輻射式溫度計第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五第四節輻射式溫度計

任何物體，其溫度超過絕對零度，都會以電磁波的形式向周圍輻射能量。這種電磁波是由物體內部帶電粒子在分子和原子內振動產生的，其中與物體本身溫度有關傳播熱能的那部分輻射，稱為熱輻射。而把能對被測物體熱輻射能量進行檢測，進而確定被測物體溫度的儀表，通稱為輻射式溫度計。熱輻射的最大熱效應出現在紅外波段。紅外線，它是一種人眼看不見的光線，位于可見光中紅光以外，故稱為紅外線。它的波長范圍大致在0.75～1000μm的頻譜范圍之內。第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五第四節輻射式溫度計一、輻射測溫的基本原理

可見光的光譜很窄，其波長僅為0.3—0.72μm；紅外光譜分布相對較廣，其波長范圍為O.72—l000μm。輻射式溫度計的感溫元件使用的波長范圍為0.3—40μm。1.紅外線分區紅外線波長0.75～1000μm。根據紅外線與可見光的距離，紅外線分為：近紅外區（1～3μm）、中紅外區（3～6μm）、遠紅外區（6～15μm）、極遠紅外區（15～1000μm）。第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五

自然界中所有物體對輻射都有吸收、透射或反射的能力，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。

根據基爾霍夫定律，具有最大吸收本領的物體，在其受熱后，也將具有最大的輻射本領。人們稱那些對輻射能的吸收(或輻射)除與溫度有關外，還與波長有關的物體為選擇吸收體；稱那些吸收(或輻射)本領與波長無關的物體為灰體。

絕對黑體的吸收系數L0＝1，反射系數β0＝0，理想的絕對黑體在自然界中是不存在的，人們為科學研究和實驗所需已能設計出吸收系數為0.99土0.01的近似黑體。 絕對黑體在任何溫度下都能全部吸收輻射到其表面的全部輻射能；同時它在任何一個溫度上，它向外輻射的輻射出射度(簡稱輻出度)亦最大；其它物體的輻出度總小于絕對黑體，定義全輻射率(或稱黑度系數)，其值在0～1之間。第四節輻射式溫度計第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五2.測溫基本原理輻射測溫的物理基礎是普朗克(Ptanck)熱輻射定律和斯蒂芬－玻耳茲曼(Stefan—Boltzmann)定律。絕對黑體的光譜輻射亮度L(λ，T)與其波長λ、熱力學溫度T的關系由普朗克定律確定：

(3-16)第四節輻射式溫度計第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五如果波長λ與溫度T滿足C2／(λT)≥1，則可把普朗克公式簡化為維恩(Wien)公式。在溫度低于3000K，對于波長較短的可見光，用維恩公式替代普朗克公式產生的誤差＜1％。

第四節輻射式溫度計第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五

斯蒂芬—玻爾茲曼定律描述物體所輻射出來的全波段輻射能量與溫度的關系，定律表達式為 式中W——物體單位面積所發射的輻射功率，數值上等于物體的全波輻射出射度； ε——物體表面的法向比輻射率； σ——斯蒂芬—玻爾茲曼常數； T——物體的絕對溫度(K)。

第四節輻射式溫度計第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 黑體的光譜輻射曲線第四節輻射式溫度計第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五實驗和理論分析表明，黑體的總輻射能力與溫度的關系如下式所示： (3-17)

