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辐射式温度计的原理简析及在轧钢厂的应用

本文摘要:前言 辐射式测温仪表是目前冶金行业高温测量中应用于普遍的一种仪表,主要应用于冶金、铸、轧制、热处理及耐火材料等生产工序中。物理学中,当任何物体正处于绝对零度以上时,因其内部带电粒子的运动,都会以一定波长电磁波的形式向外电磁辐射能量,但这种能量随温度变化按一定趋势变化。辐射式测温仪表就是利用物体的电磁辐射能量随其温度而变化的原理做成的。 在测量时,只需把温度计光学接管系统对准被测物体(不用与物体认识),才可测量运动物体的温度,而会毁坏物体的温度场。

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前言  辐射式测温仪表是目前冶金行业高温测量中应用于普遍的一种仪表,主要应用于冶金、铸、轧制、热处理及耐火材料等生产工序中。物理学中,当任何物体正处于绝对零度以上时,因其内部带电粒子的运动,都会以一定波长电磁波的形式向外电磁辐射能量,但这种能量随温度变化按一定趋势变化。辐射式测温仪表就是利用物体的电磁辐射能量随其温度而变化的原理做成的。

在测量时,只需把温度计光学接管系统对准被测物体(不用与物体认识),才可测量运动物体的温度,而会毁坏物体的温度场。由于测温仪感温元件具备接管辐射能而不用超过被测物体温度的特性,从理论上谈测量的物理性是没容许的,测量工序中高温是不切实际的。  辐射式温度计由电磁辐射感温器和表明仪表两部分构成,它用来测量400-2000℃的高温,近来随着红外技术的发展,测温的上限己超过常温区,大大拓展了辐射式测温方法的用于范围。

  1辐射式温度计的工作原理  1.1普朗克定律(单色辐射强度定律)  物理学中,低于绝对零度的物体都具备与周围物体展开以电磁辐射形式展开互相交换的能量。某物体一方面向周围电磁辐射能量,另一方面又吸取来自周围其他物体的能量。电磁辐射的能量或吸取的能量皆是按波长产于的,波长的范围是0-。普通物体在某些波长或波段上电磁辐射或吸取的能量多些,而在另一些波长或波段上少些甚至没。

为了便于研究,科学家假想出有一种理想的物体黑体,设想其在所有波段上都向外界电磁辐射能量和吸取来自外界的能量。黑体向外界升空的能量W(,),D合乎普朗克公式,见式(1):    式(1)中,C1,C2为常数,为波长,T为黑体的绝对温度。

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  黑体电磁辐射有如下特性:  ①总的电磁辐射出射度W(T)是随温度的增高而很快减少的,温度越高则光谱电磁辐射出射度越大。  ②当温度一定时,光谱电磁辐射出射度随波长的有所不同按一定的规律变化,曲线有一个极大值m,当波长大于m时,电磁辐射出射度随波长减少而减少;当波长小于m时,变化规律忽略。  ③当温度在高温波段减少时,光谱电磁辐射出射度的峰值波长不会向短波方向移动。  有了黑体的名称,其他物体就称作非黑体了。

由于现实的被测物体不是黑体,因此按黑体的电磁辐射公式制作的电磁辐射类温度计,在测量实际物体的温度时,就不存在一个修正问题,一般来说称作发射率(,)修正。这是这类温度计的一个先天不足地方。实质上物体的发射率(,)不但与波长和温度T有关,而且还与被测物体的表面状态有关,如粗糙度。  1.2斯蒂芬-玻耳兹曼定律  也称作:仅有辐射强度定律、四次方定律。

该定律认为:温度为T的意味著黑体,单位面积元在半球方向所升空的全部波长的电磁辐射出射度与温度T的四次方成正比,见式(2)    斯蒂芬-玻耳兹曼常数,为5.6696110-3W/(m3K4)  上式(2)就是电磁辐射温度计测温的理论根据。仅有辐射强度定理是单色辐射强度定理在全波长内分数的结果。  2辐射式温度计的分类及特点分析  2.。


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