計(jì)量方法與誤差理論CH溫度和光學(xué)計(jì)量計(jì)量方法與誤差理論CH溫度和光學(xué)計(jì)量1二、溫標(biāo) 溫標(biāo)（即溫度的“標(biāo)尺”、“標(biāo)準(zhǔn)”）是溫度量值的表示法。

首先用純物質(zhì)的三相點(diǎn)、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變點(diǎn)等作為溫度計(jì)量的固定點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn))，并賦予一個(gè)確定的溫度；然后選擇隨溫度呈線性或一定函數(shù)關(guān)系的物理參量作為溫度指示的標(biāo)志。

溫標(biāo)三要素：固定點(diǎn)、測溫物質(zhì)、內(nèi)插公式華氏溫標(biāo):水的冰點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)212℉，中間180等分(德國，華林海特，1714年)列氏溫標(biāo):水的冰點(diǎn)為0°R’，水的沸點(diǎn)為80°R’，中間80等分（法國，列奧謬爾，1730年）攝氏溫標(biāo):水的冰點(diǎn)為0℃，水的沸點(diǎn)為100℃，中間100等分（瑞典，攝爾薩斯，1742年）經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)二、溫標(biāo) 溫標(biāo)（即溫度的“標(biāo)尺”、“標(biāo)準(zhǔn)”）是溫度量值的表國際溫標(biāo)（ITS-90）

ITS-90就是熱力學(xué)溫標(biāo)。

Tk=273.15+tcTF=1.8tc+32TR’=0.8tcTk:熱力學(xué)溫度Tc:攝氏溫度TR’:列氏溫度熱力學(xué)溫標(biāo):

英國開爾文提出以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)。與特定的物質(zhì)性質(zhì)無關(guān)，以水的三相點(diǎn)為基準(zhǔn)(273.16K)，具有穩(wěn)定性、唯一性、復(fù)現(xiàn)性和客觀性。熱力學(xué)溫標(biāo)以卡諾循環(huán)為基礎(chǔ)：一個(gè)工作于恒溫?zé)嵩磁c恒溫冷源之間的可逆熱機(jī)，假設(shè)從溫度為T2的熱源獲得的熱量為Q2，放給溫度為T1的冷源的熱量為Q1，則Q1/Q2=T1/T2。（絕對溫度，單位K）

選用水的三相點(diǎn)作為基本固定點(diǎn)，得到熱力學(xué)溫標(biāo):理論溫標(biāo)國際溫標(biāo)（ITS-90）ITS-90就是熱力學(xué)溫標(biāo)。熱學(xué)計(jì)量器具：

熱電偶、熱電阻、溫度計(jì)、高溫計(jì)、輻射感溫器、體溫計(jì)、溫度計(jì)檢定裝置、電子電位差計(jì)、電子平衡電橋、高溫毫伏計(jì)、比率計(jì)、溫度指示調(diào)節(jié)儀、溫度變送器、溫度自動控制儀、溫度巡回檢測儀、測溫電橋、熱量計(jì)、比熱裝置、熱物性測定裝置、熱流計(jì)、熱象儀。熱學(xué)計(jì)量器具：三、常用溫度計(jì)與溫度計(jì)量方法玻璃液體溫度計(jì) 儲液泡、毛細(xì)管、刻度標(biāo)尺 測溫介質(zhì)：水銀或其合金、酒精等

-30℃-300℃壓力式溫度計(jì)

密閉溫度測量系統(tǒng)+指示儀表 氣體壓力式（氮?dú)猓⒁后w壓力式（甲醇、水銀等）、蒸汽壓力式（苯、丙酮等低沸點(diǎn)液體）。

-100℃-600℃三、常用溫度計(jì)與溫度計(jì)量方法玻璃液體溫度計(jì)電阻溫度計(jì)（熱電阻測溫）

取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484

。

溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加(正溫度系數(shù))。電阻溫度計(jì)（熱電阻測溫）取一只100W/熱電阻溫度計(jì)的組成：熱電阻（電阻體、絕緣管和保護(hù)套管）連接導(dǎo)線顯示儀表測溫原理金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體:電阻值R=f(溫度t)電阻溫度系數(shù)（α）

溫度變化1℃時(shí)，導(dǎo)體電阻值的相對變化量，單位為1/℃。α↑→靈敏度↑。金屬導(dǎo)體:t↑→Rt↑，∴α為正值（正溫度系數(shù)）；而半導(dǎo)體:t↑→Rt↓，∴α為負(fù)值（負(fù)溫度系數(shù)）。金屬純度↑→α↑。有些合金材料，如錳銅α→0。熱電阻溫度計(jì)的組成：測溫原理α↑→靈敏度↑。勒[克斯]（lx）：1lm的光通量均勻分布在1m2表面所產(chǎn)生的光照度。單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的，并按國際約定的平均人眼視覺特性評價(jià)的光輻射通量，單位流[明]（lm）。電阻溫度系數(shù)（α）光電池接收器可沿圓弧滑動輻射吸收率：物體所吸收的輻射通量與入射到該物體上的同一波長的輻射通量的比值。輻射測溫技術(shù)近30年取得的主要成果有：在測溫范圍方面，最高可達(dá)500萬攝氏度，如地下核爆炸火球溫度，最低可達(dá)-170攝氏度；當(dāng)溫度T的實(shí)際物體在兩個(gè)波長下的光譜輻射亮度比值，與溫度為的全輻射體的上述兩波長下的光譜輻射比值相等時(shí)，把稱為實(shí)際物體的比色溫度。然后選擇隨溫度呈線性或一定函數(shù)關(guān)系的物理參量作為溫度指示的標(biāo)志。2、輻射能以波動形式表現(xiàn)出來，其波長的范圍極廣，從短波、x光、紫外光、可見光、紅外光一直到電磁波。188K）以下，磁性溫度計(jì)（常磁性物質(zhì)磁化率在低溫時(shí)隨溫度變化很大）。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）輻射照度：被照表面單位面積上接收到的輻射通量。三、常用溫度計(jì)與溫度計(jì)量方法任何波段都有能量的分布，而呈不間斷的連續(xù)分布普朗克建立了f(λ,T)的具體數(shù)學(xué)表達(dá)式，即黑體輻射出度。分類（根據(jù)材料類型）：

金屬電阻（正溫度系數(shù)） 鉑電阻（13.8K~1234.94K）、銠鐵電阻（低溫0.1K~273K）、鉑鈷電阻（4K~292K，低溫段比鉑、銠鐵穩(wěn)定、準(zhǔn)確，）

鉑電阻

半導(dǎo)體電阻（正、負(fù)溫度系數(shù)） 廣泛用于低溫計(jì)量 鍺電阻：0.01K～100K 熱敏電阻：-50℃-300℃，（在-200～0℃范圍內(nèi)）（在0～850℃范圍內(nèi)）勒[克斯]（lx）：1lm的光通量均勻分布在1m2表面金屬電阻薄膜型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻鉑電阻溫度顯示、變送器汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)工作計(jì)量器具工作計(jì)量器具金屬電阻薄膜型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻鉑電阻溫度顯示、變送器汽計(jì)量方法與誤差理論CH溫度和光學(xué)計(jì)量課件10半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)熱敏熱電阻溫度特性

負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻（阻值隨溫度升高而顯著減少）

采用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、Cu(NO3)2等化合物制造；正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻。采用NiO2等化合物制造；臨界溫度(CTR)熱敏電阻

當(dāng)溫度超過某一數(shù)值后，電阻會急劇增加或減少。材料常數(shù)絕對溫度常數(shù)半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)熱敏熱電阻溫度特性負(fù)溫度系數(shù)(NTC)

