第07讲几种温度传感器PPT讲稿.ppt
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1、第第07讲几种温度传感讲几种温度传感器器第1页,共66页,编辑于2022年,星期日辐射式温度传感器辐射式温度传感器 单色辐射高温计单色辐射高温计 比色高温计比色高温计 辐射测温基本原理辐射测温基本原理 全辐射高温计全辐射高温计 第2页,共66页,编辑于2022年,星期日辐射式温度传感器辐射式温度传感器 radiation temperature transducer/sensor德国物理学家,量子力学的创始人,二十世纪最重要的物理学家之一,因发现能量量子而对物理学的进展做出了重要贡献,并在1918年获得诺贝尔物理学奖。量子力学的发展被认为是20世纪最重要的科学发展,其重要性可以同爱因斯坦的相对
2、论相媲美。马克斯马克斯普朗克普朗克(18581947)Max Karl Ernst Ludwig Planck第3页,共66页,编辑于2022年,星期日概述概述 l 辐射辐射(非接触非接触)式测温方法:式测温方法:利利用用物物体体辐辐射射能能随随温温度度变变化化的的性性质质,通通过过测测量量物物体体的的辐辐射射能能或或与与辐辐射射能能有有关关的的信信号号来来实实现现温温度测量。度测量。用用这这种种方方法法测测温温时时,感感受受件件不不需需与与被被测测介介质质相接触。相接触。第4页,共66页,编辑于2022年,星期日l 优点:优点:1)感受件不需与被测介质相接触,仪表不会破)感受件不需与被测介质
3、相接触,仪表不会破坏被测介质的温度场;坏被测介质的温度场;2)从理论上讲仪表的测温上限不受限制,可达)从理论上讲仪表的测温上限不受限制,可达2000 以上以上;3)测温过程中,仪表的滞后小,动态性能好,)测温过程中,仪表的滞后小,动态性能好,反应快;反应快;4)输出信号大、灵敏度和准确度高。)输出信号大、灵敏度和准确度高。第5页,共66页,编辑于2022年,星期日 通常用来测量高于通常用来测量高于700的温度。的温度。辐射式测温仪表分类:辐射式测温仪表分类:普朗克定律普朗克定律 光学、光电、比色高温计光学、光电、比色高温计 和红外测温仪和红外测温仪 全辐射定律全辐射定律 全辐射高温计全辐射高温
4、计第6页,共66页,编辑于2022年,星期日红外热图红外热图 张张XX 男男 53岁岁主诉:左侧胸部偶尔疼痛,闷胀不适主诉:左侧胸部偶尔疼痛,闷胀不适1年余。既往体健,胸部年余。既往体健,胸部X片、心电图均未提示明显异常。片、心电图均未提示明显异常。查体:胸背部无明显压痛。查体:胸背部无明显压痛。热图:红外线检查提示左侧心前区低温改变热图:红外线检查提示左侧心前区低温改变诊断:考虑心肌供血下降。诊断:考虑心肌供血下降。治疗:予以星状神经节阻滞治疗,自诉症状明显好转。治疗:予以星状神经节阻滞治疗,自诉症状明显好转。复查热图:红外热图提示双侧胸部温度对称改变复查热图:红外热图提示双侧胸部温度对称改
5、变第7页,共66页,编辑于2022年,星期日 辐射测温过程:辐射测温过程:热辐射源热辐射源(被测介质)(被测介质)传输通道传输通道(空气、真空、光纤)(空气、真空、光纤)热辐射接收和处理装置热辐射接收和处理装置第8页,共66页,编辑于2022年,星期日一、辐射测温基本原理一、辐射测温基本原理l 辐射热辐射热 thermal radiation:任何物体的温度高于绝对零度(任何物体的温度高于绝对零度(0 K)时就有能量)时就有能量释出,其中释出,其中以热能方式向外发射以热能方式向外发射的那一部分电磁的那一部分电磁波称为热辐射。波称为热辐射。l 黑体黑体 能对落在它上面的辐射能量全部要吸收的物体。
