利用炽热物体发出的光测量其温度的一 种高温测量仪器。是一个内部装有一特制电灯泡的简单望远镜。使用时把它直对待测物体,其物镜将物体的发光面聚焦在灯泡的灯丝处成一明亮的像。然后调节灯丝电流,使其亮度与像的亮度等同。从这时电流的大小就可读出炽热物体的温度。如果目镜前加一红色(或绿色)
滤色片,只用红色(或绿色)光来比较亮度,则既可使工作方便,又可提高测量精确度。光测高温计的测量范围在800—3200℃之间。
光测高温计可分为
光学高温计、
全辐射高温计、光电比色高温计以及
红外温度计。它们均属非接触式测量仪表。它们的共同特点是:不破坏被测对象的
温度场,也不受被侧介质的腐蚀和毒化等影响;测量范围宽、准确度高;便于自动记录和遥测、遥控等。但是容易受周围物体辐射的影响,测量的结杲不是物体的真实温度,需要进行物体的黑度校正。而这些黑度校正由于物体表面状况千差万别而往往造成较大的误差。
光学高温计是利用物体在某一单色
波长(我国规定为0.66μ下,其辐射强度(这里是辐射亮度)与温度的函数关系进行测温的。在具体测温时它是利用亮度平衡的原理。即,将体由望远镜系统成象在高温计的内附钨丝灯的灯丝乎面上,然后用目视法调节灯丝电流以使两者的亮度相同。最后,由灯丝回路中的电流指示出物体的温度。其结构原理如图(1.物体 2.物镜 3.小灯泡 4.目镜 5.红色滤光片 6.电表 7.滑线电阻 8.电池)。仪器可分为光学系统和电测系统两个基本部分。
光学系统主要由
物镜、
目镜、红色
滤光片以及灰色滤光片组成。其中,物镜和目镜构成望远镜,红色滤光片和人眼共同保证在单色光下比较亮度。灰色滤光片起到减弱物体的亮度,以便扩大仪表的量程。
电测系统主要由钨丝灯、电源(通常是用干电池)、调节电阻和测量仪表(电流表或电压表)组成。其中,电源对整个电测系统供电,调节电阻用以调节通过灯丝的电流改变灯丝的亮度。而测量仪表是对灯丝的电流相应地给予显示。考虑到使用的方便,通常表头按温度值来进行刻度。
光学高温计是按绝对黑体(即黑度ε=1)的
辐射强度来分度的。而实际物体由于它的ε<1,所以通常测得的物体温度称之为亮度温度。亮度温度低于物体的真实温度。若要知道物体的真实温度,则需根据物体的黑度进行修正。
全辐射高温计是利用透镜或凹面反射镜将被测物体全部(或部分)波长的辐射强度聚集到敏感元件(如
热电堆、
光敏电阻、光电池等)上,由这些元件的讯号大小测量物体的温度。全辐射高温计的构造原理图2(1.物体 2.物镜 3.限制光阑 4.热电堆 5.目镜 6.毫伏表)。它是根据全辐射定律制作的温度计。
辐射高温计不同于光学高温计,它是靠敏感元件迸行温度测量,而无需用人眼来作亮度平衡,因而它不存在主观误差。它能自动、快速、指示和记录温度数值,所以在工业上得到广泛的应用。
比色温度计又称颜色高温计,因为它是根据物体辐射的“颜色”来决定物体温度的。通常是利用辐射物体光谱成分中的“红色”和“蓝色”辐射能量的比与黑体辐射在相同两个波长上的能量比进行温度测量。例如,某一物体的能量比(一般称之为红蓝比)与黑体在1000℃时的能量比恰好相同,则称该物体的 颜色温度TC为1000℃。
为了对物体的颜色温度进行测量,颜色高温计利用光学系统将物体的辐射分成两束不同的
光谱成分(如红光和蓝光),分别由两个敏感元件接收,再将它们的比值对温度进行刻度,从而得到物体的颜色温度。这种测温方法具有独特的优点。因为它是利用两个波长的能量比,所以受物体单色辐射黑度的影响很小,而且对物体至高温计之间中间介质的光谱吸收性能的影响也很小。因此物体的色温往往很接近于它的真实温度而无需进行黑度修正。例如,对钨作温度测量时,如果它的真实温度为2000K,则辐射高温计测得的温度为1428K,光学高温计测量绪果为1875K,而颜色高温计为2033K。由此可见,色温最接近物体的真实温度。这是颜色法测温日益受到重视的根本原因。
红外测温是一门近几年发展起来的新技术。它是利用测量物体红外辐射来确定物体温度的温度计,其主要特点是,随着红外元件的问世和发展,可以用来测量700℃;以下低温辐射,使非接触测温得以向低温方向延伸。据报导,
红外测温仪甚至可以测量0℃以下的物体的温度,而且可以达到0.1℃甚至0.001℃的分辨率。另外,它受中间介质的影响很小。