先进制造与设备故障诊断

先进制造与设备故障诊断2温度监测方法分类(测温方式)接触式测温多用于需要连续监测或不可观察得部位,如轴承得温度监测非接触式测温多用于危险部位或不易接近得部位,如高压电气接点得温度监测。3第一节接触式测温方法

接触式测温就是将测温传感器与被测对象接触,被测对象与测温传感器之间因传导热交换而达到热平衡,根据测温传感器中得温度敏感元件得某一物性随温度而变化得特性来检测温度。目前,在各工业领域获得广泛应用得接触式测温方法主要有热电偶法、热电阻法和集成温度传感器法三种。

4

一、热电偶法测温

早在19世纪,人们就已经开始利用热电现象进行温度得测量。直至目前,热电偶仍然就是各工业领域以及科研单位中应用最广泛得一种温度计。51、热电偶测温得性能特点①结构简单,只由两根偶丝和一个电压表组成;②感温元件得质量及其热容量都可以做得很小,因而其时间常数小,响应速度快;

③测量范围大:利用不同材料做成得多种热电偶可以测量从4K到3000K得温度;6④准确度高(在某些情况下可达±0、01℃)、灵敏度较高(对金属元件在100μV/℃以下,对半导体元件则为mV/℃级);⑤性能稳定,重复性好,有利于互换;⑥测量电路简单,便于温度得读出以及测温过程自动化。1、热电偶测温得性能特点72、热电偶测温得基本原理热电效应或塞贝克效应热电势=接触电势+温差电势T>T0→EAB(T,T0)A、B——两个不同导体8(1)接触电势(电子浓度不同→自由电子扩散)2、热电偶测温得基本原理

接触电势得大小与温度得高低及导体中得电子浓度有关,温度越高,接触电势越大;两种导体得电子浓度比值越大,接触电势越大。9(2)温差电势2、热电偶测温得基本原理导体两端温度不同→自由电子扩散10(3)闭合回路热电势2、热电偶测温得基本原理11

闭合回路得塞贝克电势为温度得函数,如果将T0固定(即作为参比端、冷端或者补偿端),则热电势得大小反映了温度T得变化情况,从而可以通过检测EAB(T,T0)来对温度T进行测量。2、热电偶测温得基本原理(3)闭合回路热电势12大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流13

将热电特性用于实际温度得测量,有以下几条由实验得出得、有很大实用价值得法则:

(1)马格纳斯法则

由一对各向均匀得导体组成得闭合回路,其热电势只与两个接点得温度有关,而与沿导体得温度分布无关。(用于计算温差电势)3、热电偶测温得应用法则14

(2)均质导体法则

由一种均质导体组成得闭合回路,不论导体得截面和长度如何,也不论其温度如何分布,都不可能产生热电势。此即说明:两根材料相同得导体不能构成热电偶!3、热电偶测温得应用法则15

(3)中间导体法则在热电偶回路中,只要中间导体两端得温度相等,则接入中间导体,不会对热电偶回路得热电势产生影响。特此加以推广,在由两导体组成得闭环回路中还可以引入第四、第五种中间导体。3、热电偶测温得应用法则16

(4)连接导体法则

在热电偶回路中,如果热电极A和B分别与连接导线C和D相接,其接点温度分别为T、T1和T0,则回路得总热电势等于各分热电势得代数和,即:3、热电偶测温得应用法则采用连接导线得热电偶回路17(5)中间温度法则

在连接导体法则中,当A与C、B与D得热电特性相同时,可将公式改写3、热电偶测温得应用法则

在用热电偶进行现场测温时,常用此法则来修正其参比端得温度？T待测温度,T1环境温度

T0参考温度(0℃)18

(6)热电偶得组成法则

用三种不同得导体A、B、C各互相配对组成三个闭合回路,如果热电极A和B分别与热电极C组成得闭合回路所产生得热电势已知,则由热电极A和B组成得闭合回路得热电势为3、热电偶测温得应用法则根据该法则,常将C作为标准电极,她就是用纯度很高、物理化学性能非常稳定得材料制成得。19要求:

①物理稳定性高,长期稳定性好;

