

3.1.2溫度測量方法及測量儀表的分類

一、

接觸法

?當(dāng)兩個物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時間達(dá)到熱平衡后，則它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計，就可以用它對另一個物體實(shí)現(xiàn)溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法。

?特點(diǎn)：溫度計要與被測物體有良好地?zé)峤佑|，使兩者達(dá)到熱平衡。

接觸式：測溫元件與被測對象接觸，依靠傳熱和對流進(jìn)行熱交換。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測溫精度較高。

缺點(diǎn)：由于測溫元件與被測對象必須經(jīng)過充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測量，這樣容易破壞被測對象的溫度場，同時帶來測溫過程的延遲現(xiàn)象，不適于測量熱容量小的對象、極高溫的對象、處于運(yùn)動中的對象。

不適于直接對腐蝕性介質(zhì)測量。

二、非接觸法

?利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度，這種測溫方式稱為非接觸法。

?特點(diǎn)：不與被測物體接觸，也不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小。

?通常用來測定1000℃以上的移動、旋轉(zhuǎn)或反應(yīng)迅速的高溫物體的溫度。

非接觸式：測溫元件不與被測對象接觸，而是通過熱輻射進(jìn)行熱交換，或測溫元件接收被測對象的部分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測對象的溫度。

優(yōu)點(diǎn)：從原理上講測量范圍從超低溫到極高溫，不破壞被測對象溫度場。非接觸式測溫響應(yīng)快，對被測對象干擾小，可用于測量運(yùn)動的被測對象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場合。

缺點(diǎn)：容易受到外界因素的干擾，測量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格比較昂貴。

3.2膨脹式溫度計

膨脹式溫度計是利用物體受熱膨脹的原理制成的溫度計，主要有液體膨脹式溫度計、固體膨脹式溫度計和壓力式溫度計三種。

3.2.1液體膨脹式溫度計

一、測溫原理

液體膨脹系數(shù)遠(yuǎn)比玻璃的膨脹系數(shù)大，因此當(dāng)溫度變化時，引起工作液體在玻璃管內(nèi)體積的變化，進(jìn)而表現(xiàn)為液柱高度的變化。

玻璃棒式溫度計

留點(diǎn)水銀溫度計

銅套溫度計

二、主要特點(diǎn)

直觀，測量準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉

三、分類

標(biāo)準(zhǔn)溫度計，實(shí)驗(yàn)室用溫度計，工業(yè)用溫度計，電接點(diǎn)溫度計

四、測溫誤差分析

玻璃材料的熱滯后效應(yīng)導(dǎo)致溫度計零點(diǎn)漂移

插入深度不夠引起測溫不準(zhǔn)

3.2.1液體膨脹式溫度計

?利用密閉容積內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度升高而壓力升高的性質(zhì)，通過對工作介質(zhì)的壓力測量來判斷溫度值

?工作介質(zhì)是氣體、液體或蒸氣

3.2.2壓力式溫度計

?簡單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性

?動態(tài)性能差，示值的滯后較大，不能測量迅速變化的溫度

雙金屬片式

3.2.3固體膨脹式溫度計

3.3.1熱電偶的測溫原理

兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）相接的兩個接點(diǎn)溫度不同時，回路中會產(chǎn)生電勢，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。由此效應(yīng)所產(chǎn)生的電勢，通常稱為熱電勢。

熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩部分組成：接觸電勢和溫差電勢。

熱電極B熱電極ATT0參考端

冷端

工作端

熱端

3.3熱電偶測溫

兩種不同材料接觸處會產(chǎn)生電勢

EAB（T）

原因：

A、B材料不同，自由電子濃度不同，設(shè)NA>NB在結(jié)點(diǎn)處要發(fā)生電子擴(kuò)散，且在兩個方向上擴(kuò)散的速率不同。

總體是：A的濃度高，其擴(kuò)散的速率大。

∴A失去的電子比得到的多，故帶“+”電荷

∴B失去的電子比得到的少，故帶“-”電荷

一、接觸電勢(帕爾貼電勢)

