現(xiàn)代檢測技術(shù)溫度檢測技術(shù)第一頁，共五十八頁，2022年，8月28日返回6.1

溫標(biāo)與標(biāo)定6.1.1

溫標(biāo)溫度是表征物體或系統(tǒng)冷熱程度的物理量，是物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動劇烈程度的標(biāo)志。溫標(biāo)是衡量溫度高低的尺度。溫標(biāo)有經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)（華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)）、熱力學(xué)溫標(biāo)和絕對氣體溫標(biāo)。1、經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)根據(jù)某些物質(zhì)的體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。上一頁第二頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日返回（1）華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)是把水、冰、鹽混合物所形成的溫度規(guī)定為0度、健康人的體溫定為100度。按照這一規(guī)定，純水的冰點(diǎn)溫度為32華氏度，水的沸點(diǎn)定為212華氏度，把水銀溫度計(jì)從0度到100度按照水銀的體積膨脹距離分為100份，每份為華氏度華氏溫標(biāo)的單位符號是OF。（2）攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)規(guī)定水的冰點(diǎn)為0度、沸點(diǎn)為100度，其間分100等分，每一等分為一度。攝氏溫標(biāo)的單位符號是℃。T（OF）=32+9t（OC）/5上一頁第三頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回2、熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)規(guī)定水的三相點(diǎn)為273.16度、沸點(diǎn)為373.16度，其間分100等分，每一等分為一度。熱力學(xué)溫標(biāo)的單位符號是K。3、絕對氣體溫標(biāo)從理想氣體狀態(tài)方程入手，復(fù)現(xiàn)的熱力學(xué)溫標(biāo)稱為絕對氣體溫標(biāo)。PV=RTT2/T1=P2/P1（V一定）若選用同一固定點(diǎn)（水的三相點(diǎn)）作參考點(diǎn)，熱力學(xué)溫標(biāo)和氣體絕對溫標(biāo)在數(shù)值上是相同的。上一頁第四頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日4、國際實(shí)用溫標(biāo)和國際溫標(biāo)國際實(shí)用溫標(biāo)是經(jīng)國際協(xié)議產(chǎn)生的。第一個(gè)國際溫標(biāo)是1927年第七屆國際計(jì)量大會上決定采用的國際實(shí)用溫標(biāo)（IPTS-68）。1989年7月第77屆國際計(jì)量委員會批準(zhǔn)建立了新的國際溫標(biāo)，簡稱ITS-90。其主要內(nèi)容是：重申國際實(shí)用溫標(biāo)單位仍為K，1K等于水的三相點(diǎn)是溫度值的1/273.16。把水的三相點(diǎn)時(shí)溫度值定義為0.01℃，同時(shí)相應(yīng)地把絕對零度修訂為-273.15℃，因此有t90(℃)=T90(K)-273.15使用時(shí)通常將角標(biāo)90去掉。返

回

上一頁第五頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回6.1.2

標(biāo)定溫度計(jì)的標(biāo)定方法有標(biāo)準(zhǔn)值法和標(biāo)準(zhǔn)表法。標(biāo)準(zhǔn)值法就是用適當(dāng)?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊H溫標(biāo)定義的固定溫度點(diǎn)作標(biāo)準(zhǔn)值；把被標(biāo)定的溫度計(jì)（或傳感器）依次置于這些標(biāo)準(zhǔn)溫度值之下，記錄下溫度計(jì)的相應(yīng)示值（或傳感器的輸出）；利用國際溫標(biāo)規(guī)定的內(nèi)插公式對溫度計(jì)（傳感器）的分度進(jìn)行對比記錄，從而完成對溫度計(jì)的標(biāo)定。標(biāo)定后的溫度計(jì)可作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用。上一頁第六頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回標(biāo)準(zhǔn)表法是把被標(biāo)定的溫度計(jì)（傳感器）與已被標(biāo)定好的更高一級精度的溫度計(jì)（傳感器）緊靠在一起，共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，分別把槽溫調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點(diǎn)，比較和記錄兩者的讀數(shù)，獲得一系列對應(yīng)差值，經(jīng)多次升溫、降溫，重復(fù)測試，若這些差值穩(wěn)定，即可把記錄下的這些差值作為被標(biāo)定溫度計(jì)的修正值，完成對被標(biāo)定溫度計(jì)的標(biāo)定。上一頁第七頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回溫度的測量方法分為接觸法測溫和非接觸法測溫兩大類。接觸法測溫是將測溫敏感元件直接與被測介質(zhì)接觸，被測介質(zhì)與溫度敏感元件進(jìn)行充分的熱交換（主要是通過導(dǎo)熱和對流），最后達(dá)到熱平衡，溫度計(jì)的示值就是被測對象的溫度。根據(jù)測溫轉(zhuǎn)換的原理，接觸式測溫可分為膨脹式、熱阻式、熱電式等。接觸式測溫的缺點(diǎn)是測溫儀表容易影響被測溫場的分布，帶來誤差；對有些介質(zhì)（如高溫或有腐蝕性介質(zhì)），應(yīng)用接觸法測溫會縮短測溫元件的使用壽命。6.2

