非接触式测温原理共36页
非接触式测温原理
隐丝式光学高温计
光学系统 红色滤波片，造成一个较窄的有效波长 吸收玻璃，目的是扩展量程 目镜和物镜是一套光学系统 电测系统 包括指示仪表、灯泡、电源和调节电阻四部分。 光学高温灯泡：标准辐射源 电源、调节电阻和指示仪表组成测量电路 原理一般有电压表式，电流表式以及不平衡电 桥和平衡电桥式四种。
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6.4.3 光电高温计
光学高温计是由人工操作来完成亮度平衡工作 的，其测量结果带有操作者的主观误差。它不 能进行连续测量和记录，当被测温度低于 8000C时，光学高温计对亮度无法进行平衡。 光电高温计是在光学高温计测量理论的基础上 发展起来的一种新型测温仪表。它采用新型的 光电器件，自动进行平衡，达到连续测量的目 的。
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(2)检测光路 物镜将被测物体的辐射能量会聚，经过衰减玻璃及与物 镜光轴成450角的调制镜的反射，进入视场光阑孔中， 由探测元件接收。 (3)参比光路 参比灯辐射的能量经聚光灯组会聚后，通过可变光阑， 由反射镜反射 ，再穿过调制镜叶片的空间，进入视场 光阑孔中，经滤波片也由探测元件接收。 随电机高速转动的调制镜，对两路辐射通量作切换调 制，使其交替被探测元件接收。 在参比光路中的可变光阑用作黑度系数的手动修正。
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工业用光学高温计分类
隐丝式 利用调节电阻来改变高温灯泡的工作电流，当 灯丝的亮度与被测物体的亮度一致时，灯泡的 亮度就代表了被测物体的亮度温度。 恒定亮度式 利用减光楔来改变被测物体的亮度，使它与恒 定亮度温度的高温灯泡相比较，当两者亮度相 等时，根据减光楔旋转的角度来确定被测物体 的亮度温度。由于隐丝式光学高温计的结构和 使用方法都优于恒定亮度式，所以应用广泛。
第三章非接触式测温(第二部分)
高温测量中应用最广泛，主要应用行业为冶金、铸造、 热处理以及玻璃、陶瓷和耐火材料等工业生产过程中。 任何物体处于绝对零度以上时，都会以一定波长电磁 波的形式向外辐射能量。辐射式测温仪表就是利用物 体的辐射能量随其温度而变化的原理制成的。 测量时，只需把温度计光学接收系统对准被测物体， 而不必与物体接触，因此可以测量运动物体的温度并 不会破坏物体的温度场。此外，由于感温元件只接收 辐射能，不必达到被测物体的实际温度，从理论上讲， 它没有上限，可以测量高温。 非接触测温仪表分类：光学高温计、红外辐射仪
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2 光学高温计
精密光学高温计用于科学实验中的精密测试； 标准光学高温计用于量值的传递，例如，在物 质熔点、热容量和相变点的测定中使用。 光学高温计可用来测量800～32000C的高温。 由于采用用肉眼进行色度比较，所以测量误差 与人的经验有关。 光学高温计测量的温度称为亮度温度(TL)，被 测对象为非黑体时，要通过修正才能得到非黑 体的真实温度。
辐射测温的基本原理：观察灼热物体表面的 “颜色”来大致判断物体的温度。
①普朗克定律(单色辐射强度定律)
温度为T的单位面积元的绝对黑体，在半球面方向所辐射 的波长为的辐射出射度为
hc
C2
M 0 (,T ) 2hc25 (e kT 1)1 C15 (e T 1)1
式中，c―光速； h―普朗克常数，6.626176×10-34J·s；
1－物镜；2－同步信号发生器；3－调制镜；4－微电机； 5－反光镜；6－聚光镜；7－参比灯；8－探测元件
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(1)瞄准光路
由物镜对0.5m～处被测物体调焦成像在分划板上。通 过目镜组可清晰地观察到被测物体的瞄准部位
非接触式温度检测(PPT-76)
1、 红 外 传 感 器
1.1 红外辐射
红外辐射俗称红外线，它是一种不可见光， 由于是位 于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。它的波长范围 大致在0.76～1000 μm， 红外线在电磁波谱中的位置如图2-1 所示。 工程上又把红外线所占据的波段分为四部分， 即近 红外、中红外、 远红外和极远红外。
7
6--黑色绝缘玻璃 7--电阻引线
增,电阻极剧下降(亮电阻),电
路中有对应的电流产生.
暗电阻:10~100MΩ
■ 材料：硫化镉、硫化铊、硫化铅 亮电阻:<10kΩ
(3) 光电结型 (光敏二级管、光敏三极管)
结构：
与普通二极管和三极管相似，
只是其PN结具有光敏特性.
