《自动检测技术与装置》电子课件

《自动检测技术与装置》电子课件,自动检测技术与装置,自动检测,技术,装置,电子,课件 3 检测仪表 13.检测仪表第二节温度检测仪表3 检测仪表 23.2.1 温度的概念温度的概念 温度是表示物体冷热程度的物理量。温度是表示物体冷热程度的物理量。从热平衡从热平衡的观点来看，的观点来看，温度是物体内部分子无规则热运动剧温度是物体内部分子无规则热运动剧烈程度的标志，烈程度的标志，温度高的物体，温度高的物体，其内部分子平均动其内部分子平均动能大；能大；温度低的物体，温度低的物体，其内部分子的平均动能小。其内部分子的平均动能小。3 检测仪表 33.2.1 温度的概念温度的概念温度的数值表示称为温标。它利用一些物质的“相平衡温度”作为固定点刻在“标尺”上，而固定点中间的温度值则是利用一种函数关系(内插函数或称为内插方程)来描述。各类温度计的刻度均由温标确定。l温标不是温度标准(Temperature Standard)，而是温度标尺(Temperature Scale)的简称。国际上规定的温标有很多种，最常用的是华氏温标(美国)、摄氏温标、热力学温标等。3 检测仪表 43.2.1.1 温标温标 温度的数值表示方法称为温标。它规定了温度的读数的起点（即零点）以及温度的单位。各类温度计的刻度均由温标确定。1.1.经验温标经验温标 借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标，称为经验温标，主要包括摄氏温标和华氏温标。3 检测仪表 51.1.经验温标经验温标（1）摄氏温标：它把冰点定为0度，把水的沸点定位100度，将两个固定点之间的距离等分为100份，每一份为1度，记为。（2）华氏温标：它规定水的沸腾温度为212度，氯化铵和冰的混合物为0度，这两个固定点中间等分为212份，每一份为1度，记为。3 检测仪表 62.热力学温标热力学温标 以以-273.15作为零度；作为零度；单位：开尔文，记作：单位：开尔文，记作：K；它的每一度大小与摄氏温度每一度大小相同；它的每一度大小与摄氏温度每一度大小相同；热力学温度的零度即热力学温度的零度即0K（或（或-273.15）叫绝对零度，它表示）叫绝对零度，它表示在宇宙中只能无限接近，但不可能达到的低温的极限。在宇宙中只能无限接近，但不可能达到的低温的极限。3 检测仪表 热力学温标是建立在热力学第二定律基础上的最科学的温标，是由开尔文(Kelvin)根据热力学定律提出来的，因此又称开氏温标，其起点为绝对零度，故又称绝对温标。它的符号是T，单位是开尔文(K)。威廉威廉汤姆逊汤姆逊开尔文勋爵像开尔文勋爵像3 检测仪表 83.3.国际实用温标国际实用温标 该温标选择了一些固定点（可复现的平衡态）温度作为温标基准点。规定了不同温度范围内的基准仪器，固定点温度间采用内插公式，建立起标准仪器示值与国际温标数值间的关系。ITS-27、ITS-48、IPTS-68和EPT-76、ITS-90。国际温标做重大修改的原因，主要是由于温标“三要素”（测温物质、零点、分度）发生变化。我国 从1994年1月1日起全面实行新温标ITS-90。3 检测仪表 93.2.1.2温度检测仪表的分类温度检测仪表的分类3 检测仪表 应用热膨胀原理测温应用热膨胀原理测温 测量原理测量原理物体受热时产生膨胀物体受热时产生膨胀 液体膨胀式温度计液体膨胀式温度计 固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计 玻璃管温度计玻璃管温度计 双金属温度计双金属温度计3 检测仪表 体积热膨胀式 不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。气体的体积与热力学温度成正比3 检测仪表 接触式：测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。优点：结构简单、可靠，测温精度较高。缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且达到平衡后才能测量，这样容易破坏被测对象的温度场，同时带来测温过程的延迟现象，不适于测量热容量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象。不适于直接对腐蚀性介质测量。3 检测仪表 非接触式：测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐射进行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。优点：从原理上讲测量范围从超低温到极高温，不破坏被测对象温度场。非接触式测温响应快，对被测对象干扰小，可用于测量运动的被测对象和有强电磁干扰、强腐蚀的场合。缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大，且结构复杂，价格比较昂贵。3 检测仪表 3.2.2热电偶温度计热电偶温度计回顾热电效应和热电偶3 检测仪表 赛贝克实验与赛贝克效应(热电效应)1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点，发现放在回路中的指南针发生偏转，如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小。【结论】指南针的偏转说明：不同金属组成闭合回路时，回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。3 检测仪表 热电偶测温原理热电偶温度计是根据热电效应工作的。当两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路(如下图)，如果两个结合点处的温度不相等，则回路中就会有电流产生。也就是回路中会有电动势存在，这种现象叫做热电效应，该效应首先由赛贝克发现，故也称赛贝克效应。回路中所产生的电动势，叫热电势。热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势。热电偶原理图TT0AB冷端热端自由端自由端工作端工作端3 检测仪表 热电偶有关术语l两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路，如果两个结合点处的温度不相等，则该回路中就会有电动势产生，称该现象为热电效应。l回路中所产生的电动势称为热电势。l称导体A,B为热电极。l其中一个接点通常是焊接在一起被置于测温场感受被测温度，称为测量端、热端或工作端；而另一个接点远离测量端，且要求温度恒定，称为自由端、冷端或参比端。3 检测仪表(一)接触电势电子密度不同的导体或半导体材料相互接触时，在其接点处产生电势，该电势主要取决于两种材料的性质和接触面温度的高低：式中 NA(T)和NB(T)材料A和B在温度T时的电子密度；e 单位电荷，4.80210-10绝对静电单位；K 波尔兹曼常数，1.3810-23J/；T 材料温度，K。NANB3 检测仪表(二)温差电势由于两端温度不同，在导体或半导体材料两端产生电势，温差电势的方向是由低温端指向高温端，其大小与材料两端温度和材料性质有关：式中 N材料的电子密度，是温度的函数；T,T0材料两端的温度；t沿材料长度方向的温度分布。E(T,T0)3 检测仪表(三)热电偶闭合回路的总热电动势 闭合回路总热电动势应为接触电势和温差电势的代数和，即：结论：(1)只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，且两端温度必须不同；(2)热电势的大小，只与组成热电偶的材料和材料两端连接点处的温度有关，与热电偶丝的大小尺寸及沿程温度分布无关。3 检测仪表 二、热电偶的基本定律(性质)(一)均质材料定律 由一种均质材料组成的闭合回路，不论沿材料长度方向各处温度如何分布，回路中均不产生热电势。