MF12型NTC熱敏電阻玻璃封裝NTC熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻體溫計(jì)電熱水器MF12型NTC熱敏電阻玻璃封裝NTC熱敏電阻大功率熱電阻測溫電路電橋設(shè)計(jì)在儀表內(nèi)，而熱電阻Rt安裝在被測對象中，距儀表有一定的距離。由于Rt～溫度T，故移動RD的電阻值不斷平衡，可通過RD電阻刻度或溫度刻度讀取溫度變化。二線制連接法（惠斯登電橋）熱電阻測溫電路電橋設(shè)計(jì)在儀表內(nèi)，而熱電阻Rt安裝工業(yè)上在測低溫時(shí)通常采用熱電阻溫度計(jì)，其測溫范圍為－200～500℃。用熱電偶測量500℃以下溫度時(shí)，熱電勢小，測量精度低；因此在高溫段，一般采用熱電偶測溫方式。工業(yè)上在測低溫時(shí)通常采用熱電阻溫度計(jì)，其測溫范圍為－200～熱電偶溫度計(jì)ABAB

1821年，德國物理學(xué)家賽貝克用兩種不同金屬組成閉合回路，并用酒精燈加熱其中一個(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），發(fā)現(xiàn)放在回路中的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果用兩盞酒精燈對兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)加熱，指針的偏轉(zhuǎn)角反而減小。賽貝克實(shí)驗(yàn)熱電偶溫度計(jì)ABAB1821年，德國物理學(xué)家賽

將兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，如果兩端接點(diǎn)的溫度不同，回路中將產(chǎn)生電勢，稱為熱電勢。這個(gè)物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)。

冷端（自由端）（參考端）

熱端（工作端）（測量端）熱電流熱電極A/B塞貝克效應(yīng)原理圖將兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，如果兩熱電偶的熱電勢（賽貝克電勢）

k—波爾茲曼常數(shù)

e—電子電荷

nA、nB—金屬A、B的電子密度熱電偶的熱電勢（賽貝克電勢） k—波爾茲曼常數(shù)指生產(chǎn)工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)越并已列入國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶。特點(diǎn)：發(fā)展早、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一的分度表，可以互換，并有與其配套的顯示儀表可供使用，十分方便。國際電工委員會(IEC)在1975年推薦7種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，在1986年又推薦了一種。我國目前共采用八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：（1）鉑銠10-鉑（S）0~1600℃,長溫最高1300℃，短溫最高1600℃

；（2）鉑銠30-鉑銠6（B）長溫1600℃，短溫1800℃；（3）鉑銠13-鉑（R）0-1500℃

；（4）鎳鉻-鎳硅(鎳鉻-鎳鋁)（K）－200～1300℃；（5）銅-銅鎳(康銅)（T）300℃以下；（6）鎳鉻-康銅（E）－200～900℃；（7）鐵-康銅（J）-200~1200℃

；（8）鎳鉻-金鐵熱偶以及銅-金鐵熱偶。指生產(chǎn)工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)越輻射溫度計(jì)

通過被測物體在全波長或某一波段的輻射能量確定溫度。 非接觸法測溫：不破壞被側(cè)物體的熱平衡，對感溫元件結(jié)構(gòu)要求不高，可計(jì)量熱容量小的物體，可計(jì)量高溫，對動態(tài)溫度響應(yīng)較好，但精度低。 1、任何物體溫度高于絕對零度（-273.15C）時(shí)，都將有熱輻射，溫度越高，則發(fā)射到周圍空間的能量就越多。2、輻射能以波動形式表現(xiàn)出來，其波長的范圍極廣，從短波、x光、紫外光、可見光、紅外光一直到電磁波。3、溫度測量中主要是可見光和紅外光，因?yàn)榇祟惸芰勘唤邮找院?，多轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽刮矬w的溫度升高，所以一般就稱為熱輻射。輻射溫度計(jì)1、任何物體溫度高于絕對零度（-273.15C）對于全輻射體，由維恩公式可得：1K~273K）、鉑鈷電阻（4K~292K，低溫段比鉑、銠鐵穩(wěn)定、準(zhǔn)確，）光通量的空間密度，即點(diǎn)光源在給定方向上單位立體角發(fā)射的光通量。臨界溫度(CTR)熱敏電阻符合朗伯光源(各個(gè)方向上的亮度均相等)的光照度的一般計(jì)算公式單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的，并按國際約定的平均人眼視覺特性評價(jià)的光輻射通量，單位流[明]（lm）。比色高溫計(jì)是根據(jù)維恩偏移定律工作的溫度計(jì)。熱電偶、熱電阻、溫度計(jì)、高溫計(jì)、輻射感溫器、體溫計(jì)、溫度計(jì)檢定裝置、電子電位差計(jì)、電子平衡電橋、高溫毫伏計(jì)、比率計(jì)、溫度指示調(diào)節(jié)儀、溫度變送器、溫度自動控制儀、溫度巡回檢測儀、測溫電橋、熱量計(jì)、比熱裝置、熱物性測定裝置、熱流計(jì)、熱象儀。絕對黑體的輻射出度有一極大值（對應(yīng)波長為λ），輻射本領(lǐng)最大的波長與黑體絕對溫度的乘積為一個(gè)常數(shù)儲液泡、毛細(xì)管、刻度標(biāo)尺94K）、銠鐵電阻（低溫0.發(fā)射率：在同一溫度下一表面發(fā)射的輻射量與一黑體發(fā)射的輻射量的比例通過被測物體在全波長或某一波段的輻射能量確定溫度。半導(dǎo)體電阻（正、負(fù)溫度系數(shù)）（7）鐵-康銅（J）-200~1200℃；波長能量任何波段都有能量的分布，而呈不間斷的連續(xù)分布波長強(qiáng)度在某些特殊的波段有能量分布的輻射現(xiàn)象產(chǎn)生，而呈有間斷性的輻射譜線分布。一個(gè)低壓的氣體位于一高溫連續(xù)光源前，某些特殊的波段有能量被吸收的現(xiàn)象產(chǎn)生，而呈有間斷性的吸收譜線分布。波長能量人眼可觀測到的光譜類型對于全輻射體，由維恩公式可得：波長能量任何波段都有能量的分布亮度法：

檢測某一特定波長下的光譜輻射能量800℃-4000℃

光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、紅外高溫計(jì)燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)光電亮度溫度計(jì)：用光敏元件代替人眼，實(shí)現(xiàn)自動測量。根據(jù)普朗克定律：發(fā)射率：在同一溫度下一表面發(fā)射的輻射量與一黑體發(fā)射的輻射量的比例亮度法：燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)根據(jù)普朗克定律：發(fā)射率：在同一溫水的冰點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)212℉，中間180等分(德國，華林海特，1714年)有些合金材料，如錳銅α→0。陸末-布洛洪（Lummer-Brodhun）目視光度計(jì)參考燈用來監(jiān)視被測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過光電流計(jì)算1、光通量(luminousflux)（8）鎳鉻-金鐵熱偶以及銅-金鐵熱偶。參考燈用來監(jiān)視被測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過光電流計(jì)算3積分球(非單獨(dú)設(shè)備)根據(jù)上述定義，應(yīng)用維恩公式，可導(dǎo)出下列公式：輻射出度：光源表面單位面元的輻射通量絕對黑體的輻射出度有一極大值（對應(yīng)波長為λ），輻射本領(lǐng)最大的波長與黑體絕對溫度的乘積為一個(gè)常數(shù)（2）鉑銠30-鉑銠6（B）長溫1600℃，短溫1800℃；普朗克建立了f(λ,T)的具體數(shù)學(xué)表達(dá)式，即黑體輻射出度。輻射照度：被照表面單位面積上接收到的輻射通量。這個(gè)溫度被稱為“輻射溫度”。

亮度溫度定義：當(dāng)物體在輻射波長為，溫度為T時(shí)，其光譜輻射亮度和全輻射體在輻射波長為，溫度為時(shí)的光譜輻射亮度相等，則把稱為這個(gè)物體在波長為時(shí)的亮度溫度。物體和全輻射體的亮度公式，分別為：亮度溫度c——比例常數(shù)

