第四章 辐射式测温仪表、温度计的现场安装及使用
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背景（即被测物体元像）亮时，则表
示灯丝温度高，即电流过大，于是用 手调整滑线电阻7使电流减小，灯丝 温度下降，亮度随之减弱，当两者的
亮度在视觉中分不出来时，则表示两
者的亮度已一致了，也就是达到亮度
平衡了，测试灯泡中的电流即代表被 测物体的温度了。
❖ 使用中应注意的问题： 1.测量灰体时的温度修正：一般光学高温计的温度标尺都是按照
应安装在炉门旁或与加热物体距离过近，这样都不能测出炉膛内的真实温 度，另外用热偶测温时，其冷端应远离被测介质。 ⑥感温元件安装于负压管道（设备）中，必须保证其密封性，以免外界空气袭 入而降低测量值。 ⑦压力表式温度计的温包应垂直安装不宜倒置，毛细管不应受有拉力与机械损 伤。 ⑧热偶热阻的接线盒出线孔应向下，以防因密封不良而使水汽、灰尘、脏物等 落入引起接触不良。 ⑨使用热偶、热阻时，应注意防止引入干扰，一般保护套管应悬空。 ⑩水银温度计只能垂直或倾斜安装（对此要修正读数），不得水平安装或倒置。
黑体的辐射强度与亮度的关系进行刻度的，但用这种刻度好 的仪表来测量灰体的温度时，所测出的结果就会出现误差， 这是因为即使在同一温度同一波长条件下，黑体的发射率与 灰体的发射率也不同，因此它们的辐射强度就不同，所以其 亮度也就不同，这就是说在同一温度，同一波长下由于黑体 的亮度与灰体的亮度不同，所以用一种按黑体亮度标定的温 度标尺来测定灰体温度就必然产生差异，所以按这种方法测 出的结果将不是灰体的真正温度，而是被测物体的亮度温度。 2.中间介质的影响 ：在实际使用中，如果光学高温计和被测物 体之间有灰尘、烟雾或二氧化碳等气体时，则这些中间介质 对热辐射会有吸收作用，从而给测量结果带来误差。 3.对表面状况易变的物体测量： 指出，在实际应用中，常常会遇到一些表面状况经常变化的被 测对象，至使它们的黑度系数会在测量过程中是不稳定的， 测量误差会很大。 4.光学高温计不易在反射光很强的场合使用。
0
Eo d
2 5 K 4
15C 2 h3
T
4
T 4
❖ 辐射的吸收，反射，透 过和绝对黑体：由于物 体的性质不同，所以对 于射到它上面的热辐射 能进行吸收，反射和透 过的情况也就不同，如 果射到物体上的总能量 为 Q0，则在一般情况下 总是一部分 Q 被吸收， 一部分 Q被反射，而还 有一部分 Q被穿透过去， 其具体情况如图
❖ 确保应用安全可靠的条件: ①根据工作压力选择相应的保护套管。 ②承受压力的感温元件必须保证其密封性。 ③高温下工作的热电偶，安装位置最好垂直，以防高温下变形。 ④高流速的管道中安装感温元件不宜垂直安装。 ⑤对有尘粒，粉物的场合，对感温元件应加保护层。 ⑥热偶安装、维修时应避免急冷、急热、以防保护管破裂。 ⑦在薄壁管道上安装感温元件应加装加固板。 ⑧工作压力超过100kgf/cm2时，要令加保护外套。
2.维恩公式：E0
C15
C2
e T
表达式： C2
E0 C15 (e T 1)1
。
3.斯蒂芬—波尔兹曼定律 ：斯蒂芬-波尔兹曼定律又称为
全辐射定律，它是将普朗克公式按波长从0～∞进行积
分的，全进辐而 射得 能到 力物与体E0 温的度全的辐关射系能，力它的，E0定于律是表给达出式了是物：体
定律表达式： E0