它要求组成热电偶的两种材料A 和B必须各自都是均质的，否则会由于沿热电偶长度方向存在温度梯度而产生附加热电势，引入不均匀性误差。因此在进行精密测量时要尽可能对电极材料进行均匀性检查和退火处理。该定律是同名极法检定热电偶的理论根据。3 检测仪表(二)中间导体定律在热电偶测温回路中插入第三种(或多种)导体(如图中导体C)，只要其两端温度相同，则热电偶回路的总热电势与串联的中间导体无关【证明请参考教材2.2.2.2节】。应用：金属熔体温度与金属表面温度测量。3 检测仪表(三)中间温度定律在热电偶测温回路中，测量端的温度为T，连接导线各端点的温度分别为Tn和T0(见图)，如A与A，B与B的热电性质相同，则总的热电动势等于热电偶的热电动势EAB(T,Tn)与连接导线的热电动势EA B(Tn,T0)的代数和，其中Tn为中间温度，即 EABBA(T,Tn,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)中间导体定律和中间温度定律是工业热电偶测温中应用补偿导线的理论依据。3 检测仪表(四)参考电极定律 两种导体A，B分别与参考电极C(标准电极)组成热电偶(如图)，如果它们所产生的热电动势为已知，那么，A与B两热电极配对后的热电动势可按下式求得：EAB(t,t0)=EAC(t,t0)+ECB(t,t0)人们多采用高纯铂丝作为参考电极，这样可大大简化热电偶的选配工作。3 检测仪表 三、热电偶结构典型工业用热电偶结构如图所示。它一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。普通型热电偶按其安装时的连接形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接、无固定装置等多种形式。3 检测仪表 l热 电 极：一般金属0.53.2mm，昂贵金属0.30.6mm，长度与被测物有关，一般在3002000mm，通常在350mm左右。l绝 缘 管：隔离热电偶与被测物，一般在室温下要5M以上。l保护套管：避免受被测介质的化学腐蚀或机械损伤。l接 线 盒：固定接线座，连接补偿导线。3 检测仪表 27热电极材料要求：热电极材料要求：在测温范围内，热电性质稳定，不随时间和被测介在测温范围内，热电性质稳定，不随时间和被测介质变化。物理化学性能稳定，不易氧化或腐蚀。质变化。物理化学性能稳定，不易氧化或腐蚀。电导率要高，并且电阻温度系数小。电导率要高，并且电阻温度系数小。热电势随温度的变化率要大，最好变化率在测温范热电势随温度的变化率要大，最好变化率在测温范围内是常数。围内是常数。材料的机械强度要高，复制性要好，复制工艺简单，材料的机械强度要高，复制性要好，复制工艺简单，价格便宜。价格便宜。目前国际公认的较好的热电极材料只有几种目前国际公认的较好的热电极材料只有几种,IEC推推出八种标准热电偶，对于同一型号的标准化热电偶出八种标准热电偶，对于同一型号的标准化热电偶国家规定了统一的热电极材料及其化学成分、热电国家规定了统一的热电极材料及其化学成分、热电性质和允许误差，以性质和允许误差，以保证同一型号的标准化热电偶保证同一型号的标准化热电偶具有良好的互换性。具有良好的互换性。3 检测仪表 普通装配型普通装配型热电偶的外形热电偶的外形安装螺纹安装螺纹安装法兰安装法兰3 检测仪表 普通装配型热电偶结构接线盒接线盒引出线套管引出线套管 固定螺纹固定螺纹(出厂时用塑料包裹出厂时用塑料包裹)热电偶工作端热电偶工作端(热端热端)不锈钢不锈钢保护管保护管 3 检测仪表 铠装型热电偶外形法兰法兰铠装型热电偶可铠装型热电偶可 长达上百米长达上百米薄壁金属薄壁金属 保保护套管护套管(铠体铠体)BA绝缘绝缘 材料材料铠装型热电偶铠装型热电偶横截面横截面3 检测仪表 31热电偶的原理：热电效应热电偶的原理：热电效应热电势由接触电势和温差电势组成。但是实验结果表明，温热电势由接触电势和温差电势组成。但是实验结果表明，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计。