假如兩者的亮度相等，就得到

物體溫度

亮度溫度水的冰點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)212℉，中間180等分(德國，華22優(yōu)點(diǎn)：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(zhǔn)確度要求。缺點(diǎn)：人眼觀察，并需用手動平衡，因此不能實(shí)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?zé)襞轃艚z亮度比較。利用調(diào)節(jié)電阻來改變高溫?zé)襞莸墓ぷ麟娏鳎?dāng)燈絲的亮度溫度與被測物體的亮度溫度一致時(shí)，燈泡的亮度就代表了被測物體的亮度溫度。（亮度一樣時(shí)）燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測溫范圍廣（700比色法：被測對象的兩個(gè)不同波長的光譜輻射能量交替或同時(shí)地投影到檢出元件上，根據(jù)它們的比值與被測對象之間的溫度關(guān)系實(shí)現(xiàn)測溫。

顏色溫度計(jì)：通過兩個(gè)光譜能量比的方法測量溫度，也稱為比色溫度計(jì)。

比色高溫計(jì)是根據(jù)維恩偏移定律工作的溫度計(jì)。由維恩偏移定律可知，當(dāng)溫度變化時(shí)物體的輻射出射度向波長增加或減小的方向移動，使在波長下的光譜輻射亮度比發(fā)生變化，測量光譜輻射亮度比的變化即可測得相應(yīng)的溫度。對于全輻射體，由維恩公式可得：上式中的是預(yù)先規(guī)定的值，只要知道在此二波長下的亮度比，就可求得被測全輻射體的溫度比色法：顏色溫度計(jì)：通過兩個(gè)光譜能量比的方法測量溫度，也稱為

當(dāng)溫度T的實(shí)際物體在兩個(gè)波長下的光譜輻射亮度比值，與溫度為的全輻射體的上述兩波長下的光譜輻射比值相等時(shí)，把稱為實(shí)際物體的比色溫度。

根據(jù)上述定義，應(yīng)用維恩公式，可導(dǎo)出下列公式：

式中：分別為實(shí)際物體在時(shí)的光譜發(fā)射率。已知，就可由上式求得T。當(dāng)溫度T的實(shí)際物體在兩個(gè)波長下的光譜輻優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高（精度為0.5％），反應(yīng)速度快，測量范圍寬（量程為800~2000℃）光路系統(tǒng)測量電路圖優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高（精度為0.5％），反應(yīng)速度快，測全輻射法：

全波長范圍的輻射能量，受周圍環(huán)境影響大，準(zhǔn)確度不如前兩種（前兩種準(zhǔn)確度高，但只能吸收部分波段能量）。 基本原理：黑體全輻射定律。實(shí)際物體吸收能力小于絕對黑體，全輻射法測溫低于實(shí)際溫度。全輻射法：

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(jìn)行正確瞄準(zhǔn)，使目標(biāo)的像充滿接收器，不能偏離，否則也會產(chǎn)生誤差。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(shí)際使用時(shí)，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(shí)際溫度。這個(gè)溫度被稱為“輻射溫度”。T和Tp分別為物體的真實(shí)溫度和輻射計(jì)指示溫度；T為溫度T時(shí)物體全輻射的發(fā)射率。因?yàn)榉呛隗wεT<1，則TP<T被測物與儀表之間的距離要滿足距離系數(shù)要求：L/D溫度計(jì)量方法超高溫、超低溫計(jì)量

原子能和宇航事業(yè) 耐高溫合金冶煉、熱核控制、太陽能利用——超高溫 氟利昂冷凍機(jī)、空氣液化機(jī)、氫液化機(jī)——超低溫 超高溫：工程上>3000℃，太陽爐溫度計(jì) 超低溫：氧的露點(diǎn)（90.188K）以下，磁性溫度計(jì)（常磁性物質(zhì)磁化率在低溫時(shí)隨溫度變化很大）。常用計(jì)量方法

接觸法、非接觸法輻射測溫技術(shù)近30年取得的主要成果有：在測溫范圍方面，最高可達(dá)500萬攝氏度，如地下核爆炸火球溫度，最低可達(dá)-170攝氏度；靈敏度方面已達(dá)到0.0001K，工業(yè)儀表可達(dá)0.1K；反應(yīng)時(shí)間方面最快可達(dá)微秒級；最小可測目標(biāo)直徑為0.5mm。溫度計(jì)量方法超高溫、超低溫計(jì)量常用計(jì)量方法輻射測溫技術(shù)近303.5光學(xué)計(jì)量光是一種電磁波，波長介于微波與X射線之間。

1nm←紫外線→380nm←可見光→

780nm←紅外線→1mm光學(xué)計(jì)量：各光學(xué)分支中有關(guān)計(jì)量知識的領(lǐng)域。-輻射度計(jì)量-光度計(jì)量-激光計(jì)量-色度計(jì)量-光材料的光參數(shù)計(jì)量-成像系統(tǒng)及光學(xué)元件的質(zhì)量評價(jià)等。3.5光學(xué)計(jì)量光是一種電磁波，波長介于微波與X射線之間。與輻射相關(guān)的量：輻射能量——輻射功率（輻射通量）輻射度計(jì)量兩種量值與人眼相關(guān)的量：光能量——光功率（光通量）光度計(jì)量與輻射相關(guān)的量：兩種量值與人眼相關(guān)的量：光度計(jì)量一、光度量及單位1、光通量(luminousflux)

單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的，并按國際約定的平均人眼視覺特性評價(jià)的光輻射通量，單位流[明]（lm）?；颍汗庠窗l(fā)射并被人的眼睛接收的能量之總和即為光通量（Φ）。是一個(gè)屬于把輻射通量與人眼的視覺特性聯(lián)系起來評價(jià)的主觀物理量．

流[明]：光強(qiáng)度為1坎[德拉]（cd）的均勻點(diǎn)光源，在1球面度（sr）立體角內(nèi)發(fā)射的光通量。

由于人眼對不同波長的光敏感性不同，所以不同波長光的輻射功率相等時(shí)，其光通量并不相等。

如，當(dāng)波長為555×10-9米的綠光與波長為650×10-9米的紅光輻射功率相等時(shí)，前者的光通量為后者的10倍。為了測光的統(tǒng)一和準(zhǔn)確，根據(jù)對許多正常人眼的研究，求出了各種波長的平均相對光靈敏度。1942年，國際照明委員會（CIE）規(guī)定了國際統(tǒng)一的平均人眼“光譜光效率”或“視見函數(shù)”。一立體角頂點(diǎn)位于球心，它在球面上所截取的面積等于以球半徑r為邊長的正方形面積，那么這個(gè)立體角就是1球面度。光度計(jì)量一、光度量及單位1、光通量(luminousflu2、光強(qiáng)度

光通量的空間密度，即點(diǎn)光源在給定方向上單位立體角發(fā)射的光通量。3、光照度

光通量的面密度，即被照射物體表面單位面積上的光通量

勒[克斯]（lx）：1lm的光通量均勻分布在1m2表面所產(chǎn)生的光照度。單位：尼特（nt）

4、光亮度光亮度是表示發(fā)光面明亮程度的。光源表面的某一點(diǎn)面元在一給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度與該面元在垂直于該方向的平面上的正射投影面積之比。2、光強(qiáng)度單位：尼特（nt）4、光亮度四種度量值示意圖四種度量值示意圖二、光度計(jì)量器具1.光探測器

主觀光探測器（人眼，對弱光敏感度高）、客觀探測器

光電探測器外光電效應(yīng)：光子能量—電子逸出—光電流（光電管、光電倍增器）光伏效應(yīng)：P-N結(jié)吸收光子能量—電子空穴對—光電流（光敏二極管、三極管）光電導(dǎo)效應(yīng)：P-N結(jié)吸收光子能量—釋放更多載流子—電導(dǎo)率下降（光電池）