接觸電勢：

式中e——單位電荷，4.802×10-10C；

K——波爾茲曼常數(shù)，K=1.38×10-23J/K；

NA(T)、NB(T)——材料A、B在溫度T時的自由電子密度；

T——A、B接觸點(diǎn)的溫度，K。

AABBN(T)KTE(T)lneN(T)??從理論上可以證明該接觸電勢的大小和方向主要取決于兩種材料的性質(zhì)（電子密度）和接觸面溫度的高低。

?溫度越高，接觸電勢越大；兩種導(dǎo)體電子密度比值越大，接觸電勢也越大。

一、接觸電勢(帕爾貼電勢)

溫差電勢：

0TA0ATAK1E(T,T)d(NT)eN???高溫端：自由電子活動能力強(qiáng)

低溫端：自由電子活動能力弱

二、溫差電勢（湯姆遜電勢）

∴熱端失去的電子比得到的多，故帶“+”電荷

∴冷端失去的電子比得到的少，故帶“-”電荷

三、熱電偶閉合回路的總熱電勢

AB0ABAB0B0A0E(T,T)E(T)E(T)E(T,T)E(T,T)????TT0AB

設(shè)T>T0，NA>NB；那么回路中存在兩個接觸電勢EAB(T)和EAB(T0)，兩個溫差電勢EA(T,T0)和EB(T,T0)EB（T，T0）

EA（T，T0）

EAB（T）

EAB（T0）

三、熱電偶閉合回路的總熱電勢

AB0ABAB0B0A0E(T,T)E(T)E(T)E(T,T)E(T,T)????TT0ABEB（T，T0）

EA（T，T0）

EAB（T）

EAB（T0）

代入前述公式，可得：

0TAAB0TBN(T)KE(T,T)lndTeN(T)??材料A和B確定，可簡化：

EAB(T,T0)=f(T)－f(T0)

冷端溫度恒定，可簡化：

EAB(T,T0)=f(T)－C

TT0ABEB（T，T0）

EA（T，T0）

EAB（T）

EAB（T0）

代入前述公式，可得：

0TAAB0TBN(T)KE(T,T)lndTeN(T)??3.3.2熱電偶的基本定律

——均質(zhì)導(dǎo)體定律

不論其截面和長度如何以及沿長度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。反之，若回路中存在熱電勢則材料必為非均質(zhì)的。

若閉合回路由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成，

TT0ABEB（T，T0）

EA（T，T0）

EAB（T）

EAB（T0）

3.3.2熱電偶的基本定律

TT0ABC0A0AB0B0KTN(T)E(T)lneN(T)?0A0AC0C0KTN(T)E(T)lneN(T)?0C0CB0B0KTN(T)E(T)lneN(T)?AB0AC0CB0E(T)E(T)+E(T)?回路中引入第三種導(dǎo)體不改變回路總電勢。

——中間導(dǎo)體定律

TT0AB3.3.2熱電偶的基本定律

——中間溫度定律

TTnABTnT0AB0TAAB0TBN(T)KE(T,T)lndTeN(T)??nTAABnTBN(T)KE(T,T)lndTeN(T)??n0TAABn0TBN(T)KE(T,T)lndTeN(T)??EAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0)

中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，對熱電偶回路的總電勢沒有影響。

?熱電偶回路中可接入各種儀表或連接導(dǎo)線。只要所處的環(huán)境溫度穩(wěn)定，回路熱電勢將不受影響。

?熱電偶的接點(diǎn)不僅可以焊接而成，也可以借助均質(zhì)等溫的導(dǎo)體加以連接。

3.3.2熱電偶的基本定律

均質(zhì)導(dǎo)體定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長度如何以及沿長度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。

同理，熱電偶回路中接入多種導(dǎo)體后，只要保證接入的每種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對熱電偶的熱電勢沒有影響。

中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，對回路總電勢沒有影響。

3.3.2熱電偶的基本定律

均質(zhì)導(dǎo)體定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長度如何以及沿長度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。

中間溫度定律：熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度分別為T、T0時的熱電勢，等于接點(diǎn)溫度為T、TN和TN、T0的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電勢的代數(shù)和。

EAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0)?當(dāng)熱電偶參比端溫度t0≠0℃時，只要能測得熱電勢E(t,t0)，且t0已知，仍可以采用熱電偶分度表求得被測溫度t值。

例：用熱電偶測量金屬壁面溫度有兩種方案，如下圖所示，當(dāng)熱電偶具有相同的參考端溫度t0時，問在壁溫相等的兩種情況下，儀表的示值是否一樣？為什么？

例：用兩支分度號為K的熱電偶測量A區(qū)和B區(qū)的溫差，連接回路如右圖所示。當(dāng)熱電偶參考端溫度t0為0℃時，儀表指示200℃。問在參考端溫度上升25℃時，儀表的指示值為多少？為什么？

?熱電偶結(jié)構(gòu)

3.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)與分類

兩個

熱電極

熱電偶接點(diǎn)

鎧裝熱電偶

表面熱電偶

?熱電偶的分類

根據(jù)熱電偶的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同，可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。

國際電工委員會（IEC）推薦了七種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶：

非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

：鎢-錸系熱電偶(max:2600~3000oC)、

鎢-銥系熱電偶(max:2200oC)

?廉金屬熱電偶

1）T型（銅－康銅）熱電偶

-20~350oC，在廉金屬熱電偶中準(zhǔn)確度最高，熱電勢較大

2）K型（鎳鉻－鎳鋁或鎳硅）熱電偶

-200~1100oC，在廉金屬熱電偶中測溫范圍最寬，溫度-毫

伏信號接近線性，熱電勢較大

3）E型（鎳鉻－康銅）熱電偶

靈敏度最高，氧化氣氛中可使用到1000oC4）J型（鐵－康銅）熱電偶

0~750oC（氧化氣氛），0~950oC（還原氣氛），在很多國家工業(yè)上最通用，價廉、靈敏

?貴金屬熱電偶

1）S型（鉑銠10－鉑）熱電偶

0~1600oC，準(zhǔn)確度等級最高，熱電勢小，熱電特性曲線非線性較大

2）R型（鉑銠13－鉑）熱電偶

0~1600oC，熱電勢稍大

3）B型（鉑銠30－鉑銠6）熱電偶

0~1800oC，抗污染能力強(qiáng)，具有較好穩(wěn)定性，熱電勢極小

3.3.4熱電偶測溫系統(tǒng)

熱電偶測溫系統(tǒng)是由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、顯示儀表及相應(yīng)的電路構(gòu)成的。

?補(bǔ)償導(dǎo)線

型號

分度號

補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲

100℃時允差(℃)

200℃時允差(℃)

正極

負(fù)極

普通級

精密級

普通級

精密級

SCSSPC(銅)SNC(銅鎳)±5±3±5－

KCKKPC(銅)KNC(銅鎳)±2.5±1.5－

－

KXKKPX(鎳鉻)KNX(鎳硅)±2.5±1.5±2.5±1.5EXEEPX(鎳鉻)ENX(銅鎳)±2.5±1.5±2.5±1.5JXJJPX(鐵)JNX(銅鎳)±2.5±1.5±2.5±1.5TXTTPX(銅)TNX(銅鎳)±2.5±1.5±2.5±1.5?顯示儀表（變送器）

變送器

直流電源

轉(zhuǎn)換電阻

補(bǔ)償導(dǎo)線

補(bǔ)償導(dǎo)線

?參考端溫度的處理

1）冷端恒溫及計算修正法

?原理：用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端延長到某一溫度T0處（通常是環(huán)境溫度），然后再對冷端溫度進(jìn)行修正。

中間溫度定律：

EAB(T,0)=EAB(T,T0)+EAB(T0,0)例：用分度號為K的鎳鉻鎳硅熱電偶及毫伏表刻度的顯示儀表測量爐溫，在自由端溫度為20oC時，測得的熱電勢Et=39.17mV問爐溫為多少度？