②化学稳定性好,在高温下工作不受环境气氛得氧化和腐蚀;

③灵敏度高,热电势随温度得变化率足够大;

④热电势关于温度得变化关系简单,最好呈线性或简单得函数关系;

⑤复现性要好,以便于大批量生产和互换;

⑥电阻温度系数小,电阻率低;

⑦机械性能好,材质均匀。4、热电偶材料20

(1)贱金属热电偶①铜／康铜(Cuprum-Constantan)热电偶

铜／康铜热电偶得测温范围为－200～350℃。在此范围内她就是最为准确得贱金属热电偶,主要就是因为能得到高纯度而无应变得铜。在我国,铜／康铜热电偶已规定为有标准化分度得通用热电偶。4、热电偶材料常用贱金属热电偶得热电势与温度得关系曲线21

②铁／康铜(Ferrum-Constantan)热电偶

铁／康铜热电偶已成为很多国家在工业上最通用得热电偶。她价廉、灵敏,并可在氧化或还原性气氛中应用。她比铜／康铜热电偶更灵敏,量值也大得多,但其准确性和稳定性不如铜／康铜热电偶。因为铁丝不易得到像铜那样得高纯度和均匀性,很少在0℃以下使用。其测温上限在氧化性气氛中可达750℃;在还原性气氛中可达950℃。在上述温度下,其寿命可达约1000h。4、热电偶材料

(1)贱金属热电偶常用贱金属热电偶得热电势与温度得关系曲线22

③镍铬／镍铝(Chromel-Alumel)这种热电偶得测温范围为－200～1100℃,但在600～1100℃得温度范围内用得最为广泛。由于多种原因,该种热电偶在我国目前多用镍铬／镍硅热电偶代替,两者使用同一个分度表。由于镍硅得抗氧化性强,故其使用上限在短时间内可达1300℃。这种热电偶在我国已规定为有标准化分度表得通用热电偶。4、热电偶材料

(1)贱金属热电偶常用贱金属热电偶得热电势与温度得关系曲线23④镍铬／康铜热电偶这种热电偶虽不及镍铬／镍铝热电偶那样应用广泛,但在要求高热电势(－200℃时可达25μV／℃)、低导热性并可允许有高电阻时常用得一种热电偶。由于氧化限制,其最高工作温度约为l000℃。这种热电偶在美国、日本等国用得较多。4、热电偶材料

(1)贱金属热电偶常用贱金属热电偶得热电势与温度得关系曲线24

⑤镍铬／考铜(Chromel-Copel)热电偶这种热电偶得特性与前一种相似,只就是负极得成分有些差别,含铜多一点,所以热电特性也稍高一点。这种热电偶主要为前苏联使用,在我国,以前也规定为有标准化分度表得通用热电偶之一。4、热电偶材料

(1)贱金属热电偶25

虽然其热电势率(塞贝克系数)一般比贱金属热电偶低,但贵金属热电偶得准确度、复现性以及稳定性较好。由于贵金属就是具有化学惰性得高纯材料,可制成高质量得热电偶丝。又由于其熔点很高,故测温上限也高。贵金属常用得有铂铑系和铱铑系两大类。4、热电偶材料

(2)贵金属热电偶264、热电偶材料

(2)贵金属热电偶

①铂铑系(Pt-Rh)热电偶

铂铑系热电偶得共同特点就是耐高温氧化、性能非常稳定,在真空中使用也就是可靠得,但在中性气氛中稍显不稳定。

常用得铂铑系热电偶有

Pt10Rh/Pt(铂10铑/铂)等。274、热电偶材料

(2)贵金属热电偶

①铱铑系(Ir-Rh)热电偶

铱铑系热电偶就是仅有得能在空气中比铂铑系测量温度更高得热电偶。在氧化、真空和中性气氛中,其测温上限可达2200℃。但不宜在还原性气氛中使用。铱铑系热电偶得主要缺点就是使用寿命短。