即在單位時間內，由絕對黑體單位面積上輻射出的總能量與絕對溫度T的四次方成正比。式(3-17)被稱作斯蒂芬一玻耳茲曼定律。第四節輻射式溫度計輻射檢測器分光電型和熱敏型。第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五3.輻射式測溫的特點(1)輻射式測溫是非接觸測溫，特別適合用于較遠距離的高速運動物體、帶電體、高溫及高壓物體的溫度測量；(2)輻射式測溫反應速度快，它不需要與物體達到熱平衡的過程，只要接收到目標的紅外輻射即可測定溫度，反映時間一般都在毫秒級甚至微秒級；(3)輻射式測溫靈敏度高，由于物體的輻射能量與溫度的四次方成正比，因此物體溫度微小的變化，就會引起輻射能量較大的變化，紅外傳感器即可迅速地檢測出來；(4)輻射式測溫準確度較高，由于是非接觸測量，不會破壞物體原來溫度分布狀況，因此測出的溫度比較真實，其測量準確度可達到0.1℃以內，甚至更小；第四節輻射式溫度計第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五(5)輻射式測溫范圍廣泛，可測攝氏零下幾十度到零上幾千度的溫度范圍；(6)輻射式測溫方法，幾乎可在所有溫度測量場合使用。測例如，各種工業窯爐、熱處理爐溫度測量、感應加熱過程中的溫度測量，尤其是鋼鐵工業中的高速線材、無縫鋼管軋制，有色金屬連鑄、熱軋等過程的溫度測量等；軍事方面的應用如各種運載工具發動機內部溫度測量、導彈紅外（測溫）制導、夜視儀等；在一般社會生活方面如快速非接觸人體溫度測量，防火監測等等。第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五工程上，測定物體的輻射亮度，相對容易。故目前國內外使用的輻射式溫度計都是根據被測物體的光譜輻射亮度來確定物體的溫度。我國目前生產的光譜輻射溫度計有光學高溫計、光電高溫計、全輻射高溫計、光導纖維高溫計和硅輻射溫度計等。二、光學高溫計光學高溫計是發展最早、應用最廣的非接觸式溫度計。它結構較簡單，使用方便，適用于1000K～3500K范圍的溫度測量，其精度通常為1.0級和l.5級，可滿足一般工業測量的精度要求。它被廣泛用于高溫熔體、高溫窯爐的溫度測量。上海自動化儀表廠WGG2－201系列輻射檢測器分光電型和熱敏型。第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五由于各物體的光譜發射率ελ不同，即使它們的光譜輻射亮度相同，其實際溫度也不會相等；光譜發射率大的物體的溫度比光譜發射率小的物體的溫度為低。因此物體的光譜發射率和光譜輻射亮度是確定物體溫度的兩個決定因素，如果同時考慮這兩個因素將給光學高溫計的溫度刻劃帶來很大困難。因此，現在光學高溫計均是統一按絕對黑體刻度。第四節輻射式溫度計第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 所以，用光學高溫計測量被測物體的溫度時，讀出的數值將不是該物體的實際溫度，而是這個物體此時相當于絕對黑體的溫度，即所謂的“亮度溫度”。亮度溫度的定義是：在波長為λ、溫度為T時。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為這個物體在波長為λ時的亮度溫度。其數學表達式為