6、能对落在它上面的辐射能量全部要吸收的物体。第9页,共66页,编辑于2022年,星期日l 全辐射体全辐射体热辐射与温度的关系热辐射与温度的关系 (1)普朗克定律)普朗克定律(1900年):全辐射体(黑体)全辐射体(黑体)的的光谱辐射出射强度光谱辐射出射强度E0(,T)与其与其波长波长和和温度温度T 的关系:的关系:一种在任何温度下对投射到其上的任何波一种在任何温度下对投射到其上的任何波长的热辐射均能全部吸收的物体长的热辐射均能全部吸收的物体 单位表面积、单位时间单位表面积、单位时间内所辐射的能量内所辐射的能量 (2.5.1)第10页,共66页,编辑于2022年,星期日普朗克函数曲线图:普朗克函数
7、曲线图:第11页,共66页,编辑于2022年,星期日 当当 T 3000K 时,可用维恩公式代替,误差时,可用维恩公式代替,误差在在1%以内。以内。维恩公式:维恩公式:单色辐射(光学、光电)高温计单色辐射(光学、光电)高温计 的理论依据的理论依据第12页,共66页,编辑于2022年,星期日全辐射体辐射定律(斯忒藩全辐射体辐射定律(斯忒藩-波尔兹曼定律)波尔兹曼定律)全色辐射高温计的理论依据全色辐射高温计的理论依据 波长波长从从0 0之间的全部光谱辐射出射度的总和之间的全部光谱辐射出射度的总和E0第13页,共66页,编辑于2022年,星期日l 实际物体的热辐射特性实际物体的热辐射特性 (同一(同
8、一 T、下)下)(2)实际物体的发射率)实际物体的发射率:(同一(同一 T 下)下)(1)实际物体在波长)实际物体在波长下的光谱发射率下的光谱发射率:第14页,共66页,编辑于2022年,星期日n 实际物体的实际物体的随波长随波长而变化,但总小于而变化,但总小于1。多数非金属多数非金属;而多数金属而多数金属;n 若某物体的若某物体的不随波长不随波长而变化而变化灰体灰体第15页,共66页,编辑于2022年,星期日二、单色辐射高温计二、单色辐射高温计1 1、测温原理:、测温原理:物体在高温状态下会发光,具有一定的亮度。物体在高温状态下会发光,具有一定的亮度。物体在波长物体在波长下的亮度下的亮度L和
9、它的光谱辐射出射强度和它的光谱辐射出射强度E成正比。成正比。第16页,共66页,编辑于2022年,星期日2、灯丝隐灭式光学高温计(亮度对比法)、灯丝隐灭式光学高温计(亮度对比法)第17页,共66页,编辑于2022年,星期日1-物镜物镜(接受热源接受热源);2-吸收玻璃吸收玻璃;3-高温计标准灯高温计标准灯;4-目镜目镜;5-红色滤光片红色滤光片;6-测量电表测量电表;7-滑线电阻滑线电阻 第18页,共66页,编辑于2022年,星期日WGG2型光学高温计型光学高温计 第19页,共66页,编辑于2022年,星期日测量范围:测量范围:700 2000 可用于冶可用于冶金、化工和机金、化工和机械等工业
10、生产械等工业生产过程中,测量过程中,测量冶炼、烧铸、冶炼、烧铸、轧钢、玻璃熔轧钢、玻璃熔窖、锻打、热窖、锻打、热处理的温度。处理的温度。第20页,共66页,编辑于2022年,星期日n 全辐射体:全辐射体:实际物体:实际物体:不同使得仪表无法统一分度;不同使得仪表无法统一分度;故故仪表按全辐射体亮度与温度的关系式来分度仪表按全辐射体亮度与温度的关系式来分度。第21页,共66页,编辑于2022年,星期日3 3、亮度温度、亮度温度 在波长为在波长为的单色辐射中,若的单色辐射中,若物体在温度物体在温度 T 时的亮度时的亮度 L和和全辐射体在温度全辐射体在温度 Ts 时的亮度时的亮度 L0相等,则把相等
11、,则把 Ts 称称为被测物体在波长为被测物体在波长时的亮度温度。时的亮度温度。第22页,共66页,编辑于2022年,星期日0 1,测测到到的的亮亮度度温温度度总总是是低低于于物物体体真真实实温温度度的的,即即 Ts T;非金属:;非金属:T Tc cT)第32页,共66页,编辑于2022年,星期日四、全辐射高温计四、全辐射高温计1 1、测温原理:、测温原理:依据全辐射定律,依据全辐射定律,或或因为光学系统和探测元件对光谱辐射的响应有选择性,因为光学系统和探测元件对光谱辐射的响应有选择性,不可能完全接收全波长的辐射,因此不可能完全接收全波长的辐射,因此全辐射温度计全辐射温度计也可称也可称为为宽带
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