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第四章 非接触测温方法和仪表 主要内容 第一节 辐射测温的基本原理 第二节 单色辐射高温计 第三节 辐射温度计 第四节 比色高温计 第五节 红外温度计 第一页，共三十页。 第一节 辐射测温基本原理 一、黑体的光谱辐射出射度M0λ和辐射出射度M0 1光谱辐射出射度M0λ 1） 全幅射体的辐射出射度M0λ（单位：w/m3）与波长λ和温度T有关（普朗克定律） ?为波长；c1 ，c2为普朗克第一，第二辐射常数3.7413*10-16(w.m2) 1.4388*10-2(m.K) 2） 使用条件：温度低于3000K，波长较短的可见光范围内，用维恩公式代替普朗克定律，误差不超过1% 维恩公式 第二页，共三十页。 第一节 辐射测温基本原理 规律：a )T上升， M0λ增大 。 b) T高， M0λ的峰值对应的波长变短。 M0λ的峰值处的辐射波长λm 与T的关系遵循维恩偏移定律： λmT=2897 μm.k λ 3）光谱辐射出射度M0λ图 一、黑体的光谱辐射出射度M0λ和辐射出射度M0 1光谱辐射出射度M0λ 第三页，共三十页。 第一节 辐射测温基本原理 2 黑体辐射出射度M0 1） M0与M0λ的关系 M0是波长? 从0 ∞之间全部光谱辐射出射度的总和 2 ）M0的公式（斯忒潘—玻耳兹曼定律:) 物体的总的辐射出射度与温度的四次方成正比 σ斯忒藩－波尔兹曼常数,5.67032*10-8 W/(m2.K4) 一、黑体的光谱辐射出射度M0λ和辐射出射度M0 第四页，共三十页。 第一节 辐射测温基本原理 二、灰体的光谱辐射出射度Mλ’和辐射出射度M’ 1 ）灰体的定义：如果物体的辐射光谱是连续的，且在所以波长下 常数，则该物体称为灰体。 2）灰体的发射率 ： 灰体的辐射出射度和通一温度下全辐射体的辐射出射度之比， 3）灰体的Mλ’ （普朗克定律） M’（斯忒潘—玻耳兹曼定律） 是小于1的常数。 第五页，共三十页。 第一节 辐射测温基本原理 由于实际存在的物体，其特性并不完全像灰体，所以需修正： 1）光谱辐射出射度Mλ（普朗克定律）： 2）辐射出射度M（斯忒潘—玻耳兹曼定律） 注意：光谱发射率ελ和发射率ε，其值在0-1之间,都不是常数, 用实验的方法测定。 ε与温度、该物体的特性和表面情况有关， ελ则按基尔霍夫定律还与?有关。 三、实际物体的光谱辐射出射度Mλ和辐射出射度M 第六页，共三十页。 第一节 辐射测温基本原理 四、单色辐射高温计和辐射温度计 1）应用普朗克定律制作的单色辐射高温计 2）应用辐射定律制作的辐射高温计 3）当温度变化时，光谱辐射出射度的增长要比辐射出射度的增长要快得多。单色辐射高温计的灵敏度高 第七页，共三十页。 第二节 单色辐射高温计 光学高温计 光电高温计 第八页，共三十页。 一、光学高温计 由普朗克定律知道，物体的光谱辐射出射率M?与温度有关，而物体在高温下会发光，称亮度，因亮度L?与光谱辐射出射率M?成正比，故通过测物体亮度L?可求物体的温度。 L?=cM?=cελ M0 ? c-比例常数。 2 由亮度标注温度时需解决的问题：亮度温度 1）问题提出：同样亮度L?，由于物体ελ不同，所以物体对应的温度是不同。因此某一亮度下仪表应对应标注何种温度？ 2）解决办法：仪表标注的是黑体对应的温度Ts ，即亮度温度，实际物体的真实温度要进行修正。 第二节 单色辐射高温计 1 基本工作原理： 第九页，共三十页。 3)亮度温度Ts ：当物体在辐射波长为? ，温度为时T，其光谱辐射亮度L?和黑体在辐射波长为? ，温度为Ts时的光谱辐射亮度L0?相等，则把Ts称为这个物体在波长?下的亮度温度。 4)由亮度温度Ts如何求物体的真实温度T 已知物体的辐射发射率ελ，将维恩公式代入： 一、光学高温计 第二节 单色辐射高温计 2 由亮度标注温度时需解决的问题：亮度温度 两者的亮度相等，故： 注：0 ελ1,测得的亮度温度总是低于真实温度， ελ越小，亮度温度与真实温度的差别越大。 第十页，共三十页。 第二节 单色辐射高温计 二、光学高温计的结构和工作原理 1 结构 第十一页，共三十页。 第十二页，共三十页。 1）测量时，如灯丝亮度比辐射热源（被测物体）亮度低，则灯丝就在这个背景下呈现出暗的弧线 2）如如灯丝亮度比辐射热源（被测物体）亮度高，则灯丝就在较暗的背景下呈现出亮的弧线 3）如两