2.基尔霍夫定律：基尔霍夫在研究了大量辐射传热的 现象后发现,在任一温度下，任何物体的辐射能力和 其吸收率α之比都是一个常数，并且该常数恒等于 该温度下黑体的辐射能力。
单色辐射温度计
❖ 单色辐射温度计 :单色辐射温度计，是以测量单色 波长的辐射能来实现温度测量的一种辐射温度计，
这种辐射温度计是以普郎克定律为理论基础的，也
全辐射高温计
❖ 工作原理 ：所谓全辐射温度计， 顾名思义，显然指的是能够接受 光谱的全部辐射能的一类辐射温 度计。
❖ 结构与使用：全辐射高温计的结 构种类较多，但大致可分为两部 分，其中一部分是辐射温度计的 光学系统，另一部分是高温计的 检测系统，介绍一下辐射高温计 的基本结构：
❖ 热电堆结构：
Q0
N
Q
Q
Q
❖ 发射率和基尔霍夫定律
1.发射率：我们在讨论物体辐射能力的时候，都是以 假定物体为绝对黑体为前提的，我们知道，对于绝 对黑体，表征其辐射本领高低的物理量是辐射能力 E，它表示绝对黑体在单位时间内每单位面积上释 放的辐射能量，但是对于非黑体的辐射就需要引入 一个新的因子来表征它的辐射能力，这个因子就是 我们要讲的发射率ε。
1.热辐射的波长范围0.4μm～40μm
2.热辐射能力：C=Q/A
3.单色辐射强度：E
dE
d
单位：Kcal/m·h·μm
C2
E0 C15 (e T 1)1
❖ 热辐射定律
1.普朗克定律：揭示了绝对黑体（绝对黑体是指射到该物 体上的辐射能量能全部被该物体吸收，既无反射，也 不透过）的辐射强度与温度的内在联系。
❖ 注意维修校验的方便性: ①感温元件的安装应便于仪表工维修校验。 ②为减少测温滞后，在保护套管中应填加导热良好的介质，如 150℃以下用变压器油，高于150℃填充石英砂等（而热偶丝绝 缘可填充铜屑）。
非接触式温度计的使用条件
❖ 非接触式温度计的现场使用:光学高温计、辐 射式温度计都属于非接触式测温仪表，用这 类仪表测量物体表面温度是非常适宜的，特 别是由于不和物体接触，故特别适于测量运 动着的物体的表面温度，而且不破坏被测物 体的温度场。
❖
非接触式温度计的使用条件
教学重点及难点
❖ 重点：
1.辐射式测温仪表的工作原理及应用方法 2.测温仪表的现场应用方法及注意事项
❖ 难点：
1.亮度温度和辐射温度的正确选择 2.测温仪表的正确选型
第四章 辐射式测温仪表、温度计 的现场安装及使用
辐射测温的理论基础
❖ 辐射式温度计—非接触式测温仪表：辐射式温度计 是利用物体的辐射能随其温度的变化而变化的原理 而制成的一类测温仪表，这类辐射式测温仪表在测 量物体温度时有三个突出特点：
1.它只须把温度计对准被测物体，而不必与被测物体 相接触，
2.可以测量运动物体的温度，并且不破坏被测对象的 温度场，
3.由于感温元件所接收的是辐射能，所以感温元件的 温度就不必达到被测温度，所以从理
EQ A
辐射温度计的理论基础
❖ 热辐射:热辐射实际就是一种电磁波，我们 知道，物体的电磁频谱包括各种波长，如 γ-射线，X-射线，紫外光，可见光，红外 辐射，微波，无线电波等。
二.热辐射定律
1.普朗克定律；2、维恩公式；
3、斯蒂芬—波尔兹曼定律
三.辐射的吸收、反射、透过和绝对黑体
四.发射率和基尔霍夫定律
Hale Waihona Puke Baidu
❖
单色辐射温度计
一.光学高温计工作原理 二.光学高温计的组成 三.使用中应注意的问题
❖
全辐射高温计
一.工作原理； 二、结构与使用