解：由

??????00,,,,ttEttEtttEnABnABnAB??得

????????mV968.39798.017.390,2017.390,,0,11???????ABABABABEtEttEtE則根據(jù)插值法得

C967703.39096.40703.39968.39960970960????????tt4）補(bǔ)償電橋法

?原理：在熱電偶測溫系統(tǒng)中串聯(lián)一個不平衡電橋，此電橋輸出的電壓隨熱電偶冷端溫度變化而變化，從而修正熱電偶冷端溫度波動引入的誤差。

假定0oC度時電橋平衡，溫度升高后a、b點(diǎn)間的電勢如何變化？

?熱電偶的檢定

?為了保證熱電偶的測量精度，必須定期進(jìn)行檢定。熱電偶的檢定方法有兩種，比較法和定點(diǎn)法。

1）分度誤差：指檢定時產(chǎn)生的誤差，其值不得超過允許誤差。

2）冷端溫度引起的誤差。

3）補(bǔ)償導(dǎo)線的誤差：由于補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性與所配熱電偶不完全相同所造成的

4）熱交換所引起的誤差

5）測量線路和顯示儀表的誤差

6）其他誤差

?熱電偶的誤差分析

?熱電偶的使用與安裝

流體溫度測量

管道上測溫元件斜插安裝

測表面溫度的熱電偶安裝

帶防腐蝕套管的熱電偶

熱電阻是用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)，利用此特性制成電阻溫度感溫件，它與測量電阻阻值的儀表配套組成電阻溫度計。

3.4熱電阻測溫

3.4.1熱電阻的特性

0000()ttttRRRRttRt???????電阻溫度系數(shù)：

電阻比：

9090()()(273.16)RTWTRK?百度電阻比：

???(100)(100)(0)RCWRC01ddtRRt?單位為1/℃

3.4.2常用熱電阻元件

常用的熱電阻有鉑熱電阻、銅熱電阻、鎳熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻。

鉑熱電阻和銅熱電阻屬國際電工委員會推薦的，也是我國國標(biāo)化的熱電阻。

一、鉑熱電阻

?特點(diǎn)：精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠。有良好的工藝性，可以制成極細(xì)的鉑絲或極薄的鉑箔。與其他熱電阻材料相比，有較高的電阻率。電阻溫度系數(shù)較小，價格較貴。

?電阻溫度關(guān)系：

－200℃~0℃：Rt=R0[1+At+Bt2+C(t－100)t3]

0~650℃：

Rt=R0(1+At+Bt2)

式中，A（3.96847×10-3）、B（-5.847×10-7)、C（-4.22×10-12)。

?百度電阻比W（100）=1.387~1.390?純度越高，W（100）越高。

二、銅熱電阻

?特點(diǎn)：它的電阻值與溫度的關(guān)系是線性的，電阻溫度系數(shù)也比較大，而且材料易提純，價格比較便宜，但它的電阻率低，易于氧化。

?在－50℃~150℃范圍內(nèi)，銅的電阻溫度關(guān)系為

Rt=R0

(1+αt)

式中，α—

銅的電阻溫度系數(shù)，α＝4.25×10-3~4.28×10-3℃-1?測溫范圍-50~150

三、

鎳熱電阻

?特點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)較鉑大，約為鉑的1.5倍。

?在－50～150℃內(nèi)，其電阻與溫度關(guān)系為

Rt=100+0.5485t+0.665×10-3t2+2.805×10-9t4

?200℃左右具有特異點(diǎn)，故多用于150℃以下

四、半導(dǎo)體熱敏電阻

大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)，其電阻值與溫度的關(guān)系為：

RT=AeB/T

測溫范圍：-40~350℃

優(yōu)點(diǎn)：

?具有較大的負(fù)電阻溫度系數(shù)

?電阻率遠(yuǎn)比金屬材料大得多

缺點(diǎn)是電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差，精度較低。

3.4.3熱電阻測溫電路

?平衡/不平衡電橋測溫

3.4.3熱電阻測溫電路

?平衡/不平衡電橋測溫

321RRRRx?三線制的優(yōu)勢？

比較熱電阻與熱電偶兩種測溫方法的異同？

接觸式測溫方法的共同特點(diǎn)？

3.5非接觸測溫

非接觸測溫主要是利用光輻射來測量物體溫度，與被測對象無直接的物理接觸。

控制室光端機(jī)RS485網(wǎng)線網(wǎng)線RS485球機(jī)控制24V球機(jī)12VDC光端機(jī)RS485網(wǎng)線光纖24VAC電器箱12V熱像儀控制器定位裝置?普朗克定律