測溫方法分類及其特點(diǎn)上一頁第八頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回非接觸法測溫是測溫敏感元件不直接與被測對象接觸，通過輻射和對流實(shí)現(xiàn)熱交換而達(dá)到測溫的目的。非接觸法測溫的優(yōu)點(diǎn)是不破壞原有溫場，并且便于對運(yùn)動物體測量或采用掃描的方法測出溫場的分布。上一頁第九頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日返回6.3

熱膨脹式測溫方法熱膨脹式測溫方法是利用物體受熱后體積膨脹的原理設(shè)計(jì)的溫度計(jì)。按膨脹基體可分為液體膨脹式玻璃溫度計(jì)、液體或氣體膨脹式壓力溫度計(jì)及固體膨脹式雙金屬溫度計(jì)。6.3.1

玻璃溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì)簡稱玻璃溫度計(jì)，是一種直讀式儀表。玻璃溫度計(jì)最常用的液體是水銀（汞），其凝點(diǎn)是-38.9℃，測溫上限為538℃。玻璃溫度計(jì)又分為全浸式和局浸式兩大類。上一頁第頁十頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回壓力溫度計(jì)是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸氣在體積不變的條件下，其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理來實(shí)現(xiàn)測溫功能的。壓力溫度計(jì)由充有感溫介質(zhì)的溫包、傳遞壓力的毛細(xì)管、壓力敏感元件的彈簧管以及機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、指針、刻度盤等部分組成。6.3.2

壓力溫度計(jì)上一第頁十頁一頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回測溫時(shí)，將溫包置于被測介質(zhì)中，感溫介質(zhì)的體積膨脹或收縮造成壓力的增減，壓力經(jīng)毛細(xì)管傳給彈簧管，彈簧管產(chǎn)生變形，通過傳動機(jī)構(gòu)帶動指針偏轉(zhuǎn)，指示出相應(yīng)的溫度。常用于汽車、拖拉機(jī)等的油、水系統(tǒng)的溫度測量。6.3.3

雙金屬溫度計(jì)固體長度與溫度的關(guān)系是雙金屬溫度計(jì)是將兩片線膨脹系數(shù)相對差異很大的金屬片疊焊在一起構(gòu)成。上一第頁十二頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回在一端固定的情況下，如果溫度升高，下面線膨脹系數(shù)較大的金屬片B因熱膨脹而伸長；上面線膨脹系數(shù)較小的金屬片A卻幾乎不變；致使雙金屬片向上翹。溫度越高，產(chǎn)生的線膨脹差別越大，引起的彎曲角度也越大。采用不同的雙金屬材料，其測溫范圍就不同。雙金屬溫度計(jì)不僅可用于測量溫度，還可方便地用作簡單的溫度控制裝置。雙金屬溫度計(jì)的感溫雙金屬元件的形狀有平面螺旋型和直線螺旋型兩大類。上一第頁十三頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回6.4

熱阻式測溫方法熱阻式測溫是利用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號，從而達(dá)到測溫的目的。熱電阻經(jīng)電橋電路轉(zhuǎn)換成電信號。常用熱電阻有鉑電阻、銅電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。6.4.1