❖
接触式测温仪表的现场安装及使用
一.安装位置的选择 二.确保应用安全可靠的条件 三.注意维修校验的方便 性
第四章 辐射式测温仪表、温度计 的现场安装及使用
教学目的及要求
❖ 掌握辐射测温的基本原理 ❖ 熟知光学高温计和全辐射高温计的工作原理、
仪表构成及应用中的技术特点和应注意的问 题 ❖ 接触式测温仪表的应用要点
教学的主要内容
❖
辐射测温的理论基础
一.热辐射
1.电磁频谱 2.热辐射的波长范围 3.热辐射能力 4.单色辐射强度
❖ 双金属片温度补偿器结构：
A B
补偿光栏
接触式测温仪表的现场安装及使用
❖ 安装位置的选择 ： ①感温元件与被测介质必须能进行充分的热交换。 ②感温元件应与被测介质形成逆流。 ③安装中应避免因热辐射所产生的测温误差。 ④避免感温元件外露部分的热损失。 ⑤测炉膛温度时感温元件应避免与火焰直接接触，以免使示值偏高，同时亦不
正比的，物理学给出了物体在温度T下，波长为的
单色辐射的亮度公式：BO
C1
e 5
C2 T
CEO
❖ 光学高温计的组成：其工作原理是： 当光学高温计对准被测物体时，发亮 的物体即由物镜1成像于高温计内的 小灯泡3的灯丝平面上，这时如果将 电源按钮K按下，灯丝就有一定的电 流通过，灯丝也就随之发光了，测温 者通过目镜4和红色滤光片5比较灯丝 和被测对象两者的亮度。如果灯丝比
就是说它是在确定了波长的条件下，利用黑体的辐 射强度与温度的内在关系来进行测温的。
❖ 光学高温计工作原理:光学高温计是基于亮度平衡原
理来实现测温的仪表。基于亮度平衡原理,因为根据
物理学的理论我们知道:一般物体在高温状态下是会
发光的，也就是说对应一定的高温，物体具有一定
的亮度，而物体的亮度又总是与物体的辐射强度成
示灯丝温度高，即电流过大，于是用 手调整滑线电阻7使电流减小，灯丝 温度下降，亮度随之减弱，当两者的
亮度在视觉中分不出来时，则表示两
者的亮度已一致了，也就是达到亮度
平衡了，测试灯泡中的电流即代表被 测物体的温度了。
❖ 使用中应注意的问题： 1.测量灰体时的温度修正：一般光学高温计的温度标尺都是按照
应安装在炉门旁或与加热物体距离过近，这样都不能测出炉膛内的真实温 度，另外用热偶测温时，其冷端应远离被测介质。 ⑥感温元件安装于负压管道（设备）中，必须保证其密封性，以免外界空气袭 入而降低测量值。 ⑦压力表式温度计的温包应垂直安装不宜倒置，毛细管不应受有拉力与机械损 伤。 ⑧热偶热阻的接线盒出线孔应向下，以防因密封不良而使水汽、灰尘、脏物等 落入引起接触不良。 ⑨使用热偶、热阻时，应注意防止引入干扰，一般保护套管应悬空。 ⑩水银温度计只能垂直或倾斜安装（对此要修正读数），不得水平安装或倒置。
黑体的辐射强度与亮度的关系进行刻度的，但用这种刻度好 的仪表来测量灰体的温度时，所测出的结果就会出现误差， 这是因为即使在同一温度同一波长条件下，黑体的发射率与 灰体的发射率也不同，因此它们的辐射强度就不同，所以其 亮度也就不同，这就是说在同一温度，同一波长下由于黑体 的亮度与灰体的亮度不同，所以用一种按黑体亮度标定的温 度标尺来测定灰体温度就必然产生差异，所以按这种方法测 出的结果将不是灰体的真正温度，而是被测物体的亮度温度。 2.中间介质的影响 ：在实际使用中，如果光学高温计和被测物 体之间有灰尘、烟雾或二氧化碳等气体时，则这些中间介质 对热辐射会有吸收作用，从而给测量结果带来误差。 3.对表面状况易变的物体测量： 指出，在实际应用中，常常会遇到一些表面状况经常变化的被 测对象，至使它们的黑度系数会在测量过程中是不稳定的， 测量误差会很大。 4.光学高温计不易在反射光很强的场合使用。