式中，ε(λ，T)——實際物體在溫度為T、波長為λ時的光譜發射率； T——實際物體的真實溫度，單位為K; TL——黑體溫度，也即實際物體的亮度溫度，單位為K。

第四節輻射式溫度計第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 物體的真實溫度為

對于真實物體總是ελ＜1，故測得的亮度溫度總比物體的實際溫度為低，即TL＜T。 目前，國內工業用光學高溫計都采用紅色單色光，有效波長為0.66土0.01μm；與我國溫度量值傳遞系統規定的基準光學高溫計的有效波長一致?；鶞使鈱W高溫計是國際溫標(ITS一90)規定溫度在銀點以上的標準儀器。 光學高溫計通常采用0.66土0.01μm的單一波長，將物體的光譜輻射亮度Lλ和標準光源的光譜輻射亮度進行比較，確定待測物體的溫度。光學高溫計有三種形式：燈絲隱滅式光學高溫計、恒定亮度式光學高溫計和光電亮度式光學高溫計。第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 燈絲隱滅式光學高溫計是由人眼對熱輻射體和高溫計燈泡在單一波長附近的光譜范圍的輻射亮度進行判斷，調節燈泡的亮度使其在背景中隱滅或消失而實現溫度測量的。此種隱絲式光學高溫計又稱目視光學高溫計或簡稱光學高溫計，國產WGGZ型光學高溫計就是此類高溫計。1.物鏡；2.灰色吸收玻璃；3.燈泡；4.目鏡；5.紅色濾光片；6.顯示表頭WGG2型光學高溫計原理圖第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 物鏡1和目鏡4可前后移動，調節物鏡使物體的像落在燈泡3內的燈絲平面上，調節目鏡4，使燈絲和物體的像能清晰地看到，然后邊比較兩者的亮度，邊慢慢調節滑動電位器的觸點位置，改變流過燈絲的電流，使燈泡燈絲的亮度作相應的改變。當被測物體的亮度大于燈絲亮度時，燈絲在背景(對應于被測物體亮度)上呈現暗絲(背景比燈絲亮)；當被測物體的亮度小于燈絲的亮度時,則燈絲在背景中呈亮絲(背景比燈絲暗)；逐漸調節滑動電位器，使燈絲亮度和背景亮度達到一致，此時，燈絲便隱滅在背景中；表頭6這時指示出(由滑動電位器位置所決定)被測物體的亮度溫度。得到了被測物體的亮度溫度，再根據該物體的光譜發射率，便可獲得該物體的真實溫度。 圖中的2是灰色吸收玻璃，其作用是擴大光學高溫計的量程。燈絲在其亮度溫度超過1400℃時，將由于燈絲易過熱發生氧化進而使燈絲的電阻發生改變，致使電流與亮度溫度關系偏置原標定值；同時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。因此，當測量高于1400℃的亮度溫度時，在物鏡與燈炮之間安裝吸收率為常量的灰色吸收玻璃，以減弱被測熱源的輻射亮度。測量時，用已經減弱了的熱源亮度和燈絲亮度進行比較，這就可以使原最高亮度溫度為1400℃的鎢絲燈，能測量更高的溫度。第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 光學高溫計通常有兩個刻度，一個是不加灰色吸收玻璃的刻度，其范圍為800℃～1400℃；另一個是加灰色吸收玻璃的刻度。為能測量更高的溫度，有的光學高溫計在物鏡前再加一塊吸收玻璃，以進一步減弱被測物體輻射亮度；這樣可使光學高溫計測量亮度溫度高達3200℃物體的溫度。無論采用何種形式，光學高溫計鎢絲本身最高溫度均不可超過1400℃。 圖6-15中的5是紅色濾光片，它的作用是濾除人眼不敏感的光譜段，僅讓中心光譜波長為＝0.66μm的窄波段通過。此工作光譜段愈窄效果愈好。對于工業用光學高溫計。光譜范圍在O.62～O.7μm范圍所造成的誤差可忽略不計。 2.光電高溫計 光學高溫計雖然有結構相對較簡單，靈敏度高，測量范圍廣，使用方便等優點；但是光學高溫計在測量物體的溫度時，由于要靠手動調節燈絲的亮度，由眼睛判別燈絲的“隱滅”，故觀察誤差較大，也無法實現自動檢測和記錄。由于科技不斷發展進步，依據光學高溫計原理制造出來的光電高溫計正在迅速替代光學高溫計而廣泛用于工業高溫測量中。第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 光電高溫計克服了光學高溫計的主要缺點，它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換成電信號，經濾波放大后送檢測系統進行后續轉換處理，最后顯示出被測物體的亮度溫度。