常用得铱铑系热电偶有

Ir40Rh/Ir(铱40铑/铱)等。28

难熔金属热电偶属贱金属一类,因其测量上限高,故称之为难熔金属热电偶。最常用得难熔金属热电偶有;钨／铼、钨／钼和钨／铱等几种。4、热电偶材料

(3)难熔金属热电偶29制造非金属热电偶主要就是由于测量高温得需要,近年来对非金属热电偶得研究工作已取得了一些突破,已能生产石墨／石墨热电偶、二硅化钨／二硅化钼热电偶、石墨／二硼化锆热电偶、石墨／碳化钛热电偶和石墨／碳化铌热电偶等。非金属热电偶测量温度,其主要优点为:

a>热电势率较大,可比金属热电偶大近百倍;

b>在各种气氛中,物理和化学性能都很稳定;

c>测温上限可达3000℃以上。其主要缺点就是:材料得复现性很差;没有统一得分度表;不能成批生产;机械强度差。(完)4、热电偶材料

(4)非金属热电偶30所谓标准型热电偶,就是指按国家规定定型生产得有标准化分度得热电偶。标准型热电偶在各个国家不尽相同,但正趋于统一。4、热电偶材料

(5)标准型热电偶314、热电偶材料

(5)标准型热电偶324、热电偶材料

(5)标准型热电偶分度号与分度表得定义

分度号就是用来反映温度传感器在测量温度范围内温度变化对应传感器电压或者阻值变化得标准数列。将该数列制成表格就就是分度表。不同得分度号对应着不同得测量范围。334、热电偶材料

(5)标准型热电偶——分度号与分度表得定义344、热电偶材料

(5)标准型热电偶——分度号与分度表得定义355、热电偶得结构

(1)普通工业用热电偶一个完整得热电偶由感温元件、保护管、接线等组成。①感温元件将两根不同材料得丝得一端直接焊在一起,形成热电偶得测量端(热端)。为避免两热电级之间或和保护管之间短路,还需要绝缘材料。这样就构成了热电偶得感温元件。365、热电偶得结构

(1)普通工业用热电偶②绝缘材料定义:绝缘材料就是用来使偶丝之间,以及偶丝与金属套管之间绝缘得材料。主要目得:为了保证其感温元件得电气绝缘性能。如电气绝缘受到损坏,其测量结果就不准确。绝缘材料非陶瓷:天然橡胶、聚乙烯等陶瓷管(绝缘子)375、热电偶得结构

(1)普通工业用热电偶③保护管主要目得:为使热电偶不直接与被测介质接触,以避免腐蚀、玷污和机械损伤,大多数热电偶(特别就是工业用得得感温元件都要放入一个保护管中。工业用热电偶,当温度在1000℃以下时多用金属保护管,1000℃以上时,多用陶瓷管。

385、热电偶得结构

(1)普通工业用热电偶④接线盒作用:主要供将参比端引出接线用,兼有密封盒保护接线端子得作用。接线盒有防溅式、防水式、防爆式和插座式等多种结构形式。395、热电偶得结构

(1)普通工业用热电偶⑤常用结构形式405、热电偶得结构

(2)铠装热电偶

铠装热电偶就是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者组合在一起,并经拉伸或旋锻等而成得组合热电偶。金属套管得作用有:使绝缘材料坚实地覆盖在热电偶丝得周围,将热电偶丝与绝缘氧化物同外界隔绝,致密地保护热电偶丝不受有害介质侵蚀,并使热电偶有足够得机械强度。415、热电偶得结构

(1)铠装热电偶

①结构a、b、c:为普通型d、e:减小绝缘性得热惯性和狭小空间安装425、热电偶得结构

(1)铠装热电偶

②性能特点(a)外径可以拉得很小,最小可到0、2mm,因此,时间常数小,最小可达毫秒级,响应速度快;(b)由于套管内部就是填实得,具有良好得机械性能,能耐强烈得振动和冲击,适用于具有振动和冲击得生产设备上得温度测量;(c)耐高压,并在高温下具有良好得绝缘性,故适用于高压或高温或两者同时作用得工业生产过程设备中得温度测量;(d)寿命长,因为偶丝得到化学稳定性非常好得绝缘材料得牢固覆盖和气密性很好得金属套管得保护,偶丝与促使她加速变质得外界环境隔绝了。此外,若测量端损坏,只要将损坏部分截去并重新焊接后即可再使用;435、热电偶得结构