1512[exp1]CC0(/T)E???????3.5.1熱輻射基本定律

式中，C1=3.74×10-16W·m2，普朗克第一輻射常數(shù);C2=1.4388×10-2m

·K，普朗克第二輻射常數(shù);λ輻射波長，m；T黑體絕對溫度，K；E0λ光譜輻射強(qiáng)度，W/m3。

任何物體都會有一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，溫度越高，則發(fā)射到周圍空間的能量就越多。

絕對黑體的單色輻射強(qiáng)度：

3.5.1熱輻射基本定律

任何物體都會有一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，溫度越高，則發(fā)射到周圍空間的能量就越多。

式中，C1=3.74×10-16W·m2，普朗克第一輻射常數(shù);C2=1.4388×10-2m

·K，普朗克第二輻射常數(shù);λ輻射波長，m；T黑體絕對溫度，K；E0λ光譜輻射強(qiáng)度，W/m3。

1512[exp1]CC0(/T)E???????絕對黑體的單色輻射強(qiáng)度：

?普朗克定律

?維恩公式

溫度在3000K以下普朗克公式可用維恩公式代替。

512expTCC0(/)E???????維恩位移定律

熱輻射電磁波中包含著各種波長．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：

32.89710mKmT?????斯忒潘—玻耳茲曼定律

物體的總的輻射出射度E與溫度的四次方成正比。

4TE???式中，E—某物體在溫度T時單位面積和單位時間的輻射總能量；σ—斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)，等于5.67×10-8W/(m2·K4)；ε—輻射率

0.65微米單色光輻射強(qiáng)度

全輻射能量

3.5.2單色輻射溫度計

?????521exp(c/)ccT????????521exp(c/)ccBT對于灰體：

高溫物體會明顯發(fā)出可見光，具有一定亮度。

???cBE亮度溫度

同樣溫度下黑體與灰體哪個亮度更高？

同樣亮度下黑體與灰體哪個溫度更高？

亮度溫度和實(shí)際溫度之間的關(guān)系？

一、光學(xué)高溫計

光學(xué)高溫計結(jié)構(gòu)原理圖

1-物鏡；2-吸收玻璃；3-高溫計燈泡；4-目鏡；5-紅色慮光片；6-顯示儀表；7-滑線電阻

二、光電高溫計

光電高溫計用光電器件作為敏感元件感受輻射源的亮度變化，并將其轉(zhuǎn)換成與亮度成比例的電信號，再經(jīng)過電子放大器放大，最后輸出被測溫度值，并將自動記錄下來。

光學(xué)高溫計

光電高溫計

使用單色高溫計應(yīng)注意的事項(xiàng)？

使用單色高溫計應(yīng)注意的事項(xiàng)

①

非黑體輻射的影響

由于被測物體均為非黑體，其ελ隨波長、溫度、物體表面情況而變化，使被測物體溫度示值可能具有較大的誤差。

②

中間介質(zhì)的吸收

其間的灰塵、煙霧、水蒸氣和二氧化碳等對熱輻射均可能有散射效應(yīng)或吸收作用而造成測量誤差，一般在1～2m比較合適。

③被測對象

光學(xué)高溫計不宜測量反射光很強(qiáng)的物體；不能測量不發(fā)光的透明火焰。

使用單色高溫計應(yīng)注意的事項(xiàng)？

根據(jù)絕對黑體全輻射定律的原理設(shè)計的高溫計稱為全輻射高溫計。當(dāng)測出黑體全輻射強(qiáng)度E0后就可知溫度T。

4TE???全輻射高溫計是按絕對黑體對象進(jìn)行分度的，則溫度Tp稱為被測物體的輻射溫度。

??41/pTT1物鏡；2光欄；3玻璃泡；4熱電堆；5