热工测量仪表PPT非接触测温讲课教案.ppt
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1、热工测量仪表PPT非接触测温第一节 辐射测温基本原理一、黑体的光谱辐射出射度M0和辐射出射度M01光谱辐射出射度M01)全幅射体的辐射出射度M0(单位:w/m3)与波长和温度T有关(普朗克定律)为波长;c1,c2为普朗克第一,第二辐射常数3.7413*10-16(w.m2)1.4388*10-2(m.K)2)使用条件:温度低于3000K,波长较短的可见光范围内,用维恩公式代替普朗克定律,误差不超过1%维恩公式第一节 辐射测温基本原理规律:a)T上升,M0增大。b)T高,M0的峰值对应的波长变短。M0的峰值处的辐射波长m 与T的关系遵循维恩偏移定律:mT=2897 m.k3)光谱辐射出射度M0图
2、一、黑体的光谱辐射出射度M0和辐射出射度M01光谱辐射出射度M0第一节 辐射测温基本原理2 黑体辐射出射度M01)M0与M0的关系M0是波长 从0 之间全部光谱辐射出射度的总和2)M0的公式(斯忒潘玻耳兹曼定律:)物体的总的辐射出射度与温度的四次方成正比 斯忒藩波尔兹曼常数,5.67032*10-8 W/(m2.K4)一、黑体的光谱辐射出射度M0和辐射出射度M0第一节 辐射测温基本原理二、灰体的光谱辐射出射度M和辐射出射度M1)灰体的定义:如果物体的辐射光谱是连续的,且在所以波长下 常数,则该物体称为灰体。2)灰体的发射率:灰体的辐射出射度和通一温度下全辐射体的辐射出射度之比,3)灰体的M(普
3、朗克定律)M(斯忒潘玻耳兹曼定律)是小于1的常数。第一节 辐射测温基本原理由于实际存在的物体,其特性并不完全像灰体,所以需修正:1)光谱辐射出射度M(普朗克定律):2)辐射出射度M(斯忒潘玻耳兹曼定律)注意:光谱发射率和发射率,其值在0-1之间,都不是常数,用实验的方法测定。与温度、该物体的特性和表面情况有关,则按基尔霍夫定律还与有关。三、实际物体的光谱辐射出射度M和辐射出射度M第一节 辐射测温基本原理四、单色辐射高温计和辐射温度计v1)应用普朗克定律制作的单色辐射高温计v2)应用辐射定律制作的辐射高温计v3)当温度变化时,光谱辐射出射度的增长要比辐射出射度的增长要快得多。单色辐射高温计的灵敏
4、度高第二节 单色辐射高温计光学高温计光电高温计 一、光学高温计 由普朗克定律知道,物体的光谱辐射出射率M与温度有关,而物体在高温下会发光,称亮度,因亮度L与光谱辐射出射率M成正比,故通过测物体亮度L可求物体的温度。L=cM=c M0 c-比例常数。2 由亮度标注温度时需解决的问题:亮度温度1)问题提出:同样亮度L,由于物体不同,所以物体对应的温度是不同。因此某一亮度下仪表应对应标注何种温度?2)解决办法:仪表标注的是黑体对应的温度Ts,即亮度温度,实际物体的真实温度要进行修正。第二节 单色辐射高温计1 基本工作原理:3)亮度温度Ts:当物体在辐射波长为,温度为时T,其光谱辐射亮度L和黑体在辐射
5、波长为,温度为Ts时的光谱辐射亮度L0 相等,则把Ts称为这个物体在波长下的亮度温度。4)由亮度温度Ts如何求物体的真实温度T 已知物体的辐射发射率,将维恩公式代入:一、光学高温计第二节 单色辐射高温计2 由亮度标注温度时需解决的问题:亮度温度两者的亮度相等,故:注:0 1,测得的亮度温度总是低于真实温度,越小,亮度温度与真实温度的差别越大。第二节 单色辐射高温计二、光学高温计的结构和工作原理1 结构1)测量时,如灯丝亮度比辐射热源(被测物体)亮度低,则灯丝就在这个背景下呈现出暗的弧线2)如如灯丝亮度比辐射热源(被测物体)亮度高,则灯丝就在较暗的背景下呈现出亮的弧线3)如两者亮度一样,则灯丝就
6、隐灭在发光背景里4)由毫安计的读数就是被测物体的亮度温度 这种光学高温计叫“隐丝式光学高温计”。2 工作原理第二节 单色辐射高温计二、光学高温计的结构和工作原理(1)问题:由于亮度超过14000C时,钨丝易发生升华,(电阻值改变,且在灯泡玻璃上形成薄膜,改变了灯丝的温度亮度特性),造成测量误差。(2)灰色吸收玻璃的作用:加入吸收玻璃,在14000C以上时,可减弱热源进入仪表的亮度后,再和灯丝比较,加大光学高温计的测量范围。二、光学高温计的结构和工作原理第二节 单色辐射高温计3 一些元器件的作用1)灰色吸收玻璃通过吸收玻璃后的光谱辐射亮度观测者看到的光谱辐射亮度由于故知道、T,可求T12)红色滤
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