輻射高溫計

　　根據物體的輻射能與溫度之間的關係來測量溫度的儀錶。它屬於非接觸式溫度感測器。所有的物體當其溫度高於絕對零度時都發射出輻射能量，其輻射能量的波長範圍約為0.01～100微米,對應最大能量的峰值波長隨物體溫度的增長而減小。探測元件從被測對象接收到的能量W可用斯特藩-波耳茲曼方程確定：

式中ε為發射率，σ為斯特藩-波耳茲曼常數，T為被測對象溫度,T₁為探測元件溫度。通過測量能量W 就可確定物體的溫度T₀。當溫度為T的被測物體的輻射能等於溫度為T_p的黑體的輻射能時,黑體的溫度T_p就稱為該物體的輻射溫度。實際物體的真實溫度大於輻射溫度。許多工業生產過程溫度測量中的發射率相對保持恒定，可采用修正方法改善被測對象的黑體輻射條件或測定發射率ε來求出真實溫度。輻射高溫計分為全輻射高溫計和部分輻射高溫計。

　　全輻射高溫計　

它根據物體的全波長輻射能與溫度之間的關系來測量溫度，由光學系統、探測器、測量儀表和用於冷卻及煙塵防護的輔助裝置組成。被測物體向傳感器方向發射的輻射經過透鏡聚焦到探測元件上，所產生的相應信號可由測量儀表顯示或記錄（圖1）。探測器通常采用響應波段較寬的熱電堆（見 溫差電偶）。為提高靈敏度，熱電堆往往需要由十幾支、幾十支的溫差電偶串聯組成，因而熱慣性較大，時間常數一般為秒級以上。此外熱電堆的基準端溫度應保持恒定或采取自動溫度補償措施。

　　光學系統和探測元件對光譜輻射的響應有選擇性，不可能完全接收全波長的輻射，因此這種輻射溫度計也可稱為寬帶輻射溫度計。全輻射高溫計的優點是結構簡單、使用方便、性能穩定、可以自動記錄和遠距離傳送信號等。測溫范圍為100～2000℃,測溫誤差絕對值為8～12℃。

　　部分輻射高溫計　

它利用被測物體的部分波段輻射能與溫度之間的關系來測量物體溫度，又稱窄帶輻射溫度計。部分輻射高溫計由某一較窄響應波段的光學系統和探測元件組成。被測物體的部分熱輻射經調制盤和濾色片後照到探測元件上,再經放大由儀表顯示或記錄(圖2）。

　　探測元件通常采用光導型或光生伏打型，它們決定傳感器的響應波段（見半導體光敏元件）。例如，采用硫化鉛時響應波長范圍約為0.6～3.0微米，時間常數為毫秒量級。如采用矽光電池，則響應波段約為0.4～1.1微米，時間常數可至微秒量級。采用紅外輻射探測技術還可使輻射測溫范圍向低溫擴展。

　　部分輻射高溫計有多種形式，如遠程紅外測溫儀、紅外線光源探測儀、紅外線亮度測溫儀、光電溫度計等。這類傳感器的優點是響應速度快，測量精度高，穩定性好，測量下限低，可測量微小目標，而且比較窄的敏感譜帶可以減少或消除在瞄準光路中由於氣體的吸收和發射率所造成的不良影響。

　　部分輻射高溫計常用於測量靜止或運動的灼熱體表面溫度，如測量生產中的鋼板、鍍錫鐵皮、快速加工件、電機或電纜接頭溫度等。一般測溫范圍為 100～1500℃，采用紅外探測元件時可擴展至常溫范圍。

　　

參考書目

　V.P.Preobrazhensky, Measurements and Instrumentation in Heat Engineering，Vol.1，MIR Publ.,Moscow,1980.