差电势比接触电势小很多，可忽略不计。故热电偶测温的基本公式为：故热电偶测温的基本公式为：3 检测仪表 32分度表：在t0=0 用实验的方法测出各种不同热电极组合的热电偶在不同工作温度下所产生的热电动势值，列成一张张表格，就是分度表。3 检测仪表 33例3.3参考函数：热电势和温度的关系可以用函数式表示；几种常见热电偶的温度与热电势的特性曲线分析l t=0 时，所有的热电偶的热电势均为零，温度越高，热电势越大，温度 t 0 时，热电势为负；l不同型号热电偶在相同温度下热电势有较大的差别；l温度和热电势一般为非线性关系，因此当 t0 不等于0时，不能用测得的电势查表的 t，再加上 t0 的方式求得真正的温度，而必须根据以下公式先求得：在查分度表，求得温度t。3 检测仪表 34例：S型热电偶在工作时自由端温度为 ，现测得热电偶的电势为7.5mV，求被测介质的实际温度。解：由分度表查得 ，则查分度表得到对应的实际温度为830摄氏度3 检测仪表 353.2.2.2热电偶自由端温度的处理A、导线补偿法问题：在测量现场附近，容易变化；思路：将热电偶延长，但成本太高对策：用廉价的导线代替，延长自由端；图中A，B，即为“补偿导线”。要求：“补偿导线”和热电偶在 范围内的热电特性和热电偶基本相同。注意：在使用补偿导线时必须注意的几个方面。P121tBA3 检测仪表 四、热电偶冷端温度补偿l为什么要进行冷端温度补偿(1)根据热电偶测温原理【E(t,t0)f(t)f(t0)】，只有当参比端温度t0稳定不变且已知时，才能得到热电势E和被测温度t的单值函数关系。(2)实际使用的热电偶分度表中热电势和温度的对应值是以t0=0为基础的，但在实际测温中由于环境和现场条件等原因，参比端温度t0往往不稳定，也不一定恰好等于0，因此需要对热电偶冷端温度进行处理。常用的冷端补偿方法有如下几种。3 检测仪表(一)零度恒温法(冰浴法)这是一种精度最高的处理方法，可以使t0稳定地维持在0。将碎冰和纯水的混合物放在保温瓶中，再把细玻璃试管插入冰水混合物中，在试管底部注入适量的油类或水银，热电偶的参比端就插到试管底部，满足t0=0的要求。mVABT仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽冰水溶液AB3 检测仪表(二)计算修正法原理：在没有条件实现冰点法时，可以设法把参比端置于已知的恒温条件，得到稳定的t0，故可根据分度表查得E(t0,0)；根据中间温度定律公式计算得到E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)。然后根据所测得的热电势E(t,t0)和查到的E(t0,0)二者之和再去查热电偶分度表，即可得到被测量的实际温度t。3 检测仪表 例1：用铜-康铜热电偶测某一温度t，参比端在室温环境tn中，测得热电动势E(t,tn)=1.999mV，又用室温计测出tn=21，求实际温度t。解：查T分度号表得E(21,0)=0.830mV，故：E(t,0)=E(t,21)+E(21,0)=1.999+0.830=2.829(mV)再次查分度表，得实际温度t=68。注意：分度表中68对应2.820mV，69时的热电势为 2.864mV，实际温度应采用插值法计算出来。3 检测仪表(三)冷端补偿器法 结构特点：R1=R2=R3=1，采用锰铜丝无感绕制，其电阻温度系数趋于零。R4用铜丝无感绕制，其电阻温度系数约为4.310-3-1，当温度为0时R4=1，R1-4组成不平衡电桥(补偿器)。仪表输入端电压为热电势EAB(t,t0)与电桥不平衡电势Uba之和，即 EE(t,t0)+Uba。3 检测仪表 冷端补偿器补偿原理l补偿原理：不平衡电动势Uba补偿(抵消)热电偶因冷端温度波动引起的误差。过程如下：t0E(t,t0)R4UaUba只要冷端补偿器电路设计合理，使Uba的增加值恰等于E(t,t0)的减少量，那么指示仪表所测得的总电势EE(t,t0)+Uba将不随t0而变，相当于热电偶参比端自动处于0。