原理
光敏二极管的PN结在电路中反向偏置; 无光照时,结内仅有极少数载流子,回路
PN结
无光照时，载流子扩散形成阻挡层，阻止P 中空穴的进一步扩散，动平衡；
N型Si 电极
有光照时，PN结附近P型层中激发出电子空穴对，电子穿过阻挡 层，积累在N型硅，空穴留在P型层中;
两电极间电场逐渐增强，直至电场足以抵制电荷的进一步漂移；
当光强度一定时，电动势达到动态平衡,相当于一个电池;
(2) 光电导型(光敏电阻、光导管)
半导体材料在光的作用下，电阻率发生变化的现象
称为光导效应
结构与原理
1 23
1--光导层 2--玻璃窗口
无光照时,半导体材料载流子 极少,电阻很高(暗电阻), 电路 中无电流流过；
有光照时,半导体中载流子剧
4 3--金属外壳
5 4--电极 6 5--陶瓷基座
衍射光学原理 光遇障碍物时传播方向发生改变：微位移精密测量
非接触式测温仪原理
非接触式测温仪原理
非接触式测温仪原理，也被称为红外测温仪，采用了红外线辐射测温技术。
其原理是基于物体的热辐射能量，通过测量物体发出的红外辐射来确定物体的表面温度。
红外线是一种电磁辐射，它的波长范围通常在0.7微米到1000微米之间。
根据物体的温度不同，它会发出不同强度和波长的红外辐射。
热辐射能量与物体的温度成正比，即温度升高，发射的辐射能量也会增加。
测温仪中的红外传感器可以探测到物体表面发出的红外辐射，并将其转化为电信号。
这个电信号经过处理后，可以得到物体表面的温度数值。
红外测温仪的工作原理与测量物体的距离有关。
通常，测温仪会使用一个镜头来聚焦红外辐射到一个感光元件上，如热电堆、热电阻或半导体器件。
感光元件接收到红外辐射后，会产生微弱的电信号。
测温仪会把这个电信号转换成温度数值，并在显示屏上显示出来。
非接触式测温仪的主要优点是它可以在不与物体接触的情况下，快速准确地测量物体的温度。
这使得它在许多应用领域中具有重要的作用，例如工业生产、医疗保健、食品安全等。
同时，红外测温仪的使用也更加方便和安全，可以避免了传统接触式测温方法可能带来的交叉感染或伤害的风险。
非接触式温度量测-温度量测
選擇溫度計應注意要項
量測精度需要 量測範圍的考量 量測位置及方便性 放置感測器的環境 價格
對溫度量測造成誤差的可能來源
感測器對熱源所造成的干擾而影響溫度計本身的 精度
感測器的反應速度 感測器安裝所造成的誤差 保護管使用不當所造成的誤差
主動式溫度感測器 由溫度造成溫差電勢 席貝克效應(鉍銅合金) 熱電偶之冷接點與熱接點
➢ 熱電偶之材料特性P.42
❖ 中間溫度定律
➢ 兩種不同金屬接合處因不同溫度所產生之溫差電勢,為同一不同 金屬迴路上所有溫差電勢之和
❖ J Type(鐵&康銅)熱電偶轉換表,範圍0~750C
熱電偶 Thermocouple
電熱偶材料
熱堆
電阻式溫度檢知器RTD
實驗中以純金屬導線纏繞且有正溫度係數之材料 正溫度係數為當溫度上升時導體電阻亦會上升 Rt=R0(1+T) RTD量測電路: 惠斯頓電橋電路 RTD一般使用鉑Pt製成,稱為Pt100,表示該RTD
在0oC時電阻為100
熱敏電阻Thermistor
由半導體材料製成,為負溫度係數 熱敏電阻對溫度之曲線為非線性P.51,實用上應
當用一些電路方法修正,並存在ROM中 熱敏電阻大量被使用在家電產品與民生用品上
非接觸式溫度量測
溫度太高,無法接近熱源,遠方測量時可使用 光學式高溫計
– 利用輻射強度與波長關係
輻射高溫計
– 史蒂芬波茲曼輻射定理(與溫度四次方成正比)
紅外線高溫計
– 測知高溫被測物之紅外光,求得溫度
焦電式高溫計
– 分子熱運動使偶極矩排列程度減小稱為焦電物質(硫酸三鈦,鍶酸 鉛)
機械式溫度量測
玻璃球溫度計
❖ 18世紀發明 ❖ 優缺點
红外非接触测温仪的原理与应用
红外非接触测温仪的原理与应用近几年来，随着科技的不断发展，红外非接触测温仪越来越受到人们的关注和重视，成为一种常用的测温设备。
红外非接触测温仪是一种利用红外辐射测量物体温度的设备，经常用于医疗、工业、安防、消防等领域。
本文将详细介绍红外非接触测温仪的原理以及其在不同领域中的应用。
一、红外非接触测温仪的原理红外非接触测温仪是利用物体的热辐射来测量它的热量。
热量是通过物体表面的红外辐射方式传递出去的，称为红外辐射能量。
当物体温度高于绝对零度时，它的分子和原子不断运动，发出物质热辐射。