鉑電阻測溫1、概述鉑金屬的主要優(yōu)點(diǎn)是物理化學(xué)性能極為穩(wěn)定，且有良好的工藝性，易于提純，可以制成極細(xì)的鉑絲或極薄的鉑箔。上一第頁十四頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日返回Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100

℃)t3]在0℃~850℃的范圍內(nèi)：Rt=R0(1+At+Bt

2)A—常數(shù)，為3.96847×10-3

/℃；B—常數(shù)，為-5.847×10-7

/℃2；C—常數(shù)，為-4.22×10-12

/℃4。它的缺點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)較小，且價(jià)格較貴。在-200℃~0℃的范圍內(nèi)：上一第頁十五頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān)。通常用百度電阻比W（100）表示鉑的純度，W(100)=R100/R0R0—0℃時(shí)的電阻值；R100—100℃時(shí)的電阻值。國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻其百度電阻比W（

100）≥1.391。其中R0分為10Ω（Pt10）和100Ω（Pt100）兩種。上一第頁十六頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回2、熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻主要由電阻體、內(nèi)引線、保護(hù)管、絕緣管和接線盒等組成。電阻體是由電阻絲在絕緣骨架上繞制而成。常用的骨架材料有云母、玻璃、石英、陶瓷等。3、熱電阻的引線形式（1）兩線制在熱電阻感溫元件的兩端各連一根導(dǎo)線的形式。優(yōu)點(diǎn)：配線簡單，安裝費(fèi)用低；缺點(diǎn)：引線及外接導(dǎo)線的電阻帶來附加誤差。上一第頁十七頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日回（2）三線制在熱電阻感溫元件的一端連接兩根引線、另一端連接一根引線。接入電橋時(shí)，內(nèi)引線和外接導(dǎo)線的電阻位于電橋相鄰兩臂上，可以消除引線電阻的影響。（3）四線制在熱電阻感溫元件的兩端各連接兩根引線。這種引線方式不僅可以消除內(nèi)引線電阻的影響，還可以通過開關(guān)的切換，改變熱電阻中的電流方向，消除測量過程中的寄生電勢影響。上一第頁十八頁，共五十八頁，一2022頁年，8月28日兩線制接線電路圖第十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日三線制接線電路圖第二十頁，共五十八頁，2022年，8月28日返回6.4.2

銅電阻和熱敏電阻測溫1、銅電阻銅電阻的優(yōu)點(diǎn)是溫度系數(shù)比較大，易于提純，價(jià)格便宜。銅電阻的缺點(diǎn)是易于氧化，不適于在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作，電阻率小，機(jī)械強(qiáng)度差等。銅熱電阻的使用范圍是-50℃~150℃。在-50℃~150℃的范圍內(nèi)：Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)銅電阻的W(100)≥1.425。R0取50Ω（Cu50）和100Ω（Cu100）兩種。上第一二頁十一頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日2、半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的熱敏器件。按電阻與溫度的特性，可分為：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）；正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）；臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）。PTC型和CTR型熱敏電阻在一定溫度范圍內(nèi)，阻值隨溫度的變化而劇烈變化，因此適合于制造位式作用的溫度傳感器。NTC型熱敏電阻在一定溫度范圍內(nèi)，阻值將隨溫度的升高而減小，適合制造連續(xù)作用的溫度傳感器。第二十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日返回（1）熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為熱電阻的10倍。結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可以測量點(diǎn)溫度。電阻率高，熱慣性小，適合動態(tài)測量。標(biāo)稱電阻有幾歐到十幾兆歐之間的不同型號和規(guī)格，能很好地與各種電路匹配，遠(yuǎn)距離測量時(shí)幾乎無需考慮連線電阻的影響。（2）熱敏電阻的主要缺點(diǎn)：阻值與溫度的關(guān)系為非線性；元件的一致性差，互換性差；元件容易老化，穩(wěn)定性差；上第一二頁十三頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回6.5