與波長、光通量有關(guān)熱電探測器熱電效應(yīng)：光能—溫度升高—電阻或電容（測輻射熱計(jì)）

表面電荷（熱釋電探測器）電動勢（熱電偶、熱電堆） 只與輻射通量有關(guān)，與波長無關(guān)，無選擇性探測器光化學(xué)效應(yīng)探測器

如照相底片二、光度計(jì)量器具1.光探測器如照相底片氣體壓力式（氮?dú)猓⒁后w壓力式（甲醇、水銀等）、蒸汽壓力式（苯、丙酮等低沸點(diǎn)液體）。水的冰點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)212℉，中間180等分(德國，華林海特，1714年)優(yōu)點(diǎn)：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(zhǔn)確度要求。絕對黑體的輻射出度有一極大值（對應(yīng)波長為λ），輻射本領(lǐng)最大的波長與黑體絕對溫度的乘積為一個(gè)常數(shù)3、溫度測量中主要是可見光和紅外光，因?yàn)榇祟惸芰勘唤邮找院?，多轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽刮矬w的溫度升高，所以一般就稱為熱輻射。絕對黑體的輻射出度有一極大值（對應(yīng)波長為λ），輻射本領(lǐng)最大的波長與黑體絕對溫度的乘積為一個(gè)常數(shù)1、光通量(luminousflux)一個(gè)低壓的氣體位于一高溫連續(xù)光源前，某些特殊的波段有能量被吸收的現(xiàn)象產(chǎn)生，而呈有間斷性的吸收譜線分布。人眼可觀測到的光譜類型（5）銅-銅鎳(康銅)（T）300℃以下；單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的，并按國際約定的平均人眼視覺特性評價(jià)的光輻射通量，單位流[明]（lm）。測透射比：反射塊的位置放相同的中性漫反射塊,標(biāo)準(zhǔn)透射樣品、待測樣品,改變夾角使探測器輸出相等一立體角頂點(diǎn)位于球心，它在球面上所截取的面積等于以球半徑r為邊長的正方形面積，那么這個(gè)立體角就是1球面度。非接觸法測溫：不破壞被側(cè)物體的熱平衡，對感溫元件結(jié)構(gòu)要求不高，可計(jì)量熱容量小的物體，可計(jì)量高溫，對動態(tài)溫度響應(yīng)較好，但精度低。輻射吸收率：物體所吸收的輻射通量與入射到該物體上的同一波長的輻射通量的比值。光輻射基本測量設(shè)備2光度導(dǎo)軌(非單獨(dú)設(shè)備)精確軸向距離刻度和標(biāo)尺的導(dǎo)軌，數(shù)個(gè)帶距離精細(xì)刻度的滑動架或滑車 用平方反比定律（即點(diǎn)源對微面元的照度與點(diǎn)源的發(fā)光強(qiáng)度成正比，與距離平方成反比）連續(xù)、精確改變某平面處的光照度 改變光源到光度計(jì)的距離，使進(jìn)入光度計(jì)兩側(cè)的光在視場內(nèi)平衡時(shí)，兩半視場的中心界線消失，則二者具有相同的光照度。陸末-布洛洪（Lummer-Brodhun）目視光度計(jì)氣體壓力式（氮?dú)猓?、液體壓力式（甲醇、水銀等）、蒸汽壓力式（光輻射基本測量設(shè)備3積分球(非單獨(dú)設(shè)備)和光度導(dǎo)軌一樣，積分球并非一個(gè)單獨(dú)的測量設(shè)備，常常和光源、探測器裝在一起，作為理想漫射光源和勻光器，廣泛用于光輻射測量中結(jié)構(gòu)及原理：鋁或塑料做成的內(nèi)部空心球，內(nèi)壁涂抹漫射材料，球上開多個(gè)孔（入射光孔或安裝光源）。球內(nèi)任一面元發(fā)出的輻射通量，經(jīng)過多次漫射，能使球內(nèi)各點(diǎn)有相同的直射輻照度。 優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)積分球多次漫射，可使光能不均勻的測量光束均勻化，消除由探測器接收表面響應(yīng)的不均勻產(chǎn)生的測量誤差。 光輻射基本測量設(shè)備3積分球(非單獨(dú)設(shè)備)結(jié)構(gòu)及原理：鋁或塑光輻射基本測量設(shè)備4單色儀

將寬譜段輻射的光源分成一系列譜線很窄的單色光，用作可調(diào)波長的單色光源或分光器。

利用色散元件（棱鏡、光柵等）對不同的光具有不同色散角的原理，將光輻射能的光譜在空間展開，并由入射狹逢和出射狹逢的配合，得到所要求的單色光譜。棱鏡單色儀光柵單色儀光輻射基本測量設(shè)備4單色儀光輻射基本測量設(shè)備5分光光度計(jì)

作用：測量材料光譜反射比或透射比 組成：（美國GE公司） 雙單色儀、偏光系統(tǒng)、積分球、探測器 偏光系統(tǒng)將光束分成兩路偏振方向相互垂直的偏振光測反射比：一束光照射處放標(biāo)準(zhǔn)反射塊,另一束光照射處放樣品,改變夾角使探測器輸出相等測透射比：反射塊的位置放相同的中性漫反射塊,標(biāo)準(zhǔn)透射樣品、待測樣品,改變夾角使探測器輸出相等光輻射基本測量設(shè)備5分光光度計(jì)測反射比：一束光照射處放標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)度計(jì)量

比較法——在光度導(dǎo)軌上測量等光照度法（主觀法）

使標(biāo)準(zhǔn)燈、待測燈在接收器表面產(chǎn)生的光照度E相等，然后用距離平方反比定律進(jìn)行計(jì)算

等距離法（客觀法）使標(biāo)準(zhǔn)燈、待測燈和比較燈到光電接收器表面的距離都相等，且位于同一側(cè)。參考燈用來監(jiān)視被測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過光電流計(jì)算三、光度計(jì)量方法光強(qiáng)度計(jì)量等距離法（客觀法）三、光度計(jì)量方法光照度計(jì)量照度計(jì)

光輻射探測器+指示/顯示裝置 光輻射探測器放在待測平面，產(chǎn)生光電流通過光強(qiáng)度和光亮度值計(jì)算符合朗伯光源(各個(gè)方向上的亮度均相等)的光照度的一般計(jì)算公式光照度計(jì)量光亮度計(jì)量

亮度計(jì)

用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)把待測光源表面成像在放置光輻射探測器的平面上光亮度計(jì)量目視法

以亮度比較作為基礎(chǔ)。使被測亮度與比較亮度各自照亮光度計(jì)的一半視場，調(diào)節(jié)減光盤開口，直到兩半視場亮度相等目視法光通量的計(jì)量