E=E(t,t0)+Uba3 检测仪表(四)补偿导线法 补偿导线是在一定温度范围内(包括常温)具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线。用它们连接热电偶与测量装置，从而可将热电偶的参比端移到离被测介质较远且温度比较稳定的场合，以免参比端温度受到被测介质的热干扰。t0变化频繁t0较为稳定3 检测仪表 1、补偿导线类型(1)按结构可分为普通型和带屏蔽层型；(2)按补偿原理分为补偿型及延伸型两种；(3)按使用温度可分为一般用(0100)和耐热用(0150)；(4)按精度可分为普通级与精密级。3 检测仪表 2、补偿导线作用(1)用廉价的补偿导线作为贵金属热电偶的延长导线，以节约贵金属热电偶；(2)将热电偶的参比端迁移至离被侧对象较远且环境温度较恒定的地方，有利于参比端温度的修正和测量误差的减少；(3)用粗直径和导电系数大的补偿导线作为热电偶的延长线，可减小热电偶回路电阻，以利于动圈式仪表的正常工作。3 检测仪表 3、补偿导线的使用(1)各种补偿导线只能与相应型号的热电偶用；(2)使用时必须各级相连，切勿将其极性接反；(3)热电偶和补偿导线连接点的温度不能超过规定的使用温度范围，规定为0100及 0150两种。3 检测仪表(五)仪表机械调零法(现场近似法)在不需精确测量的前提下，且热电偶冷端温度较为稳定，可将显示仪表的机械零点先调整到t0(按温度刻度)或者毫伏E(t0,0)(按毫伏刻度)，从而实现近似补偿，参见下图。该法常见于动圈式仪表中。指针被预调到冷端温指针被预调到冷端温度度(40 C)3 检测仪表 47例3.4：有一个实际的热电偶测温系统，如下图所示。两个热电偶的材料为镍鉻-镍硅，L1和L2是相配的补偿导线，测温系统配用K型热电偶的温度显示仪表（带补偿电桥）来显示被测温度的大小。设t=300，tc=50，to=20。1 求测量回路的总电势以及温度显示仪表的读数；2 如果补偿导线为铜导线；或显示仪表为配E型的热电偶，则测量回路的总电势和温度的显示又是多少？补偿电桥L1L2t显示仪表3 检测仪表 48l铂电阻温度计 特点：电阻率大；电阻率大；电阻温度关系电阻温度关系 非线性；非线性；测温范围广，精度高；测温范围广，精度高；氧化性介质中、高温下，物理、化学性质很稳定氧化性介质中、高温下，物理、化学性质很稳定 铂的纯度：用百度电阻比W100表示，W100R100R0 W100 纯度 电阻反应越明显3.2.3、热电阻温度计3 检测仪表 49l铂电阻温度计 测温范围：-200850l当当-200-200t00时时l当当00t850850时时3 检测仪表 50PtPt100100热电阻分度表热电阻分度表 3 检测仪表 51铜电阻温度计特点特点：电阻：电阻 温度关系温度关系 线性较好；价格低廉线性较好；价格低廉 电阻率较低而体积较大，热响应慢电阻率较低而体积较大，热响应慢测温范围测温范围：-40-40120120（工业用铜热电阻（工业用铜热电阻-分度号分度号 分别为分别为Cu50和和Cul00）当当-50t150-50t150时，时，电阻与温度的关系为：电阻与温度的关系为：3 检测仪表 52CuCu热电阻分度表热电阻分度表 3 检测仪表 热电阻的结构 工业热电阻的基本结构 直径直径1 mm的银的银丝或镀银铜丝丝或镀银铜丝云母、石英或陶云母、石英或陶瓷塑料瓷塑料双线无感双线无感绕法绕法外接线路外接线路相连相连电阻丝和电阻丝和电阻支架电阻支架3 检测仪表 热电阻测温线路 热电阻温度计的测量电路最常用的是电桥电路，其测量原理图如图所示。图中从热电阻体的一端各引出一根连接导线，共两根导线，这种方式称为两线制接法。将热电阻及其连接导线作为电桥的一臂，利用该不平衡电桥将热电阻阻值转换为相应的输出电势，再送入显示(或控制)仪表G。内引线(白)内引线(红)热电阻丝E(a)原理图 (b)内部引线方式二线制接法引线方式RtGR1R2R3外接线端内焊接点优缺点？3 检测仪表 三线制热电阻引线方式及测温电桥接法(a)内部引线方式;(b)接法一;(c)接法二优缺点？