國產WDL型光電高溫計工作原理圖1—物鏡；2—光闌，3、5—孔，4—光電器件；6—遮光板；7—調制器；8—永久磁鋼；9—激磁繞組，10—透鏡，11—反射鏡，12—觀察孔，13—前置放大器；14—主放大器；15—反饋燈；16—電位差計；17—被測物體第四節輻射式溫度計三、光電高溫計第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 測量時，從被測物體17的表面發生的輻射能由物鏡1聚焦后。經孔徑光闌2和遮光板6上的孔3，透過裝于板6內的紅色濾光片，射到硅光電池4上，反饋燈15發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的前面裝有每秒鐘振動50次的光調制器7，它交替地打開和遮住孔3和孔5，使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。當兩個能量不相等時，硅光電池將產生一個與兩個輻射亮度差成正比的脈沖光電流，經前置放大器13放大后，再送由倒相器、差動相敏放大器和功率放大器組成的主放大器14作進一步放大后，輸出驅動反饋燈15；反饋燈15的輻射能隨著驅動電流的改變而相應變化。以上過程一直持續到被測物體和反射燈照射到硅光電池上的輻射能相等為止。這時硅光電池4的脈沖光電流接近于零，而流經反饋燈電流數值的大小就代表了被測物體的亮度溫度。此電流值轉換成電壓后由電位差計16自動指示和記錄被測物體的亮度溫度。圖6-16中的透鏡l0、反射鏡11和觀察孔12組成了一個人工觀察瞄準系統，其作用是使光電高溫計得以對準被測物體。第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五光電高溫計與光學高溫計相比，主要優點有：(1)靈敏度高光學高溫計的靈敏度最佳值為0.5℃，而光電高溫計卻能達到0.005℃，較光學高溫計提高兩個數量級；(2)精確度高采用干涉濾光片或單色儀后，使儀器的單色性能更好，因此，延伸點的不確定度明顯降低，在2000K為0.25℃，至少比光學高溫計提高一個數量級；(3)使用波長范圍不受限制使用波長范圍不受人眼睛光譜敏感度的限制，可見光與紅外光范圍均可應用，其測溫下限可向低溫擴展；(4)光電探測器的響應時間短光電倍增管可在l0-6s內響應，響應時間很短；(5)便于自動測量與控制可自動記錄或遠距離傳送。第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五光電高溫計由于目前的硅光電池和反饋燈等光電器件的特性離散性大，故光電器件的互換性差，所以在使用、維修時若要更換硅光電池和反饋，必須對整個儀表重新進行調整和標定(刻度)。工業用光電高溫計精度等級仍為1.0級和1.5級兩種。第四節輻射式溫度計第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五四、紅外輻射測溫儀

紅外測溫儀結構原理第四節輻射式溫度計第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五第四節輻射式溫度計CIT-2SN/1SN紅外測溫儀型號CIT-2SNCIT-1SN溫度范圍300～900℃

400～1200℃600～1800℃

700～2200℃測溫精度[重復精度]滿量程的±1% [±2‰]測溫距離0．25m～∞距離系數50：1發射率調整～輸出接口0/4～20mA響應時間67毫秒（可定制10ms以下高速型）電源16V-24V，電流＜45mA外形尺寸探頭φ40×155重量600g瞄準瞄準線輔助瞄準，也可用激光瞄準附件瞄準第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五紅外測溫儀第四節輻射式溫度計第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 它由光學系統、調制器、紅外傳感器、放大器和指示器等部分組成。光學系統可以是透射式的，也可以是反射式的。透射式光學系統的部件是用紅外光學材料制成的，根據紅外波長選擇光學材料。一般測量高溫(700℃以上)儀器，有用波段主要在0.76～3μm的近紅外區，可選用一般光學玻璃或石英等材料。測量中溫(100℃～700℃)儀器，有用波段主要在3～5μm的中紅外區，通常采用氟化鎂、氧化鎂等熱壓光學材料。測量低溫(100℃以下)儀器，其有用波段主要在5～14μm的中遠紅外波段，一般采用鍺、硅、熱壓硫化鋅等材料。并通常還在鏡片表面蒸鍍紅外增透層，一方面濾掉不需要的波段，另一方面增大有用波段的透射率。反射式光學系統多用凹面玻璃反射鏡，表面鍍金、鋁或鎳鉻等在紅外波段反射率很高的材料。 調制器就是把紅外輻射調制成交變輻射的裝置。一般是用微電機帶動一個齒輪盤或等距離孔盤，通過齒輪盤或帶孔盤旋轉，切割入射輻射而使投射到紅外傳感器上的輻射信號成交變的。因為系統對交變信號處理比較容易，并能取得較高的信噪比。 紅外傳感器是接收目標輻射并轉換為電信號的器件。選用哪種傳感器要根據目標輻射的波段與能量等實際情況確定。第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五五、紅外探測器分熱電型、量子型。量子型：靈敏度高、響應快，波長響應范圍窄；熱電型：靈敏度低、響應慢，但價廉、波長響應范圍寬。