積分球法：替代、比較計(jì)量

通過比較方式，在積分球內(nèi)輪流點(diǎn)燃標(biāo)準(zhǔn)燈和被測燈，由光電池接收器分別測出對應(yīng)窗口的光照度。

分布光度計(jì)法： 基本原理：

光強(qiáng)度I、光照度E和光通量Φ的定義 多數(shù)光源的光分布軸向?qū)ΨQ 分布光度計(jì)的結(jié)構(gòu)：

光電池接收器可沿圓弧滑動 圓弧可以軸向轉(zhuǎn)動 測量全方位的光照度（測量照度E的分布）光通量的計(jì)量分布光度計(jì)法：輻射能：輻射能是以輻射形式傳播或接收的能量。當(dāng)輻射能被其它物質(zhì)吸收時(shí)，可轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、電能等其它形式的能量。輻射通量：輻射功率。以輻射形式發(fā)射、傳播或接收的功率。輻射強(qiáng)度：單位立體角度內(nèi)光源發(fā)射出的輻射通量。如：燈泡作為點(diǎn)光源，描述給定方向的輻射強(qiáng)度輻射度計(jì)量1.輻射度量及單位一、輻射度計(jì)量基礎(chǔ)知識輻射能：輻射能是以輻射形式傳播或接收的能量。當(dāng)輻射能被其它物0001K，工業(yè)儀表可達(dá)0.三、常用溫度計(jì)與溫度計(jì)量方法應(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(shí)際使用時(shí)，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(shí)際溫度。如：燈泡作為點(diǎn)光源，描述給定方向的輻射強(qiáng)度然后選擇隨溫度呈線性或一定函數(shù)關(guān)系的物理參量作為溫度指示的標(biāo)志。輻射出度：光源表面單位面元的輻射通量7418×10-12W.然后選擇隨溫度呈線性或一定函數(shù)關(guān)系的物理參量作為溫度指示的標(biāo)志。通過光強(qiáng)度和光亮度值計(jì)算氣體壓力式（氮?dú)猓?、液體壓力式（甲醇、水銀等）、蒸汽壓力式（苯、丙酮等低沸點(diǎn)液體）。（2）鉑銠30-鉑銠6（B）長溫1600℃，短溫1800℃；優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高（精度為0.物體和全輻射體的亮度公式，分別為：黑體總輻射出度與絕對溫度的四次方成正比根據(jù)上述定義，應(yīng)用維恩公式，可導(dǎo)出下列公式：輻射度量輻射亮度：光源在垂直其輻射傳輸方向上單位面積的立體角內(nèi)發(fā)射出的輻射通量輻射出度：光源表面單位面元的輻射通量0001K，工業(yè)儀表可達(dá)0.輻射度量輻射亮度：光源在垂直其輻輻射照度：被照表面單位面積上接收到的輻射通量。輻射照度：被照表面單位面積上接收到的輻射通量。輻射出度、輻射強(qiáng)度、輻射亮度等都是源的輻射特性的度量。從技術(shù)實(shí)踐角度需要有一個(gè)物體被照程度的物理量——輻射照度輻射吸收率：物體所吸收的輻射通量與入射到該物體上的同一波長的輻射通量的比值。輻射照度：被照表面單位面積上接收到的輻射通量。輻射照度：被照黑體輻射定律2.黑體輻射基本定律（光輻射計(jì)量的基本理論） 黑體：理想概念，吸收本領(lǐng)基爾霍夫定律

物體發(fā)出的輻射（輻射出度）與吸收率a的比值在同一波長和溫度下相同，而與物體材料和形狀無關(guān)。 吸收本領(lǐng)越大的物體，發(fā)射本領(lǐng)也大，不能發(fā)射某波長的輻射能，也不能吸收該波長的輻射能；反之亦然。黑體輻射定律2.黑體輻射基本定律（光輻射計(jì)量的基本理論）黑體輻射定律普朗克定律——黑體輻射理論的基礎(chǔ)

普朗克建立了f

(λ,T)

的具體數(shù)學(xué)表達(dá)式，即黑體輻射出度。斯忒藩-波爾茲曼定律

全波長內(nèi)普朗克公式積分。黑體總輻射出度與絕對溫度的四次方成正比維恩位移定律 絕對黑體的輻射出度有一極大值（對應(yīng)波長為λ），輻射本領(lǐng)最大的波長與黑體絕對溫度的乘積為一個(gè)常數(shù)c1，第一輻射常量，3.7418×10-12W.cm2c2，第二輻射常量，1.438×10-12cm.K黑體輻射定律普朗克定律——黑體輻射理論的基礎(chǔ)斯忒藩-波爾茲曼黑體輻射定律最大輻射定律

將峰值波長λm代入普朗克公式，得到黑體最大輻射出度最大輻射定律指出，黑體最大輻射出度與溫度的五次方成正比式中：黑體輻射定律最大輻射定律最大輻射定律指出，黑體最大輻謝謝觀看！謝謝觀看！計(jì)量方法與誤差理論CH溫度和光學(xué)計(jì)量計(jì)量方法與誤差理論CH溫度和光學(xué)計(jì)量52二、溫標(biāo) 溫標(biāo)（即溫度的“標(biāo)尺”、“標(biāo)準(zhǔn)”）是溫度量值的表示法。

首先用純物質(zhì)的三相點(diǎn)、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變點(diǎn)等作為溫度計(jì)量的固定點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn))，并賦予一個(gè)確定的溫度；然后選擇隨溫度呈線性或一定函數(shù)關(guān)系的物理參量作為溫度指示的標(biāo)志。

溫標(biāo)三要素：固定點(diǎn)、測溫物質(zhì)、內(nèi)插公式華氏溫標(biāo):水的冰點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)212℉，中間180等分(德國，華林海特，1714年)列氏溫標(biāo):水的冰點(diǎn)為0°R’，水的沸點(diǎn)為80°R’，中間80等分（法國，列奧謬爾，1730年）攝氏溫標(biāo):水的冰點(diǎn)為0℃，水的沸點(diǎn)為100℃，中間100等分（瑞典，攝爾薩斯，1742年）經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)二、溫標(biāo) 溫標(biāo)（即溫度的“標(biāo)尺”、“標(biāo)準(zhǔn)”）是溫度量值的表國際溫標(biāo)（ITS-90）

ITS-90就是熱力學(xué)溫標(biāo)。

Tk=273.15+tcTF=1.8tc+32TR’=0.8tcTk:熱力學(xué)溫度Tc:攝氏溫度TR’:列氏溫度熱力學(xué)溫標(biāo):

英國開爾文提出以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)。與特定的物質(zhì)性質(zhì)無關(guān)，以水的三相點(diǎn)為基準(zhǔn)(273.16K)，具有穩(wěn)定性、唯一性、復(fù)現(xiàn)性和客觀性。熱力學(xué)溫標(biāo)以卡諾循環(huán)為基礎(chǔ)：一個(gè)工作于恒溫?zé)嵩磁c恒溫冷源之間的可逆熱機(jī)，假設(shè)從溫度為T2的熱源獲得的熱量為Q2，放給溫度為T1的冷源的熱量為Q1，則Q1/Q2=T1/T2。（絕對溫度，單位K）

選用水的三相點(diǎn)作為基本固定點(diǎn)，得到熱力學(xué)溫標(biāo):理論溫標(biāo)國際溫標(biāo)（ITS-90）ITS-90就是熱力學(xué)溫標(biāo)。熱學(xué)計(jì)量器具：

熱電偶、熱電阻、溫度計(jì)、高溫計(jì)、輻射感溫器、體溫計(jì)、溫度計(jì)檢定裝置、電子電位差計(jì)、電子平衡電橋、高溫毫伏計(jì)、比率計(jì)、溫度指示調(diào)節(jié)儀、溫度變送器、溫度自動控制儀、溫度巡回檢測儀、測溫電橋、熱量計(jì)、比熱裝置、熱物性測定裝置、熱流計(jì)、熱象儀。熱學(xué)計(jì)量器具：三、常用溫度計(jì)與溫度計(jì)量方法玻璃液體溫度計(jì) 儲液泡、毛細(xì)管、刻度標(biāo)尺 測溫介質(zhì)：水銀或其合金、酒精等

-30℃-300℃壓力式溫度計(jì)

密閉溫度測量系統(tǒng)+指示儀表 氣體壓力式（氮?dú)猓⒁后w壓力式（甲醇、水銀等）、蒸汽壓力式（苯、丙酮等低沸點(diǎn)液體）。

-100℃-600℃三、常用溫度計(jì)與溫度計(jì)量方法玻璃液體溫度計(jì)電阻溫度計(jì)（熱電阻測溫）

取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484

。

溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加(正溫度系數(shù))。電阻溫度計(jì)（熱電阻測溫）取一只100W/熱電阻溫度計(jì)的組成：熱電阻（電阻體、絕緣管和保護(hù)套管）連接導(dǎo)線顯示儀表測溫原理金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體:電阻值R=f(溫度t)電阻溫度系數(shù)（α）