自热效应与电路设计3 检测仪表 四线制热电阻引线方式及测温电桥接法(a)内部引线方式；(b)测量桥路及其等效电路优缺点3 检测仪表 573.2.3、热电阻温度计温度检测系统：l电桥测量；l引线采用三线制；UoRtR1R2R3E3 检测仪表 583.2.4、其他接触式温度检测仪表（1）玻璃管温度计（2）压力式温度计（3）双金属温度计（4）集成温度传感器3 检测仪表 593.2.5、非接触式温度检测仪表（1）检测原理：普朗克定律（2）辐射温度计A、全辐射高温计B、光电温度计C、比色温度计D、红外温度计3 检测仪表 辐射温度计 任何物体，其温度超过绝对零度，都会以电磁波的形式向周围辐射能量。这种电磁波是由物体内部带电粒子在分子和原子内振动产生的，其中与物体本身温度有关传播热能的那部分辐射，称为热辐射。而把能对被测物体热辐射能量进行检测，进而确定被测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。辐射式温度计的感温元件不需和被测物体或被测介质直接接触。辐射测温方法广泛应用于900以上的高温区测量中，近年来随着红外技术的发展，测温的下限已下移到常温区，大大扩展了非接触式测温的使用范围。3 检测仪表 一、辐射测温原理(一)普朗克定律普朗克定律 普朗克定律阐明了绝对黑体的辐射强度E0l与温度T及波长l的关系：式中l由物体发出的辐射波长，m；C1普朗克第一辐射常数，为3.74210-16Wm2；C2普朗克第二辐射常数，1.43810-2mK；T物体的绝对温度，K。对于灰体，有El=E0l，其中0 1 为灰体的辐射率，或称黑度系数。3 检测仪表(二)维恩公式温度在3000K以下，即C2/(lT)1时，普朗克公式可用如下的维恩公式代替：3 检测仪表(三)斯忒潘玻耳兹曼定律 单位时间内单位表面积向其上的半球空间的所有方向辐射出去的全部波长范围内的能量称为辐射力(emissive power)，其单位为Wm2。斯忒潘玻耳兹曼定律建立了物体总的辐射力E与热力学温度T间的定量关系，即：E=sT4式中 s 斯忒藩-玻尔兹曼常数，即黑体辐射常数，其值为5.669710-8Wm-2K-4。3 检测仪表 辐射测温原理及有关问题由上面有关公式可知，在一定波长下，测量物体的辐射强度，可推算出其温度，这就是辐射温度计测温的基本原理。3 检测仪表 二、亮度高温计依据物体光谱辐射出射度或辐射亮度和其温度T的关系，可以测出物体的温度。类型：光学高温计；光电高温计；硅辐射温度计。3 检测仪表(一)亮度与亮度温度 物体在高温状态下会发光，当温度高于700就会明显地发出可见光，具有一定的亮度。由维恩公式可知，绝对黑体在波长l一定(通常选l=0.66m)时，辐射强度El就只是温度的单值函数了。因为各物体的发射率不同，即使它们的亮度相同，但实际温度并不同。因此，按某物体温度刻度的温度计不能用来测量发射率不同的其他物体的温度。为了解决上述问题，仪表将按黑体的温度刻度，故引入亮度温度TL的概念。3 检测仪表 亮度温度 若某物体的辐射亮度E(l,T)与温度为TL的绝对黑体的亮度E0(l,TL)相等，则称TL为这个物体在波长为l时的亮度温度。即E(l,T)=E0(l,T)=E0(l,TL)从而可得被测物体实际温度T和亮度温度TL之间的关系：亮度温度总是低于真实温度：TL T。3 检测仪表(二)光学高温计特点：结构较简单，使用方便，适用于10003500K范围的温度测量，其精度通常为1.0级和l.5级，可满足一般工业测量的精度要求。它被广泛用于高温熔体、高温窑炉的温度测量。用光学高温计测量被测物体的温度时，读出的数值将不是该物体的实际温度，而是这个物体此时相当于绝对黑体的温度，即所谓的“亮度温度”。3 检测仪表 光学高温计通常采用0.660.01m的单一波长，将物体的光谱辐射亮度Ll 和标准光源的光谱辐射亮度进行比较，确定待测物体的温度。光学高温计有三种形式：灯丝隐灭式光学高温计恒定亮度式光学高温计光电亮度式光学高温计3 检测仪表 1、灯丝隐灭式光学高温计原理：由人眼对热辐射体和高温计灯泡在单一波长附近的光谱范围的辐射亮度进行判断，调节灯泡的亮度使其在背景中隐灭或消失而实现温度测量的。