第四節輻射式溫度計熱釋電紅外探測器熱釋電紅外傳感器結構P59圖3-36第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五紅外成像測溫儀1.紅外成像原理 在許多場合，人們不僅需要知道物體表面的平均溫度，更需要了解物體的溫度分布情況，以便分析、研究物體的結構，探測內部缺陷。紅外成像就能將物體的溫度分布以圖像的形式直觀地顯示出來。下面根據不同成像器件對成像原理作簡要介紹。（1）紅外攝像管圖6－20熱釋電攝像管結構簡圖1－鍺透鏡2－鍺窗口3－柵網

4－聚焦線圈5－偏轉線圈

6－電子束

7－陰極8－柵極9－第一陽極10－第二陽極11－熱釋電耙

12－導電膜13－斬光器第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 紅外攝像管是將物體的紅外輻射轉換成電信號，經過電子系統放大處理，再還原為光學像的成像裝置。如光導攝像管、硅靶攝像管和熱釋電攝像管等。前二者是工作在可見光或近紅外區的，而后者工作波段長。圖6-20是熱釋電攝像管的結構簡圖。

該攝像管靶面為一塊熱釋電材料薄片，在接收輻射的一面覆蓋一層對紅外輻射透明的導電膜。當經過調制的紅外輻射經光學系統成像在靶上時，靶面吸收紅外輻射，溫度升高并釋放出電荷。靶面各點的熱釋電與靶面各點溫度的變化成正比，而靶面各點的溫度變化又與靶面的輻照度成正比。因而，靶面各點的熱釋電量與靶面的輻照度成正比。當電子束在外加偏轉磁場和縱向聚焦磁場的作用下掃過靶面時，就得到與靶面電荷分布相一致的視頻信號。通過導電膜取出視頻信號，送視頻放大器放大后，再送到控制顯像系統，在顯像系統的屏幕上便可見到與物體紅外輻射相對應的熱像圖。 這里需要提起注意的是：熱釋電材料只有在溫度變化的過程中才產生熱釋電效應，溫度一旦穩定，熱釋電就消失。所以，當對靜止物體成像時，必須對物體的輻射進行調制。對于運動物體，可在無調制的情況下成像。第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五（2）紅外變像管 紅外變像管是直接把物體紅外圖像變成可見圖像的電真空器件，主要由光電陰極、電子光學系統和熒光屏三部分組成，均安裝在高度真空的密封玻璃殼內。當物體的紅外輻射通過物鏡照射到光電陰極上時，光電陰極表面的紅外敏感材料（蒸涂其上的半透明銀氧銫）接收物體的紅外輻射后，便發射與表面的輻照度的大小成正比，也就是與物體發射的紅外輻射成正比的光電子。光電陰極發射的光電子在電場的作用下飛向熒光屏。熒光屏上的熒光物質，受到高速電子的轟擊便發出可見光。可見光輝度與轟擊的電子密度的大小成比例，即與物體紅外輻射的分布成比例。這樣，體現物體各部位溫度高低的紅外圖像便被轉換成人眼很容易識別的可見光圖像。（3）固態圖像變換器 固態圖像變換器是由許多小單元（稱為像元或像素）組成的受光面，各像素將感受的光像轉換為電信號后順序輸出的一種大規模集成光電器件。又稱電荷耦合攝像器件或CCD（Charge-CoupledDevicestoImaging）圖像器件。普通CCD固態圖像變換器用于紅外測溫還需要一套與之配套的光學系統；一方面需很好地濾除非紅外波長的其它光波，另一方面需把被測物體的紅外成像投射到CCD固態圖像變換器的受光面上。一種新型集成紅外電荷耦合器件是用于紅外測溫更為理想的固體成像器件，具有良好的發展、應用前景。第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五2.紅外成像儀

