
非接觸式溫度測量
非接觸式溫度測量
熱電偶和熱電阻屬于接觸式溫度測量,測量時必須與被測對象達到熱平衡狀態,才能真實反映對象的溫度。接觸式測量方法有時受測量環境的影響,如腐蝕、污染、還原氣氛、振動以及磨損等因素,使測量變得困難。由于熱電偶測量范圍有限,對于溫度超過2300℃高溫電阻爐,接觸式測量溫度比較困難。基于熱輻射原理的非接觸式測量方法可以克服上述困難,因為非接觸測量不需要與被測對象處在同一環境中,更不需要與被測對象接觸,而且測量溫度較高,在高溫電阻爐溫度測控中得到了廣泛應用。非接觸測量儀器常見的有光學高溫計、光電高溫計、全輻射高溫計和光電比色高溫計。
光學高溫計
光學高溫計又稱單波輻射高溫計,是輻射高溫計的一種,可測量的溫度范圍800~6000℃,它廣泛地用來測量冶煉、軋鋼、玻璃熔窖、鍛打、熱處理等溫度。隱絲式光學高溫計的組成,如圖一所示,由物鏡1、目鏡4構成的光學裝置,用于對比標準光源的亮度溫度。吸收玻拜2用來提高測量范圍。標準光源是一個可調節亮度的燈絲3。由電均盤R和電源E組成的亮度調節裝置,通過調節燈絲電流,來改變燈全的亮度。指示電表的顯示與爐子溫度相對應。
光學高溫計是利用受熱物體的單色輻射強度隨溫度升高而增長的原理來進行高溫測量的,具體是利用了亮度均衡法。被測物體成像于高溫計的燈絲平面上,調節滑線電阻盤,使燈絲的亮度與被測物體的亮度相均衡,燈絲輪廓就隱滅于被測物體的影像中,就可由儀表直接讀取被測物體的亮度溫度。指示電表是按絕對黑體(黑體是指能全部吸輻射能的物體)來進行溫度刻度的,但被測物體往往是非黑體,由光學高溫計所測得的亮度溫度,必須用該物體的單色輻射系數,經查表修正后,才能求得該被測物體的實際溫度。由于單色輻射系數總小于1,物體的亮度溫度低于實際溫度。
(圖二)
WGG2型光學高溫計如圖二所示,瞄準被測物體,前后調節物鏡內筒,使被測物體的像清晰可見,再前后調節目鏡直至看到清晰燈絲。人眼觀察對比情況如圖三所示,旋轉滑線電阻盤,使流經燈絲的電流均勻地增大,如果燈絲亮度比被測物體的亮度低,會在背景上顯示燈絲暗線,如圖三a所示;如果燈絲亮度比被測物體的亮度高,會在背景上顯示燈絲暗亮線,如圖三b所示;只有燈絲在背景上的亮度隱去,如圖三c所示,燈絲與被測物體的亮度才相同,此時電表的指示就是被測對象的亮度溫度,再計算或查表就可獲得被測對象的溫度。
(圖三)
雖然光學高溫計結構簡單,使用方便,量程較寬,但因靠人眼來進行比較和判斷仍容易產生觀測誤差,測量精度不理想,一般在±22~±33℃之間,而且儀表只有指示功能而不能自動記錄,在自動化領域限制了光學高溫計的應用。
光電高溫計
為了克服隱絲式光學高溫計的缺點,又在這種儀器的基礎上發展了光電式高溫計,其工作原理和工作過程與光學高溫計完全相同,只是它用光電敏感元件代替人眼判斷輻射源和燈絲亮度的變化,并自動平衡亮度,可進行自動的連續測量、記錄,便于系統的自動化控制。
光學高溫計使用注意事項
(1)在通過爐體上的透射孔測量溫度時,要清楚對準測量的是工件溫度、電熱元件溫度還是其他爐內部件的溫度,因為材料不同,單色輻射系數也不同,測量的實際溫度也有較大的差異。測覺時還要注意避免日光或強烈燈光直接照射被測物體,以免造成測量誤差。
(2)光學高溫計應經常保存在特制的箱子中避免灰塵侵人和機械損傷,不要隨意將儀表拆開,在清潔透鏡時應先用軟毛刷把灰塵拂去,再用軟布或脫脂棉花略蘸些純酒精或乙醚揩拭,注意勿使棉花纖維留在透鏡上。
(3)觀察者與被測物應保持一定的距離,以免損壞儀表或造成人身事故,但不能離得太遠,以免受中間介質(灰塵、煙霧、水燕氣等)的影響,一般不超過2m。
(4)光學溫度計長期存放不用時,應將電池取出,防止損害儀表。
(5)儀表應定期在專用的校驗設備上進行讀數核對,并根據檢定結果來確定儀表的修正值。
(6)當滑線電阻盤向右旋轉到盡頭而儀表的指針達不到滿刻度值,說明電池的容量不足,應予以更換,注意電池的極性不可接反。
(7)若使用時間太長,轉動滑線電阻盤時,可能儀表指針有跳動現象時,說明滑線電阻接觸不良,可拆下轉盤用棉花蘸些汽油將內部揩拭清潔。
(8)光學高溫計不宜測量強反光物體的溫度,也不能測量透明火焰的溫度。
(9)人的主觀因素對測量結果的影響較大,對同一溫度不同的人去測量可能有不同的結果,最好指定專人進行測量。
(10)在使用某光學高溫計前,一定要詳細閱讀使用說明書。