0
Eo d
2 5 K 4
15C 2 h3
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4
T 4
❖ 辐射的吸收，反射，透 过和绝对黑体：由于物 体的性质不同，所以对 于射到它上面的热辐射 能进行吸收，反射和透 过的情况也就不同，如 果射到物体上的总能量 为 Q0，则在一般情况下 总是一部分 Q 被吸收， 一部分 Q被反射，而还 有一部分 Q被穿透过去， 其具体情况如图
❖ 确保应用安全可靠的条件: ①根据工作压力选择相应的保护套管。 ②承受压力的感温元件必须保证其密封性。 ③高温下工作的热电偶，安装位置最好垂直，以防高温下变形。 ④高流速的管道中安装感温元件不宜垂直安装。 ⑤对有尘粒，粉物的场合，对感温元件应加保护层。 ⑥热偶安装、维修时应避免急冷、急热、以防保护管破裂。 ⑦在薄壁管道上安装感温元件应加装加固板。 ⑧工作压力超过100kgf/cm2时，要令加保护外套。
2.维恩公式：E0
C15
C2
e T
表达式： C2
E0 C15 (e T 1)1
。
3.斯蒂芬—波尔兹曼定律 ：斯蒂芬-波尔兹曼定律又称为
全辐射定律，它是将普朗克公式按波长从0～∞进行积
分的，全进辐而 射得 能到 力物与体E0 温的度全的辐关射系能，力它的，E0定于律是表给达出式了是物：体
定律表达式： E0
2.基尔霍夫定律：基尔霍夫在研究了大量辐射传热的 现象后发现,在任一温度下，任何物体的辐射能力和 其吸收率α之比都是一个常数，并且该常数恒等于 该温度下黑体的辐射能力。
单色辐射温度计
❖ 单色辐射温度计 :单色辐射温度计，是以测量单色 波长的辐射能来实现温度测量的一种辐射温度计，
这种辐射温度计是以普郎克定律为理论基础的，也
全辐射高温计
❖ 工作原理 ：所谓全辐射温度计， 顾名思义，显然指的是能够接受 光谱的全部辐射能的一类辐射温 度计。
❖ 结构与使用：全辐射高温计的结 构种类较多，但大致可分为两部 分，其中一部分是辐射温度计的 光学系统，另一部分是高温计的 检测系统，介绍一下辐射高温计 的基本结构：
❖ 热电堆结构：
Q0
N
Q
Q
Q
❖ 发射率和基尔霍夫定律
1.发射率：我们在讨论物体辐射能力的时候，都是以 假定物体为绝对黑体为前提的，我们知道，对于绝 对黑体，表征其辐射本领高低的物理量是辐射能力 E，它表示绝对黑体在单位时间内每单位面积上释 放的辐射能量，但是对于非黑体的辐射就需要引入 一个新的因子来表征它的辐射能力，这个因子就是 我们要讲的发射率ε。
1.热辐射的波长范围0.4μm～40μm
2.热辐射能力：C=Q/A
3.单色辐射强度：E
dE
d
单位：Kcal/m·h·μm
C2
E0 C15 (e T 1)1
❖ 热辐射定律
1.普朗克定律：揭示了绝对黑体（绝对黑体是指射到该物 体上的辐射能量能全部被该物体吸收，既无反射，也 不透过）的辐射强度与温度的内在联系。
❖ 注意维修校验的方便性: ①感温元件的安装应便于仪表工维修校验。 ②为减少测温滞后，在保护套管中应填加导热良好的介质，如 150℃以下用变压器油，高于150℃填充石英砂等（而热偶丝绝 缘可填充铜屑）。