熱電式測溫方法6.5.1

熱電偶測溫基于熱電效應(yīng)原理工作的傳感器稱為熱電偶傳感器，簡稱熱電偶。1、熱電效應(yīng)若兩種不同導(dǎo)體A和B的兩個(gè)連接點(diǎn)處于不同的溫度時(shí)，回路中就會產(chǎn)生電動勢（稱為熱電勢）的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。用EAB（T，T0）表示。這兩種不同金屬的組合稱為熱電偶，導(dǎo)體A和B稱為熱電極。溫度高的接點(diǎn)稱為熱端（或稱工作端），而溫度低的接點(diǎn)稱為冷端（或稱自由端）。上第一二頁十四頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日返回7、熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶是由熱電極、絕緣材料、保護(hù)套管和接線盒等部分組成。與熱電阻的結(jié)構(gòu)相類似。上第一二頁十五頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日返回?zé)犭娕嫉奶攸c(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單；所選擇的兩根導(dǎo)線材質(zhì)適當(dāng)時(shí)可測高達(dá)1000℃以上的高溫；尺寸小，可用來測量小空間的溫度；動態(tài)響應(yīng)快；電動勢信號便于傳送。2、熱電偶的基本原理熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢是由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。接觸電勢是當(dāng)兩種不同的金屬A和B緊密連接，并處于溫度為T的環(huán)境中，由于兩種金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子密度不同，在連接點(diǎn)處就會發(fā)生電子擴(kuò)散現(xiàn)象，其過程與PN結(jié)的形成過程一樣，在A、B兩金屬接觸面形成一個(gè)穩(wěn)定的電位差。其表達(dá)式為上一第一二頁十頁六頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日返回e—電子電荷電量，e=1.6×10-19

C；k—玻爾茲曼常數(shù)，k

=1.38×10-23

J/K；NA(T)、NB(T)—材料A、B在溫度T時(shí)的自由電子密度。接觸電勢的數(shù)值取決于兩種金屬的性質(zhì)和接觸點(diǎn)的溫度，而與金屬的形狀及尺寸無關(guān)。溫差電勢是當(dāng)一種金屬的兩端溫度不同時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)高溫端自由電子的動能比低端自由電子的動能大。高溫端自由電子的擴(kuò)散速度比低溫端自由電子的擴(kuò)散速率大，使得高溫端因失去一些電子而帶正電、低溫端因得到電子而帶負(fù)電，從而兩端形成一定的電位差。上第一二頁十七頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回δA是湯姆遜系數(shù)，大小與金屬材質(zhì)有關(guān)。在由兩種不同金屬組成的閉合回路中，當(dāng)兩端點(diǎn)的溫度不同時(shí)，回路中產(chǎn)生的熱電勢為上第一二頁十八頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日返回如果其中一個(gè)溫度（如T0）為常數(shù)時(shí)，當(dāng)熱電偶回路的一個(gè)端點(diǎn)保持溫度不變，則熱電偶回路總的熱電勢只是另一端溫度的單值函數(shù)。對于確定的熱電偶和確定的冷端溫度，可通過測量得到的回路總的熱電勢，確定工作端的溫度。必須由兩種不同材質(zhì)構(gòu)成熱電偶。熱電偶A、B兩連接點(diǎn)的溫度相等，回路總電勢為零。熱電偶A、B的熱電勢只與連接點(diǎn)溫度有關(guān)，與材料A、B的中間各處溫度無關(guān)。上第一二頁十九頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回3、熱電偶基本定律中間導(dǎo)體定律在由導(dǎo)體A、B組成的熱電偶中接入第三導(dǎo)體C時(shí)，只要