物体的辐射能量大小与物体表面材料和温度有关，一般来说，温度越高，发出的辐射能量就越大，辐射的波长也会越短。
红外非接触测温仪测量物体表面温度的原理是，将物体的红外辐射焦点聚集到探头上，经过一系列信号处理后，将温度信息转换成数字信号输出。
由于红外非接触测温仪不接触物体表面，因此可以在不影响物体本身的情况下测量它的温度，非常方便实用。
二、红外非接触测温仪在医疗领域中的应用红外非接触测温仪被广泛地应用在医疗领域中，主要用于测量人体温度。
由于其测量速度快、准确度高、无接触、卫生等特点，被认为是一种非常理想的医疗测温设备。
红外非接触测温仪可以测量人体的额头、耳朵、口腔等部位的温度，可以快速准确地得出人体的体温信息。
因此，广泛用于临床诊断、疫情防控等各种应用场景中。
三、红外非接触测温仪在工业生产中的应用红外非接触测温仪在工业生产中也得到了广泛的应用。
它可以测量各种不同材料的表面温度，用于监测生产过程中的各种参数变化和缺陷。
例如，在制造电子设备的过程中，会使用红外非接触测温仪来检测电子元件的温度变化，以避免过热和损坏；在钢铁冶炼过程中，红外非接触测温仪被用来检测铁水的温度以及铁水浇注模具的温度等等。
四、红外非接触测温仪在安防和消防领域中的应用红外非接触测温仪也被应用于安防和消防领域中。
例如，在地铁、机场等重要场所，可以使用红外非接触测温仪对人员进行测量，以识别携带热源的可疑人员。
非接触式温度计原理
非接触式温度计原理
非接触式温度计利用红外辐射原理来测量物体的温度，其工作原理可以简述如下：
红外辐射是一种位于可见光和微波之间的电磁波。
所有物体都会发射红外辐射，辐射强度和物体的温度成正比。
非接触式温度计利用可以感测的红外辐射来测量物体的温度。
当使用非接触式温度计时，首先需要对准目标物体。
然后，温度计会发射一束窄的红外线束或红外辐射波。
这束波会与目标物体表面的红外辐射进行相互作用。
根据斯特凡-波尔兹曼定律，辐射的强度与物体的温度是呈线性关系的。
非接触式温度计测量目标物体表面发射的红外辐射强度，然后通过一个内置的算法将其转换为相应的温度。
具体来说，温度计测量目标物体表面的红外辐射强度，然后将其转化为电信号。
该电信号经过放大、滤波和处理后，会被转换成所需的温度数值，并通过显示屏或指示灯显示出来。
非接触式温度计的优点是可以在远距离范围内测量温度，而不需要接触物体表面。
这使得它非常适用于测量高温物体、难以接触的物体、移动物体或不安全环境中的物体温度。
此外，它的测量速度快，方便易用。
然而，非接触式温度计也存在一些局限性。
首先，测量的是物体表面的温度，而非物体内部的温度。
其次，不同材料的表面
特性以及环境条件可能会对测量结果产生一定的干扰。
因此，在使用非接触式温度计时，需要根据具体情况选择合适的仪器和方法，并对测量结果进行适当的修正。
非接触式温度检测(PPT-76)
(2) 光电导型(光敏电阻、光导管)
半导体材料在光的作用下，电阻率发生变化的现象
称为光导效应
结构与原理
1 23
1--光导层 2--玻璃窗口
无光照时,半导体材料载流子 极少,电阻很高(暗电阻), 电路 中无电流流过；
有光照时,半导体中载流子剧
4 3--金属外壳
5 4--电极 6 5--陶瓷基座
2. 光电器件
作用:将光信息转换为电信号
光信息:光强度、光相位、光频率 电信号:电流、电压、电阻
分类：
热辐射探测器 光子（光电发射）探测器
2.1 热辐射探测器
热辐射探测原理
任何物质温度大于 0 o都K 会辐射红外线； 红外线何以被物质吸收，使其温度升高. 光照射到温度传感器传感器温度升高电信号. 对被测光的波长无选择性.
测辐射热电偶
测辐射热电堆
(2) 测辐射热电阻
原理:热电效应 结构:与普通热电阻相似采
用NTC负温度系数缓变型热 敏电阻 热敏层表面涂以发黑材料， 以增强吸热效率
(3) 热释电探测器
热释电效应:
一些铁电材料,分子正负电荷中心不重合; 部分电偶极距有序排列,外表面带有一定电荷; 光辐射照到材料上后,电偶极距有序排列减弱; 材料表面电荷减少——释放电荷 从而将光辐射转换成电荷.
光电器件
(1) 光电发射型
1.光电管 结构：光电阴极＋阳极＋真空玻璃罩 光电材料：银氧铯\锑铯\镁化镉
2.光电倍增管 提高光电管的灵敏度 Φ
由光电阴极＋若干个倍 增极＋阳极＋真空玻璃罩 极间电位依次升高.
D1
D3
K D2
光
光电 阴极
D5
D4
D6
阳极
I