焦炉热工测量仪表及热工自动调节.docVIP

第二节 温度测量仪表 温度测量仪表 玻璃温度计 酒精温度计 水银温度计 热电偶 原理 结构 3、电阻温度计 4、非接触式测温仪表 温度测量仪表按其测温元件是否与被测介质直接接触分接触式的和非接触式 (1)传感器和被测对象不接触，不会破坏被测对象的温度场，故可测量运动物体的温度 (2)由于传感器或热辐射探测器不必达到与被测对象同样的温度，故仪表的测温上限不 (3)在检测过程中传感器不必和被测对象达到热平衡，故检测速度快，响应时间短，适 原理： 最常用的非接触式测温仪表是热辐射式测温仪表。它是利用受热物体的热辐射作用来 测量该物体本身的温度。任何受热物体都有一部分热能转变成辐射能。在热辐射时，热能是以电磁波的形式传递的，不同的物体是由不同的原子组成的，因此能发出不同波长的波。各种波长光的性质不同，有的光波能够被物体吸收，并且重新转变为热能，具备该性质最显著的波长是从0．77—40m的红外线，其次是0．4m_0．77m的可见光，这种射线叫做热射线，它的传播 物体受到热辐射后。视物体本身的性质，能将 常用的热辐射式测温仪表有：光学高温计、光电高温计、辐射高温计、红外测温仪及比色 ③、物体热射能力与度的关系 任何物体都会以电磁波形式向外放射能量，这就是热辐射。对于外界其他物体辐射来的能 物体在单位时间内每单位面积辐射出的所有波长的总辐射能称为物体的全辐射力；而每一 通过大量实验及理论研究，总结出了黑体辐射规律，并有以下定律： 普朗克定律：黑体单色辐射力随温度及波长而变化，其关系为 式中λ——波长，m； ——黑体温度，K； e——自然对数的底； C——普朗克第一辐射常数； C——普朗克第二辐射常数； ——黑体波长为的单色辐射力，W／m3。 当温度T3000K时，式2—14 由式2—15可知，在一定温度下，不同波长的单色辐射力不同，温度上升时单色辐射力增 (2)全辐射定律(斯蒂芬一玻耳兹曼定律)：该定律描述了在任意给定温度下，全波长范 式中σ。——玻耳兹曼常数，也称为黑体辐射常数。 该定律指出，黑体全辐射力与其绝对温度的四次方成正 的一，而且对任何实际物体(即非黑体或灰体)也是成立的。所不同的是，实际物体的全辐射 (2．17) 2．6．2辐射高温计 辐射高温计是根据全辐射定律实现测温的仪表。它以热电堆作检测元件，由于热电堆对不 图2-34为辐射高温计的原理结构。 图2-34辐射高温计的原理结构 l一物镜；2一光阑；3—玻璃泡；4一热电堆；5一灰漶光片； 6一目镜；7—铂箔；8一云母片；9一显示仪表当通过目镜及物镜用眼瞄准被测对象后，对1聚焦，再经光阑2投射到玻璃泡内的热电堆4上。热电堆是由多支热电偶顺序串 目镜前的灰色滤光片可以在瞄准被测对象聚焦时，减弱辐射以保护人眼。 由于被测对象全辐射力不仅与温度有关，还与其黑度有关，故辐射高温计只能规定被测 2．6．3光学温计 物体温度变化时，某些单色辐射力的变化比全辐射力的变化更为显著，因此利用单色辐射 光学高温计是利用=O．65m单色辐射力与温度的关系实现测温的，但由于单色辐射力 根据物理学理论，绝对黑体的单色亮度与单色辐射力成正比，即 =KEOA 式中B OA—_黑体单色亮度； 比例常数。 ． 光学高温计的特点是结700——3200℃温度范围内的温度。但这种温度 光学高温计的原理结构如图2-36所示。 图2-36光学高温计的原理结构 l一物镜；2一光阑；3一滤光玻璃；4一目镜； 5一钨丝灯；6一滑线电阻；7一指示仪表； 8一吸收玻璃 测温时，用眼通过目镜4和物镜1瞄准被测对象。 (λ=0．65m)。可以用手调节滑线电阻6 等，聚焦图象清晰后7上的温度刻度读出被测温 使用光学高温计时应注意以下 (1)物 红外线温度计 波长在0．8100μm范围的辐射称为红外辐射。红外辐射能被物体吸收并转换成热能。因(K)及波长m)之间的关 这就是红外线温度计的测温原理。现以国产WDL-31型红外线温度计为例介绍。 国产WDL-31型光电红外线温度计的组成原理如图2-38所图2-38红外线温度计组戚原理 卜物镜；2一滤光片；3一调制盘；4—微电机；5一反射镜； 6一聚光镜；7一参比灯；8—探测元件(又称切光片)反射到滤光片，6，经反射镜5反射到调制盘被调制后，也到达探测元件上被接180。的电信号。从探测元件输出的脉冲信号是这两个信号的差值。此信号经放大，相敏4___20MA DC统