保持第三導(dǎo)體兩端溫度相等，接入導(dǎo)體后回路總電動勢不變。在回路中引入各種儀表和連接導(dǎo)線，只要保證兩接點(diǎn)溫度一致，就可以對熱電動勢進(jìn)行測量，而不影響熱電偶的輸出。標(biāo)準(zhǔn)電極定律當(dāng)溫度為T、T0時(shí)，由導(dǎo)體A、B組成的熱電偶的熱電勢等于由導(dǎo)體A、C組成的熱電偶的熱電勢和由導(dǎo)體C、B組成的熱電偶的熱電勢的代數(shù)和，即上一第頁三十頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回EAB(T,T0)=EAC(T,T0)+ECB(T,T0)導(dǎo)體C稱為標(biāo)準(zhǔn)電極，一般為純鉑。只要知道一些材料與標(biāo)準(zhǔn)熱電極相配的熱電動勢，就可以用此定律求出任何兩種材料配成熱電偶的熱電動勢。（3）中間溫度定律在熱電偶回路中，兩結(jié)點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)的熱電勢等于該熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為T、T1和T1、T0時(shí)熱電勢的代數(shù)和，即EAB(T,T0)=EAB(T,T1)+EAB(T1,T0)上第一三頁十一頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回根據(jù)這一定律，只要給出自由端為0℃時(shí)的熱電勢和溫度的關(guān)系，就可以求出兩結(jié)點(diǎn)在任意溫度時(shí)的熱電勢，即EAB(t,t1)=EAB(t,0)+EAB(0,t1)4、熱電偶測溫原理和方法如果熱電偶兩個(gè)電極的材料確定后，熱電偶的熱電勢就只與熱電偶兩端溫度有關(guān)。如果使參考端溫度T0恒定不變，則對給定材料的熱電偶，其熱電勢就只與工作端溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即EAB(T,T0)=f(T)上第一三頁十二頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回5、熱電偶參比端的處理（1）0℃恒溫法把熱電偶的參比端直接放在環(huán)境溫度為0℃的容器中。一般是在一個(gè)大氣壓下，把純凈水和冰混合，其混合物溫度即為0℃。適合于實(shí)驗(yàn)室中使用，不適合于工業(yè)現(xiàn)場中使用。（2）計(jì)算修正法將參比端溫度保持在某一恒定不變的溫度tH，根據(jù)中間溫度定律，將測到的熱電勢EAB(t，tH)換算到參比端t0=0℃時(shí)的熱電勢EAB(t，t0)，即EAB(t，t0)=EAB(t，tH)+EAB(tH，t0)上第一三頁十三頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回（4）冷端的延伸工業(yè)測溫時(shí)，被測點(diǎn)與指示儀表之間往往有很長的距離；為了避免冷端溫度受被測點(diǎn)溫度變化的影響，也需要使熱電偶的冷端遠(yuǎn)離工作端。熱電偶材料昂貴，熱電偶尺寸不易過長。用一種專用導(dǎo)線（稱為補(bǔ)償導(dǎo)線）將熱電偶的冷端延伸出來。但應(yīng)注意：▲補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性在一定范圍內(nèi)與所配用的熱電偶的熱電特性相同。上第一三頁十四頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回▲補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的兩個(gè)連接點(diǎn)的溫度必須相同，且不得超過規(guī)定的范圍?！a(bǔ)償導(dǎo)線的正負(fù)極以其絕緣層的顏色來區(qū)分。在使用時(shí)，一定要使補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的同性電極相接，切不可接反。不同的熱電偶要求配用不同的冷端溫度補(bǔ)償導(dǎo)線。6、熱電偶常用測溫線路（1）測量某點(diǎn)溫度的基本電路ABCDA、B為熱電偶；C、D為補(bǔ)償線；t0為使用補(bǔ)償線后冷端溫度；t0t0補(bǔ)償線一直延伸到配用儀表的接線端子。上第一三頁十五頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量某低溫箱溫度，把熱電偶直接與電位差計(jì)相連接。在某時(shí)刻，從電位差計(jì)測得熱電電勢為-1.19mv，此時(shí)電位差計(jì)所處的環(huán)境溫度為15℃，試求該時(shí)刻溫箱的溫度是多少度？第三十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日由Ｋ型分度表查得E（15，0）＝0．60mv）（1）E（t，0）＝E（t，ti）＋E（t0，0）＝（-1.19mv＋0.60）mv＝-0.59mv（2）再查Ｋ型分度表，由-0.59mv查得實(shí)際爐溫-5℃。（3）第三十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日返回6.5.2