溫度變化1℃時(shí)，導(dǎo)體電阻值的相對變化量，單位為1/℃。α↑→靈敏度↑。金屬導(dǎo)體:t↑→Rt↑，∴α為正值（正溫度系數(shù)）；而半導(dǎo)體:t↑→Rt↓，∴α為負(fù)值（負(fù)溫度系數(shù)）。金屬純度↑→α↑。有些合金材料，如錳銅α→0。熱電阻溫度計(jì)的組成：測溫原理α↑→靈敏度↑。勒[克斯]（lx）：1lm的光通量均勻分布在1m2表面所產(chǎn)生的光照度。單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的，并按國際約定的平均人眼視覺特性評價(jià)的光輻射通量，單位流[明]（lm）。電阻溫度系數(shù)（α）光電池接收器可沿圓弧滑動輻射吸收率：物體所吸收的輻射通量與入射到該物體上的同一波長的輻射通量的比值。輻射測溫技術(shù)近30年取得的主要成果有：在測溫范圍方面，最高可達(dá)500萬攝氏度，如地下核爆炸火球溫度，最低可達(dá)-170攝氏度；當(dāng)溫度T的實(shí)際物體在兩個(gè)波長下的光譜輻射亮度比值，與溫度為的全輻射體的上述兩波長下的光譜輻射比值相等時(shí)，把稱為實(shí)際物體的比色溫度。然后選擇隨溫度呈線性或一定函數(shù)關(guān)系的物理參量作為溫度指示的標(biāo)志。2、輻射能以波動形式表現(xiàn)出來，其波長的范圍極廣，從短波、x光、紫外光、可見光、紅外光一直到電磁波。188K）以下，磁性溫度計(jì)（常磁性物質(zhì)磁化率在低溫時(shí)隨溫度變化很大）。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）輻射照度：被照表面單位面積上接收到的輻射通量。三、常用溫度計(jì)與溫度計(jì)量方法任何波段都有能量的分布，而呈不間斷的連續(xù)分布普朗克建立了f(λ,T)的具體數(shù)學(xué)表達(dá)式，即黑體輻射出度。分類（根據(jù)材料類型）：

金屬電阻（正溫度系數(shù)） 鉑電阻（13.8K~1234.94K）、銠鐵電阻（低溫0.1K~273K）、鉑鈷電阻（4K~292K，低溫段比鉑、銠鐵穩(wěn)定、準(zhǔn)確，）

鉑電阻

半導(dǎo)體電阻（正、負(fù)溫度系數(shù)） 廣泛用于低溫計(jì)量 鍺電阻：0.01K～100K 熱敏電阻：-50℃-300℃，（在-200～0℃范圍內(nèi)）（在0～850℃范圍內(nèi)）勒[克斯]（lx）：1lm的光通量均勻分布在1m2表面金屬電阻薄膜型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻鉑電阻溫度顯示、變送器汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)工作計(jì)量器具工作計(jì)量器具金屬電阻薄膜型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻鉑電阻溫度顯示、變送器汽計(jì)量方法與誤差理論CH溫度和光學(xué)計(jì)量課件61半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)熱敏熱電阻溫度特性

負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻（阻值隨溫度升高而顯著減少）

采用MnO2、Mn(NO3)4、CuO、Cu(NO3)2等化合物制造；正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻。采用NiO2等化合物制造；臨界溫度(CTR)熱敏電阻

當(dāng)溫度超過某一數(shù)值后，電阻會急劇增加或減少。材料常數(shù)絕對溫度常數(shù)半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)熱敏熱電阻溫度特性負(fù)溫度系數(shù)(NTC)

MF12型NTC熱敏電阻玻璃封裝NTC熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻熱敏電阻熱敏電阻體溫計(jì)電熱水器MF12型NTC熱敏電阻玻璃封裝NTC熱敏電阻大功率熱電阻測溫電路電橋設(shè)計(jì)在儀表內(nèi)，而熱電阻Rt安裝在被測對象中，距儀表有一定的距離。由于Rt～溫度T，故移動RD的電阻值不斷平衡，可通過RD電阻刻度或溫度刻度讀取溫度變化。二線制連接法（惠斯登電橋）熱電阻測溫電路電橋設(shè)計(jì)在儀表內(nèi)，而熱電阻Rt安裝工業(yè)上在測低溫時(shí)通常采用熱電阻溫度計(jì)，其測溫范圍為－200～500℃。用熱電偶測量500℃以下溫度時(shí)，熱電勢小，測量精度低；因此在高溫段，一般采用熱電偶測溫方式。工業(yè)上在測低溫時(shí)通常采用熱電阻溫度計(jì)，其測溫范圍為－200～熱電偶溫度計(jì)ABAB

1821年，德國物理學(xué)家賽貝克用兩種不同金屬組成閉合回路，并用酒精燈加熱其中一個(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），發(fā)現(xiàn)放在回路中的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果用兩盞酒精燈對兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)加熱，指針的偏轉(zhuǎn)角反而減小。賽貝克實(shí)驗(yàn)熱電偶溫度計(jì)ABAB1821年，德國物理學(xué)家賽

將兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，如果兩端接點(diǎn)的溫度不同，回路中將產(chǎn)生電勢，稱為熱電勢。這個(gè)物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)。

冷端（自由端）（參考端）

熱端（工作端）（測量端）熱電流熱電極A/B塞貝克效應(yīng)原理圖將兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，如果兩熱電偶的熱電勢（賽貝克電勢）

k—波爾茲曼常數(shù)

e—電子電荷

nA、nB—金屬A、B的電子密度熱電偶的熱電勢（賽貝克電勢） k—波爾茲曼常數(shù)指生產(chǎn)工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)越并已列入國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件中的熱電偶。特點(diǎn)：發(fā)展早、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，具有統(tǒng)一的分度表，可以互換，并有與其配套的顯示儀表可供使用，十分方便。國際電工委員會(IEC)在1975年推薦7種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，在1986年又推薦了一種。我國目前共采用八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：（1）鉑銠10-鉑（S）0~1600℃,長溫最高1300℃，短溫最高1600℃

；（2）鉑銠30-鉑銠6（B）長溫1600℃，短溫1800℃；（3）鉑銠13-鉑（R）0-1500℃

；（4）鎳鉻-鎳硅(鎳鉻-鎳鋁)（K）－200～1300℃；（5）銅-銅鎳(康銅)（T）300℃以下；（6）鎳鉻-康銅（E）－200～900℃；（7）鐵-康銅（J）-200~1200℃

；（8）鎳鉻-金鐵熱偶以及銅-金鐵熱偶。指生產(chǎn)工藝成熟、成批生產(chǎn)、性能優(yōu)越輻射溫度計(jì)

