色度测量原理和特性温度计

比色高温计灵敏度高、响应快、目标观测小、晕圈精度高。 比色高温计测量的温度比光学高温计和全辐射高温计更接近真实温度。 它可用于测量铁水、钢水、炉渣和其他物质的温度0.1。比色高温计的测温原理和特点。根据维恩位移定律，当物体的温度发生变化时，其单色辐射功率的较大值向增加或减少波长的方向移动，使得波长A1和人2处的亮度比发生变化，测量亮度比的变化可以测量波长A处温度相同的不同物体！并且:12以下的亮度和比率是不同的，所以比色高温计也用粗体校准。 现在引入比色温度的概念 当温度为r的实际物体在两个波长a和人2处的亮度比等于温度为Ts的黑体在上述两个波长处的亮度比时，rs被称为物体|的比色温度。根据该规则，71和Ts之间的关系可以如公式所示获得。波长和a2处的单色发射率；C2是普朗克常数 比色高温计指示物体的比色温度，所需的真实温度必须通过公式(2-29)进行校正。从等式(2_29)可以看出，比色高温计具有以下特征:1)比色温度可以小于、等于或大于真实温度 _eAi=~2，即当被测物体为灰色时，比色温度等于被测物体的真实温度。这是比色高温计的较大优点。例如，高度氧化的钢表面可以近似视为灰色。此时，仪表的指示值是比色温度，其可以被认为近似等于未经校正的待测量物体的实际温度。 2)虽然实际物体的e和～值变化很大，但同一物体的e和～的比值变化很小。 因此，比色温度和真实温度之间的差远小于亮度温度、辐射温度和真实温度的差，并且测量精度高。3)光路中的水蒸气、二氧化碳和灰尘吸收A2处的波长和单色辐射能。虽然样品被吸收，但单色辐射功率比(亮度比)受影响较小，因此比色高温计可用于恶劣环境。2.比色高温计的结构比色高温计根据其结构可分为单通道型和双通道型 Wds & mdash给出了一个氮型比色高温计的例子。介绍双通道比色高温计的结构原理。 它采用两个光电器件(硅光电池)分别接收两种不同波长的单色辐射功率。其光路系统如图2_61所示。被测物体的辐射能通过物镜4聚焦在通孔镜5上，由透镜6形成的平行光投射到分光镜7上 分光镜部分透射长波(红外)，部分反射短波(或可见光) 长波部分和短波部分分别被具有红外滤光片和可见光滤光片的硅光电池8和9吸收，并转换成电信号传输到光晕检测电路 通孔反射器的边缘被电镀和抛光。除了开口，其他部分可以将人的光反射到反射器1。通过倒置像镜2和目镜3的人眼和猫双通道比色高温计结构简单，使用方便。然而，这两个硅光电池需要保持它们的特性，并且不随时间变化。厚度比舍薄的辐射测温在ⅰ范围测温中占有非常重要的地位。然而，如前所述，大部分辐射温度计无法测量真实温度。如果需要真实温度，必须通过测量表面发射率进行校正 但是发射率很难精确测量，这给校正带来很大困难J .用前反射器辐射温度计测量温度时，只要待测表面的发射率大于0.6(不需要知道确切值)，实际温度就可以基本消除发射率的影响；没有任何修正 前反射器辐射温度计的结构如图2_62所示。被测物体6的表面和半球形反射器5形成封闭的空腔。从被测物体表面辐射的能量被反射器的内表面多次反射后，被透镜4收集，并从反射器顶部的小孔2照射到热电堆1上。 这样，热电堆接收到的辐射与待测物体相同温度下的黑体辐射非常接近。此时，黑体标尺的指示值是被测物体的真实温度。如果反射镜的内表面被污染，将会出现测量误差。因此，内表面必须经常保持清洁。 此外，该仪器仅适用于间歇测量& mdash没有连续的温度测量 1.非接触测温辐射干扰分析温度计在测温过程中，经常受到外界的干扰。这些干涉大致可分为光路干涉、外部光干涉、黑度变化干涉和黑度变化干涉。此外，在辐射温度计体的信号转换和处理中，不可避免地会出现机械振动、温度变化和电磁干扰。 下面将只讨论前胃物种干扰 (1)光路中的干涉通常是指测量中必须在被测表面和辐射温度计之间通过的光路 当在生产现场进行辐射温度测量时，周围环境中通常存在浓度可变的多原子气体，例如水蒸气、二氧化碳、臭氧等。 这些气体对辐射能的吸收是选择性的，即它们对某些波长的辐射能具有吸收能力，而对其他波长的辐射能是透明的。由于光路中的这些气体介质选择性地吸收来自被测物体的辐射能，人类发射到辐射中的能量温度计被削弱，导致测量误差。 如果光路中吸收的气体越多，温度计与被测表面之间的距离越远，被测物体发射的辐射能衰减得越多，误差就越大。 