集成溫度傳感器AD590AD590是一種電流型溫度變換器，以電流作為輸出量指示溫度。它是二端器件，使用非常方便。它是一種高阻電流源，不需要考慮傳輸線上電壓信號損失和噪聲干擾問題，特別適合做遠(yuǎn)距離測量或控制應(yīng)用。也特別適用多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)，而不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換開關(guān)所引入的附加電阻造成的誤差。溫度的變化引起電流的變化，通過調(diào)整可變電阻RW，使輸出UT=1mV/K。上第一三頁十八頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回6.6

輻射法測溫6.6.1

輻射測溫的基本原理物體受熱激勵(lì)了原子中帶電粒子，使一部分熱能以電磁波的形式向空間傳播，傳播的能量稱為熱輻射。能對被測物體熱輻射能量進(jìn)行檢測，進(jìn)而確定被測物體溫度的儀表，稱為輻射式溫度計(jì)。輻射式溫度計(jì)的感溫元件使用的波長范圍為0.3~40μm。如果某一物體在任何溫度下，均能全部吸收輻射到它上面的任何輻射能量，則稱此物體為絕對黑體。對輻射能的吸收（輻射）不僅與溫度有關(guān)，而且還與波長有關(guān)的物體稱為選擇吸收體。上第一三頁十九頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回吸收輻射能的本領(lǐng)只與波長有關(guān)的物體稱為灰體。絕對黑體吸收系數(shù)L0=1，反射系數(shù)β0=0。具有最大吸收本領(lǐng)的物體，在其受熱后也將具有最大的輻射本領(lǐng)。絕對黑體在任意溫度向外輻射的輻射出射度（也稱輻出度）最大。其他物體的輻出度總是小于絕對黑體的。在同一溫度T，某一物體在全波長范圍的積分輻出度M（T）與絕對黑體在全波長范圍的積分輻出度M0（T）之

比，稱為該物體的全輻射率（或稱全輻射系數(shù)）ε(T)，其值在0~1之間。上一第頁四十頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回在任一溫度T和某個(gè)波長λ下，物體的輻出度M(λ,T)與黑體在此波長的輻出度M0(λ,T)之比稱為光譜發(fā)射率或光譜發(fā)射系數(shù)，用ε(λ,T

)表示。透射系數(shù)反射系數(shù)反射系數(shù)和透射系數(shù)不全為零的物體稱為非黑體。絕對黑體的光譜輻射亮度為稱為普朗克定律。c1=3.7418×10-16W·m2；c2=1.438786×10-2m·K。上第一四頁十一頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回當(dāng)c2/(λT)≥1時(shí)，稱為維恩公式。由黑體的光譜輻射曲線圖看出：每條曲線均有一個(gè)極大值，而且這個(gè)極值是隨著溫度升高而向波長短的方向移動；不同溫度下的曲線，其曲線峰值點(diǎn)的波長λm和溫度T均滿足維恩位移定律。若能測出波長λm，就可得到黑體的溫度T。上第一四頁十二頁，共五十八下頁，一202頁2年，8月28日返回實(shí)驗(yàn)和理論分析表明，黑體的總輻射能為σ=5.67032×10-8W/m2·K4上一第一四頁十頁三頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回6.6.2

