
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(shí)必須與被測對象達(dá)到熱平衡狀態(tài),才能真實(shí)反映對象的溫度。接觸式測量方法有時(shí)受測量環(huán)境的影響,如腐蝕、污染、還原氣氛、振動(dòng)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?;跓彷椛湓淼姆墙佑|式測量方法可以克服上述困難,因?yàn)榉墙佑|測量不需要與被測對象處在同一環(huán)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(yīng)用。非接觸測量儀器常見的有光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、全輻射高溫計(jì)和光電比色高溫計(jì)。
光學(xué)高溫計(jì)
光學(xué)高溫計(jì)又稱單波輻射高溫計(jì),是輻射高溫計(jì)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(xué)高溫計(jì)的組成,如圖一所示,由物鏡1、目鏡4構(gòu)成的光學(xué)裝置,用于對比標(biāo)準(zhǔn)光源的亮度溫度。吸收玻拜2用來提高測量范圍。標(biāo)準(zhǔn)光源是一個(gè)可調(diào)節(jié)亮度的燈絲3。由電均盤R和電源E組成的亮度調(diào)節(jié)裝置,通過調(diào)節(jié)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(yīng)。
光學(xué)高溫計(jì)是利用受熱物體的單色輻射強(qiáng)度隨溫度升高而增長的原理來進(jìn)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(jì)的燈絲平面上,調(diào)節(jié)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(jìn)行溫度刻度的,但被測物體往往是非黑體,由光學(xué)高溫計(jì)所測得的亮度溫度,必須用該物體的單色輻射系數(shù),經(jīng)查表修正后,才能求得該被測物體的實(shí)際溫度。由于單色輻射系數(shù)總小于1,物體的亮度溫度低于實(shí)際溫度。
(圖二)
WGG2型光學(xué)高溫計(jì)如圖二所示,瞄準(zhǔn)被測物體,前后調(diào)節(jié)物鏡內(nèi)筒,使被測物體的像清晰可見,再前后調(diào)節(jié)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(zhuǎn)滑線電阻盤,使流經(jīng)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(huì)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(huì)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(shí)電表的指示就是被測對象的亮度溫度,再計(jì)算或查表就可獲得被測對象的溫度。
(圖三)
雖然光學(xué)高溫計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,量程較寬,但因靠人眼來進(jìn)行比較和判斷仍容易產(chǎn)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(dòng)記錄,在自動(dòng)化領(lǐng)域限制了光學(xué)高溫計(jì)的應(yīng)用。
光電高溫計(jì)
為了克服隱絲式光學(xué)高溫計(jì)的缺點(diǎn),又在這種儀器的基礎(chǔ)上發(fā)展了光電式高溫計(jì),其工作原理和工作過程與光學(xué)高溫計(jì)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(dòng)平衡亮度,可進(jìn)行自動(dòng)的連續(xù)測量、記錄,便于系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。
光學(xué)高溫計(jì)使用注意事項(xiàng)
(1)在通過爐體上的透射孔測量溫度時(shí),要清楚對準(zhǔn)測量的是工件溫度、電熱元件溫度還是其他爐內(nèi)部件的溫度,因?yàn)椴牧喜煌?,單色輻射系?shù)也不同,測量的實(shí)際溫度也有較大的差異。測覺時(shí)還要注意避免日光或強(qiáng)烈燈光直接照射被測物體,以免造成測量誤差。
(2)光學(xué)高溫計(jì)應(yīng)經(jīng)常保存在特制的箱子中避免灰塵侵人和機(jī)械損傷,不要隨意將儀表拆開,在清潔透鏡時(shí)應(yīng)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(yīng)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(yuǎn),以免受中間介質(zhì)(灰塵、煙霧、水燕氣等)的影響,一般不超過2m。
(4)光學(xué)溫度計(jì)長期存放不用時(shí),應(yīng)將電池取出,防止損害儀表。
(5)儀表應(yīng)定期在專用的校驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行讀數(shù)核對,并根據(jù)檢定結(jié)果來確定儀表的修正值。
(6)當(dāng)滑線電阻盤向右旋轉(zhuǎn)到盡頭而儀表的指針達(dá)不到滿刻度值,說明電池的容量不足,應(yīng)予以更換,注意電池的極性不可接反。
(7)若使用時(shí)間太長,轉(zhuǎn)動(dòng)滑線電阻盤時(shí),可能儀表指針有跳動(dòng)現(xiàn)象時(shí),說明滑線電阻接觸不良,可拆下轉(zhuǎn)盤用棉花蘸些汽油將內(nèi)部揩拭清潔。
(8)光學(xué)高溫計(jì)不宜測量強(qiáng)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(jié)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(jié)果,最好指定專人進(jìn)行測量。
(10)在使用某光學(xué)高溫計(jì)前,一定要詳細(xì)閱讀使用說明書。