通過被測物體在全波長或某一波段的輻射能量確定溫度。 非接觸法測溫：不破壞被側(cè)物體的熱平衡，對感溫元件結(jié)構(gòu)要求不高，可計(jì)量熱容量小的物體，可計(jì)量高溫，對動態(tài)溫度響應(yīng)較好，但精度低。 1、任何物體溫度高于絕對零度（-273.15C）時(shí)，都將有熱輻射，溫度越高，則發(fā)射到周圍空間的能量就越多。2、輻射能以波動形式表現(xiàn)出來，其波長的范圍極廣，從短波、x光、紫外光、可見光、紅外光一直到電磁波。3、溫度測量中主要是可見光和紅外光，因?yàn)榇祟惸芰勘唤邮找院?，多轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽刮矬w的溫度升高，所以一般就稱為熱輻射。輻射溫度計(jì)1、任何物體溫度高于絕對零度（-273.15C）對于全輻射體，由維恩公式可得：1K~273K）、鉑鈷電阻（4K~292K，低溫段比鉑、銠鐵穩(wěn)定、準(zhǔn)確，）光通量的空間密度，即點(diǎn)光源在給定方向上單位立體角發(fā)射的光通量。臨界溫度(CTR)熱敏電阻符合朗伯光源(各個(gè)方向上的亮度均相等)的光照度的一般計(jì)算公式單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的，并按國際約定的平均人眼視覺特性評價(jià)的光輻射通量，單位流[明]（lm）。比色高溫計(jì)是根據(jù)維恩偏移定律工作的溫度計(jì)。熱電偶、熱電阻、溫度計(jì)、高溫計(jì)、輻射感溫器、體溫計(jì)、溫度計(jì)檢定裝置、電子電位差計(jì)、電子平衡電橋、高溫毫伏計(jì)、比率計(jì)、溫度指示調(diào)節(jié)儀、溫度變送器、溫度自動控制儀、溫度巡回檢測儀、測溫電橋、熱量計(jì)、比熱裝置、熱物性測定裝置、熱流計(jì)、熱象儀。絕對黑體的輻射出度有一極大值（對應(yīng)波長為λ），輻射本領(lǐng)最大的波長與黑體絕對溫度的乘積為一個(gè)常數(shù)儲液泡、毛細(xì)管、刻度標(biāo)尺94K）、銠鐵電阻（低溫0.發(fā)射率：在同一溫度下一表面發(fā)射的輻射量與一黑體發(fā)射的輻射量的比例通過被測物體在全波長或某一波段的輻射能量確定溫度。半導(dǎo)體電阻（正、負(fù)溫度系數(shù)）（7）鐵-康銅（J）-200~1200℃；波長能量任何波段都有能量的分布，而呈不間斷的連續(xù)分布波長強(qiáng)度在某些特殊的波段有能量分布的輻射現(xiàn)象產(chǎn)生，而呈有間斷性的輻射譜線分布。一個(gè)低壓的氣體位于一高溫連續(xù)光源前，某些特殊的波段有能量被吸收的現(xiàn)象產(chǎn)生，而呈有間斷性的吸收譜線分布。波長能量人眼可觀測到的光譜類型對于全輻射體，由維恩公式可得：波長能量任何波段都有能量的分布亮度法：

檢測某一特定波長下的光譜輻射能量800℃-4000℃

光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、紅外高溫計(jì)燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)光電亮度溫度計(jì)：用光敏元件代替人眼，實(shí)現(xiàn)自動測量。根據(jù)普朗克定律：發(fā)射率：在同一溫度下一表面發(fā)射的輻射量與一黑體發(fā)射的輻射量的比例亮度法：燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)根據(jù)普朗克定律：發(fā)射率：在同一溫水的冰點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)212℉，中間180等分(德國，華林海特，1714年)有些合金材料，如錳銅α→0。陸末-布洛洪（Lummer-Brodhun）目視光度計(jì)參考燈用來監(jiān)視被測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過光電流計(jì)算1、光通量(luminousflux)（8）鎳鉻-金鐵熱偶以及銅-金鐵熱偶。參考燈用來監(jiān)視被測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過光電流計(jì)算3積分球(非單獨(dú)設(shè)備)根據(jù)上述定義，應(yīng)用維恩公式，可導(dǎo)出下列公式：輻射出度：光源表面單位面元的輻射通量絕對黑體的輻射出度有一極大值（對應(yīng)波長為λ），輻射本領(lǐng)最大的波長與黑體絕對溫度的乘積為一個(gè)常數(shù)（2）鉑銠30-鉑銠6（B）長溫1600℃，短溫1800℃；普朗克建立了f(λ,T)的具體數(shù)學(xué)表達(dá)式，即黑體輻射出度。輻射照度：被照表面單位面積上接收到的輻射通量。這個(gè)溫度被稱為“輻射溫度”。

亮度溫度定義：當(dāng)物體在輻射波長為，溫度為T時(shí)，其光譜輻射亮度和全輻射體在輻射波長為，溫度為時(shí)的光譜輻射亮度相等，則把稱為這個(gè)物體在波長為時(shí)的亮度溫度。物體和全輻射體的亮度公式，分別為：亮度溫度c——比例常數(shù)

假如兩者的亮度相等，就得到

物體溫度

亮度溫度水的冰點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)212℉，中間180等分(德國，華73優(yōu)點(diǎn)：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(zhǔn)確度要求。缺點(diǎn)：人眼觀察，并需用手動平衡，因此不能實(shí)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?zé)襞轃艚z亮度比較。利用調(diào)節(jié)電阻來改變高溫?zé)襞莸墓ぷ麟娏?，?dāng)燈絲的亮度溫度與被測物體的亮度溫度一致時(shí)，燈泡的亮度就代表了被測物體的亮度溫度。（亮度一樣時(shí)）燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測溫范圍廣（700比色法：被測對象的兩個(gè)不同波長的光譜輻射能量交替或同時(shí)地投影到檢出元件上，根據(jù)它們的比值與被測對象之間的溫度關(guān)系實(shí)現(xiàn)測溫。

顏色溫度計(jì)：通過兩個(gè)光譜能量比的方法測量溫度，也稱為比色溫度計(jì)。

比色高溫計(jì)是根據(jù)維恩偏移定律工作的溫度計(jì)。由維恩偏移定律可知，當(dāng)溫度變化時(shí)物體的輻射出射度向波長增加或減小的方向移動，使在波長下的光譜輻射亮度比發(fā)生變化，測量光譜輻射亮度比的變化即可測得相應(yīng)的溫度。對于全輻射體，由維恩公式可得：上式中的是預(yù)先規(guī)定的值，只要知道在此二波長下的亮度比，就可求得被測全輻射體的溫度比色法：顏色溫度計(jì)：通過兩個(gè)光譜能量比的方法測量溫度，也稱為

當(dāng)溫度T的實(shí)際物體在兩個(gè)波長下的光譜輻射亮度比值，與溫度為的全輻射體的上述兩波長下的光譜輻射比值相等時(shí)，把稱為實(shí)際物體的比色溫度。

根據(jù)上述定義，應(yīng)用維恩公式，可導(dǎo)出下列公式：

式中：分別為實(shí)際物體在時(shí)的光譜發(fā)射率。已知，就可由上式求得T。當(dāng)溫度T的實(shí)際物體在兩個(gè)波長下的光譜輻優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高（精度為0.5％），反應(yīng)速度快，測量范圍寬（量程為800~2000℃）光路系統(tǒng)測量電路圖優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高（精度為0.5％），反應(yīng)速度快，測全輻射法：

全波長范圍的輻射能量，受周圍環(huán)境影響大，準(zhǔn)確度不如前兩種（前兩種準(zhǔn)確度高，但只能吸收部分波段能量）。 基本原理：黑體全輻射定律。實(shí)際物體吸收能力小于絕對黑體，全輻射法測溫低于實(shí)際溫度。全輻射法：

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(jìn)行正確瞄準(zhǔn)，使目標(biāo)的像充滿接收器，不能偏離，否則也會產(chǎn)生誤差。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(shí)際使用時(shí)，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(shí)際溫度。這個(gè)溫度被稱為“輻射溫度”。T和Tp分別為物體的真實(shí)溫度和輻射計(jì)指示溫度；T為溫度T時(shí)物體全輻射的發(fā)射率。因?yàn)榉呛隗wεT<1，則TP<T被測物與儀表之間的距離要滿足距離系數(shù)要求：L/D溫度計(jì)量方法超高溫、超低溫計(jì)量

原子能和宇航事業(yè) 耐高溫合金冶煉、熱核控制、太陽能利用——超高溫 氟利昂冷凍機(jī)、空氣液化機(jī)、氫液化機(jī)——超低溫 超高溫：工程上>3000℃，太陽爐溫度計(jì) 超低溫：氧的露點(diǎn)（90.188K）以下，磁性溫度計(jì)（常磁性物質(zhì)磁化率在低溫時(shí)隨溫度變化很大）。常用計(jì)量方法