圖6-21AGA—750熱像儀工作原理框圖第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 根據成像原理和成像對象不同，紅外成像儀種類也較多，如圖6-21所示是國際重要的紅外熱像儀生產商-----瑞典AGA紅外系統公司生產的AGA—750型紅外熱像儀。 該熱像儀的光學系統為全折射式。物鏡材料為單晶硅，通過更換物鏡可對不同距離和大小的物體掃描成像。光學系統中垂直掃描和水平掃描均采用具有高折射率的多面平行棱鏡，掃描棱鏡由電動機帶動旋轉，掃描速度和相位由掃描觸發器、脈沖發生器和有關控制電路控制。紅外傳感器輸出的微弱信號送入前置放大器進行放大。溫度補償電路輸出信號也同時輸入前置放大器，以抵消目標溫度隨環境溫度變化而引起的測量值的誤差。前置放大器的增益可通過調整反饋電阻進行控制。前置放大器的輸出信號，經視頻放大器放大，再去控制顯像管屏上射線的強弱。 由于紅外傳感器輸出的信號大小與其所接收的輻照度成比例，因而顯像熒屏上射線的強弱亦隨傳感器所接收的輻照度成比例變化，從而實現被測物體溫度成像與測量。 AGA—750型紅外熱像儀測溫范圍為：-20℃～900℃，最小溫度分辨力：0.2℃（目標物體溫度為30℃時），幀頻：6.5幀/秒。AGA公司另一型號AGA—750型紅外熱像儀測溫范圍為：-20℃～2000℃。第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五三、輻射溫度計 輻射溫度計是根據全輻射定律，基于被測物體的輻射熱效應進行工作的。它通常由輻射敏感元件、光學系統、顯示儀表及輔助裝置等幾大部分組成。輻射溫度計是最古老、最簡單、較常用的非接觸式高溫檢測儀表，過去習慣稱之為全輻射溫度計。雖然此種儀器有能聚集被測物體輻射能于敏感元件的光學系統，但實際上任何實際的光學系統都不可能全部透過或全部反射所有波長范圍的全部輻射能，所以把它直接稱之為輻射溫度計，似乎更合理一些。 輻射溫度計與光學高溫計一樣是按絕對黑體進行溫度分度的，因此用它測量非絕對黑體的具體物體溫度時，儀表上的溫度指示值將不是該物體的真實溫度，我們稱該溫度為此被測物體的輻射溫度。由此，我們可以給輻射溫度定義為：黑體的總輻射能量等于被測非黑體的總輻射溫度。其數學表達式為

第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五輻射溫度計的敏感元件，分光電型與熱敏型兩大類。 ⑴光電型常用的有光電倍增管、硅光電池、鍺光電二極管等。這類敏感元件的特點是響應速度極快，而同類元件光電特性曲線一致性不是很好，故互換性較差。 表6-7一些材料在給定溫度范圍內的全發射率

名稱

溫度范圍

(℃)

全發射率

名稱

溫度范圍

(℃)

全發射率

磨光的純鐵磨光的熟鐵氧化鑄鐵氧化的熟鐵磨光的鋼碳化的鋼氧化的鋼磨光的鋁明亮的鋁氧化的鋁磨光的銅鎳260～538260260～538260260～538260～53893～53893～53814893～538260～5381000～14000.08～0.130.270.66～0.750.950.10～0.140.53～0.560.88～0.960.05～0.110.490.20～0.330.05～0.180.056～0.069鉻鎳鉻合金KA—25鎳鉻合金NCT—3鎳鉻合金NCT—6氧化的錫未氧化的鎢磨光的銀氧化的鋅

磨光的銀未氧化的銀氧化的銀鋁260～538260～538260～538260～538100100～500260260260～538100～500200～500200～6000.17～0.260.38～0.440.90～0.970.890.050.032～0.0710.030.110.02～0.030.02～0.0350.02～0.0380.11～0.19第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五

名稱

溫度范圍

(℃)

全發射率

名稱

溫度范圍

(℃)