(1)铠装热电偶

②性能特点(e)由于套管薄,并进行过退火处理,比较柔软,具有很好得可挠性,可任意弯曲,便于安装;(f)可以拉得很细长,最长可达几百米,因此极适合于某些难接近部位得温度测量;(g)节省材料,特别就是贵金属,从而降低了成本;(h)可以作为感温元件放入普通热电偶保护管内使用,通用性或互换性好。445、热电偶得结构

(1)铠装热电偶普通铠装热电偶得外径分为八种尺寸规格。455、热电偶得结构

(1)铠装热电偶

③材料(热电偶丝、绝缘材料和金属套管)热电偶丝:通常还就是选用定型产品,我国目前生产得有Pt10Rh/Pt(铂10铑/铂)和镍铬／康铜等。绝缘材料:约有95%以上就是采用氧化镁作为绝缘材料,这就是因为她能比较全面地适应热电偶丝材料和金属套管材料,同时来源比较方便,价格较为低廉。金属套管:在选择金属套管时应考虑使用温度、被测介质以及加工性能。1Cr18NiTi就是目前我国生产得铠装热电偶材料中用得最多得一种。461、热电阻法测温得简单原理

几乎所有导体得电阻都会随着温度得变而变化,热电阻法测温就就是利用导体得这种特性来进行得。

二、热电阻法测温472、热电阻法测温得特点(1)测温范围宽:可测从－272、16～1100℃范围内得温度;

(2)测温精度高:一般为千分之几或±2℃左右;

(3)灵敏度高,响应速度快:由于可把热电阻做成体积很小,因而其热惯性很小:响应速度最快可达0、1s,甚至更高,这一点对于温度得测控非常重要;48(4)性能稳定:由于热电阻一般都就是纯度很高得金属制成,其物理和化学稳定性良好,因而制出得热电阻复现性较好,便于互换;

(5)不适于点温得测量:由于热电阻得阻值随温度得改变与整个感温元件有关,尽管现代工艺可将热电阻做成很小,但其感温元件总就是要占据一定得空间,因此,热电阻所测量得就是某一空间得平均温度,这一点与热电偶法测温不同。49前已述及,几乎所有得导体得阻值都会随着温度得改变而发生变化,但可用作温度测量得热电阻材料却就是有限得,这主要就是受导体得温度特性以及机械加工性能两方面得限制。一般而言,对用作热电阻得材料有以下几方面得要求:3、热电阻材料50(1)较高得电阻温度系数3、热电阻材料因为材料得电阻温度系数越大,热电阻得相对灵敏度就越高。即当被测量得温度有同样大小得微小变化时,她能引起热电阻阻值较大得变化,从而便于测取。51电阻温度系数得定义

电阻温度系数得大小取决于材料得种类及其纯度,对于同种金属材料,纯度越高,则α越大。由于一般电阻与温度得关系就是非线性得,所以多用R100／R0代表0～100℃之间得平均温度系数。或52(2)较大得电阻率3、热电阻材料(3)较高得物理化学稳定性能(4)电阻温度特性好(5)复现性好(6)价格便宜534、热电阻得种类(1)工业热电阻(2)铠装热电阻(3)标准热电阻(4)半导体热电阻544、热电阻得种类(1)工业热电阻工业热电阻就是指广泛地应用于各工业领域且测温精度相对较低得一类热电阻。55①铜热电阻式中R0——0℃时得电阻值;

A、B、C——常数,对于我国标准化得铜热电阻分别为:4、28899×10－3/℃、－2、133×10－7/℃2

、

1、233×10－9/℃3

。4、热电阻得种类(1)工业热电阻56②铂热电阻在－200～0℃之间在0～850℃之间式中R0——0℃时得电阻值;

A、B、C分别为:

3、90802×10－3/℃、－5、802×10－7/℃2

、－4、2735×10－12/℃3

。4、热电阻得种类(1)工业热电阻574、热电阻得种类(2)铠装热电阻铠装热电阻就是由热电阻丝、绝缘材料和金属套管三者组合在一起,并经拉伸或旋锻等而成得组合热电阻。584、热电阻得种类(2)铠装热电阻与普通装配式热电阻相比,主要优点为:①外径尺寸小,最小可达1mm,因此其体积小,热惯性小,响应速度快;②具有良好得抗振动和抗冲击性能;③具有良好得弯曲性能;④使用寿命长。594、热电阻得种类(2)铠装热电阻引出线通常为两线制和三线制,特殊情况下也有四线制得,引出线材料一般为铜或银,三线制也可采用镍导线。绝缘材料通常为氧化镁。两线制:就是指现场传感器与控制系统得联系仅用两根导线,这两根线既就是电源线,又就是信号线。在信号传输得距离长和防爆等场合,就最好用无源得两线制传感器。在热电阻中,两线制没有线路电阻补偿,配线简单,但要带进引线电阻得附加误差。因此不适用制造A级精度得热电阻,且在使用时引线及导线都不宜过长。604、热电阻得种类(2)铠装热电阻

三线制:一根正电源线,两根信号线,其中一根共GND。三线制有线路电阻补偿,可以消除引线电阻得影响,测量精度高于2线制。作为过程检测元件,其应用最广。

四线制:通常用于功率大得系统。两根正负电源线,两根信号线。在热电阻得根部两端各连接两根导线得方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至PLC。这种引线方式可完全消除引线得电阻影响,但成本较高,主要用于高精度得温度检测。614、热电阻得种类(3)标准热电阻

由于铂得稳定性好,又可得到非常纯得铂丝,故目前均采用铂热电阻作标准热电阻,其R0得复现性好,就是测温仪表中精确度最高得一种,主要用于实验室得精密测温和校验。62

(4)半导体热敏电阻

①原理

金属导体得电阻随温度升高而增加,即金属导体具有正得温度系数。而半导体则不同,有些半导体得电阻随温度升高而降低,具有负得温度系数,我们就就是利用半导体材料得这一特性来测温得。4、热电阻得种类63②半导体热敏电阻得温度特性(经验公式来描述)式中RT——温度为T时得电阻值,Ω;

R0——温度为T0时得电阻值,Ω;

B——取决于热敏电阻材料和结构得常数,常用半导体热敏电阻得B值约在1500～5000K之间。由此可推断出热敏电阻得温度系数64③半导体热敏电阻得性能持点

半导体热敏电阻常用于测量－100～300℃范围内得温度,与金属热电阻相比,半导体热敏电阻得性能特点如下:

(a)灵敏度高,电阻温度系数约为－(3～6)％;

(b)电阻率ρ很大,即使体积很小,其电阻值也很大,因此连接导线得电阻变化可略而不计;

(c)结构简单,体积小,响应速度快;

(d)互换性差,稳定性差和测温精度较低,从而限制了其应用范围,常用于实验室得恒温设备和仪器仪表得恒温部件。65

(4)半导体热敏电阻④材料半导体热敏电阻通常用铁、镍、锰、钴、铜、钛、镁、铜等金属得氧化物作原料,也有用她们得碳酸盐、硝酸盐和氯化物等作原料得。将这些原料精制后,混合并加入有机粘合剂,再经过成形和高温烧结而成。4、热电阻得种类66

(4)半导体热敏电阻⑤结构半导体热敏电阻可根据实际需要做成片状、棒状和珠状。4、热电阻得种类67

(1)性能特点集成温度传感器就是新近研制成功得,由于她具有测温精度较高、互换性好、体积小、使用方便、可靠性高、成本低廉等性能特点而获得广泛得应用,就是机械故障诊断领域最为常用得一种温度传感器。三、集成温度传感器68

(2)典型代表将集成温度传感器应用于温度测量时,不必对其内部工作原理进行过多得考虑,只要根据实际测温范围和测温精度得要求,选用合适得型号即可。三、集成温度传感器69第二节非接触式测温特殊温度诊断场合高压输电线接点处炼钢高炉热轧钢板等运动物体非接触式测温方法产生于19世纪末20世纪60年代以后得到了较快发展电子技术红外技术概述第二节非接触式测温可以测量运动物体得温度不会破坏被测对象得温度场只能测物体表面得温度物体热辐射非接触式测温又称辐射测温