接觸法、非接觸法輻射測溫技術(shù)近30年取得的主要成果有：在測溫范圍方面，最高可達(dá)500萬攝氏度，如地下核爆炸火球溫度，最低可達(dá)-170攝氏度；靈敏度方面已達(dá)到0.0001K，工業(yè)儀表可達(dá)0.1K；反應(yīng)時(shí)間方面最快可達(dá)微秒級；最小可測目標(biāo)直徑為0.5mm。溫度計(jì)量方法超高溫、超低溫計(jì)量常用計(jì)量方法輻射測溫技術(shù)近303.5光學(xué)計(jì)量光是一種電磁波，波長介于微波與X射線之間。

1nm←紫外線→380nm←可見光→

780nm←紅外線→1mm光學(xué)計(jì)量：各光學(xué)分支中有關(guān)計(jì)量知識的領(lǐng)域。-輻射度計(jì)量-光度計(jì)量-激光計(jì)量-色度計(jì)量-光材料的光參數(shù)計(jì)量-成像系統(tǒng)及光學(xué)元件的質(zhì)量評價(jià)等。3.5光學(xué)計(jì)量光是一種電磁波，波長介于微波與X射線之間。與輻射相關(guān)的量：輻射能量——輻射功率（輻射通量）輻射度計(jì)量兩種量值與人眼相關(guān)的量：光能量——光功率（光通量）光度計(jì)量與輻射相關(guān)的量：兩種量值與人眼相關(guān)的量：光度計(jì)量一、光度量及單位1、光通量(luminousflux)

單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的，并按國際約定的平均人眼視覺特性評價(jià)的光輻射通量，單位流[明]（lm）。或：光源發(fā)射并被人的眼睛接收的能量之總和即為光通量（Φ）。是一個(gè)屬于把輻射通量與人眼的視覺特性聯(lián)系起來評價(jià)的主觀物理量．

流[明]：光強(qiáng)度為1坎[德拉]（cd）的均勻點(diǎn)光源，在1球面度（sr）立體角內(nèi)發(fā)射的光通量。

由于人眼對不同波長的光敏感性不同，所以不同波長光的輻射功率相等時(shí)，其光通量并不相等。

如，當(dāng)波長為555×10-9米的綠光與波長為650×10-9米的紅光輻射功率相等時(shí)，前者的光通量為后者的10倍。為了測光的統(tǒng)一和準(zhǔn)確，根據(jù)對許多正常人眼的研究，求出了各種波長的平均相對光靈敏度。1942年，國際照明委員會（CIE）規(guī)定了國際統(tǒng)一的平均人眼“光譜光效率”或“視見函數(shù)”。一立體角頂點(diǎn)位于球心，它在球面上所截取的面積等于以球半徑r為邊長的正方形面積，那么這個(gè)立體角就是1球面度。光度計(jì)量一、光度量及單位1、光通量(luminousflu2、光強(qiáng)度

光通量的空間密度，即點(diǎn)光源在給定方向上單位立體角發(fā)射的光通量。3、光照度

光通量的面密度，即被照射物體表面單位面積上的光通量

勒[克斯]（lx）：1lm的光通量均勻分布在1m2表面所產(chǎn)生的光照度。單位：尼特（nt）

4、光亮度光亮度是表示發(fā)光面明亮程度的。光源表面的某一點(diǎn)面元在一給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度與該面元在垂直于該方向的平面上的正射投影面積之比。2、光強(qiáng)度單位：尼特（nt）4、光亮度四種度量值示意圖四種度量值示意圖二、光度計(jì)量器具1.光探測器

主觀光探測器（人眼，對弱光敏感度高）、客觀探測器

光電探測器外光電效應(yīng)：光子能量—電子逸出—光電流（光電管、光電倍增器）光伏效應(yīng)：P-N結(jié)吸收光子能量—電子空穴對—光電流（光敏二極管、三極管）光電導(dǎo)效應(yīng)：P-N結(jié)吸收光子能量—釋放更多載流子—電導(dǎo)率下降（光電池）

與波長、光通量有關(guān)熱電探測器熱電效應(yīng)：光能—溫度升高—電阻或電容（測輻射熱計(jì)）

表面電荷（熱釋電探測器）電動勢（熱電偶、熱電堆） 只與輻射通量有關(guān)，與波長無關(guān)，無選擇性探測器光化學(xué)效應(yīng)探測器

如照相底片二、光度計(jì)量器具1.光探測器如照相底片氣體壓力式（氮?dú)猓?、液體壓力式（甲醇、水銀等）、蒸汽壓力式（苯、丙酮等低沸點(diǎn)液體）。水的冰點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)212℉，中間180等分(德國，華林海特，1714年)優(yōu)點(diǎn)：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(zhǔn)確度要求。絕對黑體的輻射出度有一極大值（對應(yīng)波長為λ），輻射本領(lǐng)最大的波長與黑體絕對溫度的乘積為一個(gè)常數(shù)3、溫度測量中主要是可見光和紅外光，因?yàn)榇祟惸芰勘唤邮找院?，多轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使物體的溫度升高，所以一般就稱為熱輻射。絕對黑體的輻射出度有一極大值（對應(yīng)波長為λ），輻射本領(lǐng)最大的波長與黑體絕對溫度的乘積為一個(gè)常數(shù)1、光通量(luminousflux)一個(gè)低壓的氣體位于一高溫連續(xù)光源前，某些特殊的波段有能量被吸收的現(xiàn)象產(chǎn)生，而呈有間斷性的吸收譜線分布。人眼可觀測到的光譜類型（5）銅-銅鎳(康銅)（T）300℃以下；單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的，并按國際約定的平均人眼視覺特性評價(jià)的光輻射通量，單位流[明]（lm）。測透射比：反射塊的位置放相同的中性漫反射塊,標(biāo)準(zhǔn)透射樣品、待測樣品,改變夾角使探測器輸出相等一立體角頂點(diǎn)位于球心，它在球面上所截取的面積等于以球半徑r為邊長的正方形面積，那么這個(gè)立體角就是1球面度。非接觸法測溫：不破壞被側(cè)物體的熱平衡，對感溫元件結(jié)構(gòu)要求不高，可計(jì)量熱容量小的物體，可計(jì)量高溫，對動態(tài)溫度響應(yīng)較好，但精度低。輻射吸收率：物體所吸收的輻射通量與入射到該物體上的同一波長的輻射通量的比值。光輻射基本測量設(shè)備2光度導(dǎo)軌(非單獨(dú)設(shè)備)精確軸向距離刻度和標(biāo)尺的導(dǎo)軌，數(shù)個(gè)帶距離精細(xì)刻度的滑動架或滑車 用平方反比定律（即點(diǎn)源對微面元的照度與點(diǎn)源的發(fā)光強(qiáng)度成正比，與距離平方成反比）連續(xù)、精確改變某平面處的光照度 改變光源到光度計(jì)的距離，使進(jìn)入光度計(jì)兩側(cè)的光在視場內(nèi)平衡時(shí)，兩半視場的中心界線消失，則二者具有相同的光照度。陸末-布洛洪（Lummer-Brodhun）目視光度計(jì)氣體壓力式（氮?dú)猓?、液體壓力式（甲醇、水銀等）、蒸汽壓力式（光輻射基本測量設(shè)備3積分球(非單獨(dú)設(shè)備)和光度導(dǎo)軌一樣，積分球并非一個(gè)單獨(dú)的測量設(shè)備，常常和光源、探測器裝在一起，作為理想漫射光源和勻光器，廣泛用于光輻射測量中結(jié)構(gòu)及原理：鋁或塑料做成的內(nèi)部空心球，內(nèi)壁涂抹漫射材料，球上開多個(gè)孔（入射光孔或安裝光源）。球內(nèi)任一面元發(fā)出的輻射通量，經(jīng)過多次漫射，能使球內(nèi)各點(diǎn)有相同的直射輻照度。 優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)積分球多次漫射，可使光能不均勻的測量光束均勻化，消除由探