全發射率

磨光的鎳未氧化的鎳氧化的鎳磨光的鉑未氧化的鉑氧化的鉑鉑黑未加工的鑄鐵拋光的鐵鐵銀拋光的鋼鑄件磨光的鋼板氧化鐵熔化的銅氧化銅氧化鎳260～538l00～500260～538260～538100～500200～600260～538925～1115425～102010001040940～1100500～1200l100～1300800～l100600～13000.07～0.100.06～0.120.46～0.670.06～0.100.047～0.0960.06～0.110.96～0.970.8～0.950.144～0.3770.08～0.130.0350.52～0.560.55～0.610.85～0.950.13～0.150.66～0.540.54～0.87大理石石灰石石灰泥石英白色耐火磚石墨碳石墨鎳鉻合金鉑絲鉻硅磚硅磚耐火粘土磚煤鉭鎢生鐵260260260538260～538100～500200～538125～1034225～1375100～1000100011001000～11001100～15001300～2500l000～300013000.580.800.920.580.68～0.890.71～0.760.49～0.540.64～0.760.073～0.1830.08～0.260.800.850.750.520.19～0.300.15～0.340.29第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五(2)熱敏型常用的有熱敏電阻、熱電堆(由熱電偶串聯組成)等。這類敏感元件的特點是對響應波長無選擇性，靈敏度高，同類元件的熱電特性曲線一致性好，響應時間常數較大，通常為0.01s～1s。

圖6-17全輻射高溫計的構造示意圖

1—物鏡；2—光闌；3—銅殼；4—玻璃泡；5—熱電堆；

6—鉑黑片；7—吸收玻璃；8—目鏡；9—小孔；10—云母片第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五 輻射高溫計光學系統的作用是聚集被測物體的輻射能。其形式有透射型和反射型兩大類。光學系統中的物鏡通常為平凸形透鏡。透鏡的材料選用取決于溫度計測溫范圍。測溫范圍為400℃～1200℃時，應選石英玻璃材料(它可透過0.3～0.4μm的光譜段)；當測溫范圍為700℃～2000℃時，透鏡材料應選用K－9型光學玻璃(透過光譜段為0.3～2.7μm)。所以測量范圍不同的輻射溫度計的物透鏡材料是不同的。圖6-17是采用熱電堆作敏感元件的輻射溫度計結構示意圖。 輻射高溫計的測量儀表按顯示方式可分為自動平衡式、動圈式和數字式三類。它們均包括測量電路、顯示驅動電路、指示器；數字式測量儀表還包括模擬／數字轉換電路。自動平衡式測量儀表需有平衡驅動的執行器，如小型步進電機。 輻射高溫計的輔助裝置主要包括水冷卻和煙塵防護裝置。與光學高溫計相比較，輻射高溫計的測量誤差要大一些。其原因是被測物體的光譜發射率比其全輻射發射率穩定、準確。另外在λ＝0.66μm時，光譜輻射能的增加量比全輻射能的增加量大得多，故光學高溫計的靈敏度高。鑒于以上原因，輻射高溫計在使用上遠不及光學高溫計普遍，并有進一步被淘汰的趨勢。

第三十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期五比色高溫計

維思位移定律指出：當溫度升高時，絕對黑體輻射能量的光譜分布要發生變化。一方面輻射峰值向波長短的方向移動，另一方面光譜分布曲線的斜率將明顯增加；斜率的增加致使兩個波長對應的光譜能量比發生明顯的變化。把根據測量兩個光譜能量比(兩波長下的亮度比)來測量物體溫度的方法稱比色測溫法；把實現此種測量的儀器稱為比色高溫計。用此種方法測量非黑體時所得的溫度稱之為“比色溫度”或“顏色溫度”。所以，可把比色溫度定義為：絕對黑體輻射的兩個波長λ1和λ2的亮度比等于被測輻射體在相應波長下的亮度比時，絕對黑體的溫度就稱為這個被測輻射體的比色溫度。 絕對黑體，對應于波長λ1與λ2的光譜輻射亮度之比R，可用下式表示： (6-2