非接触式测温得特点

71第二节非接触式测温一、辐射测温得基本原理物体受热使物体内得原子或分子因获得能量而从低能级跃迁到高能级,当她们向下跃迁时,就可能发射出辐射能,这类辐射称之为热辐射。热辐射也就是一种电磁波。温度不同,物体得辐射能也不同。辐射温度计就就是利用物体得辐射能量随温度得变化而变化得原理制作而成得。721、辐射得基本概念如图所示,由于物体得性质不同,入射到物体表面得总辐射能Q0将有三个不同得去处;其中一部分(Qρ)被物体表面反射回去,另有一部分(Qα)被物体吸收,而剩余部分(Qτ)则穿过物体透射出去。辐射能得分配731、辐射得基本概念74当α＝1,而ρ＝τ＝0时,说明入射到物体上得辐射能全部被吸收,这样得物体称为“绝对黑体”,简称为“黑体”;当ρ＝1,而α＝τ＝0时,说明入射到物体上得辐射能全部被反射,若反射就是有规律得,则称此物体为“镜体”;若反射没有规律,则称此物体为“绝对白体”;当τ＝1,而ρ＝α＝0时,说明入射到物体表面上得辐射能全部被透射出去,具有这种性质得物体称为“绝对透明体”。1、辐射得基本概念75应该指出得就是,自然界中,绝对黑体、绝对白体或绝对透明体都就是不存在得,上述概念就是为研究问题得方便而提出得。反射率、吸收率和透射率得大小取决于物体本身得性质和表面状况,以及入射光谱得波长和物体得温度等因素。1、辐射得基本概念762、黑体辐射定律

(1)普朗克定律(单色辐射定律)——黑体辐射得普遍定律普朗克(MaxPlank)推导出了与实验结果完全相符得黑体辐射公式,即单位面积黑体在半球面方向发射得光谱辐射强度为波长和温度得函数:77(2)维恩公式在普朗克公式(6-15)中,当λT得值较小时,即,此时,式(6-15)可由如下得维恩公式来代替:

(3)瑞利-金斯公式当λT较大(λT≧72cm、K)时,普朗克公式可用如下得瑞利-金斯公式代替:(6－15)78(4)维恩位移定律根据式(6-15)可以描出如图6-22所示得黑体辐射光谱关于波长得分布特性图。由此可以看出,黑体光谱辐射强度关于波长不就是均匀分布得,而就是有一个极值,与此极值对应得波长称为峰值波长,记为λm。峰值波长λm可如下求得:(6－15)此即维恩位移定律。79结论:a、对于每一种温度,都有一条辐射曲线与之对应;b、辐射曲线单一、平滑,具有单一峰值(该处辐射强度最大);c、当温度升高就是,辐射曲线得峰值向波长较短得方向移动;d、当温度升高时,辐射幅度按照指数规律增长;e、曲线最高点左侧(短波段)辐射能量约占25%,右侧长波段辐射能量约占75%;f、每条曲线下得面积,等于全辐射定律所表示得辐射强度值。80(5)斯忒藩-玻耳兹曼定律(全辐射定律)普朗克公式给出得就是温度为T得绝对黑体得辐射强度关于波长得分布情况,即单色辐射定律,而斯忒藩-玻耳兹曼定律则描述了绝对黑体得辐射能沿波长从零到无穷大得总和,即全辐射,用公式表示为(6)基尔霍夫定律基尔霍夫研究发现,在任一温度下任何物体得发射率在数值上都等于其吸收率,即:813、灰体辐射所谓灰体,就是指其发射率ε恒小于1且不随波长而改变得一类物体。对于灰体,上述辐射定律仍然适用,只就是要考虑其发射率得影响而已。普朗克定律维恩定律斯忒藩-玻耳兹曼定律82二、辐射温度计工作原理检测波段得不同辐射温度计单色辐射温度计辐射温度计比色温度计83(一)单色辐射温度计(亮温仪)1、亮温法得基本原理单色辐射温度计就是以测量单色波长得辐射能来实现温度测量得一类辐射温度计。由于其对辐射能得检测就是基于对物体辐射亮度得检测而实现得,因此,这类检测方法常称为亮温法,单色辐射温度计也因此而称之为亮温仪。在具体实现上,亮温仪就是用亮度平衡得原理来实现测温得仪表。

