温度辐射测温

玻璃加工制造
热成像仪
热成像技术是测温自动检测技术与红外技术的综合应 用。最早用于军事，后在工业、医学和科研工作等方面 获得广泛应用。 • 应用范围：用于场参数测量。 • 工作波段：红外波段。 • 工作原理：利用红外扫描原理来测量物体表面温度分布 与热状态；
Ti30热像仪
红外热像仪原理
热成像技术是测温自动检测技术与红外技术的综合应用。
W T
4
W—— 物体单位面积所发射的辐射功率，数值上 等于物体的全波辐射出射度； ——物体表面的法向比辐射率； ——斯蒂芬—玻尔兹曼常数； T——物体的绝对温度(K)。


红外线辐射温度计外形
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水泥回转窑筒体扫描温度测量系统
热辐射测温理论基础
一、普朗克公式
阐明了绝对黑体的辐射强度与温度及波长的关系：
C2 t
E0 C15 (e
E E0
1) 1
对于灰体，某一波长下的辐射强度等于：
在一定波长下，测量物体的辐射强度，可推算出其温度。 所以只要可得到定波长条件下的辐射强度，就可得温度。
黑体光谱辐射亮度
红外辐射
红外辐射与光波和无线电 波一样，是一种电磁波； 红外热像仪可以接收红外 辐射并将其转换为温度。
X射线
10-4 10-2
紫外线
0.28 0.40
近红外线 红外线短波
0.70
2.00 6.00 8.00
热测量
红外线中波
红外线长波
15.00
微波
104
波长单位为微米 (µm)
红外热像仪工作示意图
电路处理 红外辐射
4）辐射式温度计
– 全辐射高温计 – 全辐射高温计是接受被测物体全部辐射能量 来测定温度的
辐射温度计的敏 感元件，分光电型 与热敏型两大类
2.4.3 红外测温与红外成像测温仪 红外测温原理
全辐射测温是测量物体所辐射出来的全波段 辐射能量来决定物体的温度。它是斯蒂芬—玻尔兹 曼定律的应用，定律表达式为
(1) (2) (3) (4) 满足生产工艺对测温提出的要求； 组成测温系统的各基本环节必须配套； 注意仪表工作的环境； 投资少且管理维护方便。
• 接触式测温元件的选型
• 一般在t<500℃的中、低温区，如家用及汽车行业用得较多的是热电阻 或热敏电阻，在t>500℃高温区，如冶金炉窑等热工设备的在线检测中选用 较多的是热电偶。
• 也称单位立体角的光谱辐射强度
Bb
1

Eb
c1 e 1
5
c2 T
1
1
二、维恩公式
温度在3000K以下普朗克公式可用维恩公式代替，维恩
公式表达式为：
Eb c15e

c2 T
当波长一定时，黑体辐射本领就仅仅是温度的函数，即：
M 0 (, T ) f (T )
物 体
红外热图 红外镜头 探测器
红外热像仪是全被动接收仪器，依靠接收目标自 身辐射的红外信号工作，对于其他精密电子仪器 设备没有任何干扰。
红外热像图
•红外热像仪接收目标各部位辐射的红外能量，并将其转 •换为温度值，用不同的颜色标示不同的温度，以热像图 •方式在液晶屏上显示。
可见光图
红外热像图
2.5 测温仪表的选择及安装
3）
比色温度计
• 比色温度计是基于维恩位移定律工作的 根据比色温度的定义，应用维恩公式，可导出物体 的真实温度和其比色温度的关系： ln( 1 / 2 ) 1 1 T TR C 2 (1 / 1 1 / 2 )
比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使 用，如 :烟雾、水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦 化和炉窑等应用现场。
2.4.2 辐射测温方法及其仪表
光学高温计
• 1.光谱辐射温度计
光电高温计 硅辐射温度计
• 2. 比色高温计
• 3 .辐射温度计
1） 亮度高温计 依据物体光谱辐射出射度或辐射亮度和其温 度T的关系，可以测出物体的温度。
分类：光学高温计、光电高温计 用光学高温计测量被测物体的温度是“亮度温度”。 亮度温度：在波长为 λ、温度为T时，某物体的辐射亮度
• 非接触式测温元件的选型
•
•
从仪表的灵敏度上讲，光学高温计的灵敏度最高；比色温度计次之；辐 射温度计差一些。故国际温标以基准光学(光电)高温计作为标准温度计。
从测量误差上来讲，随着温度升高，TR、TL的相对误差也增大，而TP的 相对误差维持不变；对于发射率低的物体，其TP与真实温度相差较大，而比 色温度TR的差别最小。
L与温度为TL的绝对黑体的亮度L0λ 相等，则称TL为这个物 体在波长为λ时的亮度温度。其数学表达式为
E(λ,Τ)= E0(λ,Τ)= E0(λ,ΤL) C1λ-5exp[-C2/(λT)] = C1λ-5exp[-C2/(λTL)] 光学高温计是在波长为λ的单色波长下获得的亮度。 这样，物体的真实温度为：
2.4.1 辐射测温原理
辐射式温度计的感温元件通常工作在属于可见光和 红外光的波长区域。辐射式温度计的感温元件使用 的波长范围为0.3—40μm。 相关概念： • 绝对黑体：在任何温度下，均能全部吸收辐射到它 上面的任何辐射能量 • 选择吸收体：对辐射能的吸收(或辐射)除与温度有 关外，还与波长有关 • 灰体：吸收(或辐射)本领与波长无关
热电偶的安装
热电偶的选用应该根据被测介质的温度、压力、介质性质、测温时间长 短来选择热电偶和保护套管。其安装地点要有代表性，安装方法要正确，下 图是安装在管道上常用的两种方法。 通过温度变送经放大 后, 再接指示仪表或作 为控制用的信号。
三、全辐射定律(斯蒂芬—波尔茨曼)
温度为T的绝对黑体，在单位面积上辐射的总能量与 绝对温度T的四次方成正比即：
E T
4
式中 ：E — 物体在温度T时红外辐 射总能量； T — 物体的绝对温度 ； σ— 斯忒藩-玻尔兹曼常数(σ＝5.6697×10-8Wm-2K-4； ε— 比辐射率，即物体表面辐射本领与黑体辐射本领 之比值，黑体的ε=1 。
C 2TL T TL ln C 2
光学高温计的示意图：
光学高温计在测量物体的温度时，由于要靠手动调节灯 丝的亮度，由眼睛判别灯丝的“隐灭”，故观察误差较大， 也无法实现自动检测和记录。
2）光电温度计
光电温度计采用光电元件作为敏感元件感 受辐射源的亮度变化，并根据被测 物体亮度 与温度的关系确定温度的高低