《测试与检测技术基础辐射测温.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《测试与检测技术基础辐射测温.pptx（25页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2-1-3、其他接触式测温仪表玻璃温度计双金属温度计压力式温度计2-1-4接触式测温技术与误差分析一、管道中流体温度测量导热误差分析消除误差的方法保温(Tw)、增加a a l l、减小 和d二、高温气体温度测量辐射误差分析消除误差的方法遮热罩、抽气、双电偶第1页/共25页三.高速气流温度测量速度误差分析1.气流总温与静温静温是气体分子无规热运动平均动能的反映，记为T0动温是气体分子有规定向运动动能的反映，记为总温静温测量：传感器静止于高速气流中，必有相对速度，传感器测得的不是静温。总温测量：T*Tr（有效温度传感器指示值）。恢复系数：表示气流被传感器滞止恢复为内能的能力速度误差第2页/共25页
2、四、壁面温度测量 壁面温度测量二种方式：接触式热电偶热电阻适合保温情况非接触式辐射温度计适合裸露表面接触式壁面温度测量解决的主要问题：由于接触，破坏了被测壁面温度场，产生测量误差。当tsta,trts 测量温度（热接点温度tr）低于壁面实际温度ts 热电偶焊接测温实验室常用热电偶焊接测温实验室常用第3页/共25页影响壁面温度测量精度的因素1)与热电偶同被测壁面接触方式有关 基本接触方式：点接触、分立接触、等温线接触。导热分析：三种情况除接触方式不同外，其余条件同。但接触点处温度不同：点接触，tr下降最大；分立接触，热量由二点处导出，每一接点因导出热量小而使tr下降较点接触为小；等温线接触，接触
3、点处导出热量极小，tr下降甚微。由导热分析可知，以等温线接触方式误差最小。第4页/共25页2)与壁面材料导热性能有关导出热量q由接点周围壁面汇集于接点。若热电偶材料、壁面温度ts、环境温度ta一定时，导出热量q一定。，显然，（ts-tr）,即导热误差减小。3)与热电偶材料导热性能、几何尺寸有关热电偶材料，导出热量q，（ts-tr）；热电偶d,l,则 q，（ts-tr）。4)与接点周围传热有关，保温可以大大降低壁面温度测量误差。第5页/共25页2-1-3非接触式温度测量接触式测温的局限性：a).测温范围受限，不超过2800b).破坏温度场，测得的温度为温度场被破坏后的温度（如壁面温度测量）。c)
4、.难以测量运动体温度，尤其转动体非接触式温度测量可克服以上缺点，且具有响应快、灵敏度高的特点。但：结构复杂、精度在可比的范围内不及接触式温度测量测量结果与发射率有关一.光学高温计光学高温计1.工作原理利用发热物体单色辐射强度随温度变化，通过亮度比较实现温度测量。第6页/共25页无无线线电电波波红红外外线线可可见见光光紫紫外外线线伦伦琴琴射射线线 射射线线热射线热射线电磁波谱电磁波谱波长波长 m约为约为 0.4-600 m25000024610850001500035000200001000030000140012001000800600/m1.155106E,0/Wm-2 普朗克定律图示d第7
5、页/共25页25000024610850001500035000200001000030000140012001000800600/m1.155106E,0/Wm-2 普朗克定律图示d普郎克公式对绝对黑体：温度3000K以下，可用维恩公式代替，误差在0.3K以内：对于非黑体需用黑度系数修正亮度与温度关系（实际物体）波长下，亮度B和它的E成正比。光学高温计中，亮度与温度关系为：已已知知辐辐射射率率(黑黑度度)，测测量量特特定定波波长长辐辐射射亮亮度度，可可以以得得到被测物体的温度。亮度测量通过亮度平衡法实现到被测物体的温度。亮度测量通过亮度平衡法实现。第8页/共25页2.亮度温度光学高温计以绝对
6、黑体（1）刻度。只有当1，被测物体温度才真正等于示值温度。称示值温度为被测物体“亮度温度”。定义：在波长为 的单色辐射中，若物体在温度T时的亮度B 和绝对黑体在温度Ts时的亮度B0 相等，则把绝对黑体温度Ts称为被测物体在波长 时的亮度温度。亮度温度与实际温度关系第9页/共25页隐灭式光学高温计隐灭式光学高温计单色：单色：0.620.72 m红色滤光片（红色滤光片（5）吸收玻璃（吸收玻璃（2）1 物镜物镜2 吸收玻璃（高温）吸收玻璃（高温）3 灯丝灯丝 4 目镜目镜5 红色滤光片红色滤光片6 温度指示（电流）温度指示（电流）7 灯丝亮度调节灯丝亮度调节第10页/共25页光学高温计实物第11页/