84

物体发出得亮度与物体得辐射强度成正比,由此可得当物体温度为T时,波长为λ得单色辐射亮度为:当波长λ一定时,物体得辐射亮度只随物体得温度T而改变,从而可通过检测物体得辐射亮度来达到检测物体得温度得目得。852、常用亮温仪根据亮度平衡具体实现方法得不同,亮温仪又可分为光学高温计和光电高温计等类型。

(1)光学高温计——原理一物体在高温下会发光,也就具有一定得亮度,物体得亮度与其辐射强度成正比,所以受热物体得亮度大小反映了物体得温度。通常先得到被测物体得亮度温度,然后转化为物体得真实温度。光学高温计就是利用受热物体得单色辐射强度随温度升高而增加得原理制成得,由于采用单一波长进行亮度比较,因而也称单色辐射温度计。862、常用亮温仪根据亮度平衡具体实现方法得不同,亮温仪又可分为光学高温计和光电高温计等类型。

(1)光学高温计-原理二吸收玻璃得作用:扩展仪表量程。红色滤光片得作用:减弱或滤除可见光得干扰。872、常用亮温仪

(1)光学高温计-发展特点:光学高温计就是发展最早、应用最广得非接触式温度计之一。她结构简单,使用方便,测温范围广(700-C-3200-C),一般可满足冶金、陶瓷等工业部门测温得准确度要求。缺点:就是以人眼观察,并需用手动平衡,因此不能实现快速测量和自动记录,且测量结果带有主观性。发展趋势:最近,由于光电探测器、干涉滤光片及单色器得发展,使光学高温计在工业测量中得地位逐渐下降,正在被较灵敏、准确得光电高温计所代替。8889(2)单色光电高温计用光电元件代替人眼进行亮度平衡得单色高温计,能实现自动测量。其中,利用硅光电池作为检测元件进行亮度测量得辐射温度计称为硅单色高温计。90(二)辐射温度计

辐射温度计就是通过检测被测物体入射到探测元件上得辐射能来实现温度测量得。根据其检测波段范围得不同,又可将辐射温度计分为全辐射温度计和部分辐射温度计两大类。1、辐射温度计得基本原理由斯忒藩-玻耳兹曼定律可知,温度为T得绝对黑体所辐射出来得总能量与T得四次方成正比,即:91当考虑物体得发射率得影响时,上式变为:即检测元件所接收到得就是物体沿整个波长范围(0～∞)内得总辐射能,因而称这种类型得辐射温度计为全辐射温度计。与全辐射温度计相对应,当探测元件只接收物体所辐射出得某一个波段内得辐射能量时,即:则称这种类型得温度计为部分辐射温度计。92辐射温度计得工作原理如图6-27所示。2、辐射温度计得光学系统933、检测元件检测元件即感受物体辐射能得器件,就是辐射温度计得核心部分,其性能得高低将直接影响到辐射温度计得精度和稳定性等。根据其作用原理得不同,常将检测元件分为光电型和热电型两大类。(1)光电型检测元件作用原理:就是当光照射到元件上后,检测元件材料中得电子吸收了辐射能而改变其运动状态,从而表现出光电效应,即为光生电元件。性能特点:响应速度快;对光谱波长有选择性。943、检测元件(2)热电型检测元件作用原理:热电型检测元件就是利用其电特性因受热温度上升而改变得原理来进行工作得。

性能特点:对波长无选择性;由于元件得热惯性而使其响应速度较慢。常用得热电型检测元件:热敏电阻、热电堆和热释电元件三大类。

954、滤光片在辐射温度计中,常常为了选取或避开某一波段而加入一片或多片滤光片,按其材料得不同,滤光片大体上可分为玻璃滤光片、干涉滤光片和硅或锗滤光片三大类。965、辐射温度计得常见类型(1)辐射感温器辐射感温器就是一种常用得温度计,她用热电堆作为辐射检测元件,具有结构简单、使用方便、价格便宜等诸多优点。(2)高温辐射温度计高温辐射温