非接触式温度计的使用条件
❖ 非接触式温度计的现场使用:光学高温计、辐 射式温度计都属于非接触式测温仪表，用这 类仪表测量物体表面温度是非常适宜的，特 别是由于不和物体接触，故特别适于测量运 动着的物体的表面温度，而且不破坏被测物 体的温度场。
❖
非接触式温度计的使用条件
教学重点及难点
❖ 重点：
1.辐射式测温仪表的工作原理及应用方法 2.测温仪表的现场应用方法及注意事项
❖ 难点：
1.亮度温度和辐射温度的正确选择 2.测温仪表的正确选型
第四章 辐射式测温仪表、温度计 的现场安装及使用
辐射测温的理论基础
❖ 辐射式温度计—非接触式测温仪表：辐射式温度计 是利用物体的辐射能随其温度的变化而变化的原理 而制成的一类测温仪表，这类辐射式测温仪表在测 量物体温度时有三个突出特点：
1.它只须把温度计对准被测物体，而不必与被测物体 相接触，
2.可以测量运动物体的温度，并且不破坏被测对象的 温度场，
3.由于感温元件所接收的是辐射能，所以感温元件的 温度就不必达到被测温度，所以从理
EQ A
辐射温度计的理论基础
❖ 热辐射:热辐射实际就是一种电磁波，我们 知道，物体的电磁频谱包括各种波长，如 γ-射线，X-射线，紫外光，可见光，红外 辐射，微波，无线电波等。
二.热辐射定律
1.普朗克定律；2、维恩公式；
3、斯蒂芬—波尔兹曼定律
三.辐射的吸收、反射、透过和绝对黑体
四.发射率和基尔霍夫定律
Hale Waihona Puke Baidu
❖
单色辐射温度计
一.光学高温计工作原理 二.光学高温计的组成 三.使用中应注意的问题
❖
全辐射高温计
一.工作原理； 二、结构与使用
❖
接触式测温仪表的现场安装及使用
一.安装位置的选择 二.确保应用安全可靠的条件 三.注意维修校验的方便 性
第四章 辐射式测温仪表、温度计 的现场安装及使用
教学目的及要求
❖ 掌握辐射测温的基本原理 ❖ 熟知光学高温计和全辐射高温计的工作原理、
仪表构成及应用中的技术特点和应注意的问 题 ❖ 接触式测温仪表的应用要点
教学的主要内容
❖
辐射测温的理论基础
一.热辐射
1.电磁频谱 2.热辐射的波长范围 3.热辐射能力 4.单色辐射强度
❖ 双金属片温度补偿器结构：
A B
补偿光栏
接触式测温仪表的现场安装及使用
❖ 安装位置的选择 ： ①感温元件与被测介质必须能进行充分的热交换。 ②感温元件应与被测介质形成逆流。 ③安装中应避免因热辐射所产生的测温误差。 ④避免感温元件外露部分的热损失。 ⑤测炉膛温度时感温元件应避免与火焰直接接触，以免使示值偏高，同时亦不
正比的，物理学给出了物体在温度T下，波长为的
单色辐射的亮度公式：BO
C1
e 5
C2 T
CEO
❖ 光学高温计的组成：其工作原理是： 当光学高温计对准被测物体时，发亮 的物体即由物镜1成像于高温计内的 小灯泡3的灯丝平面上，这时如果将 电源按钮K按下，灯丝就有一定的电 流通过，灯丝也就随之发光了，测温 者通过目镜4和红色滤光片5比较灯丝 和被测对象两者的亮度。如果灯丝比
就是说它是在确定了波长的条件下，利用黑体的辐 射强度与温度的内在关系来进行测温的。
❖ 光学高温计工作原理:光学高温计是基于亮度平衡原
理来实现测温的仪表。基于亮度平衡原理,因为根据
物理学的理论我们知道:一般物体在高温状态下是会
发光的，也就是说对应一定的高温，物体具有一定
的亮度，而物体的亮度又总是与物体的辐射强度成