它显示了水蒸气、二氧化碳和臭氧的吸收带和吸收带的叠加结果|大气窗口中1.8~2.8(xm，3.0~5.5(xm和8~14(xm))的吸收带的工作波长被辐射能吸收较少，这被称为部分辐射温度计，全部选择在三个大和窗口中的一个上，以减少光路中的吸收气体对辐射能的吸收并减小测量误差 如果被测表面有水膜或光路中有水蒸气，实验表明用较短工作波长的辐射温度计测量可以减小测量误差，如使用硅光电池光电高温计等。 此外，悬浮在光路中的灰尘对辐射能的散射和非选择性吸收也会削弱人温度计发出的辐射能，从而导致测量误差。 必要时，可以用干净干燥的压缩空气清除光路中的水膜、水蒸气和灰尘。 (2)外部光干涉当用辐射温度计测量物体的表面温度时，测量位置上通常有其他物体作为辐射源，它们也向外辐射能量 到达待测物体表面的一些能量被吸收，另一部分被反射以与测量光混合。与测量光混合的这部分光是所谓的外部光干涉，如图2-64所示，因此给测量带来误差 被测表面的黑度越小，外部光源的温度越高，误差就越大。 为了防止外部光干扰并减少测量误差，在可能的条件下，可以通过改变测量方向来避免外部光(包括日光)照射在被测表面上。然而，对于一些固定且不可避免的外部光源，应提供屏蔽装置。为了防止屏蔽装置的内表面和被测表面之间的多次反射，屏蔽装置的内表面应涂成黑色。 如有可能，屏蔽装置应尽可能靠近待测表面。有时它会成为一种新的外部光源，以防止屏蔽装置的温度过高。屏蔽装置由空气或水冷却，以减少辐射。 (3)黑度变化的影响一般辐射温度计用黑体温度校准 然而，实际测量的物体通常是非黑体的；黑度“和”不是常数，因为许多因素(如波长、表面状态和温度等)。)改变。这种变化有时非常大，给测量带来非常不利的影响。|为了消除或减少黑度变化引起的测量误差，可以采取以下措施:1)用已知的黑度对被测表面进行涂漆 涂覆时，将待测表面粗磨并涂覆几次，但不应太厚，否则会因热传导而产生测量误差。|该方法的较高适用温度是2)黑体辐射条件是人为创造的。 如果允许，在待测表面上形成小圆孔，并且只要圆孔内壁的温度基本均匀，就形成黑体空腔。 当测量熔炉或熔融金属的温度时，可以插入一根带底部的细长陶瓷管。完全加热后，通过喷嘴#进入后，管的底部大致为黑色 如图2-66所示，物体的真实温度可以通过将辐射温度计与小孔或陶瓷管的底部对准来测量。3)实际温度可以通过使用前反射器辐射温度计来测量 如前所述，物体的真实温度可以通过使用这个温度计来测量，而不知道测量表面的黑度值(但是它需要大于0.6) 4)减少黑度变化引起的测量误差 辐射温度计的输出将因温度相同的实际物体表面的不同黑度而变化。 在实际应用中，过去测量的平均黑度值通常用于校正，但不考虑变化部分。为了减小黑度变化引起的测量误差，工作波长较短的辐射温度计具有较好的测量效果。 2.在过去相当长的一段时间里，辐射测温仪器的抗干扰能力和可靠性都不是很高，限制了它的广泛应用。 近年来，随着科学技术的发展，辐射测温仪器的性能和可靠性有了很大提高，出现了各种高性能的辐射测温仪器。因此，它在工业(尤其是冶金工业)中的应用逐年增加。 这里，以冶金工业3号热牛奶带钢表面温度测量为例，简要介绍辐射测温仪表的应用。 用辐射温度计测量热轧带钢表面温度的方法已被广泛应用。 如图2-67所示，从从zui一次加热炉出来的钢坯zui到卷取机的整个轧制线，如加热炉出口、粗轧机组和出口、精轧机组和出口、辐射温度计设置在卷取机的前面，用于测量各阶段带钢的表面温度。 该温度信号用于控制轧制速度、轧辊压力、冷却水流量笔等。 从辐射温度测量的角度来看，热轧带钢生产具有以下特点:1)产奶速度快，超过每分钟100mJ。为了正确测量沿带材长度方向的温度分布，需要选择具有快速响应速度的辐射温度计 2)在整个轧制过程中，轧制材料的温度变化很大，一般为500 ~ 1300吨 3)由于挤奶和冷却重复多次，轧制材料的黑度经常变化，并且它们周围的水蒸气浓度很大并且经常变化。 4)带钢表面的某些部位经常有水膜，水膜的尺寸和位置是可变的。鳞状铁锈、炉渣和灰尘经常附着在带钢表面。 在分析了上述温度测量条件和特性后，有必要考虑选择合适的辐射温度计|硅光电池光电高温计具有快速的响应速度和大约lpm的工作波长。在该波长范围内，它不仅避免了水蒸气的主吸收峰，而且具有高的水膜透过率，并且可以减小由于光路中黑度和吸收介质的变化而引起的测量误差。因此，硅光电池光电高温计主要用于测量带钢表面温度。 然而，这种类型的仪器#容易受到外部光线的干扰，如太阳和钨丝灯。应注意其安装。 ,^

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