光譜輻射溫度計(jì)光譜輻射溫度計(jì)有光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、硅輻射溫度計(jì)等。1、光學(xué)高溫計(jì)測溫范圍：1000K~3500K；精度為1.0級和1.5級。亮度溫度：在波長為λ、溫度為T時(shí)，某物體的輻射亮度L與溫度為TL的絕對黑體的亮度L0λ相等，則稱TL這這個(gè)物體在波長為λ時(shí)的亮度溫度。上第一四頁十四頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日返回光學(xué)高溫計(jì)通常采用0.66±0.01μm的單一波長。光學(xué)高溫計(jì)有燈絲隱滅式光學(xué)高溫計(jì)、恒定亮度式光學(xué)高溫計(jì)和光電亮度式光學(xué)高溫計(jì)。上一第一四頁十頁五頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回?zé)艚z隱滅式光學(xué)高溫計(jì)是由人眼對熱輻射體和高溫計(jì)燈泡在單一波長附近的光譜范圍的輻射亮度進(jìn)行判斷，調(diào)節(jié)燈泡的亮度使其在背景中隱滅或消失而實(shí)現(xiàn)溫度的測量。此種高溫計(jì)又稱為目視光學(xué)高溫計(jì)或簡稱光學(xué)高溫計(jì)。調(diào)節(jié)物鏡1使物體的像落在燈泡3內(nèi)的燈絲平面上。調(diào)節(jié)目鏡4使燈絲和物體的像能清晰地看到。逐漸調(diào)節(jié)滑動電位器，使燈絲亮度和背景亮度達(dá)到一致，燈絲便隱沒在背景中。表頭6便指示出被測物體的亮度溫度。上第一四頁十六頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回灰色吸收玻璃2的作用是擴(kuò)大光學(xué)高溫計(jì)的量程。用于測量1400℃以上的高溫。當(dāng)燈絲亮度溫度超過1400℃時(shí)，由于燈絲過熱發(fā)生氧化進(jìn)而使燈絲的電阻發(fā)生變化，致使電流與亮度溫度的關(guān)系偏離原標(biāo)定值；1400℃以上的高溫，使燈泡的金屬絲要升華，將在玻璃泡上沉積形成灰暗的薄膜，改變原亮度特性而帶來測量誤差。光學(xué)高溫計(jì)有兩個(gè)刻度：一個(gè)是不加灰色吸收玻璃的刻度；另一個(gè)是加灰色玻璃的刻度。紅色濾光片5的作用是濾除人眼不敏感的光譜段，僅讓中心光譜波長為λ=0.66μm的窄波段通過。上第一四頁十七頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回2、光電高溫計(jì)光電高溫計(jì)是采用硅光電池作為儀表的光敏元件，代替人眼睛感受被測物體輻射亮度的變化，并將此亮度信號按比例轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)濾波放大后送檢測系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理，最后顯示被測物體的亮度溫度。被測物體17輻射的輻射能由物鏡1聚集、經(jīng)光闌2和遮光板6上的孔3、透過裝于板6上的紅色濾光片，照射到硅光電池4上；反饋燈15發(fā)出的輻射能通過遮光板上的孔5和紅色濾光片也照射到硅光電池4上。在遮光板6的前面裝有每秒振動50次的光調(diào)制器7，它交替地打開和遮住孔3和孔5。上第一四頁十八頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回被測物體的輻射能和反饋燈的輻射能交替地照射到硅光電池4上。當(dāng)兩個(gè)能量不相等時(shí)，硅光電池將產(chǎn)生一個(gè)與兩個(gè)輻射亮度差成正比的脈沖光電流，經(jīng)前置放大13放大、再經(jīng)主放大器14進(jìn)一步放大后，輸出電流驅(qū)動反饋燈15。反饋燈15的輻射能隨驅(qū)動電流的改變而相應(yīng)變化。直到被測物體和反饋燈照射到硅光電池上的輻射能相等為止。這時(shí)硅光電池4產(chǎn)生的脈沖電流為0，流經(jīng)反饋燈的電流經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成電壓后由電位差計(jì)16自動指示和記錄被測物體的亮度溫度。上一第一四頁十頁九頁，共五十八下頁，一2022頁年，8月28日返回透鏡10、反射鏡11和觀察孔12組成人工觀察瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，其作用是使光電高溫計(jì)對準(zhǔn)被測物體。由于硅光電池和反饋燈等光電器件的特性離散性大，所以光電器件的互換性差，因此在使用、維修時(shí)若要更換光電器件，就必須對整個(gè)儀表重新進(jìn)行調(diào)整和標(biāo)定（刻度）。3、輻射溫度計(jì)輻射溫度計(jì)是根據(jù)全輻射定律，基于被測物體的輻射熱效應(yīng)進(jìn)行工作的。它通常由輻射敏感元件、光學(xué)系統(tǒng)、顯示儀表及輔助裝置等幾部分組成。輻射溫度計(jì)是按絕對黑體進(jìn)行測試分度的，稱為被測物體的輻射溫度。上一第頁五頁十頁，共五十八頁下，一202頁2年，8月28日返回輻射溫度：某物體溫度為T時(shí)的總輻射能與溫度為TF的絕對黑體的總輻射能相等，則稱TF為這個(gè)物體的輻射溫度。（1）敏感元件有光電型和