其原理示意图及使用时灯丝亮度调整图如下所示：1-物镜1;2-吸收玻璃;3-标准灯;4-目镜;5-滤光片;6-毫伏表;7-滑线电阻器 (a)灯丝太暗；(b)灯丝太亮；(c)隐丝(正确)3 检测仪表 2、光电高温计光学高温计在测量物体温度时，是由人的眼睛来判断亮度平衡状态，带有测量人的主观性，同时由于测量温度是不连续的，使得难以做到被测温度的自动记录。光电高温计用光电器件作为敏感元件感受辐射源的亮度变化，并将其转换成与亮度成比例的电信号，再经过电子放大器放大，最后输出被测温度值，并自动记录下来。由于反馈灯和光电器件的特性有较大的分散性，使器件互换性差，因此在更换反馈灯和光电池时需要重新进行校准和分度。3 检测仪表 (a)工作原理示意图 (b)光调制器光电高温计工作原理图 1-物镜;2-光栅;3,5-孔;4-光电器件;6-遮光板;7-调制片;8-永久磁钢;9-激磁绕组;10-透镜;11-反射镜;12-观察孔;13-前置放大器;14-主放大镜;15-反馈镜;16-电子电位差计;17-被测物体3 检测仪表 光电高温计与光学高温计相比，主要优点有：灵敏度高；精确度高；使用波长范围不受限制；光电探测器的响应时间短；便于自动测量与控制。3 检测仪表 三、比色高温计绝对黑体辐射的两个波长l1和l2的亮度比等于被测辐射体在相应波长下的亮度比时，绝对黑体的温度就称为这个被测辐射体的比色温度。绝对黑体，对应于波长l1和l2的光谱辐射亮度之比R，可用下式表示：3 检测仪表 根据比色温度的定义，应用维恩公式，可导出物体的真实温度T和其比色温度TR的关系：通常l1和l2为比色高温计出厂时统一标定的定值，由制造厂家选定。例如选0.8mm的红光和lmm的红外光。3 检测仪表 比色法光学测温的特点(1)由于光谱发射率与波长的关系，比色温度可以小于、等于或大于真实温度。对于灰体，当l1=l21时，同样可能出现T=TR，这是比色温度计最大优点。由此，波长的选择是决定该仪表准确度的重要因素。(2)中间介质如水蒸气，二氧化碳、尘埃等对l1和l2的单色辐射均有吸收，尽管吸收率不一定相同，但对单色辐射亮度的比值R的影响相对会减小。3 检测仪表 与光谱辐射温度计相比，比色高温计的准确度通常较高、更适合在烟雾、粉尘大等较恶劣环境下工作。WDS-II光电比色高温计原理图1-物镜组；2-通孔成像镜；3-调制盘；4-同步电机；5-硅光电池接收器；6-目镜；7-倒像镜；8-反射镜3 检测仪表 应用 比色式温度传感器采用比色式(双波段)测温原理实现对被测目标的非接触测温，用户不需知道物质的发射率。它抗烟雾、水蒸气和灰尘能力较强，不受窗口玻璃影响，能瞄准,测量小目标，可不考虑距离系数，可以不完全被目标充满，不需调焦就可准确测量。比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使用，如:烟雾、水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦化和炉窑等应用现场。3 检测仪表 四、辐射温度计辐射温度计是根据全辐射定律，基于被测物体的辐射热效应进行工作的。辐射温度计由辐射敏感元件、光学系统、显示仪表及辅助装置等几大部分组成。辐射温度计与光学高温计一样是按绝对黑体进行温度分度的，因此用它测量非绝对黑体的具体物体温度时，仪表上的温度指示值将不是该物体的真实温度，我们称该温度为此被测物体的辐射温度。3 检测仪表 辐射温度计的敏感元件，分光电型与热敏型两大类。全辐射高温计原理图1-物镜；2-光栏；玻璃泡；4-热电堆；5-灰色滤光片；6-目镜；7-铂箔；8-云母片；9-二次仪表3 检测仪表 辐射高温计光学系统的作用是聚集被测物体的辐射能。其形式有透射型和反射型两大类。辐射高温计的测量仪表按显示方式可分为自动平衡式、动圈式和数字式三类。辐射高温计的辅助装置主要包括水冷却和烟尘防护装置。与光学高温计相比较，辐射高温计的测量误差要大一些。