7、共25页二.全辐射高温计1.工作原理由全辐射强度与温度关系，通过测全辐射能量温度全辐射定律（斯蒂芬波尔茨曼积分）全辐射能量测量用光电池、热电堆辐射温度被被测测物物体体的的“辐辐射射温温度度”（示示值值温温度度，类类似似亮亮度度温温度度的的概概念念），以以T Tp p表表示示。辐辐射射温温度度与与被被测测物物体体真真实温度关系为：实温度关系为：第12页/共25页2.影响测温精度的因素非黑体辐射的影响变化，产生误差。中间介质影响辐射介质、烟气（空气）、距离系数（LD）影响LD有一定限制。太大，在热电堆平面上成像太小，接收辐射能少，示值偏低；太小时，物像大，参比端温度上升，示值下降。环境温度影响 太
8、高，热电堆参比端温度增高，增加测量误差。第13页/共25页三、比色高温计1.工作原理通过单色辐射强度（或亮度）比值与温度关系，通过测比值温度整理得其中：测E1/E2之值，可求T第14页/共25页单色辐射强度值检测比色温度类似亮度温度的概念有比色温度。实际是温度计的示值温度，称“比色温度”，以TC表示。比色温度与被测物体真实温度关系为：第15页/共25页2.特点抵抗单色黑度系数变化对测量结果的影响：变化相对于1、2，的变化要小，尤其选择适当的1、2。中间介质影响相对较小。被测目标无须充满视场采用光探测器，响应快、可远传、可记录。复杂、价格贵。第16页/共25页2-1-3红外在温度场测量中的应用一
9、.红外测温原理与单色、比色高温计相同，只是采用波段不同近红外：1；中红外：35 m；远红外：814 m；二、热象仪与红外成像阵列（红外CCD?）工作原理简述：利用红外成像（扫描）原理，测量物体表面温度分布。摄取被测物体的红外辐射通量的分布，利用红外探测器，转换成物体各部分发射出的红外辐射成正比的序列电信号，综合、处理，得物体发射红外辐射通量的分布图象，称为热图或温度图。制冷非制冷远红外：714 m第17页/共25页常温（低温）辐射与辐射常温（低温）辐射与辐射率率维恩位移定理mT2897mK几种物体的发射率材料温度/oC发射率人皮肤土壤(干)水岩石(石英岩)(大理石)铝铜铁钢油膜(厚0.0508
10、mm)(厚0.0254mm)沙混凝土322020202010010040100202020200.98-0.990.920.960.630.940.050.030.210.070.460.270.900.92常温物体的辐射波长决定了所需的辐射探测系统波长为远红外常温物体的辐射波长决定了所需的辐射探测系统波长为远红外第18页/共25页成像成像(镜头镜头)与探测与探测(传感器传感器)成像红外镜头（红外透过）金属锗镜头（714m）探测红外成像阵列低温工作的红外焦平面阵列低温工作的红外焦平面阵列光子型HgCdTe(碲镉汞)InSb(锑化铟)PtSi非本征Si灵敏度高(0.1C)响应快(ms或s)非致冷
11、红外焦平面阵列非致冷红外焦平面阵列热电型热电阻氧化钒(VOx)非晶硅(-Si)钛(Ti)热释电钛酸锶钡(BST)简单价廉灵敏度稍低像素（辐射传感器）像素（辐射传感器）第19页/共25页红外热像仪图红外热像仪图典型：典型：320240像素像素一个像素一个像素-单个传感器单个传感器灰度灰度-温温度度（人工彩图温度指示）（人工彩图温度指示）第20页/共25页红外热像仪指标DetectorType:MonolithicResistiveBolometerAmorphousSiliconThermaltimeconstant:4msecTypicalResolution:320 x240PixelPitch:45msquareSpectralresponse:8to14m(withgermaniumlens)第21页/共25页辐射温度计或热像仪的标定温度源人工黑体（发射率1）特定的物体标准温度计标准热电偶标准热电阻原理发射率0.991温度已知（接触测温精度高）建立温度灰度关系（特定物体发射率未知，但可以由黑体测量）第22页/共25页1 1 热电阻静态校验和测量稳态温度实验热电阻静态校验和测量稳态温度实验第23页/共25页加热指加热指示灯示灯第24页/共25页感谢您的观看。第25页/共25页